1、 无机化工工艺学 主讲教师：张丽 课程性质：工艺方向必修；工程方向选修。2.5学分；40学时化学工业是国民经济基础产业之一，与国民经济各领域及人民生活密切相关。化学工业又称化学加工工业，泛指生产过程中化学方法占主要地位的过程工业。包括基本化学工业和塑料、合成纤维、石油、橡胶、药剂、染料工业等。化学工业为工农业生产提供重要的原料保障，其质量、数量以及价格上的相对稳定，对农业生产的稳定与发展至关重要；化学工业肩负着为国防生产配套高技术材料的任务，并提供常规战略物资。一、化学工业发展现状（一）基本情况经过五十年的发展，我国已经形成了门类比较齐全、品种大体配套并基本可以满足国内需要的化学工业体系。包括
2、化学矿山、化肥、无机化学品、纯碱、氯碱、基本有机原料、农药、染料、涂料、精细化工、橡胶、新材料等12个主要行业。2000年，销售收入在500万元以上的企业有12216家，职工人数403万人，资产净值4054亿元，全行业工业产值4661亿元(现价)，工业增加值1376亿元，实现利税397亿元，其中利润140亿元。建成了一批具有先进水平的大型生产装置。现有年产30万吨以上合成氨厂30个、60万吨以上的纯碱厂5个、200万条以上轮胎厂10余个、30万吨以上的硫酸厂5个、12万吨以上的高浓度磷肥厂10个，10万吨以上的烧碱厂15个。一批大型有机原料和精细化工装置也达到和接近国际先进水平。全行业大型、特
3、大型企业540多家，有61家企业进入国家重点企业行列。建立起了门类比较完整的科研开发和工程设计队伍。化学工业共有独立的科研院所245家，从事研究的科技人员达5万多人，建立了一批省部级和国家级工程中心。每年有300多个精细化工新产品问世，还先后对引进的大型合成氨、尿素、磷铵、离子膜烧碱等生产中关键技术和装备进行了消化、吸收与创新。（二）竞争力分析化学矿山：我国化学矿资源总量虽然较大，但贫矿多，富矿少，难采矿多，易采矿少，资源分布较偏远，远离下游加工企业，受交通的制约性强。加之整个行业技术装备落后、生产效率低、长期以来经济效益差，缺乏对投资的吸引力。加入WTO后，将会导致该行业发展停滞甚至萎缩。大
4、型磷肥装置：在提高开工率和解决了债务负担后，成本与进口产品基本相当，有一定的竞争力；中小型磷肥装置虽然成本偏高，但由于符合国情，具有地域上的优势，对进口产品也有一定的抵御能力。化肥工业：目前以天然气为原料的大型氮肥企业，在享受优惠的计划内原料价格条件下，具有较强的竞争能力；而以轻油、重油为原料的大氮肥和以市场价格供应的新建的天然气大氮肥，受原料价格高和装置投资大两方面因素的影响，生产成本偏高，竞争力较差；原料价格较低的中型规模的氮肥装置，在享受优惠电价的条件下，经过节能降耗和增产技术改造后，有一定的竞争能力；其它尤其是远离原料产地的小型氮肥装置，多数生产成本较高，没有竞争力。无机盐工业：我国无
5、机盐工业目前仍属于粗放型、资源型产业，由于生产装置投资少和廉价的本地化资源等原因，在国际市场上有一定的竞争优势。加入WTO后，若外国资本大量进入，我国无机盐行业将面临严峻的挑战。纯碱工业：我国纯碱生产能力及产量较大，合成碱的生产规模和技术装备水平属世界的先进水平。加入WTO后，纯碱行业具有一定的竞争能力。氯碱工业：由于氯碱行业规模小而散、技术装备差，氯碱用电价格大大高于国际上主要生产国氯碱用电的价格，氯产品结构不合理等，氯碱工业竞争力是很脆弱的。国内外主要化工产品需求情况1.国外主要化工产品需求情况世界主要化工产品供应充足，大部分产品已经形成买方市场。产品市场大致可分为三类：第一类市场是世界总
6、体呈供需基本平衡或略有富余的局面，但各地区的发展不平衡。这类产品主要包括化肥、纯碱、烧碱、甲醇等大宗化工产品。以化肥为例，世界合成氨生产能力估计为12033万吨（折纯氮，下同），需求量为10810万吨，生产能力过剩约10%；尿素生产能力5500万吨，需求量约4822万吨，生产能力过剩约8%；甲醇生产能力过剩在8%左右。第二类市场是需求增长较快，生产增长也快，在一些地区，特别是发展中国家和地区，仍有一定的发展空间。这类产品主要包括合成材料、橡胶产品和醋酸、MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）、TDI（甲苯二异氰酸酯）、1，4丁二醇等有机原料产品；第三类市场是增长较快，变化较大，需求和供应不断细化。这类
