有色金屬冶煉與磷化工的“聯姻”之路

張 宇，周桂月，蔡 旺

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南長沙410014）

近年來我國有色冶煉企業硫酸庫存壓力普遍較大，特別是銅冶煉企業，平均1 t精煉銅副產硫酸約4 t，遠高于同等規模鉛鋅冶煉等有色冶煉企業，因此銅冶煉企業硫酸庫存壓力更大。當前國內硫酸產能嚴重過剩，硫酸價格較低，這不僅嚴重擠壓了有色冶煉企業的盈利能力，也成為有色冶煉企業是否減產的考慮因素之一。

2019年12月26日，中國銅原料談判小組CSPT在福州召開會議，共同商議2020年銅冶煉企業減產計劃，希望可以緩解國內硫酸庫存壓力和銅冶煉企業運營壓力，這意味著硫酸銷售難導致的脹庫問題已經成為限制銅冶煉發展的重要因素。

自2020年初新冠肺炎疫情爆發以來，國內冶煉廠硫酸脹庫問題進一步凸顯。疫情中心湖北省是其自身及周邊省份如河南、安徽、江西冶煉酸的消費大省，隨著湖北地區對于冶煉酸消費的缺失，周邊各地冶煉企業不得不擴大硫酸銷售和運輸半徑，以尋求新的下游市場，這對于國內本就嚴重過剩的硫酸市場無疑是雪上加霜，部分硫酸存儲能力較小的中小型冶煉企業短期內已經率先采取減產措施以應對此次疫情的沖擊。

在此大背景下，未來國內新建大型銅冶煉廠在規劃之初就必須解決好副產硫酸的去向問題，與磷化工緊密結合實現硫酸的自產自銷不失為一個優選思路。

1 銅冶煉概況

1.1 國內銅冶煉產量

中國已經成為全球最大的精煉銅生產國和銅消費國，未來對于銅的需求量仍將維持穩定增長的趨勢，2020—2021年中國預計新增精煉銅產能600～800 kt/a[1]。國家統計局數據顯示，2019年中國精煉銅產量為9.784 Mt，同比增長約8.4%；2020年精煉銅產量為10.03 Mt，同比增長約2.5%，首次突破千萬噸。2015—2020年國內精煉銅產量見圖1。

圖1 2015—2020年國內精煉銅產量

1.2 國內主要銅冶煉企業

目前國內銅冶煉企業數量超過100家，產能100 kt/a及以上的銅冶煉企業數量已達40家左右。銅陵有色、江西銅業、云南銅業和金川集團4家企業精煉銅產能均已突破1 Mt/a規模，在國內形成了一定的產業集中度。此外，紫金礦業、大冶有色和南國銅業等冶煉企業也都計劃未來將銅冶煉產能提高到1 Mt/a以形成規模優勢。

1.3 國內銅冶煉產業布局

國內銅冶煉企業主要分布于全國20個省份。2020年山東省精煉銅產能位居全國第一，達到1.45 Mt/a，但產能利用率不高。江西省和安徽省精煉銅產能分列第二和第三名，均超過1 Mt/a，2020年國內主要省份精煉銅產能占比見圖2。

2 硫酸概況

2.1 國內硫酸生產情況

我國硫酸行業按原料劃分主要有硫磺制酸、冶煉煙氣制酸和硫鐵礦制酸，其中硫磺制酸仍占據主導地位，約為總產能的45%，冶煉煙氣制酸產量逐年增量明顯，約為總產能的37%，硫鐵礦制酸產量占比最小，約為總產能的17%。根據國家統計局數據顯示，2019年我國硫酸產量為89 357 kt，同比下降約7.7%，2020年我國硫酸產量為83 326 kt，同比下降約6.75%。硫酸行業整體運行比較艱難，2015—2020年國內硫酸產量見圖3。

