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科研实力

磷化工的现状及发展趋势

来源 : 广西越洋化工实业集团       发布时间 : 2010-03-09   点击量 :  

广西越洋化工实业集团   林明

磷是难以再生的非金属资源,也是生命体生长最重要的元素之一,它不仅在工业上具有重要的应用价值,而且在农业、医药、生物中具有重要的作用。世界上以磷为原料的无机化工产品有300多种,有机磷化物有10000多种,广泛用于阻燃剂、抗氧剂、表面活性剂、水处理剂、农用化学品、医药中间体和药物等的生产。近10年来世界磷化工格局发生了很大变化,产品结构和布局经过调整,正在朝着国际化、大型化、精细化和专用化的方向发展。磷化工产业与人们的生产生活已密不可分。本人从事磷化工行业已经十多年,在这十多年的工作过程中,发现了一个比较重要的问题,也是目前磷化工行业发展存在的一个误区:高品质磷酸盐主要用于洗涤行业,低品质磷酸盐主要用于饲料行业。由于低品质的磷酸盐中所含有毒物质会通过饲料残留在动物体内,再转嫁于人体上,进而影响到人的身体健康。因此用高品质磷酸盐生产饲料,这将是今后磷化工发展的一个方向。

一、中国磷化工的现状及广西的区位优势

1、 现状

在中国的磷工业发展史上,磷肥是最先起步发展的,到80年代末期,磷化工才开始快速发展,90年代以后,磷化工已经进入稳步发展,逐步壮大时期。随着生活水平的日益提高,磷化工已经成为人们日常生活中不可或缺的一个重要组成部分。与主要用于肥料行业的磷肥不同的是,磷化工主要是用于食品、饲料、洗涤等行业,以生产磷酸、磷酸盐为主。如今磷化工高端产品在一些尖端科技领域和新兴产业部门中开始得到广泛应用。我国磷化工产业经过几十年的发展,已经从无到有,从单一到多样,从年产几吨到几百万吨,在国民经济中所占的地位日益重要。产量和出口额的不断上升已使中国成为世界磷酸盐生产大国。

2、 广西区位优势

广西是一个磷资源相对缺乏的省份,虽然部分地区也分布有一些磷矿,但由于品位很低,没有太大的开采价值,大家一度都认为广西磷化工发展是没有优势的,因此广西的磷化工发展步伐缓慢。但是广西背靠云南、贵州等磷矿主要产地,在上个世纪90年代初国家构建大西南出海通道的优惠政策下,广西的沿海,沿边的地理优势成为西南地区出口磷化工产品的主要通道。目前广西两个主要港口——钦州港和防城港已经成为中国的磷化工产品出口的主要港口。目前从广西出口的磷酸每年约20万吨,占全国磷化工出口的60%。预计三年后广西的出口量将达到40万吨,占全国的80%,今后广西利用在物流上的优势将成为磷化工的主要生产基地,成为世界磷酸盐的集散地。

二、磷酸盐行业发展的误区及解决途径

虽然我国的磷化工产业在过去的二十多年中取得了长足和可喜的发展,但以科学发展观来审视现状,目前我们仍采用传统的高投入、高消耗、高排放、低效益的制作工艺和粗放式经济增长方式。这与我国实行可持续发展的基本国策是不符的。

磷酸盐是作为洗涤剂的辅助成分——助剂存在,是自身具有清洗作用或起清洗作用的物质,目前最常用的用于洗涤行业的磷酸盐中最常用的就是三聚磷酸钠(俗称五钠)。现今三聚磷酸钠在世界的年产量约500万吨,在人们的生产生活中占很大的比例。其生产工艺主要是用热法磷酸与纯碱中和,该工艺生产的产品具有硫酸根较低,重金属含量较少,产品浓度高的优势。

磷酸钙盐作为饲料添加剂的使用已有上百年的历史。我国饲料磷酸钙盐发展较晚,其工业生产始于上世纪六十年代初期,经过四十多年的发展,特别是近年来的快速成长,目前磷酸钙盐的年产量仅次于美国和俄罗斯居世界第三位。随着科学技术的进步,人民生活水平的提高,带动了畜牧业的大发展。畜牧业生产集约化和专业化程度的提高,也推动了饲料工业的发展。如今饲料添加剂已成为配合饲料生产中不可缺少的成份,并发展成为一个新兴的产业。在磷酸盐中作饲料添加剂的产品主要是磷酸钙盐,而磷酸钙盐中主要以磷酸氢钙(即DCP)为主。磷酸氢钙的生产工艺采用无机酸与磷矿石反应,再经过萃取而得,当时在制定其国家标准的时候考虑到生产工艺水平的限制,所以对氟的要求标准不是很高,对铅、砷等重金属的标准也不高。而用低品质的磷酸氢钙生产出来的饲料的品质也就不会高。目前在市场上,用饲料饲养出来的鲜活产品存在着口感不佳,营养价值不高的问题,有人甚至还担心饲料中的不良成分会间接被人体吸收。如果我们采用高品质的磷酸盐生产饲料,将会降低饲料中的有害成分,那么我们对饲料饲养出来的鲜活产品就不会存在以上问题。

