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磷酸鐵行業(yè)專(zhuān)題報(bào)告:LFP需求激增推動(dòng)產(chǎn)業(yè)景氣度1
正極材料:路線(xiàn)由能量密度、性?xún)r(jià)比共同驅(qū)動(dòng)正極材料決定鋰電性能,能量密度和安全性是核心考量為了滿(mǎn)足鋰電池高能量密度、功率密度、較好的循環(huán)性能和可靠的安全性,正
極材料需要具備以下條件:1)為電池充放電提供鋰源;2)提供更高的電極電
位保障輸出電壓高;3)電壓平臺(tái)穩(wěn)定保障輸出電位平穩(wěn);4)正極材料電化當(dāng)
量小,保障高能量密度;5)鋰離子在材料中擴(kuò)散系數(shù)高,保障高功率密度;6)
可逆性好保障電池循環(huán)性能;7)較高的電子和離子電導(dǎo)率;8)化學(xué)穩(wěn)定性好、
資源豐富、制備成本低。根據(jù)不同的技術(shù)路線(xiàn),常見(jiàn)正極材料可以分為鈷酸鋰
(LCO)、錳酸鋰(LMO)、磷酸鐵鋰(LFP)、鎳鈷錳酸鋰(NCM)、鎳鈷鋁酸
鋰(NCA)等。電池能量密度與比容量、正極質(zhì)量、電壓成正比,與總質(zhì)量成
反比。其中,磷酸鐵鋰循環(huán)型和安全性好,但能量密度也較低,被廣泛應(yīng)用于
儲(chǔ)能、商用車(chē)和部分低速電動(dòng)車(chē)等領(lǐng)域?,F(xiàn)階段磷酸鐵鋰正極更具性?xún)r(jià)比2019
年以來(lái)
LFP正極市占率有所回升,目前國(guó)內(nèi)外車(chē)廠(chǎng)都在磷酸鐵鋰技術(shù)領(lǐng)
域紛紛布局。不同三元材料的鎳含量不同,但平均能量密度要高于
LFP和
LCO正極,行業(yè)初期
LFP和
LCO依靠成本低廉和技術(shù)成熟成為主要的鋰電正極材
料,2015
年開(kāi)始伴隨長(zhǎng)續(xù)航的乘用車(chē)占比增多和補(bǔ)貼政策對(duì)長(zhǎng)續(xù)航的優(yōu)惠,長(zhǎng)
續(xù)航的
NCM占比持續(xù)提升。國(guó)內(nèi)
NCM占比從
2014
年的
30%上升至
2018
年
近
50%。2019
年年中以來(lái),伴隨新能源汽車(chē)補(bǔ)貼持續(xù)退坡,以及動(dòng)力電池新
技術(shù)的加持,磷酸鐵鋰的能量密度持續(xù)提升,成本優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn),裝車(chē)量逐漸
提升,這一跡象在
2020
年也愈加明顯。2020
年
NCM出貨量占比略有下降,
LFP占比從
22%提升至
25%,一方面是隨著補(bǔ)貼下降車(chē)企降本壓力增大,下游
車(chē)企推出多款鐵鋰電池爆款車(chē)型,另一方面安全意識(shí)提升、刀片電池技術(shù)提升,
再加上電動(dòng)車(chē)和儲(chǔ)能等小動(dòng)力市場(chǎng)需求和出口增加,帶動(dòng)
LFP市場(chǎng)回暖。2021
年
7
月,特斯拉在二季度財(cái)報(bào)電話(huà)會(huì)議中透露,將在電池構(gòu)成上進(jìn)行轉(zhuǎn)變,使
用
2/3
的磷酸鐵電池和
1/3
的鎳電池。同時(shí),特斯拉第三季度財(cái)報(bào)顯示,全球
范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版
Model3
和
ModelY也都將改用磷酸鐵鋰電池。目前國(guó)內(nèi)
外車(chē)廠(chǎng)都在磷酸鐵鋰技術(shù)領(lǐng)域紛紛布局。全球“雙碳”加速汽車(chē)電動(dòng)化,新能源汽車(chē)消費(fèi)驅(qū)動(dòng)主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)邏輯一:政策規(guī)劃滲透率提升空間大,補(bǔ)貼延長(zhǎng)奠定行業(yè)黃金三年。政策
規(guī)劃驅(qū)動(dòng)下,新能源汽車(chē)滲透率提升空間大。根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù),2020
年國(guó)內(nèi)新
能源汽車(chē)銷(xiāo)量
137
萬(wàn)輛,滲透率達(dá)到
5.4%?!缎履茉雌?chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃
2021-2035
年》規(guī)劃要求
2025
年新能源汽車(chē)銷(xiāo)量要達(dá)到
20%,“節(jié)能與新能源
汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖
2.0”對(duì)
2035
年提出節(jié)能汽車(chē)與新能源汽車(chē)銷(xiāo)量約各占
50%,
汽車(chē)產(chǎn)業(yè)基本實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化轉(zhuǎn)型的目標(biāo),電動(dòng)車(chē)滲透率提升尚處在初始階段。驅(qū)動(dòng)邏輯二:動(dòng)力電池成本下降,消費(fèi)級(jí)乘用車(chē)平價(jià)在即。伴隨動(dòng)力電池成本
下降以及能量密度提升,消費(fèi)級(jí)乘用車(chē)逐步接近平價(jià)。驅(qū)動(dòng)邏輯三:爆款車(chē)型涌現(xiàn)為純消費(fèi)市場(chǎng)注入活力。純消費(fèi)市場(chǎng)方面,爆款車(chē)
型是增長(zhǎng)的關(guān)鍵所在。驅(qū)動(dòng)邏輯四:限行和環(huán)保政策鼓勵(lì),公共交通領(lǐng)域收益于政策導(dǎo)向有望迎來(lái)復(fù)
蘇。驅(qū)動(dòng)邏輯五:海外補(bǔ)貼政策邊際向好,龍頭車(chē)企發(fā)力電動(dòng)化規(guī)劃。從全球范圍
看,由于歐洲碳排放法規(guī)趨嚴(yán)、多國(guó)新能源汽車(chē)補(bǔ)貼政策邊際向好、傳統(tǒng)車(chē)企
