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

磷化工是以磷礦石為原料，經過物理化（huà）學加工製備各種含磷製品的（de）工業。工業磷化（huà）學品主要通過磷（lín）礦還原（yuán）得到單質磷(黃磷)，或強酸分解（jiě）磷礦得（dé）到（dào）磷酸，再以黃磷或磷酸進一步（bù）加工成為滿足國民經濟需求的產品（pǐn），可以用作（zuò）化肥、洗滌劑、冶（yě）金、機械、選礦（kuàng）、鑽井、顏料、電鍍、塗料、紡織、印染（rǎn）、製革、醫藥、食品、玻璃、陶瓷、水處理、耐火材料、建築材料、日（rì）用化工、造紙、彈藥、阻燃劑、滅（miè）火劑（jì），電（diàn）子電氣材料、傳感元件（jiàn）材（cái）料、離子交換劑（jì）、催化劑、人工生物材料、太陽能電池材料、光學材料等，涉及國（guó）計民生16個領域60多個部門。目前，我國磷肥、黃磷、磷酸、三聚磷酸鈉、六偏（piān）磷酸鈉和（hé）磷酸氫鈣等產能（néng）、產量均位居世界首位。

熱法黃磷是有機磷化學品、電（diàn）子化學品、彈藥、阻燃（rán）劑、光電材料（liào）等不（bú）可或缺的原料。2022年，我國黃磷產量占世界（jiè）總（zǒng）產量77%，對國際磷化工產（chǎn）業與市場有重要影響。但黃磷采用（yòng）電熱法生產，每噸黃磷電爐電耗13000-15000kWh，消耗碳質還原劑1.5噸標煤，噸磷耗標煤3.5噸，是典型的高耗能（néng）產業。國家發展改革委發布的《產業（yè）結構調整指導目錄(2024版)》鼓勵“全封閉高壓水淬渣及（jí）無二次汙染磷泥處理黃磷生產工藝”，限製黃磷裝置建設，淘汰“單台產能5000噸/年以（yǐ）下黃磷生產（chǎn）裝置”。國家發展改革委等六部門發（fā）布（bù）的《工業重點領域能效標杆水平和基準水平(2023年版)》規定黃磷單位產品綜合能耗的標杆水平2300kgtc/t，基準水（shuǐ）平2800kgtc/t。國家發展改（gǎi）革委等四部門發布的《高耗（hào）能行業重點領（lǐng）域（yù）節能（néng）降碳改造升級（jí）實施指南(2022年版)》提出：開展“推動磷化工（gōng）製黃磷與煤氣化耦合創（chuàng）新，對（duì）還（hái）原反應爐、燃燒器等關鍵技術裝備進行工業（yè）化驗證，提高中低品位磷礦資源利用（yòng）率，通過磷-煤聯（lián）產加快產業創（chuàng）新（xīn）升級”前沿技術研究。加快推廣（guǎng）黃磷尾氣燒結中（zhōng）低品位（wèi）磷礦及粉礦技術，提升（shēng）入爐原料品位，降低耗電量。加（jiā）快磷爐氣（qì）幹（gàn）法除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（gōng）產品。磷爐尾氣用（yòng）於原料（liào）幹燥與泥磷回收，回收尾氣燃燒熱用於產生蒸汽及發電。

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

一、降（jiàng）低電熱法（fǎ）生產能源消耗

電熱法黃磷能耗主要分布在化學反應（yīng）、高溫磷爐渣、磷礦雜質（zhì）分解與（yǔ）還原三大部分，磷礦中Fe₂O₃、CO₂、H₂O含量每增加1%，噸磷耗電將分別（bié）增加（jiā）477kWh、180kW∙h、150kW∙h。降低（dī）電熱法黃磷（lín）生產能（néng）源的關（guān）鍵技術是：①提（tí）高黃磷生產入爐的磷礦品質，從磷礦選別入手（shǒu），合理利用高矽磷礦，發展磷礦粉礦成球技術；②實現黃磷磷爐氣的全利用，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生產碳（tàn）一化學品，但目前黃磷最大單係列規模13kt/a，小時（shí）磷爐氣氣量（liàng）5000Nm³，難於與大規模的煤製氣、焦爐（lú）氣（qì）、鋼鐵轉爐氣競爭，因此，目前磷爐氣除了（le）用於甲酸鹽（yán）国产精品免费福利外，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（jiě）決了磷爐（lú）氣的腐蝕問題，熱回收率達90%，應大規模（mó）推廣應用；③利用高溫磷（lín）爐渣生產微晶玻璃、礦渣棉等高溫加工產品，實（shí）現磷渣熔融熱的充分利用，其關鍵技術是（shì）解（jiě）決高溫配料問（wèn）題；④推動磷爐氣幹法除塵的技術創新，取消汙水沉降池、精製磷熱水槽、泥磷回（huí）收工段，實現（xiàn）電熱法黃磷短流程生產。

