贵州磷化工产业发展绿色循环经济路径的研究

孟祥玉，刘俊，黄琴，谭昭旭，丁万(贵州应用技术职业学院，贵州 福泉 550500)

0 引言

近20年来，世界各国工业化快速发展，不仅造成了资源和能源的过度消耗，还导致了一系列环境问题，可持续发展已经成世界的共识。绿色化工的核心在于利用化工原理从生产过程中减少或消除工业对环境的污染，很多国家把绿色化工作为21世纪化工发展的主要方向之一。磷化工是以磷矿石为原料、生产磷肥和各种磷产品的行业，磷产品广泛应用于人们的衣、食、住、行，磷化工行业是关乎国民生计的重要行业。在当前可持续发展的背景下，绿色循环经济的概念对磷化工的发展格局产生了深刻影响。21世纪以来，贵州磷化工行业取得了举世瞩目的成就，但仍存在着不少制约行业健康发展的因素和问题。特别是近些年来，我国相继出台了《长江经济带发展负面清单指南(试行)》《大气污染防治行动计划》等一系列环保法规，贵州省也提出了“以渣定产”的意见，环保力度不断加大。如何加快发展贵州磷化工绿色循环经济已成为行业内关注的重要问题。

1 贵州磷化工产业发展现状

截至2009年，贵州省磷矿累计查明资源量27.33亿t，占全国磷矿资源的15.30%；磷矿平均品位为22.14%,比全国磷矿平均品位高出6个百分点，磷矿质量为全国最优[1-2]。经过60多年的发展，贵州省磷化工产业已形成一个以磷酸、磷肥、黄磷及其下游产品为基础的具有一定规模的产业体系，形成“织金—息烽—开阳—瓮安—福泉”磷化工产业带。

从贵州省磷化工行业销售情况来看，近些年，磷化工行业营业额已占贵州整个化工行业的80%以上，磷化工已成为贵州省的支柱产业和优势特色产业。贵州磷化工具有较好的产业基础，部分磷化工产业已达到国际先进水平，已经形成磷肥、磷复肥、磷酸盐及高端新型肥料、黄磷及其下游磷化物产品规模以上的现代国家级产业基地，贵州现有磷化工企业100多家，生产磷化工产品约百种[3]。但是目前磷化工利润不足，基础磷化工产品呈现产能过剩，高端精细化产品不足，磷矿伴生资源开发利用落后，磷化工废弃物持续污染环境等，严重地制约了贵州磷化工绿色循环产业链的发展。

2 贵州磷化工绿色循环经济发展存在的问题

在过去的20多年中，贵州磷化工产业已形成较为完整的技术和产业化发展体系。中低品位磷矿选矿技术、湿法磷酸净化技术、首创了利用无水氟化氢技术、从磷矿加工过程中回收碘、氟；硅资源回收利用技术已达国际领先；磷石膏制硫酸联产水泥和碱性肥料工艺、硝酸分解磷矿制取水溶性肥料工艺技术达到国内领先，磷石膏的利用率已经达到了67%。但磷化工产业存在产业结构不尽合理，一些传统磷化工产品如磷铵、黄磷等出现不同程度的产能过剩；高端磷化工产品供应不足；磷石膏综合利用率虽已高于国内外平均水平，但堆积量仍在增加；国内化肥使用量已接近峰值，贵州比重过大的磷复肥矛盾将更为突出，市场风险挑战加剧；随着环境保护政策的相继出台给磷化工企业带来了压力，贵州磷化工企业正在面临前所未有的挑战。

2.1 利润低

近些年，贵州磷化工产业每年营业额达到1000亿元左右，而利润均低于20亿元，利润率不足2%。据不完全统计，2019年全省化工行业销售收入1350亿元，磷化工销售收入1100亿元，磷化工产业利润仅9.8亿元。

2.2 生产技术路线单一

当前，贵州磷化工生产技术路线比较单一，几乎全部是二水法生产磷酸，硫酸分解磷矿，再加工成磷肥、磷复肥或磷酸盐等基础通用磷化工产品。而干法生产黄磷的相关投入不足，导致黄磷企业不能转型升级。

2.3 磷矿综合利用率低

贵州磷矿品质虽然在全国处于领先水平，但中低品位磷矿仍然占绝大部分。贵州每年消耗磷精矿约1 500万t，而中低品位磷矿1 500万t未得到相应的利用。贵州磷矿中含有稀土、碘、氟、硅、镁、钼、镍、钒等伴生资源，目前氟、碘资源在贵州已经初步得到利用，但很多的伴生资源仍未得到利用，中低品位磷矿的综合利用率低[1]。