陸續(xù)公布電動(dòng)化大戰(zhàn)略以及特斯拉產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)度超預(yù)期,整體海外新能源汽車(chē)市
場(chǎng)持續(xù)高增速。傳統(tǒng)車(chē)企緊跟特斯拉腳步,寶馬、大眾、戴姆勒紛紛發(fā)布電動(dòng)
化戰(zhàn)略,車(chē)型儲(chǔ)備豐富。鋰電池正極材料復(fù)盤(pán),三元材料與鐵鋰材料的四個(gè)階段競(jìng)爭(zhēng):階段一(2013-2015):新能源商用車(chē)貢獻(xiàn)主要需求,成本低、技術(shù)成熟、安全
性好促進(jìn)
LFP快增長(zhǎng)。階段二(2016-2018):新能源乘用車(chē)銷(xiāo)量快速增長(zhǎng)、三元正極產(chǎn)能釋放和補(bǔ)貼
政策改變,共同促使
LFP增速放緩,NCM出貨快速增長(zhǎng)。階段三(2019-2020):2019
年受宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)和政策退補(bǔ)的影響,新能源汽車(chē)銷(xiāo)
量下降,2020
年政策補(bǔ)貼延長(zhǎng)、降本和爆款車(chē)型等綜合作用下,新能源汽車(chē)實(shí)
現(xiàn)快速增長(zhǎng),相應(yīng)正極材料需求持續(xù)增長(zhǎng)。階段四(2021-迄今):2021
年隨著新能源汽車(chē)性?xún)r(jià)比提升帶來(lái)的私人消費(fèi)接受
度的提升,新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量爆發(fā)增長(zhǎng),磷酸鐵鋰電池由于在能量密度、耐低
溫等方面取得突破,在性?xún)r(jià)比、安全性方便更具優(yōu)勢(shì),消費(fèi)量超過(guò)三元材料。
2021
年
1-9
月,我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)量累計(jì)
134.7GWh,同比累計(jì)增長(zhǎng)
195.0%;
其中三元電池產(chǎn)量累計(jì)
62.8GWh,占總產(chǎn)量
46.6%,同比累計(jì)增長(zhǎng)
131.1%;
磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量累計(jì)
71.6GWh,占總產(chǎn)量
53.2%,同比累計(jì)增長(zhǎng)
291.4%。2
LFP正極優(yōu)勢(shì):安全性高、能量密度提升,性?xún)r(jià)比突出、滲透率激增1)驅(qū)動(dòng)因素一:雖然高能量密度的三元電池受益于補(bǔ)貼政策,但隨著退補(bǔ)補(bǔ)貼
驅(qū)動(dòng)作用正在邊際減弱。2019
年補(bǔ)貼持續(xù)退坡達(dá)到
70%,2020
年續(xù)航里程低
于
300
公里的汽車(chē)將不再補(bǔ)貼,補(bǔ)貼政策對(duì)于新能源汽車(chē)銷(xiāo)量促進(jìn)作用顯著減
弱,國(guó)內(nèi)電動(dòng)車(chē)逐漸向著消費(fèi)市場(chǎng)轉(zhuǎn)變。2)驅(qū)動(dòng)因素二:CTP和刀片電池技術(shù)顯著提高鐵鋰電池能量密度,并降低電
池成本。LFP電池采用
CTP無(wú)模組技術(shù)后,由多個(gè)大容量電芯組成標(biāo)準(zhǔn)化電池
包,再靈活堆疊組成更大的電池模塊,當(dāng)前刀片電池成包重量功率密度可能達(dá)
到
180Wh/kg左右,成本較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)電池下降
10%左右,有效降低電池成本。3)驅(qū)動(dòng)因素三:儲(chǔ)能和小動(dòng)力市場(chǎng)增長(zhǎng)超預(yù)期,帶動(dòng)鐵鋰電池需求增長(zhǎng)。儲(chǔ)能
市場(chǎng)對(duì)電池能量密度要求低,但是對(duì)成本、安全性和循環(huán)性能要求高,LFP電
池循環(huán)性能可超過(guò)
2000
次,售價(jià)低于
NCM電池,同時(shí)安全性高于
NCM電池。4)驅(qū)動(dòng)因素四:新國(guó)標(biāo)政策下二輪電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)鋰電池滲透率加速提升。2019
年
4
月電動(dòng)自行車(chē)新國(guó)標(biāo)開(kāi)始實(shí)施,鉛蓄電池難以滿(mǎn)足電動(dòng)自行車(chē)輕量化、長(zhǎng)
續(xù)航等新國(guó)標(biāo)要求。鋰電池壽命顯著長(zhǎng)于鉛蓄電池,且具有輕便、快充和無(wú)保
養(yǎng)費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn),當(dāng)前滲透率正持續(xù)提升。新能源汽車(chē)銷(xiāo)量預(yù)測(cè):2025
年全球超
2000
萬(wàn)輛,國(guó)內(nèi)超
750
萬(wàn)輛2020
年國(guó)內(nèi)外新能源汽車(chē)銷(xiāo)量增速顯著提升。2020
年國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量
136.7
萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)
10.9%,增速由負(fù)轉(zhuǎn)正。全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到
324
萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)
43%,其中歐洲市場(chǎng)新能源車(chē)登記輛近
140
萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)
