貴州磷化工產業發展綠色循環經濟路徑的研究

孟祥玉，劉俊，黃琴，譚昭旭，丁萬(貴州應用技術職業學院，貴州 福泉 550500)

0 引言

近20年來，世界各國工業化快速發展，不僅造成了資源和能源的過度消耗，還導致了一系列環境問題，可持續發展已經成世界的共識。綠色化工的核心在于利用化工原理從生產過程中減少或消除工業對環境的污染，很多國家把綠色化工作為21世紀化工發展的主要方向之一。磷化工是以磷礦石為原料、生產磷肥和各種磷產品的行業，磷產品廣泛應用于人們的衣、食、住、行，磷化工行業是關乎國民生計的重要行業。在當前可持續發展的背景下，綠色循環經濟的概念對磷化工的發展格局產生了深刻影響。21世紀以來，貴州磷化工行業取得了舉世矚目的成就，但仍存在著不少制約行業健康發展的因素和問題。特別是近些年來，我國相繼出臺了《長江經濟帶發展負面清單指南(試行)》《大氣污染防治行動計劃》等一系列環保法規，貴州省也提出了“以渣定產”的意見，環保力度不斷加大。如何加快發展貴州磷化工綠色循環經濟已成為行業內關注的重要問題。

1 貴州磷化工產業發展現狀

截至2009年，貴州省磷礦累計查明資源量27.33億t，占全國磷礦資源的15.30%；磷礦平均品位為22.14%,比全國磷礦平均品位高出6個百分點，磷礦質量為全國最優[1-2]。經過60多年的發展，貴州省磷化工產業已形成一個以磷酸、磷肥、黃磷及其下游產品為基礎的具有一定規模的產業體系，形成“織金—息烽—開陽—甕安—福泉”磷化工產業帶。

從貴州省磷化工行業銷售情況來看，近些年，磷化工行業營業額已占貴州整個化工行業的80%以上，磷化工已成為貴州省的支柱產業和優勢特色產業。貴州磷化工具有較好的產業基礎，部分磷化工產業已達到國際先進水平，已經形成磷肥、磷復肥、磷酸鹽及高端新型肥料、黃磷及其下游磷化物產品規模以上的現代國家級產業基地，貴州現有磷化工企業100多家，生產磷化工產品約百種[3]。但是目前磷化工利潤不足，基礎磷化工產品呈現產能過剩，高端精細化產品不足，磷礦伴生資源開發利用落后，磷化工廢棄物持續污染環境等，嚴重地制約了貴州磷化工綠色循環產業鏈的發展。

2 貴州磷化工綠色循環經濟發展存在的問題

在過去的20多年中，貴州磷化工產業已形成較為完整的技術和產業化發展體系。中低品位磷礦選礦技術、濕法磷酸凈化技術、首創了利用無水氟化氫技術、從磷礦加工過程中回收碘、氟；硅資源回收利用技術已達國際領先；磷石膏制硫酸聯產水泥和堿性肥料工藝、硝酸分解磷礦制取水溶性肥料工藝技術達到國內領先，磷石膏的利用率已經達到了67%。但磷化工產業存在產業結構不盡合理，一些傳統磷化工產品如磷銨、黃磷等出現不同程度的產能過剩；高端磷化工產品供應不足；磷石膏綜合利用率雖已高于國內外平均水平，但堆積量仍在增加；國內化肥使用量已接近峰值，貴州比重過大的磷復肥矛盾將更為突出，市場風險挑戰加劇；隨著環境保護政策的相繼出臺給磷化工企業帶來了壓力，貴州磷化工企業正在面臨前所未有的挑戰。

2.1 利潤低

近些年，貴州磷化工產業每年營業額達到1000億元左右，而利潤均低于20億元，利潤率不足2%。據不完全統計，2019年全省化工行業銷售收入1350億元，磷化工銷售收入1100億元，磷化工產業利潤僅9.8億元。

2.2 生產技術路線單一

當前，貴州磷化工生產技術路線比較單一，幾乎全部是二水法生產磷酸，硫酸分解磷礦，再加工成磷肥、磷復肥或磷酸鹽等基礎通用磷化工產品。而干法生產黃磷的相關投入不足，導致黃磷企業不能轉型升級。

2.3 磷礦綜合利用率低

貴州磷礦品質雖然在全國處于領先水平，但中低品位磷礦仍然占絕大部分。貴州每年消耗磷精礦約1 500萬t，而中低品位磷礦1 500萬t未得到相應的利用。貴州磷礦中含有稀土、碘、氟、硅、鎂、鉬、鎳、釩等伴生資源，目前氟、碘資源在貴州已經初步得到利用，但很多的伴生資源仍未得到利用，中低品位磷礦的綜合利用率低[1]。

