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由于各国工业化进程的加快,资源和能源的大量消耗并日渐枯竭,追求可持续发展已成为世界各国人们的共识,并有力地推动了绿色化学化工技术及其绿色产业的创新与发展,这对于全球磷化工的发展格局正产生深刻的影响,“精细化、专用化和绿色化”已经成为世界磷化工发展的主旋律.
我国磷化学工业经过“十五”和“十一五”时期的快速发展,已形成以磷复肥为基础、黄磷深加工和磷酸盐精细化为主导、无机磷化工和有机磷化工相配套的现代磷化工产业体系.我国是世界磷化工生产大国,但不是磷化工技术强国.当前世界经济仍然低迷,我国磷化工企业应该如何转型升级实现由大变强,已成为业界最为关注的话题.
创新：发展变“绿”的关键
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从小到牙膏组成成分的精细磷酸盐,大到拥有千吨级装置的大宗磷肥产品,作为国民经济发展的基础工业,磷化工产业与人们的生活息息相关.日前,在由中国化工信心中心和全国化工节能减排中心共同举办的2013国际精细磷化工技术交流会上,武汉工程大学化工与制药学院贡长生教授在接受笔者采访时这样描述行业的特点：“磷化工产品品种繁多,应用面广,是对资源和能源依赖性很强的产业.但由于废水、废气、废渣排放量大,容易造成环境污染,这就决定了磷化工产业不仅最有条件、最具潜力,而且也最需要发展循环经济,推动绿色发展.”
目前,国内磷化工主要包括磷复肥、黄磷等基础磷化工和精细磷化工两大类产业.而作为发展高附加值磷化工产品的必须原料——黄行产业,就曾经被很多人与“两高一资”联系起来.数据显示,国内黄磷生产企业有100多家,总产能已经达到200万吨/年,以每生产1吨黄磷排放10吨磷渣为例,我国每年新增的磷渣量就多达800万吨.“虽然不像极少数不负责媒体说的那么严重,但行业中存在的环保问题确实不容忽视.”贡长生如是说.
谈到尾气污染问题,中航工业株洲南方燃机成套制造安装有限公司总工程师张成毅补充说：“国内黄磷企业主要分布在云南、贵州、四川、湖北四省,大多数黄磷生产企业将未净化尾气替代煤作原料,若以利用部分的有效热量计算,尾气有效利用率仅能达到20%.近年来,随着黄磷生产规模的不断扩大,如何更好的利用这部分黄磷尾气,减少由于黄磷生产带来的环境污染已经变得非常紧迫了.”
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不仅黄磷资源等上游产业链中的问题有待解决,随着化肥行业产能过剩局面的出现,下游磷肥生产中的磷石膏堆放也逐渐成为磷化工行业发展过程中的“拦路虎”.数据显示,我国湿法磷酸的生产能力为1500万吨,每年排放的磷石膏也超过6000万吨,大部分企业采用堆存的办法处理,势必对环境造成一定的污染.
其实,磷石膏生产硫酸和水泥的工艺过程并不是十分复杂,而且也有不少国内企业花巨资投入到这一项目中,但为什么至今没有形成大气候?四川成都千砺金科技创新有限公司高工龚家竹解释说：“尽管有多种生产方法能将磷石膏加以利用处理,但因市场容量与运输半径的局限,投入与产出比达不到投资要求.因此开发切实可行的技术就显得很重要了.”
目前磷肥的利用率仅为10%-25%,其余部分主要被转化成难以被植物吸收的磷酸盐形式,导致土壤中的总磷平均约为有效磷的100～600倍.从污水中回收磷除了涉及化工外,还是一个综合多学科的环境工程问题.近年来,欧洲非常重视磷的回收,一些国家甚至立法强制执行,我国今后也应重视起来.
谈到行业的发展方向,贡长生教授形象地总结说：“创新资源利用方式是实现磷化工可持续发展的关键,21世纪是绿色技术快速发展的世纪.说到底,创新就是要让行业发展‘绿起来’.”
技术：行业变“绿”的引擎
尾气利用离不开技术、废物利用离不开技术,多位业内专家坦言,要想实现绿色发展,国内磷化工企业还需要在技术研发上多动动脑筋.
很多人知道海水中有碘,所以现在有从海藻中提取碘的工艺,可磷矿中有没有碘资源呢?大家就不一定知道了.瓮福集团有限责任公司技术中心副研究员胡宏向笔者介绍说,现在全球碘市场的供应越来越紧张.2011年,由于日本发生大地震,市场上碘的供应大大
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其实,除了含有碘,磷矿石中还含有丰富的氟资源,正是由于开发出了利用磷肥副产品氟硅酸为原料生产冰晶石,改变了国内几十年来以萤石为原料生产冰晶石的传统工艺,不仅开辟了新的氟资源来源,同时还解决了长期以来困扰我国磷肥工业发展的“三废”污染问题.正是凭借这项技术起家,多氟多公司如今成为了全球最大的氟化工制造企业.
不仅在提高资源利用率上一显身手,实现行业循环发展更是离不开绿色技术的“引擎”.在国内,黄磷粉矿和焦炭烧结成球工艺可以减少或替代部分块矿,节省磷矿资源；在条件允许的情况下,湿法磷酸的生产逐步用半水法取代二水法工艺,可以使硫酸的消耗减少2%,而P2O5的收率却能提高2%等；在国际上,美国孟山都公司是全球最大的草甘膦除草剂生产企业；以色列ICL是世界上最大的磷系阻燃剂生产企业；日本化学公司是全球最大的高纯度电子级磷酸生产企业；罗地亚、Innophos等在全球精细磷化工市场份额中占有很大的份额的企业,在阻燃剂、水处理剂、磷系催化剂、含磷药物以及中间体、表面活性剂等领域加强研究开发.这些在国际上知名的大公司无一不是通过自己的专利技术打造出产品的竞争力.
全国磷矿石P2O5大干30%的富矿只有16.57亿吨,占磷矿资源储量的9.4%.也就是说,90%以上的磷矿为中低品位磷矿,而中低品位磷矿的高效加工与综合利用的关键技术还未能得到根本突破.此外,目前工业制备有机磷化合物是将黄磷和氯气作用生成中间体PCl3或POCl3,然后PCL2或POCl3和脂肪醇、烷基酚、聚氧乙烯醚等有机化合物进行酯化反应生成亚磷酸酯、磷酸酯等有机磷化合物,下一步要研究由黄磷直接催化合成有机磷化合物不产生有害的气体和废弃物的绿色合成路线.贡长生告诉笔者：“绿色技术是实现资源一产品一再生资源的可持续循环发展模式,而这有助于从根本上解决国内磷化工企业过分依赖资源的粗放型发展模式.”耦合：企业变“绿”的道路
有了技术在手,下一步磷化工企业具体该怎么走呢?笔者观察到,通过采用绿色化工技术,整合相关产业,实现“以磷为主,多元发展”的耦合之路,逐渐成为了企业代表和专家们的共识.
磷化工与氯碱工业的耦合,不仅有助于解决有机磷化工生产中对氯气的需求,用烧碱替代纯碱生产磷酸盐还有助于减少二氧化碳等温室气体的排放；石油
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