137%。我們預(yù)計(jì)全球新能源乘用車(chē)銷(xiāo)量有望從
2020
年的約
300
萬(wàn)輛增至
2025
年的約
2050
萬(wàn)輛,CAGR將達(dá)到
46.8%,預(yù)計(jì)
2025
年全球新能源乘用車(chē)滲透
率有望達(dá)到
21%左右。國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)有望從
2020
年
125
萬(wàn)輛增至
2025
年
的
757
萬(wàn)輛,CAGR達(dá)到
43.4%,國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)滲透率有望達(dá)到
25%左右。LFP需求測(cè)算:2025
年全球鋰電池需求
1790GWh,磷酸鐵鋰需求約
710GWh,樂(lè)觀(guān)預(yù)期磷酸鐵需求約
122
萬(wàn)噸(1)鋰電池需求總量測(cè)算:2025
年全球鋰電池需求量預(yù)計(jì)達(dá)到
1790GWh。
全球動(dòng)力電池需求有望從2020年的160GWh增至2025年的1269GWh,CAGR達(dá)到
51%;2025
年全球儲(chǔ)能電池需求有望達(dá)到
222GWh,CAGR達(dá)到
57%。
消費(fèi)電池需求將達(dá)到
152GWh,CAGR為
10%。(2)磷酸鐵鋰需求總量測(cè)算:2025
年全球磷酸鐵鋰電池需求量預(yù)計(jì)達(dá)到
710GWh。全球動(dòng)力電池對(duì)磷酸鐵鋰的需求有望從
2020
年的
46GWh增至
2025年的
469GWh,滲透率達(dá)到
37%;2025
年全球儲(chǔ)能電池對(duì)磷酸鐵鋰的需求有
望達(dá)到
133GWh,滲透率為
60%。按照
0.25
萬(wàn)噸/GWh磷酸鐵鋰單耗測(cè)算,
2025
年磷酸鐵鋰正極材料需求量有望達(dá)到
180
萬(wàn)噸。(3)磷酸鐵需求總量測(cè)算:由于磷酸鐵工藝只是制備磷酸鐵鋰工藝之一,我們
按照樂(lè)觀(guān)(磷酸鐵工藝滲透率
80%)、中性(磷酸鐵工藝滲透率
65%)、悲觀(guān)(磷
酸鐵工藝滲透率
50%)三種情況假設(shè)分析。按照
0.85
噸磷酸鐵/噸磷酸鐵鋰的
單耗測(cè)算,在樂(lè)觀(guān)、中性、悲觀(guān)三種假設(shè)下,2025
年全球磷酸鐵材料需求量分
別達(dá)到
122、99、76
萬(wàn)噸。LFP供給預(yù)測(cè):2021-2022
年磷酸鐵鋰-磷酸鐵供給緊平衡,2023
年以
后供需緊張將逐步緩解,長(zhǎng)期看磷酸鐵鋰-磷酸鐵環(huán)節(jié)產(chǎn)能大幅過(guò)剩磷酸鐵鋰供給測(cè)算:我們預(yù)計(jì)
2021-2025
年
磷酸鐵鋰正極材料產(chǎn)能分別為
81.1、152.6、387.2、420.0、450.5
萬(wàn)噸,對(duì)應(yīng)
缺口分別為-1.3、27.6、67.1、261.9、240.2
萬(wàn)噸,供需緊張緩解將逐步緩解,
2023
年以后磷酸鐵鋰產(chǎn)能將大幅過(guò)剩。3
磷酸鐵:磷酸鐵工藝是未來(lái)LFP主流生產(chǎn)路線(xiàn)磷酸鐵鋰(LFP)是一種鋰離子電池電極材料,化學(xué)式為
LiFePO4,主要用于
各種鋰離子電池。橄欖石磷酸鹽和類(lèi)似
Nasicon結(jié)構(gòu)的磷酸鹽是目前研究最多
的熱點(diǎn),其中磷酸鐵鋰正極材料在一定的電流密度下,比容量可以達(dá)到
170mAh/g,從而受到更高的關(guān)注,目前其也已經(jīng)成為鋰離子電池市場(chǎng)的重要組
成部分。磷酸鐵鋰材料作為正極材料的新一代鋰二次電池可以為混合電動(dòng)汽車(chē)
和純電動(dòng)汽車(chē)提供動(dòng)力,并且還能儲(chǔ)存來(lái)自風(fēng)和光電的能量,以解決智能電網(wǎng)
的間歇問(wèn)題。一般來(lái)講,磷酸鐵鋰的制備方法和結(jié)構(gòu)對(duì)其電化學(xué)性能有很大影
響。磷酸鐵路線(xiàn)制備磷酸鐵鋰將成為主流工藝。目前市場(chǎng)上主流的磷酸鐵鋰正極材
料(LFP)生產(chǎn)工藝路線(xiàn)包括四種:水熱法工藝路線(xiàn)、草酸亞鐵工藝路線(xiàn)、氧
化鐵工藝路線(xiàn)和磷酸鐵工藝路線(xiàn)。其中,磷酸鐵路線(xiàn)以相較更低的成本、更優(yōu)
良的性?xún)r(jià)比而有望成為制備磷酸鐵鋰的主流工藝。磷酸鐵(FePO4,鐵為三價(jià)
狀態(tài)),又名磷酸高鐵、正磷酸鐵,是一種白色或淺黃色粉末。磷酸鐵中的鐵為
三價(jià)鐵,以二水合物(FePO4
.2H2O)居多。磷酸鐵是制備磷酸鐵鋰(LiFePO4,
鐵為二價(jià)狀態(tài))的一種重要前驅(qū)體,“磷酸鐵路線(xiàn)制備磷酸鐵鋰”由于工藝簡(jiǎn)單、
原材料利用率高、重復(fù)性好、正極材料活性高,生產(chǎn)技術(shù)日臻成熟,已逐漸發(fā)
展成為主流工藝。該路線(xiàn)采用無(wú)水磷酸鐵及碳酸鋰作為主要原材料(生產(chǎn)
1
噸
磷酸鐵鋰一般需要
0.96
噸磷酸鐵及
0.24
噸碳酸鋰),將磷酸鐵前驅(qū)體與鋰源碳
源等進(jìn)行充分研磨混合,利用碳熱還原法制成磷酸鐵鋰正極材料。磷酸鐵前驅(qū)
體(包括二水磷酸鐵和無(wú)水磷酸鐵)的化學(xué)成份、結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)、反應(yīng)
活性很大程度上決定了制得的
LFP的綜合性能。其中,磷鐵比是衡量磷酸鐵品
質(zhì)最關(guān)鍵的指標(biāo),也是決定磷酸鐵鋰品質(zhì)最關(guān)鍵的因素,磷酸鐵在磷酸鐵鋰中
的用料占比接近
1:1。磷酸鐵鋰是一種橄欖石結(jié)構(gòu)的聚陰離子磷酸鹽,其充放電
反應(yīng)是在磷酸鐵鋰和磷酸鐵兩相間進(jìn)行的。磷酸鐵鋰電池的充放電過(guò)程,就是
鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程中,同時(shí)伴隨著與鋰離
