我國以占全球5.1%磷礦（kuàng）資源儲量，供應了全球磷礦50%的用量。2023年12月29日，工業和信息化部等七部（bù）委與中國科學院聯合印發了《推進（jìn）磷（lín）資源高效高值利用實施（shī）方案》，實施方案將極大地促進磷化工產業的健康有序發展。

磷化工是以磷礦石為原料（liào），經過物理化學加工製備（bèi）各種含磷製品的（de）工業。工業（yè）磷化學品（pǐn）主要通過磷礦還原得（dé）到單質磷(黃磷)，或強酸分（fèn）解磷礦得到磷酸，再以（yǐ）黃磷或磷酸進一步加（jiā）工成為滿足（zú）國民（mín）經濟需（xū）求的產品，可以用作化（huà）肥、洗滌劑、冶金、機械、選礦、鑽井、顏料、電鍍、塗料、紡織、印（yìn）染（rǎn）、製革、醫藥、食品、玻（bō）璃、陶瓷、水處理、耐火材（cái）料、建築材料（liào）、日用化工、造紙、彈藥、阻（zǔ）燃劑、滅火劑，電子電氣材料、傳感元件材料（liào）、離子交換劑、催化劑、人（rén）工生（shēng）物材（cái）料、太陽能電池材料（liào）、光學材料等，涉及國計民生16個領域60多個部門。目前，我國磷肥（féi）、黃磷、磷酸、三聚磷酸鈉（nà）、六偏磷酸鈉和磷酸氫鈣等產能、產量均位（wèi）居世界首位。

熱法黃磷是（shì）有機磷化學品、電子化學品、彈藥、阻燃劑（jì）、光電材料（liào）等不可或缺（quē）的原（yuán）料（liào）。2022年，我國（guó）黃磷產量占世界總產量77%，對國際（jì）磷化工產（chǎn）業與（yǔ）市場有重要影響。但黃磷采（cǎi）用電熱法生產，每噸黃磷電爐電耗13000-15000kWh，消（xiāo）耗碳質還原劑1.5噸標煤，噸磷（lín）耗標煤（méi）3.5噸，是典型的（de）高耗能產業。國家發展改革（gé）委發布的《產業結構調整（zhěng）指導目錄(2024版)》鼓勵“全封閉高壓水淬渣及無二次汙染磷（lín）泥處理黃磷生產工藝”，限製黃磷裝置（zhì）建（jiàn）設，淘汰“單台產能5000噸/年以下黃磷生產裝置”。國家發展改革（gé）委等六部門發（fā）布的《工業重（chóng）點領域能效標杆水平（píng）和基準水平(2023年版)》規定（dìng）黃磷單位產品綜合能耗（hào）的標杆水平2300kgtc/t，基準水（shuǐ）平2800kgtc/t。國家發展改革委等四部門發布的《高耗能行業重點領域節能降碳改（gǎi）造升級實施指南(2022年版)》提出：開展（zhǎn）“推動磷化工製黃磷與煤氣化耦合創新，對還原反（fǎn）應爐、燃燒器等關鍵技術裝備進行工業化驗證（zhèng），提高中低品位磷礦資源利用（yòng）率，通過（guò）磷（lín）-煤聯產加快產業創新升級（jí）”前沿技術研（yán）究。加快推廣黃磷尾氣（qì）燒結中低品位磷礦及粉礦技術，提升入爐原料品位，降低耗電量。加快磷爐（lú）氣幹（gàn）法（fǎ）除（chú）塵及其泥磷連續回收技術應用。推廣催化氧化法（fǎ）和變溫變壓吸附法淨化、提純磷爐尾氣，用於生產化工產品。磷爐尾氣用於原料幹燥與泥磷（lín）回收，回收（shōu）尾氣燃燒熱用於產生蒸汽及（jí）發電。

因此，降（jiàng）低黃磷生產能源消耗（hào）、延伸產業鏈是實現熱法磷化工產業轉（zhuǎn）型升級的關鍵。

一、降低電熱法生產能源消（xiāo）耗

電熱法黃磷能耗主要分布在化學反應、高溫磷爐渣（zhā）、磷（lín）礦雜（zá）質分解與還原三大部分，磷礦中（zhōng）Fe₂O₃、CO₂、H₂O含量每增加1%，噸磷耗（hào）電將分（fèn）別增加477kWh、180kW∙h、150kW∙h。降低電（diàn）熱法黃磷（lín）生產能源的關（guān）鍵技術是：①提高黃磷生產入爐的磷礦品質，從磷礦選別（bié）入（rù）手，合理利用高矽磷礦，發（fā）展磷礦粉礦成球技（jì）術；②實（shí）現黃磷磷爐氣的全利用，一噸黃磷副產含（hán）90%CO的磷爐氣2800Nm³，其（qí）最有（yǒu）效利用是淨化磷爐氣（qì）後生產碳一化（huà）學品，但目前黃磷最大單係列規模13kt/a，小時磷爐氣氣量5000Nm³，難於與大規模的煤製氣、焦爐氣、鋼鐵轉爐氣競爭，因此，目前（qián）磷爐氣除了用於甲酸鹽草莓污视频外（wài），重要（yào）的是作為燃氣使用，多段式磷爐氣燃氣鍋爐（lú）、流化（huà）床磷爐氣燃氣鍋爐都已解決了磷爐氣（qì）的腐蝕（shí）問題，熱（rè）回收率達90%，應大規模推廣應用；③利用（yòng）高溫磷爐渣生產微晶玻璃、礦（kuàng）渣棉等高溫加工產品，實現磷渣熔融熱的充（chōng）分利用，其關鍵（jiàn）技術是解決高溫配（pèi）料問題；④推動磷爐氣幹法除塵的技術創新，取消汙水沉降池（chí）、精製磷熱水槽、泥磷回收工（gōng）段，實現電熱法黃磷短流程生產。

