Дисульфид молибдена (MoS2), важный твердый смазочный материал, переживает экологическую трансформацию производственного процесса, которая обеспечивает существенную поддержку целей углеродной нейтральности производственного сектора. Традиционный метод кислотного выщелачивания для производства высокочистого дисульфида молибдена генерирует большие объемы кислых сточных вод, в то время как процесс физической флотации позволяет получать высокочистый продукт без кислотного выщелачивания, значительно снижая углеродные выбросы и загрязнение окружающей среды. В данной статье рассматриваются технические принципы и ценность экологичных процессов MoS2 для зеленого производства в контексте политики углеродной нейтральности.

Политика углеродной нейтральности и давление сокращения выбросов в промышленности

В сентябре 2020 года на 75-й сессии Генеральной Ассамблеи ООН Китай объявил цель «стремиться к достижению пика углеродных выбросов к 2030 году и углеродной нейтральности к 2060 году». Согласно отчету Международного энергетического агентства (IEA) «Глобальный обзор энергетики», углеродные выбросы мирового промышленного сектора составляют приблизительно 25% от общих выбросов, при этом химическая и материалообрабатывающая отрасли являются ключевыми областями для сокращения выбросов. Как крупнейший в мире производитель молибдена, Китай произвел около 130 000 тонн молибдена в 2023 году (по данным USGS), и потенциал декарбонизации в переработке молибденовых материалов нельзя игнорировать.

Традиционный процесс производства дисульфида молибдена использует азотную или соляную кислоту для выщелачивания в качестве основного этапа, удаляя медь, свинец, железо и другие примесные металлы из молибденового концентрата для повышения чистоты MoS2. Этот процесс генерирует приблизительно 3–5 тонн кислых сточных вод на тонну продукта, требуя многоступенчатой нейтрализации перед сбросом, что влечет высокие затраты на обработку и создает риск вторичного загрязнения. В условиях ограничений углеродной нейтральности поиск альтернативных процессов стал отраслевой необходимостью.

Технические принципы и экологические преимущества процесса физической флотации

Процесс физической флотации (physically floated process) использует естественную флотируемость молибденовых минералов и различия в поверхностных свойствах примесных минералов для очистки посредством флотационного разделения без применения сильных кислот. Молибденовый концентрат в основном состоит из MoS2 с содержанием приблизительно 45%–55%. После 6–8 стадий флотационной очистки с использованием избирательной адсорбции коллекторов и пенообразователей MoS2 отделяется от халькопирита (CuFeS2), галенита (PbS) и других примесных минералов. Чистота MoS2 может достигать 98% и выше, а дальнейшая химическая очистка позволяет достичь 99,9% высокой чистоты.

По сравнению с традиционным кислотным выщелачиванием процесс физической флотации имеет значительные экологические преимущества: во-первых, он устраняет сброс кислых сточных вод, сокращая загрязнение у источника; во-вторых, снижает энергопотребление — удельное энергопотребление на тонну продукции составляет приблизительно 60%–70% от метода кислотного выщелачивания; в-третьих, сокращает углеродные выбросы — выбросы углерода на тонну продукции снижаются примерно на 30%–40%. Согласно GB 8978 «Комплексный стандарт сброса сточных вод» и HJ 2042 «Техническая политика предотвращения загрязнения в свинцово-цинковой металлургии», обработка и сброс кислых сточных вод строго регламентированы, и процесс физической флотации фундаментально устраняет этот риск несоответствия.

Применение высокочистого MoS2 в зеленом производстве

Высокочистый дисульфид молибдена обладает многомерной ценностью применения в зеленом производстве. В области смазочных материалов добавление 1%–3% ультратонкого порошка MoS2 значительно повышает противозадирные и антиизносные свойства смазочной смазки, продлевая срок службы оборудования в 2–3 раза, сокращая сброс отработанной смазки и частоту замены оборудования, тем самым косвенно снижая потребление ресурсов в производстве. В секторе электромобилей MoS2 применяется для смазки подшипников электродвигателей и шарниров подвески, снижая потери на трение и увеличивая запас хода. В исследованиях анодных материалов литий-ионных аккумуляторов MoS2 как двумерный слоистый материал демонстрирует высокую теоретическую удельную емкость (около 670 мАч/г), значительно превышающую 372 мАч/г графита, предоставляя новое направление для разработки аккумуляторов с высокой плотностью энергии.

Согласно GB/T 23271-2009 «Дисульфид молибдена» (национальный стандарт), промышленный MoS2 классифицируется по чистоте на марки, такие как CMo1 (не менее 98%) и CMo2 (не менее 96%), при этом спрос на высокочистые марки в зеленом производстве постоянно растет. По данным Grand View Research, мировой рынок дисульфида молибдена, как ожидается, достигнет примерно 750 млн долларов США к 2026 году с годовым темпом роста около 4%–5%, при этом высокочистые продукты, произведенные экологичными процессами, растут быстрее среднеотраслевых показателей.

SEO Tags

二硫化钼, MoS2, 碳中和, carbon neutrality, 环保工艺, green manufacturing, 绿色制造, 物理浮选, non-acid process, 固体润滑剂, solid lubricant