子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌。充電時(shí),Li+從
LiFePO4
中脫離出來(lái),F(xiàn)e2+失去一
個(gè)電子變成
Fe3+;放電時(shí),Li+嵌入磷酸鐵中變成
LiFePO4。兩種磷酸鐵前驅(qū)體主流工藝:“鐵塊+磷酸”、“硫酸亞鐵+磷酸一銨”工業(yè)化生產(chǎn)磷酸鐵的方式主要有兩種:(1)通過(guò)使用凈化磷酸(可熱法或濕法)
使之與硫酸亞鐵反應(yīng)制備磷酸鐵;(2)或通過(guò)使用磷酸鹽與硫酸亞鐵反應(yīng)制備
磷酸鐵,常用磷酸鹽主要為磷酸一銨(磷酸二氫銨)和磷酸二銨(磷酸氫二銨),
主流磷酸鹽為磷酸一銨。分別歸類(lèi)為“鐵塊+磷酸”、“硫酸亞鐵+磷酸一銨”工藝。目前工業(yè)上制備電池級(jí)磷酸鐵的主要方法為沉淀法。磷酸鐵的合成方式分類(lèi)主
要有:沉淀法、水熱法、溶膠凝膠法、空氣氧化法、控制結(jié)晶法等。其中,水
熱法因?yàn)橥读线^(guò)程不連續(xù)、制備受反應(yīng)釜容器大小限制等缺點(diǎn)而難以工業(yè)生產(chǎn)。
溶膠凝膠法的缺點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、在干燥時(shí)產(chǎn)物易收縮,也難以工業(yè)化生產(chǎn)。
其他方法也因各種缺點(diǎn)而難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。沉淀法制備磷酸鐵具有設(shè)備要求低、
成本較低等優(yōu)點(diǎn),通過(guò)控制反應(yīng)條件可以制得較理想的電池用磷酸鐵,易實(shí)現(xiàn)
大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),所以目前工業(yè)上制備電池級(jí)磷酸鐵的主要方法為沉淀法。此外,亞鐵路線(xiàn)的磷酸鐵制備過(guò)程中需要氨水或氫氧化鈉調(diào)節(jié)
pH值,按照使
用
pH值調(diào)節(jié)劑的不同,也可分為鈉法和銨法,前者使用氫氧化鈉,后者使用
氨水:(1)銨法是指硫酸亞鐵溶液與磷酸反應(yīng),經(jīng)沉淀過(guò)濾后再用氨水中和過(guò)
量的酸得到磷酸鐵。(2)鈉法是指硫酸亞鐵用磷酸酸化后與過(guò)氧化氫反應(yīng),生
成磷酸二氫鐵,再用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)
pH值為
2
左右,生成磷酸鐵。其中銨
法通過(guò)提取濾液和廢水中的硫酸銨外售還可以補(bǔ)貼部分后處理成本。受益于新能源汽車(chē)的快速發(fā)展及磷酸鐵鋰動(dòng)力電池占比的提升,傳統(tǒng)磷酸鐵鋰
生產(chǎn)企業(yè)紛紛擴(kuò)產(chǎn),磷化工、鈦白粉等生產(chǎn)企業(yè)則憑借各自原料資源優(yōu)勢(shì),競(jìng)
相布局磷酸鐵及磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)鏈。銨法路線(xiàn)的典型企業(yè)有天賜材料、湖南雅城,
鈉法路線(xiàn)代表企業(yè)有安達(dá)科技、湖南裕能等。按照產(chǎn)業(yè)屬性可將磷酸鐵生產(chǎn)企業(yè)類(lèi)型分為四類(lèi):一是磷酸鐵鋰正極生產(chǎn)企業(yè),縱向布局上游,如德方納米、湖南裕能、安達(dá)科
技、湖北萬(wàn)潤(rùn)、江西升華等;二是磷化工和鈦白粉企業(yè),如新洋豐、川發(fā)龍蟒、川金諾、川恒股份、云天化、
云圖控股、司爾特、龍佰集團(tuán)、中核鈦白、安納達(dá)等;三是自購(gòu)原材料生產(chǎn)銷(xiāo)售磷酸鐵公司,如合縱科技(湖南雅城)等;四是為配置協(xié)同產(chǎn)業(yè)的鋰電材料企業(yè),如天賜材料、貝特瑞、當(dāng)升科技、廈鎢
新能等三元正極及電解液企業(yè)等。磷酸鐵加工中包括反應(yīng)釜運(yùn)轉(zhuǎn)等一系列制備環(huán)節(jié)都屬于耗電環(huán)節(jié)。從過(guò)程控制
和工藝優(yōu)化角度講,優(yōu)秀公司可以比同行業(yè)使用相同工藝的公司單噸成本便宜
300-1000
元左右。其中,從成本結(jié)構(gòu)來(lái)看,磷源成本占到磷酸鐵生產(chǎn)成本的
53%。磷化工企業(yè)擁有磷資源的配套,具有生產(chǎn)磷酸鐵的成本優(yōu)勢(shì)。磷酸鐵產(chǎn)品格局將從“精細(xì)”邁向“大宗化”,看好具備“礦電磷鐵一體化”
的磷酸鐵生產(chǎn)企業(yè)將擁有核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)磷酸鐵鋰電池的產(chǎn)業(yè)鏈為“磷礦—工業(yè)級(jí)磷酸/磷酸一銨—磷酸鐵—磷酸鐵鋰正
極—磷酸鐵鋰鐵鋰電池”?,F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)主要的磷酸鐵生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)外購(gòu)七水硫酸
亞鐵、高等級(jí)的凈化磷酸等原材料生產(chǎn)磷酸鐵并銷(xiāo)售給磷酸鐵鋰生產(chǎn)企業(yè)。
2021
年磷酸鐵鋰正極需求爆發(fā),磷酸鐵前驅(qū)體供不應(yīng)求,化工龍頭、鋰電廠(chǎng)家
紛紛進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)。未來(lái),不同企業(yè)制備磷酸鐵路線(xiàn)將選擇不同的原料,主要的原
料及兩種工藝分為“硫酸亞鐵+磷酸一銨”與“高純度鐵塊+磷酸”。隨著磷化工企業(yè)
磷酸鐵產(chǎn)線(xiàn)、磷酸鐵鋰正極廠(chǎng)商等配套項(xiàng)目逐步投產(chǎn),磷酸鐵產(chǎn)品格局將從“精
細(xì)”邁向“大宗化”,未來(lái)各廠(chǎng)商之間將比拼成本優(yōu)勢(shì):(1)原材料端成本優(yōu)勢(shì)排