7、产品主要是精细及特种化学品。生产厂家为了适应市场的变化，不断加大研究和市场开发力度，新产品层出不穷，市场竞争呈拉锯式变化的态势。这一类产品是世界化学工业竞争的热点所在。产品名称产品名称19991999年消费量年消费量20052005年年合成氨1050011600化肥1379016000其中：氮肥82709400磷肥32403850钾肥22802750纯碱40004700烧碱44004900甲醇26502980醋酸650750PVC25003200染料8095涂料24002600轮胎（万条）95000115000世界主要化工产品需求情况如下：（摘自美国斯坦福研究所CEH报告）单位：万吨2.国内主
8、要化工产品需求情况目前，国内市场供需矛盾已由短缺转向了相对过剩，化工的发展由供给约束转为需求约束。根据国民经济和相关行业发展情况，以近年来国内化工产品消费情况为基础，化工产品市场需求预测的结果是：大宗化工产品的需求增长低于同期GDP的增长，精细化工产品增长率略高于GDP增长速度。产品名称产品名称20002000年消费年消费20052005年需求年需求合成氨30003600化肥41004600其中：氮肥25302740磷肥9001070钾肥507700硫铁矿15701200磷矿29503800硫酸24003000纯碱650850烧碱620700甲醇300380醋酸85140苯酐5070聚氯乙烯4
9、40500农药3242染料1332涂料200270轮胎（万条）745012200“十五十五”主要化工产品需求情况主要化工产品需求情况(单位：万吨)中国化学工业范围的分类 序号按产品划分按行业划分1化学矿化学肥料2无机化工原料化学农药3有机化工原料煤化工4化学肥料石油化工5农药化学矿6高分子聚合物酸、碱7涂料和颜料无机盐8燃料有机化工原料9信息用化学品*合成树脂和塑料10试剂合成橡胶11食品和饲料添加剂合成纤维单体12合成产品感光材料和合成记录材料13日用化学品燃料和中间体14粘合剂涂料和颜料15橡胶和橡塑制品化工新型材料16催化剂和各种助剂橡胶制品17火工产品化学医药18其它化学产品（包括炼焦
10、和林产化学品）化学试剂19化工机械催化剂溶剂和助剂20化工机械南京化学工业有限公司连云港碱厂 西南石油局录井公司 北京东方石油化工有限公司 北京燕化有限公司环保事业部 北京燕化合成橡胶事业部 北京燕化石油化工股份有限公司化工一厂 仪征化纤股份有限公司研究院 中国石化齐鲁分公司研究院 山东齐鲁科力化工研究院有限公司 山东齐隆化工股份有限公司 中国石油化工集团有哪些下属企业？(简称中国石化)长炼催化剂厂 成都华川石油天然气勘探开发总公司 油建工程分公司 北京燕山分公司炼油厂 四川德阳新场气田开发有限责任公司 中国石化石油勘探开发研究院 中国石化天津石油化工公司化纤厂 江苏油田分公司石油工程技术研究
11、院 燕化公司塑料分公司 北京燕化研新技术开发公司 齐鲁石化研究院科力化工公司 中石化全国化工模型设计技术中心站 江苏石油勘探局勘察设计研究院 胜利油田广域科技有限责任公司 胜利油田胜利设计科技开发公司 北京石油分公司 洛阳分公司炼油厂 齐鲁石化公司胜利炼油厂 江汉石油管理局测井工程处 胜利测井公司 中原石油勘探局基建工程监理公司 上海高桥石化工程建设监理公司 胜利石油管理局工程机械总厂 中南石油局第五物探大队 安徽石油勘探开发公司 河南油田分公司地质调查处湖南建长石化股份有限公司 河南油田工程建设监理中心 北京燕山分公司炼油厂 中国石化集团第二建设公司 塔里木胜利钻井公司 金陵石化有限责任公司
12、烷基苯厂 淮阴石油化工有限责任公司 中国石化集团第四建设公司 中国新星石油公司西南石油局 中国石化集团安庆石化机械厂 中国石化集团管道储运公司 中国石化集团南京化学工业公司 洛阳石化聚丙烯有限责任公司 河南石油勘探局勘察设计研究院 中原石油勘探局特种车辆修造总厂 中原石油勘探局天然气产销总厂江苏石油勘探局地质科学研究院 燕山高压水射流清洗技术开发公司 上海海洋石油局 中国石化集团南化建设公司 茂名石化设计院 中南石油局 中国石化新星公司勘探研究院 河南油田炼油厂 上海高桥石油化工公司上海炼油厂 四川维尼纶厂工程公司 胜利石油管理局无杆采油泵公司 河南石油勘探局地质录井公司镇海炼化工程公司 茂名
13、分公司研究院 石油物探研究院 上海高桥石化炼油安装检修公司 江苏油田分公司工程技术研究院 江苏油田分公司试采一厂 江苏石油勘探局地质测井处 中原石油勘探局地质录井处 北京燕化公司聚丙烯事业部 上海高桥化工实业有限公司 中国石化销售华东公司 中原油田井下特种作业处 江苏石油勘探局钻井公司 青岛石油化工厂 长岭炼化岳阳机电技术有限公司 浙江金甬腈纶有限公司 天津市燕化新材枓有限公司 北京燕化石油化工设计院 北京燕山分公司研究院 北京燕化石油化工股份有限公司化学品事业部 中国石油化工股份有限公司高桥分公司 中国石化上海高桥石油化工公司 中原石油勘探局钻采设备厂 南方勘探开发分公司 淄博齐胜工贸股份有