2.4 優勢資源未能得到充分結合

貴州是富煤富電省份，而硫磺礦資源短缺。但是貴州磷礦加工主要是濕法磷酸，需要用到大量的硫磺礦，基本上都需要從國外進口，增加了生產成本。熱法磷酸可以有效解決中低品位磷礦利用率低的問題，但熱法磷酸需要消耗大量的電力資源，貴州的電力資源嚴重過剩，但電力優勢資源未能與磷礦優勢資源充分結合。

2.5 產品結構不合理

貴州磷化工產業中80%以上的產品主要是黃磷、三聚磷酸鈉、磷酸氫鈣等產品，這些產品多數是技術含量低、能耗和資源消耗大、附加值低的傳統產品且產能已經明顯過剩。2020年國家已明確提出主要農作物化肥使用量要實現負增長，傳統化肥產品市場將進一步萎縮。當前國內外市場對精細專用磷化學品、有機磷產品等產品的需求不斷增長，但貴州高端磷化工產品產能不足，在開發高附加值精細化磷化工產品技術上還需要功關，開發一些新型肥料。

2.6 “三廢”回收利用率低，環境保護壓力大

磷化工是重污染、高能耗的產業，貴州磷化工產業在給當地創造物質財富的同時，也消耗了大量的資源能源，產生了大量的廢水、廢氣、廢渣等大量廢棄物。這些廢棄物若不合理處置則會對當地環境造成污染，危害當地人民的身心健康。目前，貴州磷化工行業產生的工業“三廢”還有很大一部分未得到妥善處理，全省已堆存磷石膏近1.2億t，占用了大量土地資源，既浪費了資源又污染了環境。據統計，貴州每年要排放約1500萬t磷石膏，絕大多數沒有得到利用，2018年磷石膏的年綜合利用達到67%，但仍然沒有消耗掉當年的產出量，磷石膏的堆積量仍在增加，所以磷石膏的消耗處理迫在眉睫[2]。

3 貴州磷化工產業發展綠色循環經濟的路徑

3.1 技術領先，升級改造

加快推動貴州磷化工產業由粗放規模型向質量效益型、資源依賴型向科技創新型產業轉變。深入“千企改造”工程，對傳統磷化工實施綠色化改造，加快推進傳統化工轉型升級。對符合政策要求的先進工藝改造提升項目給予等量或減量置換，改進現有技術和生產裝置，提升磷化工企業的節能環保、清潔生產能力，高端磷化工產品的開發、生產成本的節約、資源的高效利用等都離不開技術創新。目前貴州省一些大型磷化工企業集團已經具有良好的技術創新平臺，如甕福集團建成的中低品位磷礦及其伴生資源高效利用國家重點實驗室，該實驗室重點在研究磷礦伴生資源回收利用技術、中低品位磷礦選礦技術和磷礦伴生元素精細化利用技術等領域開展研究。

3.2 延伸產業鏈，向精細化方向發展，增加產品附加值

發展高端磷化工產品主要是發展精細化磷化工產品。精細化磷化工產品可用于食品、醫藥、電子飼料等多方面領域，用途極為廣泛，市場前景廣闊。貴州磷化工產品主要是磷酸一銨、磷酸二銨等產品，這些低端的磷化工產品占比超過80%，產品過于單一，附加值低。針對這一現狀，須對磷化工產品進行產業延伸，發展功能性、專用性、高效環保的新型產品。近年來，貴州也致力于引進像川恒化工、金正大這樣的優質磷化工企業入黔，以此推動貴州磷化工向精細化發展。

3.3 充分發揮貴州煤、電優勢，開發中低品位磷礦

貴州電力嚴重過剩，全省裝機容量6 000萬kW，自用約2 000萬kW，剩余部分全部供應南方各省。隨著近年來南方各省電力需求減少，貴州電力供大于求的局面顯現，有時會造成大量電力浪費。同時，每年貴州有近1 500萬t中低品位磷礦未能利用。中低品位磷礦最好的利用途徑是消耗大量的電力生產黃磷，這樣既能防止電力的閑置浪費，又利用了中低品位磷礦生產黃磷[3]。

3.4 推動“三廢”資源化利用，提升磷石膏等綜合利用

貴州磷化工產業中的“三廢”主要集中在濕法磷酸的磷石膏堆砌、黃磷生產固體殘渣以及一些工業廢水。貴州磷化工行業主要采取濕法磷酸技術，所以解決磷石膏堆積問題迫在眉睫。關于處理磷石膏堆砌問題的四點建議：

(1)把“以渣定產”落到實處。將企業消耗的磷石膏與所利用的磷礦資源掛鉤，嚴格控制磷石膏的產出量，加快提升磷石膏的綜合利用能力和水平，并逐年消耗已有存量。

(2)嚴格控制傳統磷復肥規模。目前國內農業使用化肥量已過峰值，未來需求將會繼續萎縮，磷復肥供過于求的矛盾將更加明顯。在國家和省出臺相關法律法規和政策標準的基礎上，推動能耗、環保、質量、安全不達標的磷復肥產能退出市場，嚴格控制磷石膏的產出。