2.4 优势资源未能得到充分结合

贵州是富煤富电省份，而硫磺矿资源短缺。但是贵州磷矿加工主要是湿法磷酸，需要用到大量的硫磺矿，基本上都需要从国外进口，增加了生产成本。热法磷酸可以有效解决中低品位磷矿利用率低的问题，但热法磷酸需要消耗大量的电力资源，贵州的电力资源严重过剩，但电力优势资源未能与磷矿优势资源充分结合。

2.5 产品结构不合理

贵州磷化工产业中80%以上的产品主要是黄磷、三聚磷酸钠、磷酸氢钙等产品，这些产品多数是技术含量低、能耗和资源消耗大、附加值低的传统产品且产能已经明显过剩。2020年国家已明确提出主要农作物化肥使用量要实现负增长，传统化肥产品市场将进一步萎缩。当前国内外市场对精细专用磷化学品、有机磷产品等产品的需求不断增长，但贵州高端磷化工产品产能不足，在开发高附加值精细化磷化工产品技术上还需要功关，开发一些新型肥料。

2.6 “三废”回收利用率低，环境保护压力大

磷化工是重污染、高能耗的产业，贵州磷化工产业在给当地创造物质财富的同时，也消耗了大量的资源能源，产生了大量的废水、废气、废渣等大量废弃物。这些废弃物若不合理处置则会对当地环境造成污染，危害当地人民的身心健康。目前，贵州磷化工行业产生的工业“三废”还有很大一部分未得到妥善处理，全省已堆存磷石膏近1.2亿t，占用了大量土地资源，既浪费了资源又污染了环境。据统计，贵州每年要排放约1500万t磷石膏，绝大多数没有得到利用，2018年磷石膏的年综合利用达到67%，但仍然没有消耗掉当年的产出量，磷石膏的堆积量仍在增加，所以磷石膏的消耗处理迫在眉睫[2]。

3 贵州磷化工产业发展绿色循环经济的路径

3.1 技术领先，升级改造

加快推动贵州磷化工产业由粗放规模型向质量效益型、资源依赖型向科技创新型产业转变。深入“千企改造”工程，对传统磷化工实施绿色化改造，加快推进传统化工转型升级。对符合政策要求的先进工艺改造提升项目给予等量或减量置换，改进现有技术和生产装置，提升磷化工企业的节能环保、清洁生产能力，高端磷化工产品的开发、生产成本的节约、资源的高效利用等都离不开技术创新。目前贵州省一些大型磷化工企业集团已经具有良好的技术创新平台，如瓮福集团建成的中低品位磷矿及其伴生资源高效利用国家重点实验室，该实验室重点在研究磷矿伴生资源回收利用技术、中低品位磷矿选矿技术和磷矿伴生元素精细化利用技术等领域开展研究。

3.2 延伸产业链，向精细化方向发展，增加产品附加值

发展高端磷化工产品主要是发展精细化磷化工产品。精细化磷化工产品可用于食品、医药、电子饲料等多方面领域，用途极为广泛，市场前景广阔。贵州磷化工产品主要是磷酸一铵、磷酸二铵等产品，这些低端的磷化工产品占比超过80%，产品过于单一，附加值低。针对这一现状，须对磷化工产品进行产业延伸，发展功能性、专用性、高效环保的新型产品。近年来，贵州也致力于引进像川恒化工、金正大这样的优质磷化工企业入黔，以此推动贵州磷化工向精细化发展。

3.3 充分发挥贵州煤、电优势，开发中低品位磷矿

贵州电力严重过剩，全省装机容量6 000万kW，自用约2 000万kW，剩余部分全部供应南方各省。随着近年来南方各省电力需求减少，贵州电力供大于求的局面显现，有时会造成大量电力浪费。同时，每年贵州有近1 500万t中低品位磷矿未能利用。中低品位磷矿最好的利用途径是消耗大量的电力生产黄磷，这样既能防止电力的闲置浪费，又利用了中低品位磷矿生产黄磷[3]。

3.4 推动“三废”资源化利用，提升磷石膏等综合利用

贵州磷化工产业中的“三废”主要集中在湿法磷酸的磷石膏堆砌、黄磷生产固体残渣以及一些工业废水。贵州磷化工行业主要采取湿法磷酸技术，所以解决磷石膏堆积问题迫在眉睫。关于处理磷石膏堆砌问题的四点建议：

(1)把“以渣定产”落到实处。将企业消耗的磷石膏与所利用的磷矿资源挂钩，严格控制磷石膏的产出量，加快提升磷石膏的综合利用能力和水平，并逐年消耗已有存量。

(2)严格控制传统磷复肥规模。目前国内农业使用化肥量已过峰值，未来需求将会继续萎缩，磷复肥供过于求的矛盾将更加明显。在国家和省出台相关法律法规和政策标准的基础上，推动能耗、环保、质量、安全不达标的磷复肥产能退出市场，严格控制磷石膏的产出。