14、限公司 淄博祥东化工有限公司 仪征化纤股份有限公司研究院 中国石化股份有限公司洛阳分公司 江苏油田分公司地质科学研究院 胜利油田有限公司河口采油厂 北京燕化石油化工股份有限公司 北京燕化胜利橡胶应用研究开发中心 新星华北石油局五普装备厂 新星五普钻井技术服务公司 新星华北局第三普查勘探大队 新星公司华北石油局井下作业大队 新星油气西南分公司川西开发作业部 钦州国星油气有限公司 中原油田井况防治中心 中原油田中泰钻采技术开发有限公司 江苏油田安徽勘探处 胜利油田孤岛采油厂 胜利油田孤东采油厂 胜利油田现河采油厂 胜利油田胜利石油化工建设公司北京燕化民用能源热力分公司 北京燕化公司动力事业部 江苏
15、油田安徽采油厂 江苏石油勘探局机械厂 江汉油田地球物理勘探处 洛阳石化工程建设有限责任公司 荆门石化工程建设公司 扬子石化 中石化上海高桥分公司 中原油田销售公司 齐鲁石化工橡胶厂 齐鲁石化催化剂厂 华北石油局 天津石油化工公司 安庆分公司科研开发中心 南京化学工业公司催化剂厂 长岭炼油化工总厂机械厂 长岭炼油化工总厂炼催化剂厂 中国石化集团安庆石化炼油厂 中国石油化工集团公司中原油田 上海石化机械制造公司 长岭炼油化工总厂设备研究所 中国石化股份有限公司广州分公司 南化集团研究院 华东石油局 长岭炼油化工有限责任公司 河南油田工程建设监理中心 河南石油勘探开发研究院 管道储运公司勘察设计研究
16、院 江苏油田分公司物探技术研究院 中原石油勘探局石油化工总厂 无锡实验地质研究所 仪征化纤产品技术开发中心 河南石油勘探局钻井工程公司 天津石化设计院 齐鲁石化检修公司 安庆石化总厂建筑安装工程公司 茂名炼油化工股份有限公司炼油厂 滇黔桂油田分公司物探公司 扬子石油化工股份有限公司研究院 北京燕化树脂研究所 北京燕化仿真培训中心 德州石油钻井研究所 河南石油勘探局地球物理测井公司 江苏油田分公司地质调查处 中国石化新星石油广州有限公司 茂名石化华粤企业集团特种蜡厂长城润滑油分公司 中国石油天然气集团公司 (简称中国石油)中国石油天然气股份有限公司 中国石油天然气勘探开发公司 油气田勘探开发 大
17、庆石油管理局 辽河石油勘探局 新疆石油管理局 长庆石油勘探局 四川石油管理局 华北石油管理局 大港油田集团有限公司 吉林石油集团有限公司 吐哈石油勘探开发指挥部 青海石油管理局 中国（香港）石油有限公司 冀东石油勘探开发公司 大庆油田公司 辽河油田公司 新疆油田公司 长庆油田公司 大港油田公司 华北油田公司 青海油田公司 吉林油田公司 西南油气田公司 吐哈油田公司 冀东油田公司 玉门油田公司 浙江油田公司 塔里木油田公司 炼油与化工 大庆石油化工总厂 抚顺石油化工公司 吉化集团公司 辽阳石油化纤公司 兰州石油化工公司 乌鲁木齐石化总厂 大连石油化工公司 锦州石油化工公司 林源炼油厂 大庆石化公
18、司 抚顺石化公司 辽阳石化公司 兰州石化公司 吉林石化公司 宁夏石化公司 华北石化公司 大连石化公司 锦州石化公司 锦西石化公司 前郭石化公司 大港石化公司 辽河石化公司 长庆石化公司 呼和浩特石化公司 乌鲁木齐石化公司 哈尔滨石化公司 大庆炼化公司 独山子石化公司 大连西太平洋石化公司 克拉玛依石化分公司 庆阳炼化公司 宁夏炼化公司 广西石化公司 炼油销售 东北销售分公司 西北销售分公司 西南销售分公司 华东销售分公司 华中销售分公司 华北销售分公司 华南销售分公司 吉林销售分公司 辽宁销售分公司 大连销售分公司 宁夏销售分公司 甘肃销售分公司 新疆销售分公司 重庆销售分公司 陕西销售分公司
19、 四川销售分公司 青海销售分公司 山东销售分公司 黑龙江销售分公司 内蒙古销售分公司 西藏销售分公司 大连海运分公司 润滑油公司 化工销售 东北化工销售公司 西北化工销售公司 华东化工销售公司 华北化工销售公司 西南化工销售公司 华南化工销售公司 宁夏化工销售公司 兰州化工销售公司 独山子化工销售分公司 乌鲁木齐化工销售分公司 天然气与管道 管道局 西部管道公司 管道公司 西气东输管道（销售）公司 北京华油天然气有限责任公司 华北天然气销售公司 华中天然气销售公司 专业化公司 东方物探公司 国际工程公司 物资装备总公司 测井公司 海洋工程公司 工程设计公司 中国寰球工程公司 运输公司 华油集团