圖2 2020年國內主要省份精煉銅產能占比

圖3 2015—2020年國內硫酸產量

近年來國內硫酸落后產能淘汰進度逐漸加快，但由于冶煉行業的加速發展，冶煉煙氣制酸產能仍在不斷增加。未來5年內，中國預計有超過20 Mt/a冶煉酸產能投產。但是，我國硫酸下游市場基本達到飽和，需求量已進入平穩期。新建硫酸產能的逐步釋放，將加大我國硫酸行業的產能過剩壓力，硫酸的銷售將變得更加困難[2-3]。2019年12月底，全國w(H2SO4)98%硫酸均價為150元/t，同比下降56.5%，部分地區甚至出現負價，企業為了緩解硫酸庫存壓力，不得不貼錢出貨。可以預見，未來我國硫酸企業面臨的市場形勢將會更加嚴峻。

2.2 國內主要硫酸生產企業

我國大型硫酸生產企業主要有兩類：第一類是配套下游耗酸裝置的企業，以磷肥和鈦白粉企業為主，絕大部分是硫磺制酸；另一類是未配套下游耗酸裝置的企業，以冶煉企業為主。第一類企業由于硫酸裝置本就是為下游裝置而設，只要下游產品市場不出現問題，硫酸銷售自然也就能保持穩定。第二類企業由于價格和運輸等限制，市場競爭相當激烈。尤其是2020年初爆發新冠肺炎疫情以后，很多企業直接停產，離需求地較遠的企業如甘肅、河南等地，受到的沖擊更大。在全球經濟受疫情影響處于低迷狀態時，硫酸作為基礎的化學工業品由于需求下降承壓巨大，對于本來就產能過剩的冶煉酸企業來說無疑是雪上加霜，短期內唯有對銅冶煉減產以應對艱難的局面。

2.3 國內硫酸產業布局

我國硫酸產業主要分布于云南、貴州、四川和湖北4個產磷大省，僅西南和華東地區就集中了我國超過56%的硫酸產量，2020年國內各地區硫酸產量分布見圖4。

圖4 2020年國內各地區硫酸產量分布

國內冶煉酸分布相對較為分散[4]。近年來，沿海地區冶煉企業不斷增加，如中鋁東南銅業有限公司400 kt/a銅冶煉項目便是沿海布局的重大戰略性項目，這說明冶煉酸有往沿海地區轉移并增加出口的趨勢，以減輕國內硫酸產能過剩的壓力。

3 磷化工概況

我國磷化工企業主要集中在磷礦資源豐富的云南、湖北、貴州和四川4省，其中貴州磷化集團有限責任公司（2019年由甕福集團和開磷集團整合重組）和云南云天化集團有限公司穩居我國濕法磷酸產量前2名。

磷化工行業主要包括磷肥和磷酸鹽2個子行業，自2016年“化肥零增長”要求的提出，給化肥需求設置了“天花板”，我國磷肥產能開始呈下降趨勢[5]?！懂a業結構調整指導目錄（2019年本）》中明確指出磷銨生產裝置為限制類，進一步限制了我國磷肥行業的發展，單獨新建磷銨裝置將非常困難，因此未來我國磷化工發展方向應主要圍繞精細磷酸鹽展開。

精細磷酸鹽需要使用工業磷酸作為原料生產，而目前工業磷酸生產工藝又分熱法和濕法。熱法磷酸以黃磷為原料制取，濕法凈化磷酸以磷礦石和無機酸（大部分是硫酸）為原料先制得濕法磷酸，再經過一系列凈化精制過程制取。由于熱法磷酸耗能高、污染重，濕法凈化磷酸具有更明顯的成本優勢，所以國外主要以濕法凈化磷酸為主，且占比逐年增大。2005年全球濕法凈化磷酸產量已經占到工業磷酸總產量的80%，2009年美國工業磷酸中濕法凈化磷酸占比已達到100%[6]。我國濕法凈化磷酸技術起步較晚，2007年以前產能幾乎為零，發展至今也僅占工業磷酸總產能的30%左右，遠低于國外水平，這說明我國濕法凈化磷酸還有較大的發展空間。

