金正大:解决磷肥“芯”难题

发布时间:2019-09-19 20:08:33    来源:

  9月4日,金正大集团在贵州省瓮安县举办主题为“打造磷资源绿色全球样板 减肥30%守护亿亩良田”的磷化工项目四大新装置投产仪式。农业农村部全国农业技术推广服务中心首席专家辛景树,瓮安县县委副书记、县长黄桂林,中国磷复肥工业协会秘书长李光,中国农业大学教授陈清,四川大学教授王辛龙,金正大集团CEO白瑛等领导专家应邀出席。


      金正大集团此次投产的四大装置为20万吨/年聚磷酸铵装置以及20万吨/年聚磷酸钙镁、10万吨/年磷酸二氢钾、30万吨/年α-石膏磷酸生产线。四条生产线的投产为我国磷矿资源循环利用和清洁生产规模化、产业化发展迈出关键一步。


解决世界难题

  磷是植物的重要营养元素,因此磷肥的供应和施用对于农业有着重要作用,对于中国这个农业大国而言更是如此。我国是全球最大的磷肥消费国,每年的磷肥施用量为800万~900万吨,生产规模和出口量居世界第一。幸运的是,我国是一个磷矿大国,也是世界上主要产磷国之一,磷矿资源丰富,资源总量接近500亿吨,磷矿储量仅次于摩洛哥,居世界第2位。


  然而,我国磷肥发展面却临多种问题,而核心的问题就在于磷的利用率。四川大学化工学院教授王辛龙说,从磷矿开采到农田使用,中国磷资源整体利用率不超过10%(以原矿为基准)。如果能将这一数字提升到48%,意味着每年可节约2/3左右的磷矿石。


  具体有哪些问题呢?首先,我国磷矿有多氮、少磷、缺钾的资源禀赋背景,如何把低品位的磷矿转化为高效磷肥,一直是行业性难题。磷矿作为磷肥及磷酸盐的生产原料,是不可再生的矿产资源,我国磷矿资源虽然资源储藏量较大,分布相对集中,但中低品位矿居多,胶磷矿多,采选难度大。


  在这种情况下,中国磷矿的开发利用率就相对落后于国外先进水平,磷矿回采率相对较低,这成为了中国磷肥行业的第二道难题。目前,北美和北非磷资源的回采率可达95%~98%,而根据国土资源部组织的对磷矿抽样调查结果显示,我国磷矿回采率平均只有60.8%,其中小型矿山回采率甚至仅为30%左右,与国外相比差距巨大。


  第三道难题是,我国关键磷肥品种的生产能力和生产技术一直不尽如人意。以高品质磷肥品种聚磷酸铵来说,目前聚磷酸铵已经在发达国家得到广泛应用。在美国,聚磷酸铵液体磷肥已占到液体磷肥使用量的17%,而我国则从过磷酸钙、钙镁磷肥、硝酸磷肥,到聚磷酸铵、复合肥,整整摸索了半个世纪,尤其是聚磷酸铵的核心技术,一直被外国“卡脖子”,难以实现规模化生产。在供给侧改革、土十条以及化肥负增长政策的压力下,我国高质量的磷肥缺口却越来越大,一直得不到解决。因此,合理开发和利用磷矿,实现磷资源的可持续及磷的清洁化利用,对农业生产及国民经济健康发展具有战略意义。


  从技术和社会效益上说,正确处理好磷化工产业发展与生态环境保护的关系,成为必须首先解决的问题。另外,近年来,科学施肥技术推广已经取得了长足进步,测土配方施肥技术覆盖率达到85%,三大粮食作物化肥利用率已经达到37.8%,全国化肥总用量提前3年实现零增长,这给磷肥技术提升提出了很高的要求,同时也说明磷肥技术的提升在行业上、社会上、以及市场上的基础正在趋于成熟。