序:磷源、鐵源自備優(yōu)于磷源自備優(yōu)于鐵源自備優(yōu)于純加工。(2)能源動(dòng)力端
成本排序:自備電源(擁有水電、火電廠(chǎng))優(yōu)于低電價(jià)省份優(yōu)于高電價(jià)省份。4
濕法凈化磷酸:經(jīng)濟(jì)效益顯著,有望成為未來(lái)磷酸主流工藝我國(guó)濕法磷酸的產(chǎn)能占比有望持續(xù)攀升磷酸是磷化工最主要的基礎(chǔ)產(chǎn)品,是磷化工產(chǎn)業(yè)鏈最重要的中間體。磷酸(主
要指正磷酸
H3PO4)主要用于生產(chǎn)各種有機(jī)或無(wú)機(jī)磷酸鹽(酯):如化學(xué)肥料重
鈣、磷銨、磷鉀等;飼料添加劑磷酸氫鈣;食品、醫(yī)藥級(jí)磷酸鈣鹽,品質(zhì)改良
劑亞磷酸鈉、次磷酸鈉,洗滌助劑三聚磷酸鈉;無(wú)機(jī)阻燃劑磷酸銨、聚磷酸銨、
氨基磷酸銨、磷酸硼、赤磷、有機(jī)阻燃劑鹵-磷,水質(zhì)穩(wěn)定劑、阻垢劑、分散劑、
緩沖劑三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、次磷酸鈉;半導(dǎo)體工業(yè)中的
InP、GaP及磷
化物、InAs或
GaAs的固溶體、壓電晶體用
KH2PO4
和
AlPO4
以及高純磷化
氫摻雜劑;化學(xué)鍍軟焊劑次磷酸銨、還原劑次磷酸鈉;涂料中作為阻燃、防銹、
防腐、耐輻射、抗菌、發(fā)光等添加劑;綠色環(huán)保外墻涂料、白玉內(nèi)墻涂料高光
冷瓷涂料等六偏磷酸鈉、磷酸三鈉、磷酸三丁酯;還原性顏料如包括磷化物、
亞磷酸、次磷酸鹽等等。根據(jù)純度及含雜質(zhì)量不同,磷酸主要分為電子級(jí)、工
業(yè)級(jí)、食品級(jí)等。磷化工供給側(cè)改革取得明顯成效,“三磷”整治助力磷酸產(chǎn)能結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化。近
年來(lái),在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的持續(xù)推動(dòng)以及降能耗、促環(huán)保的政策導(dǎo)向下,我
國(guó)磷化工產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)逐步調(diào)整。保護(hù)磷礦資源、減少磷礦開(kāi)采、減少磷肥出口、
控制黃磷產(chǎn)能等,可以有效減少磷污染,是解決“三磷”問(wèn)題的根本途徑。2019
年年初,生態(tài)環(huán)境部將長(zhǎng)江磷礦、磷肥和含磷農(nóng)藥制造等磷化工企業(yè)、磷石膏
庫(kù)(簡(jiǎn)稱(chēng)“三磷”)的排查整治作為長(zhǎng)江減“磷”的攻堅(jiān)內(nèi)容?;仡檨?lái)看,整治行動(dòng)
開(kāi)展以來(lái),我國(guó)減“磷”效果明顯,2016
年長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶以總磷作為定類(lèi)指標(biāo)的九
條重污染河流,2019
年總磷濃度均下降至
V類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限制以下,原來(lái)總磷劣
V類(lèi)的全部到了五類(lèi)。整體來(lái)看,磷化工供給側(cè)改革取得明顯成效,在環(huán)保政策
的持續(xù)下,據(jù)百川盈孚統(tǒng)計(jì),近年來(lái)我國(guó)磷酸產(chǎn)能總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。磷酸的主流生產(chǎn)工藝包括熱法和濕法。磷酸的工業(yè)生產(chǎn)有熱法、濕法、窯法等,
目前主要有熱法和濕法兩大類(lèi):(1)熱法磷酸是利用硅石和焦炭的混合物在高溫下將磷礦還原并產(chǎn)生黃磷,再
經(jīng)氧化、水合制得高濃度磷酸。熱法磷酸下游主要應(yīng)用于電子級(jí)、食品級(jí)磷酸
和磷酸鹽。熱法磷酸因雜質(zhì)含量低,濃度高,但生產(chǎn)成本也較高,主要用于生
產(chǎn)磷酸鹽,作工業(yè)原料或添加劑。目前熱法磷酸產(chǎn)能占我國(guó)的
70%以上。(2)濕法磷酸是用硫酸溶解磷礦粉,經(jīng)過(guò)過(guò)濾、脫氧、除雜、萃取、精華制得
磷酸,期間會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)品磷石膏和氟化氫,濕法磷酸下游主要應(yīng)用于磷肥、工
業(yè)級(jí)磷酸和磷酸鹽。濕法磷酸為酸礦反應(yīng)產(chǎn)物,生產(chǎn)成本低,但雜質(zhì)含量高,
濃度低,通常用于生產(chǎn)肥料。濕法磷酸因含鐵、鎂、鋁等多種雜質(zhì),在物理性
質(zhì)上與純磷酸有所差異,如密度增加、黏度增大、沸點(diǎn)升高等。濕法磷酸經(jīng)過(guò)
凈化后,也可以用來(lái)生產(chǎn)工業(yè)級(jí)磷酸鹽、飼料級(jí)磷酸鹽等。濕法磷酸下游主要
應(yīng)用于磷肥、工業(yè)級(jí)磷酸和磷酸鹽,我國(guó)濕法磷酸產(chǎn)能占比不足
30%?,F(xiàn)階段,
中國(guó)濕法磷酸行業(yè)的發(fā)展正處于技術(shù)革新的關(guān)鍵階段,在現(xiàn)有市場(chǎng)基礎(chǔ)上,凈
化技術(shù)的提升將會(huì)快速推動(dòng)我國(guó)濕法磷酸產(chǎn)品在更多的領(lǐng)域應(yīng)用,未來(lái)市場(chǎng)發(fā)
展前景廣闊。濕法凈化磷酸工藝可大大節(jié)約能耗且經(jīng)濟(jì)效益顯著熱法磷酸工藝的優(yōu)勢(shì)在于,相較于濕法磷酸,其過(guò)程中磷的轉(zhuǎn)化率和回收率較
高,各種有害物質(zhì)也會(huì)在高溫加熱的過(guò)程中轉(zhuǎn)變或減少,且熱法磷酸產(chǎn)品純度
高,能夠滿(mǎn)足電子級(jí)、食品級(jí)磷酸的生產(chǎn)質(zhì)量要求,無(wú)需多余凈化環(huán)節(jié)。然而