20、公司 华油北京服务总公司 深圳石油实业公司 中油财务公司 吉林燃料乙醇公司 中国华铭国际投资有限公司 华昌置业有限公司 咨询公司 中油资产 科研及事业单位 钻井工程技术研究院 管材研究所 审计服务中心 工程技术研究院 石油出版社 中国石油报社 经济技术研究院 广州培训中心 石油管理干部学院 勘探开发研究院 规划总院 石油石化研究院 管道公司科技中心 中国海洋石油有限公司集团在中国海上拥有四个主要产油地区：渤海湾、南中国海西部、南中国海东部和中国东海。集团是印度尼西亚最大的海上原油生产商之一，同时还在非洲和澳大利亚等地拥有部分上游资产。截至2006年12月31日，集团拥有净探明储量25.3亿桶油
21、当量，全年平均日净产量达457,482桶油当量。集团共有员工2,929名。总资产约人民币1,553亿元。中国海洋石油有限公司（简称中海油，与其附属公司合称集团）中海油总部设在北京，在天津、湛江、深圳、上海设有4家分公司。无机化学工业可以追溯到数千年前的制陶、炼丹、染色等古老的工艺过程，是相对于有机化学工业而言的庞大工业部门。无机化工的进步对于矿物资源的综合利用、无机基本原料和功能材料的生产都具有重要的意义。20世纪50年代以后，无机化学工业蓬勃发展。除了硫酸、纯碱、化肥等基本产品外，千差万别的无机化工产品层出不穷，无机化学工艺也随之不断完善，日臻成熟。无机化工无机化工的特点无机化工是历史上发展
22、最早的化工部门。对人类的生存、生活和推动化工技术的发展起过重要作用。随着科技的进步，以石油化工和高分子化工为代表的有机化工得到迅猛发展，无机化工的进步相对缓慢，其重要性也随之下降。基本无机化工产品是用途广泛的基本化工原料，是其他各生产部门生存和发展的基础。基本无机化工产品的生产量大，其通用性较强，在国民经济中有重要的地位。与有机化工产品相比，基本无机化工产品的品种较少，主要是无机酸、碱、盐类，化学合成和生产工艺技术过程相对也简单一些近年来新型无机化工产品的不断出现，逐渐形成新的无机化工材料产业。无机化工原料 无机化学工业的原料可分五大类：空气、水、化学矿物、化石燃料(煤、石油、天然气等)及工农
23、业副产品。空气和水是人类赖以生存的物质，也是化工生产的重要原料。矿物原料包括金属矿、非金属矿和化石燃料矿。化石燃料包括煤、石油、天然气、油页岩和油砂等，既是有机化工原料也是无机化工的重要原料。我国无机化工原料资源 我国用于化工生产的化学矿物资源丰富。建国以来，通过大量地质勘探，已探明储量的有20多个矿种，即硫铁矿、自然硫、硫化氢气藏、磷矿、钾盐、钾长石、明矾石、蛇纹石、化工用石灰岩、硼矿、芒硝、天然碱、石膏、钠硝石、镁盐、沸石岩、重晶石、碘、溴、砷、硅藻土、天青石等。化学矿物用途十分广泛，除用作生产化肥、酸、碱、无机盐的原料外，还可用于国民经济其他工业部门。无机化工产品 大宗的无机化工产品有硫
24、酸、硝酸、盐酸、纯碱、烧碱、合成氨，以及由氮、磷、钾等合成的化学肥料。在化工产品中化肥产量居首位，其中以氮肥产量最高。无机化工产品的无机盐类品种众多，但生产规模有时不是很大，是一类通用性强的产品。除了盐类产品外，还有多种无机酸、氢氧化物、元素化合物和单质。工业气体氧、氮、氢、氯、氨、氩、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等也属于无机化工产品。另外，近年新型的无机化工产品不断出现。如各种无机试剂和高纯物，永磁材料和软磁材料，各种矿物质饲料添加剂，磷酸盐高温胶黏剂以及金属氧化物做成的催化剂等。无机化工工艺学课程地位无机化工工艺学课程地位是化学工艺专业的专业必修课。是在学生完成公共基础课及专业基础课的学习
25、后开设的课程。工艺学是通过对从原料到产品的加工顺序、流程组织、系统优化等进行研究，从而合理、有效地将产品生产或加工出来的一门学问。什么是工艺学什么是工艺学?无机化工工艺学课程的研究内容无机化工工艺学课程的研究内容研究内容：无机化工工艺学主要研究无机大宗型产品的工业生产过程。其中包括工艺路线选择、工艺流程安排、工艺原理阐述、工艺条件确定、工艺设备选型、工艺参数优化、工艺计算及三废处理等方面的内容。无机大宗型产品主要有：三酸、两碱、合成氨及化学肥料。三酸指盐酸、硝酸和硫酸；两碱指纯碱和烧碱；合成氨指分子态NH3的生产；化学肥料有尿素、磷肥、钾肥、硝酸铵等。无机化工工艺学课程无机化工工艺学课程学习要
