貴州省磷化工產(chǎn)業(yè)“十四五”后期發(fā)展方向探討

匡國明

（貴州省化學(xué)工業(yè)協(xié)會，貴州 貴陽 550002）

貴州省磷化工產(chǎn)業(yè)依托貴州省豐富的磷礦資源優(yōu)勢發(fā)展迅速，目前已成為在國際國內(nèi)具有較強(qiáng)影響力和競爭力的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。貴州省現(xiàn)已建成我國重要的現(xiàn)代化磷化工產(chǎn)業(yè)基地，形成了磷肥，磷復(fù)肥，磷酸鹽，新型肥料及食品級、電子級磷酸鹽產(chǎn)品國家級生產(chǎn)基地。貴州省現(xiàn)有磷化工生產(chǎn)企業(yè)100余家，生產(chǎn)磷及磷化工產(chǎn)品百余種，磷化工產(chǎn)能、產(chǎn)量及裝置水平均居全國領(lǐng)先地位，奠定了綠色、低碳、高質(zhì)量發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1 貴州省磷化工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

2022 年，貴州省磷化工產(chǎn)能為P2O5450 萬t/a，約占全國產(chǎn)能的26%；產(chǎn)量為P2O5350萬t/a，約占全國總產(chǎn)量的20%，在國內(nèi)具有不可替代的地位。貴州省黃磷產(chǎn)能為35萬t/a，爐渣全部實(shí)現(xiàn)資源化利用；爐氣用于生產(chǎn)甲酸、甲酸甲酯、乙二醇等。

2019年貴州省化工行業(yè)主營銷售收入1 237億元（約占全省工業(yè)銷售收入的10%），其中，磷化工產(chǎn)業(yè)銷售收入1 100億元，約占全省化工行業(yè)銷售收入的88.92%，磷化工已成為貴州省的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)、特色產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)（由于疫情原因，2020年和2021年貴州省磷化工企業(yè)約40%未開工，數(shù)據(jù)不具有代表性）。

貴州省高濃度磷復(fù)肥、凈化磷酸、磷系儲能材料、電子級磷酸鹽等生產(chǎn)技術(shù)，以及磷礦伴生元素回收、黃磷“三廢”利用技術(shù)，在裝置水平、生產(chǎn)能力等方面均處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，在同行業(yè)中也享有較高的知名度。

貴州省磷化工產(chǎn)業(yè)基地由甕安-福泉和開陽-息烽兩個產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)組成，甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（簡稱甕福）和貴州開磷集團(tuán)有限責(zé)任公司（簡稱開磷）是我國磷化工行業(yè)的兩張名片，在國際上享有較高的知名度，目前兩大公司合并組成貴州磷化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司。

甕福通過引進(jìn)、吸收和創(chuàng)新發(fā)展引領(lǐng)全國磷化工產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，對我國磷化工產(chǎn)業(yè)做出了卓越的貢獻(xiàn)。甕福引進(jìn)以色列技術(shù)建成了全球最大的凈化磷酸和無水氟化氫裝置，并建成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的回收磷礦中碘的裝置。20世紀(jì)90年代初，甕福引進(jìn)了普萊昂第四代二水法萃取磷酸技術(shù)和裝置，甕福技術(shù)人員經(jīng)過消化、吸收，利用我國結(jié)晶技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展使磷酸產(chǎn)量提高30%，成功解決了由于產(chǎn)能提高產(chǎn)生的熱平衡、水平衡問題，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均優(yōu)于原設(shè)計，達(dá)到國際先進(jìn)水平。優(yōu)化制定了我國自主知識產(chǎn)權(quán)“8-3-6”（即80萬t/a硫酸，30萬t/a磷酸，60萬t/a磷銨）工程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，在全國推廣應(yīng)用。20世紀(jì)90年代中期，從以色列引進(jìn)10萬t/a濕法磷酸凈化技術(shù)，經(jīng)消化吸收和創(chuàng)新，在全國推廣應(yīng)用，為我國高端新型肥料及精細(xì)磷酸鹽生產(chǎn)提供凈化磷酸并替代部分熱法磷酸，降低了生產(chǎn)成本。

