雖然我國磷礦儲(chǔ)量位居世界第二，但是探明具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的磷礦石只有40.5億噸，平均五氧化二磷含量也僅為23%，且正以每年1億噸的驚人速度下降。為此，國土資源部早已將磷礦列為2010年后不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的20個(gè)礦種之一。我國磷礦還可以夠用多少年？怎樣為占資源總量80%以上的中低品位磷礦找個(gè)好出路？記者對(duì)此進(jìn)行了調(diào)查采訪。
開采消耗過大
政策逐漸趨緊
“我們通過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，我國磷礦以實(shí)物量計(jì)的儲(chǔ)量僅占世界總儲(chǔ)量的6.2%，而各種品級(jí)未加工的磷資源量僅占世界總儲(chǔ)量的5.8%，因此對(duì)我國的磷礦資源不能盲目樂觀。”鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院教授侯翠紅說。她認(rèn)為，磷礦資源消耗過快已經(jīng)成為當(dāng)前磷化工行業(yè)發(fā)展中存在的一個(gè)重要問題。
開磷集團(tuán)國家重點(diǎn)磷肥項(xiàng)目生產(chǎn)基地全景。 （潘蘭海 攝）
記者了解到，目前我國磷礦產(chǎn)量的77%用于加工生產(chǎn)磷肥，16%用于生產(chǎn)黃磷，其余的7%用來生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸鈣鹽。2011年，雖然我國嚴(yán)控化肥出口，但在世界磷肥市場(chǎng)需求量增加，價(jià)格高位運(yùn)行的有利形勢(shì)下，全國磷酸二銨實(shí)物產(chǎn)量1290萬噸，同比增長13%；磷酸一銨實(shí)物產(chǎn)量1280萬噸，同比增長17.4%。“磷肥產(chǎn)量，特別是高濃度磷復(fù)肥產(chǎn)量的增長帶動(dòng)了上游磷礦石的消耗量大幅上升。”長期從事磷化工研究的武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院教授貢長升說。
數(shù)據(jù)顯示，2005～2011年，我國磷礦生產(chǎn)量6年增長了267%，年均增長率高達(dá)17.8%，大大超過國民經(jīng)濟(jì)增長率。2010年全國消費(fèi)磷礦（包括出口）7026萬噸。以平均1.5噸原礦選得1噸磷精礦，按全國平均磷礦開采回收率75%估算，2010年我國磷資源減少了近1.22億噸。
“目前我國可商品化的磷礦儲(chǔ)量37億噸，按這樣的速度消耗下去的話，僅夠開采30年的。”侯翠紅說，“到2050年，世界人口將達(dá)到90億～100億，按目前的消費(fèi)模式，糧食產(chǎn)量不得不再增加70%左右，這將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)全球?qū)Ψ柿系男枨螅瑥亩母嗟牧椎V資源。”
甕福集團(tuán)濕法磷酸凈化技術(shù)示范工程。 （本報(bào)記者 張育 攝）
開采加劇、需求增速過快直接導(dǎo)致了磷礦石價(jià)格上漲，記者了解到，2011年磷礦石年均價(jià)格較上年上漲約110元/噸，漲幅近30%。今年年初，含五氧化二磷30%的高品位磷礦石市場(chǎng)均價(jià)約為560元/噸，到6月底時(shí)，市場(chǎng)價(jià)格已攀升至約640元/噸，漲幅達(dá)14%。
面對(duì)國內(nèi)磷礦石價(jià)格逐漸走高，開采企業(yè)爭(zhēng)搶資源、盲目重復(fù)上項(xiàng)目的現(xiàn)象，自2011年起，國家有關(guān)部委和地方政府部門相繼出臺(tái)了一系列政策，為火熱的市場(chǎng)降溫。2011年3月，工信部發(fā)布《磷銨生產(chǎn)準(zhǔn)入條件》，規(guī)定三年內(nèi)，原則上不再新建或者改擴(kuò)建濕法磷酸及配套的磷酸一銨、磷酸二銨。7月，湖北省政府又率先出臺(tái)《加強(qiáng)磷礦、高磷鐵礦開發(fā)利用管理的意見》，提出對(duì)規(guī)劃區(qū)內(nèi)所有的礦種探礦權(quán)、采礦權(quán)暫停審批，通過整合重組，逐步關(guān)閉15萬噸以下的磷礦。12月底，國務(wù)院關(guān)稅稅則委員會(huì)在發(fā)布的《2012年關(guān)稅實(shí)施方案》中將2012年的磷礦石出口配額由2011年的150萬噸減為120萬噸。