4 銅冶煉與磷化工優勢結合

濕法磷酸作為磷化工的前端產品，其生產工藝過程需要消耗大量的硫酸?，F階段我國大部分磷化工企業都是配套硫磺制酸裝置以供給硫酸原料。通常來說，100 kt/a濕法凈化磷酸裝置需要配套建設約300 kt/a濕法磷酸和相應規模磷肥裝置，而300 kt/a濕法磷酸裝置又需要配套建設800 kt/a左右的硫磺制酸裝置，硫酸消耗量十分巨大。

近年來，國內新建了許多大規模的銅冶煉廠，而1 t精煉銅可副產約4 t硫酸。如廣西南國銅業一期300 kt/a陰極銅冶煉項目副產硫酸1.2 Mt/a，赤峰云銅400 kt/a陰極銅項目副產硫酸1.7 Mt/a，中鋁東南銅400 kt/a銅冶煉副產硫酸1.5 Mt/a。銅冶煉的快速擴張給本就嚴重過剩的硫酸市場帶來了巨大沖擊，如不解決好冶煉酸的去向問題，勢必會制約銅冶煉的發展。

因此，可以在銅冶煉和磷化工發展重合或相近的地區，如云南、湖北、江西、安徽和廣西等地，將硫酸作為銅冶煉與磷化工結合的紐帶，既能為銅冶煉企業消耗副產冶煉酸庫存，緩解銷售壓力，又能為磷化工提供原料保障。此外，磷化工所需要的蒸汽資源也可以考慮由銅冶煉及制酸裝置余熱蒸汽供給，充分發揮各自的資源優勢。

5 銅冶煉配套磷化工案例

5.1 紫金銅業-甕福紫金模式

甕福紫金項目是紫金銅業有限公司300 kt/a銅冶煉的配套磷化工項目，以甕福（集團）有限責任公司的磷精礦資源為原料生產300 kt/a濕法磷酸。直接利用管道輸送紫金銅業有限公司的副產硫酸約800 kt/a，不僅極大緩解了硫酸的銷售壓力，也降低了硫酸的運輸成本。同時，甕福紫金化工股份有限公司還產出100 kt/a濕法凈化磷酸和400 kt/a磷酸二銨等下游產品，形成了以銅冶煉和硫、磷化工等相配套的循環經濟產業鏈，實現了銅冶煉和磷化工企業的經濟利益最大化。

5.2 廣西南國銅業-貴州川恒化工模式

貴州川恒化工股份有限公司與廣西南國銅業有限責任公司合資成立廣西鵬越生態科技有限公司，依托廣西南國銅業有限責任公司銅冶煉項目的副產硫酸及蒸汽熱能資源，為廣西鵬越生態科技有限公司的濕法磷酸、凈化磷酸、飼料級磷酸二氫鈣等磷化工產業發展提供原料和能源保障。雙方建立戰略合作關系，此舉不僅有利于貴州川恒化工股份有限公司防范硫酸、硫磺價格上漲風險，保障原料供應，也有利于廣西南國銅業有限責任公司硫酸的銷售暢通，為以后百萬噸級銅冶煉項目建設做好鋪墊。雙方充分發揮了各自的技術、產業和資源優勢，實現互利共贏。

6 結語

硫酸作為最基礎的化學工業品，在國民經濟中發揮著重要作用，但是其嚴重過剩的市場局面又會制約有色冶煉行業的發展。在未來的有色冶煉規劃之初，如能充分協調好有色金屬礦和磷礦資源以及終端產品的消費市場，就近配套建設相應規模的磷化工項目，不僅能較好地緩解硫酸的銷售壓力，降低相關原料和產品的運輸成本，還能利用其低壓蒸汽資源為磷化工提供能源支持，充分發揮各自資源和能源的優勢互補。