貴州芭田生態(tài)工程股份有限公司在總結(jié)90萬t/a冷凍法硝酸磷肥裝置生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，自主設(shè)計了10 萬t/a 冷凍法硝酸磷肥裝置技術(shù)，全部設(shè)備實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于原設(shè)計，為我國發(fā)展冷凍法硝酸磷肥提供了技術(shù)支持。

貴州川恒化工股份有限公司在總結(jié)國內(nèi)外半水法萃取磷酸生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建成15 萬t/a 半水法磷酸生產(chǎn)裝置，能耗較二水法降低60%，生產(chǎn)成本降低20%。半水法磷酸工藝被國家工業(yè)和信息化部確定為二水法磷酸工藝節(jié)能技改的方向。利用半水石膏和選礦尾砂拌合充填礦坑，不但解決了磷石膏排放問題，同時解決了選礦“廢渣”堆存問題，為磷石膏和選礦尾砂找到了新的出路。

金正大諾泰爾化學(xué)有限公司在新型肥料開發(fā)方面做了大量工作，并結(jié)合農(nóng)化服務(wù)，提供農(nóng)灌設(shè)備等，是我國新型肥料開發(fā)和生產(chǎn)的火車頭。同時其在磷石膏制硫酸副產(chǎn)土壤改良劑方面進(jìn)行了大量創(chuàng)新，提高了磷石膏制硫酸的經(jīng)濟(jì)效益。

開磷利用磷石膏制建材且實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，為磷石膏的綜合利用做出示范。

貴州甕安興農(nóng)化工有限公司，利用黃磷尾氣代替焦炭生產(chǎn)鈣鎂磷肥，生產(chǎn)成本降低50%，能耗降低60%，生產(chǎn)條件大幅度改善，摘掉了高污染、高能耗的帽子，為我國鈣鎂磷肥產(chǎn)業(yè)開辟了一條新的技術(shù)路線，對鈣鎂磷肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。

貴州開陽國華天鑫磷業(yè)有限公司利用黃磷尾氣生產(chǎn)乙二醇，為我國黃磷尾氣資源化利用提供技術(shù)支持。

貴州福泉川東化工有限公司在開陽、惠水利用黃磷尾氣生產(chǎn)甲酸聯(lián)產(chǎn)聚磷酸鹽和焦磷酸鹽，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

貴州安達(dá)科技能源股份有限公司（簡稱貴州安達(dá)）磷酸鐵和磷酸鐵鋰產(chǎn)量占全國產(chǎn)量的20%以上。

2 貴州省磷化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題

雖然貴州省已成為我國重要的磷化工生產(chǎn)和出口基地，在生產(chǎn)技術(shù)、裝置水平等方面處于國際領(lǐng)先水平，但貴州省磷化工產(chǎn)業(yè)在發(fā)展中也存在不少問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 磷礦資源利用不合理

貴州省每年生產(chǎn)磷化工產(chǎn)品（折P2O5）約350萬t，消耗磷精礦（w（P2O5）≥30%）約1 500萬t，而相應(yīng)的中低品位磷礦約1 000 萬t 未得到很好的利用，資源浪費(fèi)大。

2.2 磷化工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理

貴州省磷化工產(chǎn)品中90%以上是肥料級磷酸一銨和磷酸二銨，新型肥料、飼料級磷酸鹽、工業(yè)級磷酸鹽等產(chǎn)品占比不到10%，高端磷化工產(chǎn)品占比更少，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理。

2.3 技術(shù)路線、原料路線不合理

貴州省是“富磷缺硫”的省份，而以硫酸為原料生產(chǎn)磷銨，每年消耗硫黃超過200 萬t，全部依賴進(jìn)口，不利于國家“平”“戰(zhàn)”結(jié)合的戰(zhàn)略方針。