缺點(diǎn)是原材料黃磷能耗較高,通常熱法磷酸的生產(chǎn)成本高于濕法磷酸,用熱法
磷酸來(lái)生產(chǎn)普通工業(yè)級(jí)磷酸鹽的經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)不高。據(jù)鐘本和、方為茂等《中
國(guó)濕法磷酸凈化技術(shù)(工程)進(jìn)展情況》中數(shù)據(jù),每生產(chǎn)
1
噸磷酸(濕法),凈
化濕法磷酸生產(chǎn)
1噸
100%P2O5產(chǎn)品單耗較傳統(tǒng)熱法磷酸的標(biāo)煤少
1.2141噸,
約為熱法磷酸能耗的
1/3。熱法磷酸價(jià)格常受黃磷價(jià)格波動(dòng)影響,黃磷價(jià)格過(guò)高
時(shí)還會(huì)影響熱法磷酸企業(yè)的開(kāi)工積極性。濕法磷酸來(lái)源廣泛,生產(chǎn)成本較低,
但產(chǎn)品酸濃度較低,雜質(zhì)含量較高,因而目前主要用于磷肥生產(chǎn)。相比于高污
染、高能耗的熱法磷酸,濕法凈化磷酸在能耗、生產(chǎn)成本、資源利用及能耗效
率、環(huán)境友好、工藝適應(yīng)性、產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定等方面都較熱法磷酸具有明顯的優(yōu)
勢(shì),其可大大節(jié)約能耗且經(jīng)濟(jì)效益顯著,符合國(guó)家節(jié)能減排的新要求。目前熱法磷酸在國(guó)內(nèi)磷酸市場(chǎng)占主導(dǎo)地位,但隨著濕法磷酸技術(shù)的進(jìn)步與普及,
未來(lái)濕法磷酸在我國(guó)磷酸行業(yè)中的產(chǎn)能占比有望持續(xù)攀升。采用精制濕法磷酸
代替部分熱法磷酸生產(chǎn)各種磷制品,已經(jīng)成為世界磷化工高新技術(shù)發(fā)展的一個(gè)
方向,而我國(guó)濕法凈化磷酸的生產(chǎn)還剛剛起步。20
世紀(jì)
80
年代,國(guó)外磷酸工
業(yè)主要以熱法磷酸為主,隨后逐步被濕法磷酸所取代,目前發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)磷酸
濕法制備占比已經(jīng)達(dá)到
80%,美國(guó)甚至達(dá)到了
90%以上。凈化濕法磷酸方面,
據(jù)川金諾公司統(tǒng)計(jì),目前全世界凈化濕法磷酸年產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)
210
萬(wàn)噸,約占
工業(yè)磷酸生產(chǎn)能力的
30%。其中美國(guó)凈化濕法磷酸占其工業(yè)磷酸生產(chǎn)能力的
46%,歐洲凈化濕法磷酸占其工業(yè)磷酸生產(chǎn)能力的
84%,日本凈化濕法磷酸占
其工業(yè)磷酸生產(chǎn)能力的
40%。我國(guó)于
20
世紀(jì)
60
年代引進(jìn)濕法磷酸工藝,國(guó)內(nèi)工業(yè)磷酸主要通過(guò)熱工藝生產(chǎn),近年隨著濕法磷酸凈化技術(shù)的突破,精制濕法
磷酸替代了部分熱法磷酸。整體來(lái)看,目前我國(guó)濕法磷酸大部分仍然被用來(lái)生
產(chǎn)高濃度磷復(fù)肥,僅有
10%-20%用來(lái)凈化加工生產(chǎn)工業(yè)級(jí)磷酸鹽。近年來(lái),我
國(guó)磷酸結(jié)構(gòu)正在逐步調(diào)整,未來(lái)濕法磷酸在我國(guó)磷酸行業(yè)中的產(chǎn)能占比有望持
續(xù)攀升,將間接影響對(duì)黃磷的需求,我們看好我國(guó)濕法磷酸的市場(chǎng)增長(zhǎng)空間仍
然廣闊。據(jù)百川盈孚統(tǒng)計(jì),目前我國(guó)濕法磷酸和熱法磷酸產(chǎn)能分別為
100
萬(wàn)噸
和
261
萬(wàn)噸,熱法磷酸產(chǎn)能逐漸萎縮,濕法磷酸產(chǎn)能穩(wěn)定。近年來(lái),我國(guó)濕法
磷酸產(chǎn)能市占率逐步提高:2015
年至
2020
年,熱法磷酸產(chǎn)量由
197
萬(wàn)噸降至
124
萬(wàn)噸,而濕法磷酸產(chǎn)量由
47
萬(wàn)噸升至
88
萬(wàn)噸。此外,據(jù)中國(guó)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)
協(xié)會(huì)數(shù)據(jù),2021
年,工業(yè)消費(fèi)量約占磷酸總消費(fèi)量的
8.9%,目前磷酸的工業(yè)
消費(fèi)量占比仍然較小。國(guó)內(nèi)磷酸生產(chǎn)多采用濕法磷酸技術(shù),濕法磷酸生產(chǎn)工藝是以反應(yīng)料漿中硫酸鈣
含結(jié)晶水的不同來(lái)區(qū)分的。濕法磷酸的生產(chǎn)方法以硫酸鈣出現(xiàn)的型態(tài)命名,工
業(yè)上包括幾種方法:二水法、半水-二水法、二水-半水法、半水法等。其中二水
法是目前世界上應(yīng)用最廣的方法。目前世界上濕法磷酸生產(chǎn)裝置中,有
80%以
上用二水法生產(chǎn),二水法生產(chǎn)的磷酸大約占世界濕法磷酸生產(chǎn)總量的
85%。其
中,半水-二水法、二水-半水法主要考慮了為減少除洗滌不完全和機(jī)械損失意外
的其他導(dǎo)致磷損失的因素。推廣濕法磷酸工藝經(jīng)濟(jì)效益更佳,副產(chǎn)物磷石膏問(wèn)題仍待解決濕法凈化磷酸是濕法磷酸的凈化產(chǎn)品,濕法凈化磷酸技術(shù)相比于熱法磷酸將大
量節(jié)約能耗且經(jīng)濟(jì)效益顯著。濕法磷酸通過(guò)深度凈化和精細(xì)加工后,可替代熱
法磷酸,用于生產(chǎn)工業(yè)磷酸鹽和各種精細(xì)磷酸鹽,包括磷酸鐵。濕法磷酸凈化
技術(shù)針對(duì)不同雜質(zhì)采用了化學(xué)沉淀、溶劑萃取、吸附、精餾等多種方法組合,
工藝嚴(yán)謹(jǐn)、流程控制嚴(yán)格,對(duì)于中國(guó)中品位磷礦的特點(diǎn)有很大的適應(yīng)性。從我