对比以上两个不同行业的磷酸盐生产工艺,本人认为在品质的定位上存在误区,由于受传统的观念和做法影响,磷酸氢钙被定位为农副产品,认为是给动物吃的饲料,因此在标准制定上饲料级磷酸钙盐的标准相对较低,其对有毒物质的含量限制不够严格,中国的饲料级磷酸钙盐的原料一般采用比较便宜的湿法磷酸。但是我们忽略了一个问题:当磷酸钙盐作为饲料添加剂用于饲料生产过程中的时候,其所含的有毒物质也会残留在饲料中,进而残留在动物体内,并经由肉类食品进入人体,对人的健康产生一定的危害。其对人体的危害是通过肠胃来传导的。

国家对于洗涤行业的磷酸盐无论是标准还是原料控制的起点都相对较高,对其中所含的有毒物质的规定很严格。洗涤剂中所含的有毒物质最后主要是残留在衣物或者是跟人身体有接触的物料上面,也就是说其对人体的危害是通过皮肤来传导的。

我认为,从以人为本的角度出发,饲料级磷酸钙盐应该采用高品质的磷酸作为原料。经过长时间的生产实践,目前饲料级磷酸钙盐生产已经形成了很大的规模,也有自己的国家标准,但是磷酸钙盐中有毒物质最后是有可能会转嫁到人身上,对人体健康产生影响的,因此我们应该逐步的把标准提高,让厂家逐步引用新工艺生产高品质的磷酸钙盐。

从生产成本上说,用高纯度的磷酸来生产磷酸钙盐,在其生产成本上只会增加30%,而磷酸钙盐也只是占饲料成本的2%,因此用新工艺生产饲料在其成本中增加少于1%。如果这一做法得以推行,今后生产高纯度的饲料添加剂应该是磷化工生产的一大发展方向。

在2001年我参与磷酸标准制定的时候,曾经就这一问题与制定磷酸氢钙标准的与会人员讨论过,但是因为当时的与会人员以生产厂家居多,而绝大部分生产厂家都是以湿法酸为原料的生产工艺流程,若用高品质磷酸则需改进工艺流程与生产设备,必然会有所花费,因此在没有找到更好的解决办法之前只能将这一问题暂时搁置。现在随着时代的进步、科学的发展,人们的生活水平不断提高,我们应该从学术的角度出发,本着科技以人为本,科技服务于人类,造福人类的宗旨,探讨高品质的饲料级磷酸钙盐和低品质原料高标准的洗涤助剂磷酸盐的可行性,推广绿色制备工艺,提倡资源利用效率,让经济发展与人、环境、资源相协调,实现良性循环的经济产业结构,做到生产经济快速,生态保护良好,人民健康富裕。

三、磷酸的发展趋势的相关见解

1、 磷化工版块的转移

磷矿的产地主要是在云南、贵州等地,而磷化工的国际市场主要是在东南亚等一些磷资源缺乏的国家,广西正处于一个磷化工产品出口在物流上来说最有利的位置。目前磷化工的生产地主要集中在华东地区,随着市场的发展,磷化工的生产版块会逐步向广西转移,这将是磷化工发展的一大发展方向。

2、 高品质的饲料添加剂

随着人们生活水平的日益提高,对各种物质的要求也将会不断的提高,用高品质的磷酸盐生产高品质的饲料将是今后磷化工发展的又一重要方向。

3. 低成本的洗涤行业助剂

洗涤行业用的磷酸盐将采用联产的形式降低成本,以低成本,高标准的产品参与市场竞争。经济效益不但提高,而且达到充分利用资源的成效。

4、 高纯度电子级磷酸

近年来,世界磷化工的前进步伐很快,在市场、技术和产品结构上都产生了巨大变化,已经由原来生产低附加值产品转向生产高附加值产品,由初级磷化工产业转向精细磷化工产业。而目前,我国的磷化工产品仍以初级的、基础产品为主。虽然我国生产磷酸的产量在世界已居第一位,但精细磷化工的产品只占其中的4%,许多行业,尤其是高科技行业所需要的精细磷化工产品只能从国外进口,而国外的制造商又从中国以低价进口中国的初级产品,这种现状,阻碍了我国磷化工产业前进的步伐,没有科学地合理地利用资源,是粗放的增长模式,与科学发展观的要求相去甚远。因此,开发和发展磷精细化工产品,将初级磷化工产品采用高新技术进行深加工,使其具高纯,专用,超细的新功能,这是必然的发展方向。目前,电子工业特别是IT,电器等产业的发展飞速,超纯净化学品对集成电路的性能及可靠性的要求很高,使高纯磷酸的需求成倍增长,电子级磷酸的市场容量很大。这些电子级磷酸产品主要被日本和韩国等发达国家垄断。开发电子级磷酸,扭转目前我国磷化工产品以高耗能,技术含量不够高的产品为主导地位的局面,以生产高附加值,高技术含量的电子级磷酸产品为主导是磷化工发展的需要和必然趋势。