資源稟賦不高
加工難度不小
隨著我國磷礦資源消耗過快，中低品位磷礦資源日漸成為企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。在接受記者采訪時(shí)，不少企業(yè)都表示，低品位磷礦用不上實(shí)在是浪費(fèi)了。“以前把富礦都挖完了，再過幾年就只剩下中低品位礦，如果不能更好地利用中低品位磷礦，就無法解決資源瓶頸問題。”一位企業(yè)負(fù)責(zé)人對(duì)記者說。
磷礦資源是不可再生的國家戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源，是不可替代的磷肥生產(chǎn)主要原料。圖為云天化云南磷化集團(tuán)有限公司正在進(jìn)行磷礦開采。 （企業(yè)供圖）
據(jù)了解，磷酸生產(chǎn)主要采用采用熱法磷酸工藝和濕法磷酸工藝，其中濕法磷酸工藝對(duì)磷礦品位要求很高。而我國磷礦石恰恰總體品味較差，據(jù)專家介紹，我國磷礦石五氧化二磷含量平均約為17%，富磷礦石僅占磷礦石總量的8.5%。
“濕法磷酸工藝要使用品位較高、雜質(zhì)含量少的磷礦。目前，我國主要礦區(qū)幾乎沒有符合這種要求的原礦了。” 中國石化集團(tuán)南京工程公司高級(jí)工程師余晨說。
不僅如此，全國礦產(chǎn)儲(chǔ)量數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)顯示，我國磷礦類型中，近2/3的礦屬于難選的鈣（鎂）質(zhì)或硅鈣（鎂）質(zhì)磷塊巖。“這些礦平均品位含五氧化二磷6.7%，每選出1噸含五氧化二磷30%的高品質(zhì)磷礦，就有4噸以上的尾礦堆積在尾礦庫內(nèi)。”侯翠紅說。
記者了解到對(duì)于大量的中低品位磷礦石基本有兩種處理方法。一種是經(jīng)過選礦后，達(dá)到品位要求后，用來生產(chǎn)磷肥。中國阿拉伯化肥有限公司技術(shù)開發(fā)部高級(jí)工程師石學(xué)勇告訴記者，我國85%以上的磷礦五氧化二磷含量低于25%，大部分的磷礦必須經(jīng)過選礦富集后才能滿足磷酸和高濃度磷復(fù)合肥生產(chǎn)的需求。
但是選礦技術(shù)難度大，成本也不能忽略。“在中低品位磷礦儲(chǔ)量中，85%以上的儲(chǔ)量屬于沉積型膠磷礦，選礦技術(shù)難度較大，精礦產(chǎn)品不易長途運(yùn)輸。現(xiàn)在平均浮選1噸膠磷礦費(fèi)用大概是150～250塊錢，因此要在降低浮選成本和生產(chǎn)磷肥之間找到平衡點(diǎn)。”云南省磷化工協(xié)會(huì)會(huì)長陶俊法表示。
另一種方法是直接用硝酸或者鹽酸萃取原礦。“像貴州省，硫資源本就相對(duì)缺乏，甕福集團(tuán)、開磷集團(tuán)等都主要以進(jìn)口硫黃為原料，而臨近的四川省就有豐富的芒硝資源，因此，企業(yè)可以嘗試?yán)孟跛岱纸饬椎V，節(jié)省寶貴的硫資源。”貴州省化工研究院高級(jí)工程師顧春光如是說。但是，用硝酸萃取原礦也同樣需要不小的投資。記者了解到，以年加工50萬噸磷礦為例，如果包括合成氨、熱電廠等配套裝置在內(nèi)，總投資將超過25億元。
至于熱法磷酸工藝，余晨告訴記者，其所用的磷礦品位雖然可以較濕法工藝低一些，但通常也要求五氧化二磷含量至少要高于25%，否則，在黃磷生產(chǎn)時(shí)，電爐的電耗過高企業(yè)將難以承受。“使用低品位磷礦是有代價(jià)的，耗能過大、成本過高的工藝路線所制得的產(chǎn)品很難有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。”余晨說。