(3)深入開展磷石膏資源的綜合利用及產品的研發。磷石膏中除含有硫酸鈣外，還含有未分解的磷礦、未洗去的磷酸，及氟化鈣、鋁化物、鐵、酸不溶的一些物質，這些物質不僅影響了磷石膏的利用，還造成了資源的浪費。

(4)鼓勵企業與科研機構合作，研發推廣磷石膏的新技術、新工藝。積極推動磷石膏建材應用，利用化學法處理磷石膏生產硫酸聯產水泥，把磷石膏作為填充材料填充井下采空區，將磷石膏用于路基材料，嘗試磷石膏代替天然石膏生產土壤改良劑。從資源的循環利用和綠色環保的角度看，應高度重視磷石膏制硫酸酸聯產水泥技術的應用。該方法采用高溫分解磷石膏，得到二氧化硫用于生產硫酸，生石灰用于生產水泥。此種方法可以充分利用磷石膏中的鈣硫元素，尾氣可被吸收生產硫酸且能達到排放標準，不會造成二次污染，對當前解決貴州磷石膏堆積問題具有參考意義。但該技術流程長、操作要求高、投資大、能耗高，需要政府給予一定的支持[4]。

3.5 磷礦伴生資源的利用

貴州磷礦石中含有稀土、碘、氟、硅、鎂、鉬、鎳、釩等伴生資源，由于前期重視程度和研究程度不夠，磷礦的伴生資源利用率低，資源轉化成效低，多數伴生的有價值元素在磷礦處理過程中多以工業廢物的形式排放，造成了資源浪費和環境污染。在濕法磷酸生產磷肥的過程中，濃縮磷酸時逸出四氟化硅氣體和氟化氫氣體，造成了浪費，若采用水吸收四氟化硅和氟化氫可避免氟資源的浪費。王業翔[4]采用氫化鋁鈉與四氟化硅無氯工藝進行反應制備硅烷，回收硅資源；史彥海[5]采用反浮選工藝配合高效的脫鎂藥劑對鎂質磷礦選礦進行了試驗，有效地降低了原礦中的鎂含量，為磷礦中鎂的開發提供了方向；貴州能礦織金磷化工有限公司對磷礦中的回收稀土元素開展了一些列研究，也取得了一些成果，為后期磷礦中稀土資源的回收利用提供了技術保障；貴州大學陳肖虎在研究磷礦中伴生資源碘回收方面也取得了一系列進展。

3.6 加快磷化工企業聚集發展

充分發揮市場優勝劣汰的競爭機制、倒逼機制，引導企業開展兼并重組，淘汰落后產能，為先進的產能創造更大的發展空間。加快磷化工企業產業布局，推進磷化工企業向園區聚集，建設一批具有國際競爭力的大型領軍型企業，打造一批世界級的磷化工先進制造產業集群，引導園區產業、企業、產品實現耦合發展，完善園區基礎設施和公共服務平臺建設，促進現代化產業集約集聚發展[5]。

4 結語

當前國內磷化工企業正處于轉型升級階段，貴州磷化工不可避免地要經歷這一變革，由低端化、高能耗、高污染向精細化、高端化、綠色化方向發展。追求可持續發展已成為國內外磷化工發展的主旋律。貴州磷化工企業想要生存，必須走國際化、精細化、高端化、綠色化發展的道路，這不但是對貴州磷化工產業的嚴峻挑戰，也是貴州磷化工企業轉型升級的機遇。面對貴州磷化工企業大而不強的局面，我們必須把握市場趨勢，立足國內市場，依托貴州的優勢資源，走出一條新型綠色的磷化工發展之路。為此應該著力加強以下六個方面：

(1)發揮貴州的資源優勢，讓貴州豐富的煤、電、磷優勢轉換成磷產業優勢，把貴州的大數據優勢應用到磷化工行業中去，以提高磷化工企業的綜合效益；

(2)加快產業結構的優化，淘汰落后產能，鼓勵磷化工企業兼并重組，建立磷化工產業集群，優化產業布局，重點建設貴州三大磷化工產業聚集區和六個磷化工產業園區，著力提高生產力與資源、環境、市場交通等要素的匹配度，加快構建上下游企業協同配套、橫向共生耦合的產業發展格局；

(3)加快開發利用磷礦伴生資源新技術的研發，提高伴生資源可利用化水平，延伸伴生資源產品產業鏈，提高伴生資源產品的盈利能力；

(4)以"以渣定產"為準則，嚴格控制磷石膏的產出量，積極推進磷石膏建材應用，優化磷石膏制硫酸聯產水泥工藝；

(5)大力發展磷化工向精細化、高端化發展，嚴格控制磷銨和傳統化肥的產能，加大黃磷及濕法凈化磷酸后的加工產品規模；

(6)政府加大對環保的投入力度，以及各行業資源的協調力度，對于一些消耗磷石膏的企業給予一定的補貼，對于勇于技術改進的企業給予一定獎勵。