磷矿及其加工利用.doc

1、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，

2、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 14000 15000 吨 电， 10 吨的

3、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

4、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

5、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

6、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。Fe 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

7、- 0 5Au g - 0 5No v - 0 5Fe b - 0 6Ma y - 0 6Au g - 0 6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 （2 5*3.2/0.37）， 换算成人民币即 1728 元 吨。 Potash 披露 湿法

8、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） 3 3.2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 4000350030002

9、5002000资料来源：中国石油化工协会、Pota shCorp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 4 5% 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

10、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 95 98， 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（9 8 *0.4+71.

11、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1995 2654 24911996 2291 24481997 2509 27451998 2709 28881999 2076 29482000 1937 31442001 2101 36562002 2301 38572003 2447 41862004 2617 46442005 3044 5402国实际磷矿资源消耗量达到 1.14 亿 吨，其中

12、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。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

13、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，1 994 年 出口磷矿石 72.75 万吨 ，2 003 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 20

14、10 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，8 2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，进一步压缩矿山企业数量。 云南要求到 2008 年 15 万 吨以下的磷矿要关停，到 2010 年 50 万吨以下规 模的 也要关闭 。 湖北省要求矿山企业开采规模在 10 万 吨以上， 磷矿总数和开发主体 压缩三分之一以上， 回采率提高到 70以上。 我 国磷矿企业的数目有望在 5 年 内从 400 多 家减少到 200 多家。因此 ，我国磷矿资源的开发速度未来将受到限 制，并通过进口磷矿石来满足国内的需求。