26、求学习要求 通过对无机化工工艺学课程的学习，同学们要了解大宗型无机化工产品生产的全貌及其联系。要熟悉几种无机化工产品的生产过程；要能举一反三，了解新产品工艺开发和工艺设计的基本思路。基本无机化工产品的生产概况基本无机化工产品的生产概况1.合成氨工业合成氨工业合成氨是基础化工原料，主要用于生产氮肥，用作尿素、碳酸氢铵、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵等的原料；还可用作各种含氮复合肥的原料，如磷酸铵、硝酸磷肥、NPK复合肥等。氨作为工业原料可用于制药、炼油、合成纤维、合成树脂、含氮无机盐、冷冻剂等。氨的用途氨的用途:世界合成氨的缺口地区主要是北美(美国)、西欧，这些地区同时也是世界上合成氨的主要进口地区，美
27、国的年进口量超过400万吨，东南亚和非洲也有少量进口。形成如此格局的主要原因是合成氨属高耗能产品，国外主要原料是天然气。因此，天然气资源丰富的东欧、拉美及中东等地区自然成为世界上合成氨的主要生产地区，也是过剩和出口地区。从各地区生产情况看，我国合成氨生产装置主要集中在华东、中南及华北地区，生产的合成氨主要用于当地氮肥的加工。西南地区天然气丰富，价格低廉，集中了我国多套大型合成氨生产装置；华北靠近我国无烟煤产地山西晋城，有众多的以无烟煤为原料的中小型合成氨厂。合成氨的需求取决于氮肥的需求和工业用氨的需求我国合成氨需求的预测见下表。根据需求初步预测2010年国内合成氨总需求量为4555万吨，一部分
28、不具竞争力的小企业将被淘汰，在有资源优势的地区建少数新装置。我国有570多家合成氨生产厂，但大多数厂都配套后加工装置。生产的合成氨最主要的是作为中间产品加工成尿素、硝铵、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、磷酸一铵、磷酸二铵、硝酸磷肥等多种化肥；工业上，氨及其氨加工产品主要用于生产硝酸、纯碱、丙烯腈、己内酰胺等重要工业的基本原料。目前我国合成氨主要用于加工单一氮肥产品尿素和碳铵，其对合成氨消费约占整个合成氨消费量的75%，其它肥料和工业用氨量约占20%，商品液氨的产量和贸易量不到合成氨总产量的5%。合成氨的价格合成氨价格主要决定于天然气价格，自2000年以来，随着国际能源价格、天然气价格上涨，国际合成氨
29、的价格也持续上扬，2004年国际合成氨离岸价为260270美元/吨，到印度、韩国、台湾合成氨价格在290310美元/吨左右。从长远看，合成氨价格将在270310美元/吨范围内波动。我国历年来没有从国际市场上采购液氨，国内合成氨商品量低，因此还未形成全国统一流通的价格，合成氨价格与化肥价格、用户购买量、原材料价格有关，并随化肥价格波动，2004年国内大宗液氨用户的价格约为23002500元/吨。随着国际能源价格的不断上涨，预计今后一段时间国内合成氨市场价将维持在20002500元/吨左右。受资源条件的限制，我国合成氨生产的原料结构主要以煤为主，无烟煤、焦炭和土焦约占70%，油约占7%，天然气约占
30、23%。我国大型合成氨原料以天然气和油为主，在28套大型合成氨装置中，其中以重油为原料的有7套，以轻油(石脑油)为原料的4套，以煤为原料的2套，以气为原料的15套，煤仅占其中的7%左右，天然气约占55%左右；我国中型合成氨厂基本以煤为主，在51套中型合成氨生产装置中有31套以煤或焦为原料，占60%以上，13套以天然气为原料，7套以油为原料；我国小型合成氨装置中，约有93%以煤为原料。合成氨的生产合成氨的生产生产方法生产方法100022222332233232CCaCNCaCNCCaCNH OCaCONHNHNH 氰化法制氨(已淘汰)直接合成法 合成氨的生产工艺（典型的）合成氨的生产工艺（典型的
31、）（1）以焦炭（无烟煤）为原料的制氨流程）以焦炭（无烟煤）为原料的制氨流程 造气造气 合成合成 除尘除尘脱二氧化碳脱二氧化碳 变换变换 脱硫脱硫 压缩压缩脱一氧化碳脱一氧化碳蒸汽蒸汽空气空气 焦炭焦炭（无烟煤）（无烟煤）氨氨（2）以天然气为原料的制氨流程）以天然气为原料的制氨流程蒸气蒸气 脱脱 硫硫 压压 缩缩二段转化二段转化 合合 成成 压压 缩缩一段转化一段转化高温变换高温变换低温变换低温变换 脱脱 碳碳 压压 缩缩甲甲 烷烷 化化天然气天然气二氧化碳二氧化碳空气空气氨氨CH430%的富矿的富矿石储量几乎全都集中在上述石储量几乎全都集中在上述 5个省内。个省内。我国的磷矿资源现状我国的磷矿
