我國以占全球5.1%磷礦（kuàng）資源儲量，供應了（le）全球（qiú）磷（lín）礦50%的用量（liàng）。2023年12月29日，工業和信息化部等七部委與中國科（kē）學院（yuàn）聯合印發（fā）了《推進磷資源高效（xiào）高值利用實施（shī）方案》，實（shí）施方案將（jiāng）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（huà）學加工製備各種含磷製（zhì）品的工業（yè）。工業磷化學品主要通過（guò）磷礦還原得到單質磷(黃磷)，或（huò）強（qiáng）酸分解磷礦得到磷酸，再以黃磷或（huò）磷酸進一步加（jiā）工成為滿足國民經濟需求的產品，可以用（yòng）作化肥、洗滌劑、冶金、機械、選礦、鑽井、顏料、電鍍（dù）、塗料、紡織、印染（rǎn）、製革、醫（yī）藥、食品、玻璃、陶瓷、水（shuǐ）處理、耐（nài）火材料、建築材料、日用化工、造紙、彈藥、阻燃劑、滅火（huǒ）劑，電子電（diàn）氣材料、傳感元件材料、離子交換劑、催化劑、人工生物材料、太陽能電池材料、光學材料等，涉及國計民生16個領域60多個部門。目（mù）前，我國磷肥、黃磷、磷酸、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉（nà）和磷酸氫鈣等產能、產（chǎn）量均位居世界首位。

熱法黃磷是有機磷化學品、電子化學品、彈藥、阻燃劑、光電材料（liào）等不可或缺的原料（liào）。2022年，我國黃磷產量占世界（jiè）總產量77%，對國際（jì）磷（lín）化（huà）工產業與市（shì）場有重要影響。但黃磷采用電熱法生產，每噸黃磷電爐電（diàn）耗13000-15000kWh，消（xiāo）耗碳（tàn）質還原劑1.5噸標煤，噸磷耗標煤（méi）3.5噸，是典型（xíng）的高耗能產業。國家發展改革委發布的《產業（yè）結構調整（zhěng）指導目錄(2024版)》鼓勵“全封閉高（gāo）壓水淬（cuì）渣及無二次汙染磷泥處理（lǐ）黃（huáng）磷生（shēng）產工藝”，限（xiàn）製黃磷裝置（zhì）建設，淘汰“單台產能5000噸/年以下黃磷生產裝置（zhì）”。國家發展改革委等六部門發布的《工業重點領（lǐng）域能效標杆水平和基準水平(2023年版)》規（guī）定黃磷單位產品綜合能（néng）耗的標杆水平2300kgtc/t，基準水平2800kgtc/t。國家發展改革（gé）委等四部門發布的《高耗能行業重點（diǎn）領域節能降碳改（gǎi）造升（shēng）級實施指南（nán）(2022年版)》提出：開展“推動磷化工製黃磷與煤氣化耦合創新，對還原反應爐、燃燒器等關鍵技術裝備進行工業化驗證，提高中低品位磷礦資源利用率，通過磷-煤聯產加快（kuài）產業創新升級”前沿技術研究。加快推廣黃磷尾氣燒結中低品位磷礦及粉礦技術，提升入（rù）爐原料品位，降低耗電量。加（jiā）快（kuài）磷爐氣幹（gàn）法（fǎ）除塵及其泥磷連續回收技術應（yīng）用。推廣催化氧化法和變溫變壓吸附法淨化（huà）、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（yǔ）泥磷回收，回收尾氣燃燒（shāo）熱用於產生蒸汽（qì）及發電。