國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需要以及節(jié)能降耗和淘汰高耗能產(chǎn)品的國(guó)策出發(fā),借鑒國(guó)
外磷化工發(fā)展的經(jīng)驗(yàn),我國(guó)磷化工發(fā)展應(yīng)大力開(kāi)發(fā)濕法磷酸凈化新技術(shù),用具
有能耗和成本優(yōu)勢(shì)的濕法磷酸替代高能耗的熱法磷酸。然而開(kāi)發(fā)濕法磷酸凈化
技術(shù)迄今仍是磷酸工業(yè)界的一大難題,我國(guó)僅有為數(shù)不多的工業(yè)化裝置在運(yùn)行:
為了將濕法粗磷酸進(jìn)一步進(jìn)行提純,通常需要將濕法粗磷酸依次通過(guò)預(yù)處理工
序、萃取工序、后處理工序進(jìn)行三級(jí)純化處理。主流的工業(yè)化濕法磷酸的凈化工藝主要為有機(jī)溶劑萃取法。濕法磷酸的凈化工
藝主要有化學(xué)沉淀法、結(jié)晶法、離子交換法、溶劑沉淀法、有機(jī)溶劑萃取法、
濃縮凈化法、電滲析法,目前工業(yè)上一般采用有機(jī)溶劑萃取法,其優(yōu)點(diǎn)為:過(guò)
程中沒(méi)有溫度變化、能耗較大,萃取劑可循環(huán)使用,并且能夠避免二次污染。
有機(jī)溶劑萃取法主要包括法國(guó)羅納-普朗克公司采用有機(jī)溶劑萃取法凈化濕法
磷酸的
Central-Liqueur流程、法國(guó)
APC公司的
Phorex法、英國(guó)
AlbrightWilson法、以色列
IMICleaning法、東洋曹達(dá)工藝等。值得一提的是,溶劑萃取法凈
化濕法磷酸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含磷淤渣,如果將含磷淤渣用來(lái)制肥,走肥鹽結(jié)
合的道路,還可有效提高磷酸利用率。目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化程度較高的濕法磷酸凈
化技術(shù)有貴州甕福集團(tuán)開(kāi)發(fā)的濕法磷酸凈化技術(shù)、四川大學(xué)與中化涪陵共同開(kāi)
發(fā)的濕法凈化技術(shù)、清華大學(xué)微結(jié)構(gòu)萃取技術(shù)、華中師范大學(xué)開(kāi)發(fā)的濕法凈化
技術(shù),均為溶劑萃取法,且均實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。我國(guó)目前應(yīng)用范圍較廣、技
術(shù)較成熟的濕法磷酸凈化技術(shù)是四川大學(xué)溶劑萃取技術(shù),該工藝流程中,大部
分的磷進(jìn)入凈化酸成品中,少部分磷以萃余酸的形式排放,原濕法磷酸大部分
雜質(zhì)在萃余酸中,可進(jìn)入肥料生產(chǎn)循環(huán)中。在此方面,鄭州大學(xué)開(kāi)發(fā)利用萃余酸生產(chǎn)包裹性緩釋肥料的技術(shù),使磷礦中的鈣、鎂、鐵、錳、稀土等雜質(zhì)得到
高效利用。磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)的主要副產(chǎn)物,濕法磷酸副產(chǎn)物磷石膏問(wèn)題仍待解決。
每生產(chǎn)
1
噸濕法磷酸產(chǎn)生
4.5
噸的磷石膏渣,對(duì)環(huán)境污染極大。副產(chǎn)磷石膏一
部分在水泥緩凝劑、石膏板、建筑石膏、筑路方面得到應(yīng)用,但大多仍然通過(guò)
堆放的形式處理。磷石膏庫(kù)不僅占用土地,還會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。目前我國(guó)
磷石膏堆存量已超過(guò)
7
億噸,每年新增約
8000
萬(wàn)噸,產(chǎn)量主要集中在長(zhǎng)江經(jīng)
濟(jì)帶。在“三磷”整治調(diào)查中發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江沿線(xiàn)
97
個(gè)磷石膏庫(kù)中有
53.61%存在生態(tài)
環(huán)境問(wèn)題,問(wèn)題最為突出,磷石膏庫(kù)問(wèn)題已成為濕法磷酸生產(chǎn)的一大痛點(diǎn)。2019年,我國(guó)磷石膏產(chǎn)量
7500
萬(wàn)噸,利用量為
3000
萬(wàn)噸,綜合利用率約
40%,由
于磷石膏產(chǎn)品質(zhì)量存在問(wèn)題,在技術(shù)突破前難以大規(guī)模推廣。隨著面向
2035
年的美麗中國(guó)建設(shè)目標(biāo)的展開(kāi),以及對(duì)長(zhǎng)江流域、黃河流域等流域水質(zhì)持續(xù)改
善的要求,開(kāi)展磷石膏減量化和綜合利用問(wèn)題變得尤其必要,磷石膏問(wèn)題仍然
是濕法磷酸推廣過(guò)程中一大阻礙。我們按當(dāng)前的產(chǎn)品均價(jià)進(jìn)行假設(shè),根據(jù)熱法工業(yè)磷酸分別對(duì)磷礦石/焦炭/燒堿/
苛性堿/其他原料單耗
3.857/0.665/0.559/0.486/0.891
噸/噸,濕法工業(yè)磷酸分別
對(duì)磷礦石
/
硫
磺
/
磷酸三丁酯
/
磷
礦
粉
/
其他原料單耗
5.354/1.292/0.006/0.168/0.414
噸/噸,得出在當(dāng)前狀態(tài)下,濕法凈化磷酸、熱
法工業(yè)磷酸的原料和輔料費(fèi)用分別為
3798
元/噸、3028
元/噸,濕法磷酸在原
料成本上比熱法磷酸約低
770
元/噸。根據(jù)梅毅等的《熱法磷酸與濕法工業(yè)磷酸
的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析》文獻(xiàn)中測(cè)算方法,我們測(cè)算出熱法磷酸單噸的能耗、人工、
三費(fèi)、折舊等費(fèi)用合計(jì)約為
8871
元/噸,而濕法磷酸約
5221
元/噸??紤]反應(yīng)
過(guò)程中的伴生產(chǎn)物、副產(chǎn)物等回收并銷(xiāo)售而創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益,濕法凈化磷酸方
