磷矿及其加工利用.doc

磷矿加工及其利用方法姓名：吴强专业班级：计算机科学与技术09-1班学院：计算机学院学号：08093340摘要： 磷矿资源事关粮食安全和人类的生存发展，具有不可替代性：磷矿资 源绝大部分用于磷肥生产，同时，磷是人体新陈代谢过程和遗传物质 的重要组成物质。因此，实现磷矿资源可持续开发和利用事关世界粮 食安全和人类的生存发展。磷矿资源具有不可替代性、不可再生性。正文： 磷矿石不论生产磷肥还是磷酸盐，都必须转化为磷酸，从磷酸的制备工艺不同分为热法磷酸工艺和湿法磷酸工艺。热法磷酸首先将磷矿石在黄磷炉中制得黄磷，再和水反应生产磷酸和磷酸盐， 其优点是杂质含量少，有利于高品质磷酸和磷酸盐的加工。湿法磷酸是将磷矿石直接与硫酸反应，得到的磷酸含有大量的杂质，国外采用 先进的湿法磷酸净化技术得到高品质的磷酸，但目前国内还没掌握此技术，国 外对湿法磷酸净化技术向中国的转让控制严格。因此，目前我国的湿法磷酸主 要经过简单的除杂质后用于磷肥的生产。热法磷酸为高能耗行业由于热法磷酸由黄磷制得，钙、镁、铝、铁、氟等 杂质均留在黄磷渣中，所以热法磷酸的纯度较高，杂质含量少，可以进一步加 工电子级、食品级、饲料级的磷酸。但黄磷生产能耗高、污染严重，每吨黄磷 需要消耗 1400015000 吨电，10 吨的磷矿石，产生 2400m3 的尾气和大量的黄 磷渣，是典型的高耗能、高污染的行业。国家发改委在今年 7 月的电价调整通 知中要求继续对高耗能行业严格实差别化电价。云南省将黄磷也纳入了差别电 价执行范围，云南规定，黄磷行业电炉装机容量 1 万 KVA 以下的生产装置为 淘汰类，生产用电从 2006 年 4 月起在现行供电价格的基础上每度加价 0.05 元； 电炉装机容量 1 万 KVA 以上、2 万 KVA 以下的生产装置为限制类，生产用电 每度加价 0.02 元。热法磷酸面临成本上升的风险，而且国内热法磷酸产能过剩 导致行业毛利率偏低，工业级磷酸维持在 10%左右，食品级和准电子级毛利率要高些。发达国家湿法磷酸取代热法磷酸趋势明显在欧洲和日本，由于电力费用贵，环保要求高，因而开发了用湿法磷酸净化技术，以此取代高能耗的热法磷酸， 用于精细磷酸盐的制造等等。而在电能相对价廉的北美洲，原来是以热法磷酸 为主，近年来由于肥料工业不景气和环保成本原因，湿法磷酸净化装置经济性。较好，毛利率明显高于热法磷酸企业。因此，热法磷酸装置不断关停，湿法磷酸取代热法磷酸的趋势很明显。美国湿法净化磷酸的产量从 2000 年的 23 万吨 上升到 2005 年的 41 万吨，而热法磷酸从 2000 年的 27 万吨下降到 2005 年的 7 万吨。湿法磷酸净化主要采用物理净化方法，湿法磷酸的净化分为化学、物理两种 方法，化学净化方法通常采用加碳酸钡脱硫酸根、加碱调整 pH 值脱氟、钙、镁、 铝、铁等杂质、活性炭脱色的方法，但此工艺得到的湿法磷酸即使生产三聚磷 酸钠，也很难达到国标一级的要求。目前，国外采用的主要是物理净化方法，即液液溶剂萃取法。液液溶剂萃 取法一般将原料湿法磷酸与溶剂逆流充分接触，磷酸进入溶剂相，而绝大部分 杂质则留在水溶液相。磷酸与溶剂的混合物（萃取相）用净化后的磷酸洗涤以 进一步除去其中的杂质，然后再用纯水反萃取磷酸。这种方法是湿法磷酸净化 工艺中应用最广的方法，产品能满足高纯度的食品磷酸甚至药品级磷酸要求。 国际上具有代表性且已有大规模工业化湿法磷酸净化流程有：以色列矿业公司 的 IMI 磷酸净化流程；法国的罗纳-普朗克的 CL 流程；比利时普雷昂公司（Prayon）的普雷昂流程；英国奥布拉威尔森公司的 AW 流程。热法磷酸和湿法磷酸成本比较：从 Potash 公司的 2005 年年报中我们可以详 细的了解到湿法磷酸的成本构成，成本中 37为磷矿石的成本，硫磺占 20的 成本，从年报中我们得到 Potash 公司的磷矿石成本在 25 美元吨，按照吨磷 酸耗 3.2 吨磷矿计算，则磷矿成本为 80 美元，在磷酸成本中占比为 37，那么 湿法磷酸的成本在 216 美元吨（25*3.2/0.37），换算成人民币即 1728 元吨。 Potash 披露湿法净化磷酸的毛利率在 29，从成本推算不含税出厂价为 304 美 元吨，美国的增值税为 17.5%，则含税价格为 357 美元/吨，再考虑适当的运 费和经销商利润，与美国 2005 年磷酸市场价格 400 美元吨完全吻合。