32、资源现状1、储量居世界第3位 我国磷矿资源比较丰富，已探明的资源储量仅次于摩洛哥和美国，居世界第3 位。截至1999年底，我国共查明磷矿产地395处，探明资源储量132.4亿t，分布在 全国27个省、市和自治区。云南、贵州、四川、湖北和湖南5 省是我国主要磷矿资源储藏地区，储量达98.6亿t，占全国总储量的74.5。2、富矿少，开采难 一是贫矿多，富矿少。在已探明的磷矿储量中，P2O5大于30的富矿仅10.8亿t，占总储量的8.2，而且主要集中在云南和贵州省。我国磷矿石P2O5平均品位为17左右，绝大部分磷矿必须经选矿富集后才能满足磷酸和高浓度磷肥生产要求。二是难选矿多，易选矿少。在已探明的储
33、量中，沉积型磷块岩占我国总储量的85，而且大部分为中低品位矿石，除极少数富矿可直接作为高浓度磷复肥的生产原料外，绝大部分矿石需要经选别后才能满足高浓度磷复肥工业的生产要求。三是磷矿石的开采难度大。由于绝大部分磷矿成矿年代久远、埋藏深、岩化强和矿石胶结致密等原因，无论是露天或地下开采都较困难，造成高损失率、高贫化率和低开采率等问题。3、资源分布不均 由于我国磷矿资源分布不均匀和矿石质量的差异，形成了我国“南磷北运”和“西磷东调”的格局。长距离的运输和较高的运输费，给磷肥企业的原料供给和产品成本带来较大的影响，同时也制约了矿山企业生产能力的发挥和云南、贵州等主要磷矿省份的资源开发。表1 我国磷矿矿
34、区和资源储量情况 亿t省份 矿区/个 储量 云南省 42 29.3 贵州省 51 25.7 湖北省 85 18.1 湖南省 28 17.3 四川省 30 8.2 其他省区 159 33.8 全国总计 395 132.4 生产发展较快 1、.生产已具规模 截至1999年底，我国已形成磷矿生产能力2026万t/a（标矿，含P2O5 30，下同）。经过多年的努力，我国建成了云南昆阳、贵州开阳和宏福、湖北荆襄和宜昌、四川金河和清平等六大磷矿生产基地，形成了大、中、小矿山并举，国有及集体和个体矿山共同发展的局面。大中型矿山企业成为磷矿生产的中坚力量，保证了我国磷矿产需基本平衡和重点化肥生产企业原料的供给
35、。目前我国磷矿产量居世界第2位，仅次于美国。2、生产情况 我国磷矿开采因资源条件不同和矿业开发程度不一，主要开采省份是云南、贵州和湖北三省，四川和湖南次之，上述五省磷矿石产量约占全国产量的97，是我国为磷肥和磷化工生产提供原料的主要省份。根据对2000年我国88个磷矿石年销售收入在500万元以上的矿山企业统计，共有从业人员6万多人，实现销售收入22多亿元，人均产值3.62万元。具备先进的采矿方法和选矿工艺 1、.采矿方法 我国磷矿的开采方式分为地下和露天开采两大类。目前我国地下开采出矿量约占磷矿开采总量的以批左右，采矿方法主要为空场法和崩落法，其中以房柱法和分段崩落法为主。我国露天开采出矿量约
36、占磷矿开采总量的40，有代表性的大中型矿山是云南磷化学工业（集团）公司晋宁磷矿、湖北黄麦岭磷化工集团公司、贵州瓮福矿肥集团公司和湖北荆襄大峪口磷矿等。2、选矿工艺 我国自1958年建成投产了我国第1 座120万t/a的大型磷矿浮选厂江苏锦屏磷矿选矿厂后，1976年又在河北马营磷矿建成1座30万t/a的中型岩浆岩型磷矿石浮选厂。这2 个磷矿浮选厂建成标志着我国已经掌握了易选的磷灰石型磷矿的选矿富集技术。70年代初，开发了以S808为抑制剂的硅钙质沉积磷块岩（胺磷矿）直接浮选工艺，使我国在难选胶磷矿选矿技术方面取得重大突破。80年代后期我国在难选胶磷矿的选矿技术方面取得了重大突破，相继开发了直接浮
37、选、反正浮选、擦洗脱泥和重介质分选等技术，并成功应用于工业生产。由于我国磷资源的磷矿物和脉石矿物共生紧密，嵌有粒度细，只有采用浮选法才能获得较好的选别效果，因此，浮选法是我国磷矿使用最多的选矿方法。消费将增长 目前世界磷矿石的消费构成：90用于生产各种磷肥，3.3生产磷酸盐饲料，4生产洗涤剂，2.7用于轻工和国防等工业。我国磷矿石消费构成：磷肥约占82，黄磷占13，其他磷制品占5。2000年我国消费磷矿石2820多万t，出口磷矿石344.6万t，总消费量为 3164.6 万t。据农业部预测，2008年我国将生产磷肥720万t（折纯），加上其他领域消费和出口，预计2008年我国磷矿石的消费量将超