“直接利用低品位磷礦進(jìn)行磷肥生產(chǎn)仍然是最經(jīng)濟(jì)的方法，如低品位普鈣、鈣鎂磷肥、鈣磷鉀肥是很好的產(chǎn)品，但由于產(chǎn)品總養(yǎng)分低、水溶磷含量低、耗酸耗能高、運(yùn)費(fèi)高等原因影響，導(dǎo)致市場(chǎng)也有限。”石學(xué)勇如是說。
新工藝層出不窮
利用還需算細(xì)賬
近年來，隨著科學(xué)技術(shù)相繼獲得突破，低品位磷礦也逐漸被國內(nèi)企業(yè)利用了起來。
記者了解到，中國阿拉伯化肥有限公司的磷酸聯(lián)產(chǎn)石膏晶須工藝目前已經(jīng)完成1萬噸級(jí)中試，正在進(jìn)行5萬～10萬噸的工業(yè)放大試驗(yàn)，公司把磷礦原料來源定位在中低品位磷礦的基礎(chǔ)上，充分利用磷礦中的磷和鈣分別生產(chǎn)磷酸和晶須，在磷礦資源使用上克服了對(duì)高品位磷礦的依賴；由鄭州大學(xué)承擔(dān)的清潔型脲硫酸復(fù)合肥工藝能夠使含12%～25%的磷資源不經(jīng)過選礦便可以直接利用，延長了我國磷資源的開采壽命；四川大學(xué)自主開發(fā)的溶劑萃取法濕法磷酸凈化技術(shù)，先在磷肥廠抽出一部分濕法磷酸進(jìn)行凈化，萃取后返回用作肥料，使磷得到完全利用，特別是對(duì)中低品位磷礦，可以不必單純追求萃取率，簡(jiǎn)化了流程，在安徽六國化工建成投產(chǎn)后，現(xiàn)正與約旦等國進(jìn)行談判，準(zhǔn)備向中東、東南亞輸出該項(xiàng)技術(shù)。“只要過了技術(shù)、成本兩道難關(guān)，這將是一個(gè)非常值得推廣的項(xiàng)目。”很多業(yè)內(nèi)人士都向記者表達(dá)了這樣一個(gè)觀點(diǎn)。
“國內(nèi)一些中低品位磷礦難以通過選礦方法進(jìn)行富集，現(xiàn)有的熱法磷酸或濕法磷酸工藝都是無法使用的，就目前來看，可以說是一些廢礦。此外，還有一些磷礦選礦后丟棄的尾礦只能作為廢渣在尾礦庫內(nèi)堆存。這些二氧化硅含量較高的中低品位磷礦恰好適合窯法磷酸工藝，由于利用生產(chǎn)過程的熱能就占到總量的53.89%，因而其單位產(chǎn)品的能耗只是熱法磷酸工藝能耗的69%。在能源短缺，價(jià)格迅速上漲的情況下，節(jié)能降耗就成為降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。”余晨表示，一種生產(chǎn)工藝的存在的價(jià)值，關(guān)鍵在于其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
“國內(nèi)有的硫基復(fù)合肥企業(yè)每年副產(chǎn)鹽酸2000萬噸，直接排放會(huì)造成環(huán)境污染，而通過鹽酸萃取磷礦石生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣是解決副產(chǎn)物鹽酸綜合利用的好方法。中低品位磷礦中雜質(zhì)較多，通過兩次循環(huán)中和脫氟技術(shù)可使生產(chǎn)過程飼肥比提高20%～25%，使磷資源的回收利用率得到了提高。而硝酸分解磷礦生產(chǎn)硝酸磷肥副產(chǎn)硝酸鈣的工藝技術(shù)也已經(jīng)取得突破，包括天脊集團(tuán)在內(nèi)的數(shù)家企業(yè)都已經(jīng)生產(chǎn)出了不同規(guī)格的硝酸鈣產(chǎn)品。”石學(xué)勇如是說。
在采訪中，很多專家紛紛建言獻(xiàn)策，提醒企業(yè)在采用新工藝的同時(shí)不要忘了精打細(xì)算。
海鑫蘊(yùn)達(dá)化工科技發(fā)展有限公司高級(jí)工程師姚鼎文建議說：“在開采選礦過程中，大家不要忽視磷礦中副產(chǎn)物的回收利用，由于氟、碘等磷礦副產(chǎn)物價(jià)值高，可以起到降低利用成本的作用。”
原化工部地礦局辦公室主任高級(jí)工程師孫品華則表示，開發(fā)利用北方地區(qū)低品位磷礦，要遵循利用本地磷礦資源生產(chǎn)1噸標(biāo)準(zhǔn)磷肥的費(fèi)用與用外來磷礦總費(fèi)用相等的原則，最好能按照本地區(qū)土壤性質(zhì)和缺磷狀況選擇磷肥品種，盡量做到就近施用，避免長距離運(yùn)輸。