危险废物变成宝


       在这样的背景下,如何突破技术壁垒,在绿色环保的政策导向下实现磷化工经济效益与社会效益的最大化,成为金正大一直埋头钻研的课题。8年前,金正大集团南下来到中国磷矿重镇贵州瓮安,投资近40亿元规划设计磷循环产业园,开始自主研发解决上述问题的核心技术。8年后,一期20万吨/年聚磷酸铵、20万吨/年聚磷酸钙镁、10万吨/年磷酸二氢钾、30万吨/年α-石膏磷酸四大核心装置正式投产,为中国农田减肥30%提供了技术支持和产品保障;同时,一举奠定了中国磷肥行业在全球的领先地位,为全球磷矿清洁利用提供了中国方案。


  作为最早的“拓荒者”,金正大不断摸索并逐一解决了磷化工清洁生产中的难题。金正大集团CEO白瑛表示:“纵观全球,那些取得巨大成就的企业,都具有大胆创新的基因和对科技近乎痴迷的追求。金正大集团自成立之日起,坚持以核心技术打造自身优势,服务中国三农。”


  在磷矿高效利用方面,金正大在贵州基地逐渐在以下三点技术上建立起了自身优势。一是通过合理科学地开发中低品位磷矿,减少资源浪费,真正做到把磷这种不可再生的宝贵资源“吃干榨净”,实现了磷矿的100%利用。二是通过首创湿法磷酸“分级利用”技术,生产成本较热法工艺降低40%,产品附加值提升了2.5倍,实现了磷酸的分级利用。三是将磷肥生产副产品磷石膏从废物做成原料,变废为宝,实现磷化工的清洁生产,在实现巨大经济效益的同时带来不可估量的环保价值。


  磷矿高效利用的关键是磷石膏。磷石膏一向被列为水土污染的“危险分子”。中国是磷石膏产生大国,目前全国磷石膏堆存量已超3亿吨,由于缺乏高效利用技术,堆存量每年以5000万吨的数量增长。在这一背景下,金正大、瓮福等中国磷化工领军企业开始探索磷石膏资源的利用途径。


  投产仪式上,白瑛表示,金正大的技术成果和产线投产使我国磷石膏综合利用技术取得重大突破,废弃的磷石膏资源可转变成多种产品,一部分转化为硫酸,能够满足金正大集团贵州基地70%的硫酸供给,一部分转化为硅钙钾镁土壤调理剂或水泥建材,并可以根据需要切换。而且,这些产品已实现盈利,可为企业和社会带来新的经济效益。磷石膏的安全处理及环境污染难题也有望得到破解。


  尽管金正大贵州基地的磷石膏消化能力相对解决我国磷石膏现状只是一个起步,但对于助力行业转型来说,是一个好的信号。农业农村部全国农业技术推广服务中心首席专家辛景树表示,金正大集团通过技术创新大幅提升磷矿利用率及产品附加值,是对全国磷矿资源的高效利用和肥料新产品研发生产、推广应用的有力引领,也为全国肥料产业发展树立了样板。


助力区域经济腾飞


  8年前的贵州瓮安,还只是一个年人均生产总值不到2000美元的小县城。随着磷化工的快速崛起,作为“亚洲磷仓”的瓮安发展成为贵州磷化工的重要产业带。而扎根瓮安的金正大正是拉动当地经济发展、助力贵州打造“工业强省”的主力军。不仅如此,金正大贵州公司连续3年入选贵州省民营企业双百强,带动就业超过5000人,带动社会运输量大幅增加,还间接推动周边建筑业、服务业发展,成为黔南州工业企业发展以及贵州“工业强省”战略中的又一新亮点。


  更重要的是,对于以“绿水青山”全国闻名的贵州省,金正大选择发展环保的磷石膏处理,为贵州绿色发展助力。在接受贵州媒体采访时,金正大集团董事长万连步表示:“绿水青山、良好的生态是贵州最大的品牌!”金正大在贵州将实现能源的梯级利用与资源的循环高效利用为目标,全力打造磷化工国家级生态生产示范基地,积极参与贵州建设,为守护“绿水青山”、建设“多彩贵州”贡献力量。