38、过3200万t。表2 近年我国磷矿产量 万t 年份 磷矿石原矿产量 P2O5含量 1996 2869.62 687.3 1997 3210.62 752.8 1998 2810.90 812.9 1999 2718.30 815.5 2000 2820.00 846.0 表3 2000年我国主要磷矿企业生产情况 万t/a 企业名称 生产能力 产量/万t 云南磷化学工业（集团）公司 320 107.46 贵州开磷集团公司 220 235.98 贵州瓮福矿肥集团公司 250 141.61 湖北荆襄磷化工集团公司 250 18.69 湖北黄麦岭磷化工集团公司 100（采选）29.75 湖北昌达磷化学
39、工业公司 30 29.80 四川金河磷矿 100 49.65 四川清平磷矿 70 60.22 磷石膏是以二水硫酸钙磷石膏是以二水硫酸钙()为主并含有为主并含有酸不溶物和未分解磷矿及其所含的杂质酸不溶物和未分解磷矿及其所含的杂质(如砷、如砷、铜、锌、铁、锰、铅、镉、汞等化合物铜、锌、铁、锰、铅、镉、汞等化合物),未洗净未洗净的水溶性的水溶性P2O5及少量取代了及少量取代了 的的CaHPO4和少量的氟硅酸盐和少量的氟硅酸盐(常为钠、钾、钙的氟常为钠、钾、钙的氟硅酸盐硅酸盐)等的废渣。等的废渣。422CaSOH O422CaSOH O（1）二水物法制湿法磷酸的工艺流程）二水物法制湿法磷酸的工艺流程二
40、水湿法磷酸生产包括酸解（磷矿分解反应）与二水湿法磷酸生产包括酸解（磷矿分解反应）与过滤（磷酸与磷石膏的分离）两个主要工序。过滤（磷酸与磷石膏的分离）两个主要工序。（2）半水物法制湿法磷酸的工艺流程）半水物法制湿法磷酸的工艺流程美国西方石油公司的双槽流程美国西方石油公司的双槽流程挪威制氢肥料公司的带挡板的双反应器流程挪威制氢肥料公司的带挡板的双反应器流程（3）再结晶法制湿法磷酸）再结晶法制湿法磷酸湿法磷酸生产的工艺流程：湿法磷酸生产的工艺流程：a.半水物半水物-二水物法二水物法先使硫酸钙形成半水物结晶，然后再水化重先使硫酸钙形成半水物结晶，然后再水化重结晶为二水物。可将硫酸钙晶格中的结晶为二水物
41、。可将硫酸钙晶格中的P2O5释释放出来，提高放出来，提高P2O5的总收率，又提高了磷石的总收率，又提高了磷石膏的质量，扩大其应用范围。膏的质量，扩大其应用范围。H法法-一次过滤的稀酸流程；一次过滤的稀酸流程；C法法两次过滤的浓酸流程。两次过滤的浓酸流程。H法：半水物反应、二水物水化再结晶及过法：半水物反应、二水物水化再结晶及过滤。滤。半水反应半水反应二水石膏二水石膏一次过滤一次过滤二水水化二水水化再结晶再结晶二次过滤二次过滤H2SO4磷矿磷矿返回磷酸返回磷酸 浓磷酸浓磷酸(40%45%P2O5)半水半水石膏石膏二水二水石膏石膏 水化稀酸水化稀酸（10%15%P2O5）90100 清水清水 60
42、 10%15%SO42-半水物半水物-二水物法二水物法“C”法流法流程程“C”法流程将产品酸浓度由法流程将产品酸浓度由30%P2O5提高到提高到40%45%P2O5，P2O5工艺磷回收率提高到工艺磷回收率提高到98%以上。以上。增加了一台过滤机，但节省了磷酸浓缩设备。增加了一台过滤机，但节省了磷酸浓缩设备。磷矿首先在二水物条件下被分解，由于二水磷矿首先在二水物条件下被分解，由于二水物需要后处理转变为半水物，在二水物阶段物需要后处理转变为半水物，在二水物阶段对对P2O5的收率要求不高，产品酸可提高到的收率要求不高，产品酸可提高到35%P2O5，高于普通的二水物法。过滤得到，高于普通的二水物法。过
43、滤得到的滤饼在的滤饼在90100、10%20%H2SO4和和20%30%P2O5条件下，在脱水槽中转化为条件下，在脱水槽中转化为半水物。半水物。该法该法P2O5总收率高，所得半水磷石膏含结晶总收率高，所得半水磷石膏含结晶水少，有利于制硫酸和水泥。水少，有利于制硫酸和水泥。b.二水物二水物-半水物法半水物法湿法磷酸的净化：湿法磷酸的净化：A除去湿法磷酸中生成的淤渣，提高磷酸质除去湿法磷酸中生成的淤渣，提高磷酸质量并消除商品磷酸在贮存、运输中带来的麻量并消除商品磷酸在贮存、运输中带来的麻烦；烦；可用絮凝沉降、旋流分离器；可用絮凝沉降、旋流分离器；一般过滤机易发生堵塞。一般过滤机易发生堵塞。B根据湿
44、法磷酸后加工产品需要除去溶解在根据湿法磷酸后加工产品需要除去溶解在磷酸中的部分或全部杂质。磷酸中的部分或全部杂质。化学沉淀法、有机溶剂萃取法、溶剂沉淀法、化学沉淀法、有机溶剂萃取法、溶剂沉淀法、离子交换法、结晶法、浓缩净化法等离子交换法、结晶法、浓缩净化法等（1）比利时普利昂（）比利时普利昂（Prayon）第四代多格多槽）第四代多格多槽湿法磷酸工艺（云南云峰化学工业公司湿法磷酸工艺（云南云峰化学工业公司 275t/d、贵州瓮福重钙厂贵州瓮福重钙厂1000t/d）（2）法国罗纳）法国罗纳-普朗克（普朗克（Rhoue-Poullnc）单桨）单桨单槽湿法磷酸工艺（江西贵溪化肥厂单槽湿法磷酸工艺（江西