在可再生能源的大背景（jǐng）下，采用綠電生產，每噸黃磷的CO₂排放量可以從10.2噸降至2.7噸。

二、以磷煤聯產替代電熱法黃磷（lín）生產

我國富煤少油缺氣決定了我國有（yǒu）機（jī）化學（xué）品碳的來源。現代煤化工是推動煤炭清潔高效利用（yòng）的有效途徑，對（duì）化工原料來源具有重要地位；以CO、綠（lǜ）氫為原料可生產甲醇、烯（xī）烴等碳氫化學品。在煤氣化過程內，煤與純氧的燃燒區溫度（dù）高達2000℃以上，可利用該（gāi）熱量供給（gěi）磷礦還（hái）原熱，即通過磷煤聯產節能減碳耦合技術生產CO和黃磷兩種產品，解決（jué）原（yuán）有兩個獨立係統（tǒng）存（cún）在的四個問題：①黃磷還原需要電（diàn）能供給熱量；②煤氣（qì）化過程中產生大量熱量需要外排和利用；③電熱法碳還原磷礦所產生的CO總量少，難於規模化（huà）利用；④用煤氣化的熔融渣替（tì）代矽石，提高了磷礦還（hái）原率。通過磷煤氣化爐生產（chǎn）的CO與綠氫耦合，可以生產一係列的高附加值產品，建議大（dà）力（lì）扶持磷煤聯產（chǎn）技術的研究與技術開發。

三、延（yán）伸下遊產業鏈

黃（huáng）磷可以（yǐ）生產高純電子級（jí）磷酸、磷烷及其所有的含磷有機化學品(醫藥、農藥、表麵活性劑、阻燃劑等)。采用管式反應器、微通（tōng）道反應器（qì）等（děng）高（gāo）效反應手段，提升三氯化磷、五氯化磷、三氯氧（yǎng）磷的連續化（huà）、安全生產水（shuǐ）平，為（wéi）有機磷化學品奠定原料基礎；利用離子液體（tǐ）的靶向分子識別作用提高有機磷化學品草莓污视频的選擇性，提高反應效率。

黃磷、紅磷、黑（hēi）磷是磷單質的同素異形體，通過一定溫度、壓力，黃磷可以轉變為性質更加穩定的紅磷、黑磷。黑磷是一種新型的二維、p-型半導體材料，具有可調控的直接帶（dài）隙（xì）、高的載流（liú）子遷移率、高的光熱轉化（huà）效率（lǜ），黑（hēi）磷的理論儲Li/Na/K容量高達2600 mAh /g，約為碳的7倍，其適中（zhōng）的充放電平台和良好的（de）金屬離（lí）子擴（kuò）散速率可有效避免快充電過程中枝晶生長（zhǎng）帶來的安全性問題（tí），在大（dà）容量、高倍率的儲能電池方麵具有（yǒu）優勢（shì）。同時，黑磷以添加量少、對高分子力學性（xìng）能影響小的特點，在（zài）高分子阻燃、防腐領域有著極大的應用前景。建議（yì）開展黑磷低成本製備技術的攻關及其在（zài）下遊領域（yù）的應用研究，推動黑（hēi）磷及其應用的產業化。

昆（kūn）明理工大學雲南省磷化工節能與新材料重點實驗室致力於基礎（chǔ）磷化（huà）工的節能減碳（tàn）技術開（kāi）發與黑磷製備及其阻燃儲能研究，通過黃磷磷爐氣與黃磷（lín）反應熱的回收，每噸黃磷能耗降（jiàng）低60%以上；催化法黑磷製（zhì）備反應時（shí）間從10小時縮短至15分鍾，並首次將黑磷用於阻燃、防腐研究，取得了一係列突破性進展；開展了磷煤聯產技術的研究，揭示了磷煤氣化爐（lú）的反應機理，為磷（lín）煤聯產的工程化奠定了基礎。

作者：昆明理工（gōng）大學教授 梅毅

聲明：原創內容（róng）及視頻等推送圖片（piàn）均來自網絡及各大主流媒體（tǐ）。轉載的目的是（shì）出於傳遞更多信息，版權歸原作者所有。如認為內容侵權，請聯（lián）係我們刪除。