法在綜合經(jīng)濟(jì)效益上比熱法磷酸具備約
1400
元/噸的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。目前熱法磷酸
產(chǎn)品品質(zhì)更優(yōu)、售價(jià)更高(比濕法磷酸售價(jià)高
400-600
元/噸左右),濕法凈化
磷酸在銷(xiāo)售市場(chǎng)上的盈利優(yōu)勢(shì)將比熱法磷酸高
800-1000
元/噸左右。我國(guó)磷酸產(chǎn)能主要分布在云南、貴州、湖北、四川、湖南等地。磷酸主要需求
市場(chǎng)為磷酸鹽、食品添加劑、電鍍酸洗、金屬表面處理劑等。我國(guó)磷礦資源主
要分布在
8
個(gè)區(qū)域:云南滇池,貴州開(kāi)陽(yáng)、甕福,四川金河、清平、馬邊,湖
北宜昌、胡集、???。云南、貴州、湖北、四川、湖南
5
省保有儲(chǔ)量占到全國(guó)
總保有儲(chǔ)量的
80%以上,我國(guó)磷酸產(chǎn)能也主要分布在上述幾個(gè)省份。整體來(lái)看,
我國(guó)磷酸生產(chǎn)工藝仍主要以熱法為主,磷酸市場(chǎng)內(nèi)熱法磷酸和濕法磷酸并存,
并就市場(chǎng)份額有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。此外,我國(guó)磷酸出口率通常保持在
20%左右,主要
向周邊地區(qū)出口,2020
年和
2021
年受疫情影響,我國(guó)磷酸出口率有小幅下降。
2021
年三季度,受環(huán)保督察及能耗雙控的影響,我國(guó)磷酸開(kāi)工率出現(xiàn)小幅下降。
回顧來(lái)看,2021
年磷酸市場(chǎng)受原料黃磷影響明顯,價(jià)格波動(dòng)較為頻繁,不斷刷
新歷史價(jià)格。尤其是
2021
年
9-10
月份,磷酸市場(chǎng)價(jià)格大幅動(dòng)蕩。5
工業(yè)級(jí)磷酸一銨:濕法生產(chǎn)工業(yè)級(jí)磷酸一銨的方式優(yōu)點(diǎn)眾多工業(yè)級(jí)磷酸一銨(工業(yè)級(jí)磷酸二氫銨,分子式是
NH4H2PO4)是一種白色粉狀
或顆粒狀物,易溶于水,微溶于醇,不溶于丙酮,具有良好的熱穩(wěn)定性,在高
溫下會(huì)脫水成黏稠的焦磷酸銨、聚磷酸銨、偏磷酸銨等鏈狀化合物。按國(guó)家標(biāo)
準(zhǔn),磷酸一銨可以分為肥料級(jí)磷酸一銨(執(zhí)行《磷酸一銨、磷酸二銨》標(biāo)準(zhǔn)
GB10205-2009)、工業(yè)級(jí)磷酸一銨(執(zhí)行《工業(yè)磷酸二氫銨》標(biāo)準(zhǔn)
HG/T4133-2010)
和食品級(jí)磷酸一銨(執(zhí)行《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑磷酸二氫銨》標(biāo)準(zhǔn)
GB25569-2010)。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的工業(yè)級(jí)磷酸一銨是純度
96%、98%、98.5%三
種規(guī)格的產(chǎn)品。工業(yè)級(jí)磷酸一銨與農(nóng)業(yè)磷酸一銨相比,其養(yǎng)分含量更高、用途
更廣。通常肥料級(jí)磷酸一銨每噸的生產(chǎn)大約需要
1.5-2
噸磷礦石,而一噸工業(yè)
級(jí)磷酸需要磷資源(折純?yōu)?/p>
P2O5)就需要約
3.7
噸。如果凈化至電池用工業(yè)級(jí)
磷酸一銨,對(duì)磷礦資源消耗量更大。工業(yè)級(jí)磷酸一銨是一種良好的滅火劑、阻
燃劑,廣發(fā)用于木材、紙張、織物的阻燃,現(xiàn)為加工和燃料工業(yè)的分散劑、搪
瓷用釉劑、防火涂料的配合劑、干粉滅火劑;還可以用飼料添加劑,醫(yī)藥和印
刷工業(yè)等;此外,還可用作高品級(jí)肥料,用于水溶肥料的生產(chǎn)。隨著近年來(lái)新
能源電池材料技術(shù)進(jìn)步,工業(yè)級(jí)磷酸一銨已成為新能源電池(磷酸鐵鋰電池)
正極材料磷酸鐵鋰的前驅(qū)體磷酸鐵的重要原料之一。常見(jiàn)的工業(yè)級(jí)磷酸一銨的制備方法主要分為熱法磷酸氨化法和濕法磷酸法。21
世紀(jì)以前,我國(guó)工業(yè)級(jí)磷酸一銨一般以熱法磷酸為原料制備;進(jìn)入
21
世紀(jì),隨
著國(guó)外技術(shù)引進(jìn)及我國(guó)科研院所的自主開(kāi)發(fā),目前國(guó)內(nèi)以濕法磷酸、濕法磷酸
凈化技術(shù)制備的工業(yè)級(jí)磷酸一銨逐漸增多。對(duì)濕法磷酸凈化后制取工業(yè)級(jí)磷酸一銨不僅可以降低生產(chǎn)成本,而且可以實(shí)現(xiàn)資源的梯級(jí)利用:濕法磷酸采用脫
氟及分段氨中和工藝可分別獲得氟硅酸鈉、磷酸一銨溶液、磷酸一銨濾餅及磷
酸銨鎂?磷酸一銨溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶后得到高品質(zhì)全水溶性工業(yè)級(jí)磷酸一銨。磷酸
一銨濾餅與重復(fù)結(jié)晶后的磷酸一銨母液調(diào)漿干燥后得到合格的農(nóng)用級(jí)磷酸一銨。濕法生產(chǎn)工業(yè)級(jí)磷酸一銨的方式優(yōu)點(diǎn)眾多,未來(lái)體量占比將進(jìn)一步增加。我國(guó)
工業(yè)級(jí)磷酸一銨生產(chǎn)主要都采用熱法磷酸氨化法,基本都是以熱法磷酸為原料,
存在能耗大、生產(chǎn)成本高、缺乏綜合利用配套系統(tǒng),生產(chǎn)水平相對(duì)較低等問(wèn)題。
隨著能源日益緊張,低能耗的濕法磷酸凈化技術(shù)又重新發(fā)展起來(lái)。今后用濕法
磷酸制取工業(yè)級(jí)磷酸一銨的量將會(huì)大大增加,這對(duì)提升傳統(tǒng)磷酸銨生產(chǎn)裝置的
技術(shù)含量及產(chǎn)品附加值等有著重要意義。濕法工業(yè)級(jí)磷酸一銨生產(chǎn)方法主要包括:濕法磷酸兩步法、
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