  在投产仪式上,瓮安县县委副书记、县长黄桂林表示,作为行业龙头企业,金正大自入驻以来,严格按照现代工业的要求进行建设,主动肩负起社会和行业发展责任,大力开发新型磷能技术。金正大将中低品位磷矿资源最大化利用,实现“煤电磷一体化”循环发展,成为磷化工行业转型升级、跨越发展的时代标杆。为瓮安、贵州省乃至全国磷化工产业作出了重要贡献。瓮安县将与金正大进一步加强工业、农业、商务等部门之间的沟通协作,一如既往地支持金正大公司发展,为磷化工产业作出更大贡献。


  万连步表示:“未来,通过3~5年的努力,我们要依托技术的持续升级,进一步释放贵州基地的经济价值和社会价值,不仅要为贵州经济的腾飞输出动能,更要为全国、乃至全球树立一个可复制推广的绿色发展标杆。”


聚磷酸铵装置

减肥30% 节本增效


       除了对磷肥的“吃干榨净”,在贵州基地项目中,金正大运用国际首创“管式聚合”和“一步法”工艺,以近于普通肥料的成本,生产高品质、高性能的聚磷酸铵和聚磷酸钙镁产品,将磷的利用效率提升50%,磷的附加值提升2.5倍,保障作物生长周期的磷元素的充分供应,使新型环保肥料质量更优、性价比更高,能让中国农业减少40%的磷肥使用量。


  聚磷酸铵和聚磷酸钙镁有什么特异功能,能够成为高性能产品?原来,植物的根系吸收磷元素,以吸收正磷酸盐为主,其中,一般以磷酸二氢根(H2PO4-)和磷酸氢根(HPO4-)为主(视土壤pH而定)。然而,正磷酸盐在土壤中移动性较差,不如钾、氮等其他营养元素,也就不利于植物吸收,施肥过多又会造成浪费、土壤污染等问题。


  这时,聚磷酸盐就成为良好的解决方案。陈清表示,聚磷酸盐是土壤微生物量磷的主要成分,是十分重要的磷素储存物质和能量替代物质,可参与螯合阳离子、缓冲酸碱、细菌荚膜形成、调节酶活性及调控胁迫响应等生命过程。同时,低聚的聚磷酸盐水溶性好,使养分易被作物吸收利用,但其不能被作物直接吸收利用,必须在土壤中缓慢水解成正磷酸盐,因此聚磷酸盐具有一定的缓效作用。另外,分子结构决定了聚磷酸盐对于金属离子有螯合作用,对于酸、碱性土壤就有缓冲作用,同时更加不容易被吸附固定,也就减少了磷的损失,所以生产聚磷酸盐就成为了良好的减肥增效手段。


  聚磷酸铵之所以在国内未得到大规模普及,重要原因是成本太高。据了解,目前国内制造聚磷酸铵以热法磷酸工艺为主,生产成本高。对此,金正大独辟蹊径,成为全球首家以湿法磷酸和磷尾矿为原料生产聚磷酸铵的企业,在提升品质的同时,还大幅降低了生产成本,让聚磷酸铵这种高端肥料能够大规模推广。


  中国磷复肥工业协会秘书长李光认为:“金正大的技术创新使得新型磷复肥能以更低的成本大规模生产,将改变中国肥料市场格局,推动肥料行业的供给侧结构性改革,为化肥负增长和减肥增效提供技术支持和产品保障,助力国家藏粮于地,藏粮于技。”依托四大装置的投产,金正大集团在减肥增效上已经构建起一套强大的技术体系和产品体系,并依托完善的作物营养解决方案,为减肥30%中国方案的落地提供有力的支撑。


      投产仪式上,来自全国各地的种植户代表、营销推广代表和生产一线员工等共同宣读了《减肥30%生态发展宣言》 。


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