45、贵溪化肥厂400 t/d、甘、甘肃金昌化工总厂肃金昌化工总厂200t/d）（3）美国巴吉尔（）美国巴吉尔（Badger）等温反应器磷酸工）等温反应器磷酸工艺（广西鹿寨化肥总厂艺（广西鹿寨化肥总厂400t/d）（4）美国多尔）美国多尔-杰克布斯（杰克布斯（Dorr-Jacbos）改进）改进型同心圆单槽多桨工艺（湖北黄麦岭磷化工公司型同心圆单槽多桨工艺（湖北黄麦岭磷化工公司300t/d、湖北荆襄磷化总公司、湖北荆襄磷化总公司670t/d、中阿化肥、中阿化肥有限公司有限公司300t/d）湿法磷酸生产新工艺：湿法磷酸生产新工艺：此外，我国利用半水物法及半水物此外，我国利用半水物法及半水物-二水物法直二
46、水物法直接制取高浓度磷酸生产新工艺的情况还有：接制取高浓度磷酸生产新工艺的情况还有：（1）云南昆明化肥厂建有）云南昆明化肥厂建有50t P2O5/d的半水法的半水法磷酸生产装置磷酸生产装置（2）广东湛江化工厂引进）广东湛江化工厂引进110tP2O5/d的美国的美国OXY双槽半水法磷酸生产装置双槽半水法磷酸生产装置（3）云南红河洲磷肥厂引进挪威）云南红河洲磷肥厂引进挪威Norsk Hydor公司公司210tP2O5/d的半水的半水-二水物再结晶生产技术二水物再结晶生产技术电炉法制黄磷电炉法制黄磷电炉法制黄磷是将磷矿石、助熔剂、硅石与还原电炉法制黄磷是将磷矿石、助熔剂、硅石与还原剂焦炭按一定的配比
47、混匀后在三相电炉中熔融，剂焦炭按一定的配比混匀后在三相电炉中熔融，磷以蒸气形式从电炉中逸出，将磷蒸气冷凝得到磷以蒸气形式从电炉中逸出，将磷蒸气冷凝得到固体黄磷。其总反应如下：固体黄磷。其总反应如下：54 324344()302133020Ca F POCSiOPCOCaSiOSiF热法磷酸热法磷酸以黄磷为原料，经氧化、水化等反应而制取的磷以黄磷为原料，经氧化、水化等反应而制取的磷酸称为热法磷酸。根据不同温度下，酸称为热法磷酸。根据不同温度下，P2O5不同的不同的水合反应，可得到正磷酸（简称磷酸）、焦磷酸水合反应，可得到正磷酸（简称磷酸）、焦磷酸与偏磷酸等多种，其中最重要的是正磷酸。与偏磷酸等多
48、种，其中最重要的是正磷酸。中国磷肥市场经过十年的迅速发展，已经成中国磷肥市场经过十年的迅速发展，已经成为世界上最大的磷肥生产国，为世界上最大的磷肥生产国，2007年我国磷肥总年我国磷肥总产量达到产量达到1330万吨。由于我国产量迅速增加，预万吨。由于我国产量迅速增加，预计计2008年我国磷酸一铵、磷酸二铵的产量都将超年我国磷酸一铵、磷酸二铵的产量都将超过需求过需求600万吨左右，多余的产能也势必要求出口万吨左右，多余的产能也势必要求出口来消化。来消化。磷肥磷肥NPK是N、P、K复混肥或复合肥FCMP是钙镁磷肥2007年底以来，磷肥和复合肥价格大幅上涨，部分磷肥企业的磷酸二铵出厂报价已经达到每吨
49、3500-3600元，比去年上半年上升了约1000元。磷肥的上游原料硫磺价格2007年从800元涨到5000多元，由此影响磷肥成本上涨1000多元。随着国际硫磺涨价，国内硫铁矿价格翻番，致使国内硫酸价格普遍达到每吨800元以上。硫磺和硫酸涨价使国内企业磷酸二铵生产成本每吨增加了700至800元。磷肥和复合肥价格磷肥和复合肥价格酸法磷肥通常指用硫酸、磷酸、盐酸等无机酸分酸法磷肥通常指用硫酸、磷酸、盐酸等无机酸分解磷矿所制得的磷肥的通称。解磷矿所制得的磷肥的通称。主要品种有普通过磷酸钙主要品种有普通过磷酸钙,简称过磷酸钙或普钙简称过磷酸钙或普钙（single superphosphate，SSP）
50、；重过磷酸）；重过磷酸钙（钙（triple superphosphate,TSP）简称重钙；富）简称重钙；富过磷酸钙（简称富钙）和磷酸氢钙（又称沉淀磷过磷酸钙（简称富钙）和磷酸氢钙（又称沉淀磷酸钙，简称沉钙）以及氨化过磷酸钙。酸钙，简称沉钙）以及氨化过磷酸钙。名称分解酸 组成P2O5%普通过磷酸钙H2SO412-20重过磷酸钙H3PO440-50富过磷酸钙H2SO4H3PO425-35沉淀磷酸钙（磷酸二钙）H2SO4HCl36-38氨化过磷酸钙H2SO414-2024224()Ca H POH OCaSO2422()Ca H POH O24224()Ca H POH OCaSO422CaHPO