貴州省磷化工生產(chǎn)技術(shù)路線幾乎全部是硫酸分解磷礦，二水法生產(chǎn)磷酸，再加工成磷復(fù)肥或磷酸鹽產(chǎn)品。全省二水法磷酸裝置規(guī)模約為P2O5300萬t/a，每年排放磷石膏（干基）約1 500萬t，由于二水法石膏雜質(zhì)（P、F）含量高，資源化利用難度大，環(huán)保壓力大。另外硫酸法生產(chǎn)的磷酸質(zhì)量差，生產(chǎn)傳統(tǒng)的磷復(fù)肥沒有問題，但生產(chǎn)高端磷復(fù)肥及磷化工產(chǎn)品時需要凈化；二水法生產(chǎn)的磷酸濃度低，需濃縮，能耗高。二水法已不適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展高純磷化工產(chǎn)品的需求。

2.4 經(jīng)濟(jì)效益差

2019 年貴州省磷化工產(chǎn)業(yè)主營收入1 100 億元，銷售利潤不到1%（國外同類型企業(yè)利潤率均為5%以上），每年消耗磷精礦（w（P2O5）≥30%）約1 500 萬t，利潤不足10 億元，經(jīng)濟(jì)效益差。因此，如何提高貴州省磷化工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，是高質(zhì)量發(fā)展必須解決的問題。

3 貴州省磷化工產(chǎn)業(yè)“十四五”后期發(fā)展方向

3.1 加大中低品位磷礦利用

中低品位磷礦最好的利用途徑是生產(chǎn)黃磷、鈣鎂磷肥和過磷酸鈣，而近30 年，貴州省著重發(fā)展高濃度磷銨，忽視了黃磷、鈣鎂磷肥和過磷酸鈣的發(fā)展，“十四五”期間應(yīng)適當(dāng)扶持。既可以大量消耗中低品位磷礦，也是農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。

3.2 磷化工技術(shù)路線節(jié)能減排升級改造

（1）根據(jù)企業(yè)發(fā)展需要，將二水法生產(chǎn)磷酸改造成二水-半水法或半水-二水法生產(chǎn)磷酸。改造后由于二次結(jié)晶除去雜質(zhì)，磷收率提高，磷酸純度高，磷石膏雜質(zhì)少，可直接利用，達(dá)到節(jié)能減排、提質(zhì)增效的目的。

（2）充分發(fā)揮貴州省煤電磷優(yōu)勢，適當(dāng)發(fā)展硝酸法技術(shù)路線。貴州省過去30 年磷化工發(fā)展全部走硫酸法路線，磷石膏產(chǎn)生量大，所需原料硫黃還需進(jìn)口。因此，在“十四五”時期貴州省應(yīng)依托煤磷電資源優(yōu)勢發(fā)展硝酸法分解磷礦的技術(shù)路線，特別是在織金磷礦的開發(fā)規(guī)劃中應(yīng)得到重視。

3.3 發(fā)展磷系儲能新材料

貴州省磷化工產(chǎn)能巨大，發(fā)展傳統(tǒng)精細(xì)磷化工產(chǎn)品，市場容納量有限，而且精細(xì)化程度越高，市場越小，傳統(tǒng)磷化工產(chǎn)品已經(jīng)飽和，要找到既有市場、有效益，又充分利用現(xiàn)有技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)的產(chǎn)品十分困難。經(jīng)過調(diào)研，磷系儲能新材料應(yīng)該是貴州省磷化工產(chǎn)業(yè)“十四五”后期低碳發(fā)展方向之一。

鋰電池材料是鋰離子電池的重要組成部分，是新能源汽車、電化學(xué)儲能等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。磷酸鐵鋰正極材料具有容量大、相對密度低、安全性能高、循環(huán)壽命長及性價比高等優(yōu)點(diǎn)，是最具有應(yīng)用前景的鋰離子電池正極材料之一。隨著我國新能源產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，磷酸鐵鋰正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜等關(guān)鍵材料需求巨大。

磷酸鐵鋰生產(chǎn)主要原材料是高純磷酸和碳酸鋰，生產(chǎn)磷酸鐵鋰1 t約消耗磷精礦（w（P2O5）≥30%）2 t，因此，磷系儲能新材料產(chǎn)業(yè)布局在磷資源產(chǎn)地是十分必要和可行的。貴州省有雄厚的磷化工物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，用一部分產(chǎn)能生產(chǎn)磷系儲能新材料，既可解決當(dāng)前磷復(fù)肥產(chǎn)能過剩問題，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，盤活存量，又可滿足國家碳達(dá)峰、碳中和的需求。