(3)深入开展磷石膏资源的综合利用及产品的研发。磷石膏中除含有硫酸钙外，还含有未分解的磷矿、未洗去的磷酸，及氟化钙、铝化物、铁、酸不溶的一些物质，这些物质不仅影响了磷石膏的利用，还造成了资源的浪费。

(4)鼓励企业与科研机构合作，研发推广磷石膏的新技术、新工艺。积极推动磷石膏建材应用，利用化学法处理磷石膏生产硫酸联产水泥，把磷石膏作为填充材料填充井下采空区，将磷石膏用于路基材料，尝试磷石膏代替天然石膏生产土壤改良剂。从资源的循环利用和绿色环保的角度看，应高度重视磷石膏制硫酸酸联产水泥技术的应用。该方法采用高温分解磷石膏，得到二氧化硫用于生产硫酸，生石灰用于生产水泥。此种方法可以充分利用磷石膏中的钙硫元素，尾气可被吸收生产硫酸且能达到排放标准，不会造成二次污染，对当前解决贵州磷石膏堆积问题具有参考意义。但该技术流程长、操作要求高、投资大、能耗高，需要政府给予一定的支持[4]。

3.5 磷矿伴生资源的利用

贵州磷矿石中含有稀土、碘、氟、硅、镁、钼、镍、钒等伴生资源，由于前期重视程度和研究程度不够，磷矿的伴生资源利用率低，资源转化成效低，多数伴生的有价值元素在磷矿处理过程中多以工业废物的形式排放，造成了资源浪费和环境污染。在湿法磷酸生产磷肥的过程中，浓缩磷酸时逸出四氟化硅气体和氟化氢气体，造成了浪费，若采用水吸收四氟化硅和氟化氢可避免氟资源的浪费。王业翔[4]采用氢化铝钠与四氟化硅无氯工艺进行反应制备硅烷，回收硅资源；史彦海[5]采用反浮选工艺配合高效的脱镁药剂对镁质磷矿选矿进行了试验，有效地降低了原矿中的镁含量，为磷矿中镁的开发提供了方向；贵州能矿织金磷化工有限公司对磷矿中的回收稀土元素开展了一些列研究，也取得了一些成果，为后期磷矿中稀土资源的回收利用提供了技术保障；贵州大学陈肖虎在研究磷矿中伴生资源碘回收方面也取得了一系列进展。

3.6 加快磷化工企业聚集发展

充分发挥市场优胜劣汰的竞争机制、倒逼机制，引导企业开展兼并重组，淘汰落后产能，为先进的产能创造更大的发展空间。加快磷化工企业产业布局，推进磷化工企业向园区聚集，建设一批具有国际竞争力的大型领军型企业，打造一批世界级的磷化工先进制造产业集群，引导园区产业、企业、产品实现耦合发展，完善园区基础设施和公共服务平台建设，促进现代化产业集约集聚发展[5]。

4 结语

当前国内磷化工企业正处于转型升级阶段，贵州磷化工不可避免地要经历这一变革，由低端化、高能耗、高污染向精细化、高端化、绿色化方向发展。追求可持续发展已成为国内外磷化工发展的主旋律。贵州磷化工企业想要生存，必须走国际化、精细化、高端化、绿色化发展的道路，这不但是对贵州磷化工产业的严峻挑战，也是贵州磷化工企业转型升级的机遇。面对贵州磷化工企业大而不强的局面，我们必须把握市场趋势，立足国内市场，依托贵州的优势资源，走出一条新型绿色的磷化工发展之路。为此应该着力加强以下六个方面：

(1)发挥贵州的资源优势，让贵州丰富的煤、电、磷优势转换成磷产业优势，把贵州的大数据优势应用到磷化工行业中去，以提高磷化工企业的综合效益；

(2)加快产业结构的优化，淘汰落后产能，鼓励磷化工企业兼并重组，建立磷化工产业集群，优化产业布局，重点建设贵州三大磷化工产业聚集区和六个磷化工产业园区，着力提高生产力与资源、环境、市场交通等要素的匹配度，加快构建上下游企业协同配套、横向共生耦合的产业发展格局；

(3)加快开发利用磷矿伴生资源新技术的研发，提高伴生资源可利用化水平，延伸伴生资源产品产业链，提高伴生资源产品的盈利能力；

(4)以"以渣定产"为准则，严格控制磷石膏的产出量，积极推进磷石膏建材应用，优化磷石膏制硫酸联产水泥工艺；

(5)大力发展磷化工向精细化、高端化发展，严格控制磷铵和传统化肥的产能，加大黄磷及湿法净化磷酸后的加工产品规模；

(6)政府加大对环保的投入力度，以及各行业资源的协调力度，对于一些消耗磷石膏的企业给予一定的补贴，对于勇于技术改进的企业给予一定奖励。