1.3　熱法磷酸與濕法凈化工業磷酸

磷酸的生產有濕法和熱法兩種工藝。熱法是指在高溫狀態下，以磷礦石為原料，炭為還原劑，將磷礦石中的五價磷還原為單質磷，再由單質磷進一步氧化吸收為熱法磷酸［14］；我國生產的黃磷70％以上用于生產熱法磷酸。濕法磷酸是用強酸分解磷礦獲得的產品，其主要用途是直接用于生產磷肥；但濕法磷酸經過凈化后，可以生產工業級、食品級磷酸［15］。

熱法磷酸與濕法凈化工業級磷酸的市場取決于成本競爭力［16］。兩條路線工業磷酸成本競爭力的比較見圖1.7～圖1.10。分析表明，熱法工業磷酸的競爭力主要取決于磷爐尾氣的資源化利用，在工業電價低于1.2元/（kW·h）［目前大工業電價為0.5～0.7元/（kW·h）］、磷爐尾氣制甲酸（重慶川東化工集團公司已經實現了規模化生產）的基礎上，熱法磷酸的成本低于濕法磷酸凈化得到的工業磷酸。分析還表明，實施黃磷產業的循環經濟后，黃磷產業的萬元綜合能耗為0.5414噸標煤，低于濕法工業磷酸0.9802噸標煤的綜合能耗。圖1.7～圖1.10對磷爐尾氣利用僅僅局限為現有部分企業開發甲酸產品進行的分析；而目前，昆明理工大學已經成功開發了低成本高效磷爐尾氣凈化技術并在工業上得到應用，經過凈化后的磷爐尾氣采用羰基合成將獲得一系列的化工產品，可以進一步提高磷爐尾氣的利用價值［17］。2014年4月，由天津大學和貴州鑫新化工集團有限公司合作建設的千噸級黃磷磷爐尾氣制乙二醇和乙醇中試裝置通過中國石油和化學工業聯合會組織的專家組現場考核驗收，由貴州鑫新化工集團有限公司投資建設，采用天津大學黃磷尾氣綜合利用技術——年產7萬噸草酸工業化項目已經開工，該項目計劃于2017年6月投產；隨著磷爐尾氣利用技術的不斷完善和進步，黃磷磷爐的生產將從單一黃磷產品拓展為以氣為主，聯產黃磷的多聯產企業。從三廢排放看，熱法磷加工的廢渣已經獲得了全部利用，而濕法磷酸副產磷石膏的實際利用率僅為20％左右［18］。

圖1.7　不同熱加工路線成本對比圖（100％負荷圖）

圖1.8　濕法磷加工路線成本對比圖（100％負荷）

圖1.9　熱濕加工磷酸成本對比圖（黃磷渣不利用，尾氣利用）

圖1.10　熱濕加工磷酸成本對比圖（黃磷尾氣渣均利用）

熱法磷酸用于生產食品級及其高純磷酸，具有純度高、雜質少的優勢。熱法磷酸原料來源于黃磷，黃磷是以炭為還原劑，得到單質磷蒸汽再冷凝回收得到的產品；濕法凈化磷酸，是采用強酸分解磷礦后固液分離得到濕法磷酸，再通過萃取方法得到工業磷酸。因此，采用氣相冷凝得到黃磷，再用黃磷燃燒生產得到的熱法磷酸，雜質含量少，多用于食品級高純磷酸及其磷酸鹽的加工。如果進一步生產食品級高純磷酸，濕法凈化工業磷酸的成本遠高于熱法磷酸。

總的來說，熱法磷酸在食品級高純磷酸應用領域具有優勢，濕法磷酸在化肥應用領域具有優勢，而工業磷酸的成本競爭力則取決于兩條路線（濕法、熱法）的技術進步。目前，在磷爐尾氣尚未獲得大規模利用的情況下，濕法磷酸凈化技術與裝置建設發展迅速；但隨著熱法磷加工的技術進步和磷爐尾氣的高效利用，熱法磷酸的成本將快速下降，必將進一步促進工業磷酸的競爭，推動新一輪的技術創新和熱法磷加工的發展。