目前國內(nèi)磷酸鐵鋰的生產(chǎn)基本上以黃磷為原料，先生產(chǎn)磷酸鐵，再與碳酸鋰反應(yīng)，生成磷酸鐵鋰。該法工藝簡單、投資省，產(chǎn)品質(zhì)量好，但成本高。采用濕法磷酸為原料生產(chǎn)磷酸鐵鋰的關(guān)鍵是提高磷酸質(zhì)量。貴州省10 萬t/a 凈化磷酸裝置產(chǎn)品已成功用于食品、電子行業(yè)，用于生產(chǎn)磷酸鐵鋰是沒有問題的。特別是貴州磷化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司正在建設(shè)的40 萬t/a 磷酸凈化裝置，為發(fā)展磷系儲能新材料提供了重要的物質(zhì)和技術(shù)支撐。

在產(chǎn)業(yè)鏈方面，磷系新能源材料主要包括磷酸鐵、磷酸鐵鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、磷酸酯類阻燃劑等，聚焦鋰電池正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜等關(guān)鍵材料和循環(huán)梯次綜合利用，規(guī)劃堅(jiān)持三元、磷系兩條路并重，突出培育集“電池級錳鹽—三元前驅(qū)體—三元正極材料—新能源汽車動力電池—梯次綜合利用”和“磷酸—磷酸鐵—磷酸鐵鋰材料—儲能或動力電池—梯次綜合利用”為代表的鋰電池正極材料產(chǎn)業(yè)鏈。

在產(chǎn)業(yè)布局方面主要結(jié)合現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、資源等條件，磷系儲能新材料產(chǎn)業(yè)主要布局在開陽-息烽和甕安-福泉兩個磷化工產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。

規(guī)劃設(shè)想：2030年開陽-息烽磷酸鐵、磷酸鐵鋰產(chǎn)能達(dá)300 萬t/a，甕安-福泉產(chǎn)能達(dá)200 萬t/a，總能力達(dá)500萬t/a，其中熱法產(chǎn)能100萬t/a，解決25萬t/a黃磷的深加工問題；濕法產(chǎn)能400萬t/a，所需凈化磷酸P2O5240 萬t/a，由現(xiàn)有磷酸產(chǎn)能中分出100萬t/a改產(chǎn)磷系儲能新材料，新建140萬t/a磷酸裝置，采用半水-二水—凈化的節(jié)能工藝，從而達(dá)到在結(jié)構(gòu)調(diào)整中求發(fā)展，盤活存量的目的。

經(jīng)過5年左右的發(fā)展，貴州省磷化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將得到優(yōu)化，磷復(fù)肥產(chǎn)能占比將由90%下降到50%左右，精細(xì)磷化工產(chǎn)能占比由不到10%提高到50%左右，濕熱并舉生產(chǎn)磷系儲能新材料，黃磷產(chǎn)業(yè)得到發(fā)展，每年可消耗中低品位磷礦400萬t左右。

預(yù)計2030 年貴州省電池材料總產(chǎn)值達(dá)到1 000億元以上，建設(shè)1 個500 億元級、4 個百億元級的鋰電池聚集區(qū)，力爭培育形成5家百億元級電池材料行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，建成2個以上具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的鋰電池材料技術(shù)研發(fā)與檢驗(yàn)檢測中心。

4 結(jié)語

隨著我國碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局，能源化工等重點(diǎn)行業(yè)將迎來新一輪變革?！半p碳”目標(biāo)的提出對我國磷化工行業(yè)綠色低碳發(fā)展提出了新的更高的要求。“十四五”后期重點(diǎn)發(fā)展磷系儲能新材料，將貴州省建成國內(nèi)重要的磷系儲能新材料研發(fā)、生產(chǎn)和出口基地，將為國家實(shí)施碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)做貢獻(xiàn)。