因此，降低黃磷生產能源消耗、延伸產業鏈是實現熱法磷化工產（chǎn）業轉型升級（jí）的關鍵（jiàn）。

一、降（jiàng）低電熱（rè）法生產能（néng）源消耗

電熱法（fǎ）黃磷能耗（hào）主要分布在化學反應（yīng）、高溫磷爐渣、磷礦雜質分解與還（hái）原三大部分，磷（lín）礦中Fe₂O₃、CO₂、H₂O含量每增加1%，噸磷耗電（diàn）將分別增加477kWh、180kW∙h、150kW∙h。降低電熱法黃磷生產能源的關鍵技術（shù）是：①提高黃（huáng）磷生產入爐的磷礦品質，從磷礦選別入手，合理利用高矽磷礦，發展（zhǎn）磷礦粉礦成球（qiú）技術；②實現（xiàn）黃（huáng）磷磷爐氣的全利用，一噸黃磷副產含90%CO的磷爐氣2800Nm³，其最有效利用是淨化磷爐氣後（hòu）生產碳一化學品，但（dàn）目前黃磷最（zuì）大單係列規模13kt/a，小時磷爐氣（qì）氣量5000Nm³，難於與大（dà）規模的煤製氣、焦爐氣、鋼鐵轉爐氣競爭，因此，目前磷（lín）爐氣除了用（yòng）於甲酸鹽草莓污视频外，重要的是作為燃氣使用，多段式磷爐氣燃氣鍋爐、流化床磷爐氣燃氣鍋爐都已解決了磷爐氣的腐（fǔ）蝕問題，熱回收率達90%，應大（dà）規模推廣應（yīng）用；③利用高（gāo）溫磷爐渣生產微晶玻璃、礦渣棉等高溫加工產品，實（shí）現磷渣熔融熱（rè）的充分利用，其關鍵（jiàn）技術是解決高溫配料問題；④推動磷爐氣幹（gàn）法除塵的技術創新，取消汙水沉降池、精製磷熱水槽、泥磷回收工段，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（liàng）可以從（cóng）10.2噸降至2.7噸。

二、以磷煤聯產替代電熱法黃磷生產

我國富煤少油（yóu）缺氣決定了我（wǒ）國有機化學品碳的來源。現代煤化（huà）工是（shì）推動煤炭清潔高效利用的有效途徑（jìng），對化工原料來源具有重（chóng）要（yào）地位；以CO、綠氫為原料可生產（chǎn）甲醇、烯烴等碳氫化學品。在煤氣化過（guò）程內，煤與純氧的燃燒區溫度高達2000℃以上，可利（lì）用該熱量（liàng）供給磷礦還原熱（rè），即通過磷煤聯產節能減碳耦合技術生（shēng）產（chǎn）CO和黃磷兩種（zhǒng）產品，解決原有兩（liǎng）個（gè）獨立係統存在的四個問題：①黃（huáng）磷還原需要電（diàn）能供給熱量（liàng）；②煤氣化過程中產生（shēng）大量熱量需要外排和利用；③電熱法碳還原磷礦（kuàng）所產生的CO總量少，難於規模化利用；④用煤氣化的熔融渣替（tì）代（dài）矽石，提高（gāo）了磷礦還原率。通過磷（lín）煤氣化爐生產的CO與（yǔ）綠氫耦合，可以生產一係（xì）列的高附加值產品，建議大（dà）力扶持磷煤（méi）聯產技術的研究與技術（shù）開發（fā）。

三、延伸（shēn）下遊產業鏈

黃磷可以生產高純電子級磷酸、磷烷及其所有的含磷有機化學品(醫藥、農藥、表麵活性（xìng）劑、阻燃劑（jì）等)。采用管式反應器、微通道反（fǎn）應器等高效反應手段，提升三氯化磷、五氯化磷、三氯氧磷的連續化、安（ān）全生產水平，為有機磷化學品奠定原料基礎；利（lì）用離子液體的靶向分子識別（bié）作用提（tí）高有機磷化學品草莓污视频的選擇（zé）性，提高反應效率。

黃磷、紅磷、黑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（bàn）導體材（cái）料（liào），具有可調控的直接帶隙、高的（de）載流子遷移率、高的光（guāng）熱轉化效率，黑磷（lín）的理論儲Li/Na/K容量高（gāo）達2600 mAh /g，約為碳的7倍，其適中的充放電平台和良好的金屬（shǔ）離子擴散速率可有效（xiào）避免快充電過程中枝晶生長帶來的安全性（xìng）問題（tí），在大（dà）容量、高倍率的儲能電池方麵具有優勢。同時，黑磷以添加量（liàng）少（shǎo）、對高分子力學性能影響小的特點，在高分子阻燃（rán）、防腐領域有著（zhe）極大（dà）的（de）應用前景。建議開展黑磷低成（chéng）本製備技術（shù）的攻關及其在下遊領域的應用研究，推動黑磷及其應用的產業化。

昆明理工（gōng）大學雲南省磷（lín）化工節能與新材料重點實驗室致力於基礎磷化工的節能減碳技術開發與黑磷製備及其阻燃儲能研究，通過黃磷磷爐氣與黃磷反應熱的（de）回收，每噸黃磷（lín）能耗降低60%以上（shàng）；催化法黑磷製備反應時間從10小時縮短至15分鍾，並首次將黑磷用於阻（zǔ）燃（rán）、防腐研究，取得（dé）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（huà）爐的反應機理，為磷煤聯產的工（gōng）程化奠（diàn）定了基礎。

作者：昆明理工大學教授（shòu） 梅毅

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