在可再生能源的（de）大（dà）背景下，采用綠電生產，每噸黃磷的CO₂排放量可（kě）以從10.2噸（dūn）降至2.7噸。

二、以磷煤（méi）聯產替代電熱法黃磷生產

我國富煤（méi）少油缺氣決定了我（wǒ）國有（yǒu）機化學品碳的來源。現代煤化工是推動煤炭清潔高效利用的有效途徑，對化工原（yuán）料來源具有重要地位；以（yǐ）CO、綠氫為原料可生產甲醇、烯烴等碳氫化（huà）學品。在煤氣化過程內，煤與純氧的燃燒區溫度高達2000℃以上（shàng），可利用該熱（rè）量供給磷礦還原熱，即通過磷煤聯產（chǎn）節能減碳耦合技術生產CO和黃磷兩種（zhǒng）產品，解決原（yuán）有兩個獨立係統存在的四個問題：①黃磷（lín）還原需要電能供給熱量；②煤氣化過程中產生大量熱量需要（yào）外排和利用；③電熱法碳還（hái）原磷礦所產生的CO總量少，難於規模化利用；④用煤氣化的熔融渣替代矽石，提高了磷礦還原率。通過磷煤氣化爐生產的CO與綠氫耦合，可以生產一係列的（de）高附加值產品，建議大力扶持磷煤聯產技術的研究與技術開（kāi）發。

三、延伸下遊產業鏈

黃磷可以生產高純電子級（jí）磷酸、磷烷及（jí）其（qí）所有的含磷有機化學品(醫藥、農藥、表麵活性劑（jì）、阻燃劑等)。采用（yòng）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、安全生產水平，為有機磷化學品奠定原（yuán）料基（jī）礎；利用離子液體的靶向分子識別作用提高有機磷化學品国产精品免费福利的選擇性，提高反應效率。

黃磷、紅磷、黑磷是磷單質的同（tóng）素異（yì）形體，通過一定溫度、壓力，黃磷可（kě）以轉變為性質更加穩（wěn）定的（de）紅磷、黑磷。黑（hēi）磷是一種新型的二維（wéi）、p-型半導體材料，具有（yǒu）可調控的直（zhí）接帶隙、高（gāo）的載流子遷（qiān）移率、高的光熱轉化效（xiào）率，黑磷（lín）的理論儲（chǔ）Li/Na/K容量高達2600 mAh /g，約為碳的7倍，其適中的充放電平台和良好（hǎo）的金屬（shǔ）離子（zǐ）擴散速率可（kě）有效避免快充電過（guò）程中枝晶生長（zhǎng）帶來的安全性問題，在大（dà）容量、高倍率的儲能（néng）電池方麵具有優勢。同時，黑磷以添加量少、對高分子力學性能影（yǐng）響小的（de）特點，在高（gāo）分子阻燃、防腐領域有著極大的應用前景。建議開展黑磷低成本製備技術的攻關及其在下遊領域的應用研究，推動黑磷及其（qí）應用的產業化。

昆明理工大學（xué）雲南省磷化工節能與新材料重點實驗室致力於基（jī）礎（chǔ）磷化工的節能（néng）減碳（tàn）技術開發與黑磷製備及其阻燃（rán）儲（chǔ）能（néng）研究，通過黃磷磷爐氣與黃磷反應熱的回收，每噸黃磷（lín）能（néng）耗降低60%以上；催化法黑磷製備反應時間從（cóng）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（xì）列突（tū）破性進展；開展了磷煤聯產技術的（de）研究（jiū），揭示了磷（lín）煤氣化爐的反應機理，為磷煤聯產的工程化奠定了基礎。

作者：昆明理工大學教授 梅毅

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