热法磷酸和湿法磷酸物耗对比热法湿法黄磷（吨吨）0.283磷矿石（吨吨）33.2电力(度)100硫酸（吨吨）2.7我国磷酸市场价格趋势单位：元吨美国磷酸市场价格趋势单位：美元吨单 6500 磷酸 位 6000: 5500元 5000/ 4500吨 4000350030002500Fe b - 0 2Ma y - 0 2Au g - 0 2No v - 0 2Fe b - 0 3Ma y - 0 3Au g - 0 3No v - 0 3Fe b - 0 4Ma y - 0 4Au g - 0 4No v - 0 4Fe b - 0 5Ma y - 0 5Au g - 0 5No v - 0 5Fe b - 0 6Ma y - 0 6Au g - 0 62000资料来源：中国石油化工协会、PotashCorp我国是世界磷矿开采规模最大的国家，但资源浪费严重加速资源耗竭根据我国国家统计局和美国地质调查局的统计数据显示，我国的磷矿产量位居摩洛 哥和美国之后，但国家统计局的数据只统计了国家统计内的大中型磷矿企业的 产量，对产量占全国产量 45% 的小型开采企业却未统计在内。根据磷肥协会 会长林乐女士的计算，我国 2001 年的磷矿石表观消费量达到 3656 万吨，高于 当年美国的产量，到 2005 年我国的表观消费量应该达到 5402 万吨，高于其他 国家，我国磷矿产量已经位居世界首位，但我国实际的磷矿产量远高于表观消 费量。回采率是衡量一个国家矿产开发水平的重要标准，国际产磷大国的回采率能达 到 9598，我国露天大矿如云南晋宁磷矿、湖北黄麦岭磷矿能达到 98以上， 洞采大矿如贵州开阳磷矿能达到 71.1，但我国小型企业的回采率仅为 30， 有的甚至更低，这对资源造成了极大地浪费。按照 2005 年的数据，如果统计外 开采量全部为小型企业的产量，按 30的回采率计算则开采 2358 万吨磷矿实 际消耗资源达到 7680 万吨，大型矿山的平均回采率为 81.9（98*0.4+71.1*0.6），开采 3044 万吨磷矿实际消耗资源达到 3716 万吨。那么，2005年我国实际磷矿资源消耗量达到 1.14 亿吨，其中浪费的资源达到 5994 万吨，超过了当年的消费量 5402 万吨，资源浪费严重。我国磷矿石产量和消费量对比单位:万吨（折标矿）磷矿石产量磷矿石实际(国家统计局数据)表观消费量199526542491199622912448199725092745199827092888199920762948200019373144200121013656200223013857200324474186200426174644200530445402年份按照目前每年一亿吨以上的磷矿消耗量，如果我们全部利用现有的富矿资源， 则仅能利用到 2013 年，如果利用经济储量，则只能利用 40 年，未来只能利用 中低品位的资源，磷矿石成本将显著上升。我国磷肥和磷化工行业面临磷矿石原料危机磷矿是生产磷肥和磷化工产品 的主要原料，众所周知，生产高浓度磷复肥和黄磷必须使用 30左右的富矿资 源。目前，我国 30%品位的富矿储量只有 11.08 亿吨，主要集中在云、贵、川、 鄂等四省的八大磷矿区。由于目前磷矿石开采管理混乱，磷矿的乱采滥挖和高 品位磷矿的低价出口问题十分突出，这将使未来的磷矿供应形势更趋严峻。国 土资源部已将其列入 2010 年后不能满足国民经济发展需求的重要矿种之一。近年中国磷矿出口量较大，1994 年出口磷矿石 72.75 万吨，2003 年出口达到356 万吨。因此，我国政府从 2003 年取消了磷矿石出口的退税优惠，2005 年出 口下降到的 212 万吨，而且国内的磷矿石出口均为优质富矿，进一步加剧了国内磷矿石的供应紧张局势。根据我国已探明的矿产储量，考虑到矿石品位、矿山开采技术经济条件及下游 磷加工行业的发展趋势，预计到 2010 年以后磷矿资源将面临较大的缺口，我国 磷肥和磷化工行业面临磷矿石原料危机。而磷矿下游需求中，82的磷矿石用于生产磷肥，国家从粮食安全角度考虑必 然要制定了有序开发磷矿资源的策略。最近中国化工矿山协会提出对现有的磷 矿企业进行整顿，通过按区域整合一批磷矿企业，关停一批小型磷矿。云南、 湖北等省对磷矿山企业的开采规模要求不断提高，进一步压