5、 改性状的高浓度磷酸

目前,市场上的磷酸多以85%的液体性状流通,这种性状的磷酸在运输上存在诸多隐患,因其是液态,具有一定的危险性,对包装的要求很严格,无形中增加包装和运输的成本。磷酸的专用包装桶价格为 500-700元/吨,占磷酸价格约15%,因此如果改变目前普遍做法,改良提纯工艺生产95%以上的高浓磷酸(含固体磷酸),如以固体性状进行包装运输,不但可以降低15%以上的包装成本,而且在操作上更具变通性,可以根据商家的需要及用途变更其浓度,工艺更简单,运输便利,所获利润相当可观,价值也是不可估量的。两月前,我们公司销售了2000吨95%的磷酸到美国就是很好的印证。因此我认为,有必要推广改性状的高浓磷酸取代85%的磷酸,通过改变原有物质的微结构,提高效率,降低成本,提高产品的竞争力,产生新的经济效益,满足日益变化的市场需求。

四、本人在磷化工行业的研究和实践心得

1、 热法磷酸的热能回收

在传统热法磷酸工艺生产过程中,对蒸汽的回收利用一直都是空白。本人经过实验研究,开发出一种新的生产磷酸的工艺流程,把磷酸生产中的热能回收利用,降低了生产能耗,提高热效率,这是磷酸工艺流程上的一大突破。该种生产工艺流程已经得到实践,到目前为止,我们在中国、台湾、越南及马来西亚等国家地区已经做了20套生产线,并已分别投产,创造了较大的经济效益。

2、 磷铵在冶金行业的应用

广西高铅锑矿除铅曾采用的方法主要是通过在高温下用风吹来除铅,但是效果不是很理想,后来我们通过实验研究发现,将磷铵加入冶炼过程,磷铵跟锑矿中的铅反应生成磷酸锑,磷酸铅是一种刨花状物质,可以用工具将其抓挖剔除,这样可有效除掉锑矿中的铅,而且生产出来的锑矿可以达到国家2号锑标准。现在广西的锑矿企业都沿用了这一方法,这是本人为磷化工事业进步起到了一定的推动作用。

3、 食品磷酸在制糖中的应用

1996年以前我国糖厂的制糖过程都是用工业磷酸,工业磷酸中含过量的有毒元素——铅和砷,制糖过程中这些有毒元素会大量的残留在成品糖、糖蜜或者酒精中,最后会对人体健康造成伤害。本人在1995、1996年开始对食品磷酸在制糖中的应用进行研究,并最终获得成功。目前这一成果已经得到推广使用,现在我国大部分的糖厂都是使用食品磷酸。

4、 参与制定磷酸国家标准

经过几年理论和实践相结合的运作,钦州港明鑫磷化工有限公司在2001年的食品磷酸产量及出口量都很大,出口量居全国前列,因此磷酸国标制定委员会和中国无机盐协会在2002年推荐我们公司参加在大连举行的磷酸国家标准制定会议。在会上,本人提出了食品磷酸的有毒物质要严格控制,无毒物质可适当放开,在此原则下,重金属(铅)的标准由原来的10ppm下降到5ppm,砷的标准由原来的1ppm下降到0.5ppm,取消硫酸根,铁等无毒元素的考核。

5、 食品磷酸在棕榈油的应用

我们在马来西亚考察时发现马来西亚及印尼等东南亚国家大量生产棕榈油,而在棕榈油的精练过程中需要大量使用食品级磷酸,针对此契机我公司进行了研究,跟马来西亚的企业合作在马来西亚建厂,并计划扩大业务范围,增设多个分厂,将磷化工的产业线路延伸,走出国门,参与国际市场竞争,提高自身要求,从而促进企业的生产技术创新,加快前进步伐。

6、 电子级磷酸的研究

电子磷酸主要运用于电子行业的清洗中,在电子行业的高速发展的带动下,市场前景看好。为了顺应世界磷化工发展趋势,发扬自身地域区位优势,我们公司联合广西大学进行电子级磷酸的研究,与广西大学黎铉海博士共同研究开发产品,并已发现将Gore膜运用在电子磷酸的过滤过程中可过滤掉大部分的重金属和氟离子,目前该项目正在做进一步研究。

综上所述,我们应该认清目前国内磷化工行业和国际磷化工行业的差距,把握世界磷化工的形势,调整现有的产品结构,负起提倡使用高品位的磷酸盐做饲料添加剂的义务和责任,开发绿色食品,关注人类健康,以人为本;我们必须坚决地贯彻落实科学发展观,注重技术开发,狠抓人才培养,改变现有的工艺,发挥资源优势,增加高品质磷化工产品比例,增强国际竞争力,满足高科技产品需求,让技术与经济效益实现双赢,使磷化工产品向高、精、专的精细磷化工产品发展。

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