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氟资源节约及其相关的环境保护对策


  氟作为一种战略资源,受到国家的高度重视。探讨氟资源的保护与可持续利用,减少氟化工产品生产和使用过程中带来的环境影响十分重要。

  ■文 刘援 梅胜放

  萤石(CaF2)资源是最主要的氟资源之一,其可用于生产氟化物,应用于军工、冶金、化工、机械、光学仪器、电子等行业。我国因拥有丰富的萤石资源,在过去十几年,氟化工行业得到快速发展。目前在氟资源的应用过程中,约90%用于氢氟酸的生产,而约50%的氢氟酸用于生产氟氯烃(HCFCs)和氢氟碳化物(HFCs)以及上述两类产品的下游氟材料。除常规化工生产过程中可能带来的污染之外,如水污染,生产的HCFCs和HFCs如果排放到大气中,还将对全球大气环境带来影响。前者(HCFCs)既是消耗臭氧层的物质,也是产生温室效应的气体,受到《保护臭氧层维也纳公约》和《关于消耗臭氧物质的蒙特利尔议定书》的控制;而后者(HFCs)则受到《联合国气候变化框架公约的京都议定书》的管制。按照国外科学家估算,2010年,全球以氟资源生产的全氟氯碳(CFCs)、以及HCFCs和HFCs的排放,其全球变暖潜值( GWP)约为20亿吨二氧化碳当量水平;按照当前政策技术不变的情景预测,也包括当前上述两个公约的控制前提下,到2050年上述排放将达到50~90亿吨二氧化碳当量。我国作为目前最大的发展中国家,也是全球氟化工大国,预计未来一定时期内这类产品的产量将维持位列世界首位。因此,由于这类含氟温室气体的排放对全球环境产生的影响将被广泛关注。此外,氟资源的国际市场与稀土资源具有相似之处,即中国氟资源供应全球市场的比例远高于中国氟资源占世界全部资源的比例,快速消耗我国氟资源将带来诸多负面影响。

  氟资源及其利用情况

  目前应用的氟资源主要来自萤石。世界萤石储量约为6亿吨,中国储量约占54%。近年来全球每年耗用萤石约460万吨,其中60%供应来自中国。除萤石之外,磷矿石也蕴藏着大量的氟资源。世界磷矿石储量约600亿吨,磷矿石中的氟含量约2%~4%。但是开发利用磷矿石中伴生的氟的成本远高于萤石的利用。

  氟化工产品以其耐化学品、耐高低温、耐老化、低摩擦、绝缘等优异的性能,广泛应用于军工、冶金、化工、机械、光学仪器、电子等领域,已成为化工行业中发展最快、最具高新技术和最有前景的行业之一。过去十几年是我国氟化工产业的快速发展阶段,随着对氟化物产品的深入研究与开发,氟化物已成为国民经济中十分重要的化工产品,对氟化物的需求年增长率远高于国民经济的增长水平。目前,该行业主要呈现以下态势。

  从氟化工产业链特征来看,从原材料萤石开始,随着产品加工深度的增加,产品的附加值成几何倍数增长,氟化工行业的价值重心在中下游,例如,萤石的价格只有数百元,无水氢氟酸为数千元,HCFC-22的价格在万元左右,聚四氟乙烯的价格为数万元,而氟橡胶的价格则要十几万,含氟精细化工产品的价格可以达到百万元。

  从氟化工产业结构看,低端氟化工产品产能扩张过快,高端产品的基础研究和应用研究环节薄弱;民营企业通常在靠近原材料的低端产品方面具有一定的竞争力。而在附加值高、加工深度以及技术要求高的产品领域,基本上由外资企业占据。能够把握技术升级机会,通过消化引进技术、加强自主开发能力、提高产品技术含量,从而逐步实现产品升级、变资源优势为产品优势的企业在竞争中胜出并得到发展。

  从市场需求看,随着我国经济的快速发展,氟化工向产品多元化及高端含氟化学品纵深发展,例如,制冷剂、灭火剂、发泡剂、用作原料等的HCFCs生产由2000年的不足7万吨上升到2009年的60多万吨,高端含氟化学品生产如VDF/PVDF、氟橡胶等预计未来十余年将继续快速发展。

  从产品出口来看,随着国家对萤石资源开采与出口控制力度的加大,从1999年起,我国将萤石作为战略资源进行保护,如逐步限制萤石出口。萤石出口从2000年的120万吨迅速下降到2009年的30.0万吨。萤石出口减少的同时,推动了其下游产品如HCFGs出口的快速增加,如制冷剂、灭火剂、发泡剂、用作原料等的HCFCs,产量的三分之一出口满足国外需求。也就是说国家对萤石的保护使得国外企业氟化工产品的产能被迫向国内转移。由此可见,氟化工产业作为新兴的高新技术产业,氟化工产品的社会效益也十分明显。不仅有机氟产品已被列入《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录>,科技部也将氟材料列入《国家高新技术产品目录》,成为重点发展的高新技术领域之一。随着行业的发展、含氟产品的开发和使用,对氟资源的需求必然大幅度增加。

  来自工业协会的资料显示,未来20年国内萤石需求量是3700万吨,而目前国内具有开采价值的萤石富矿储量只有3000多万吨,算上可用于制酸的萤石也仅可供我国25年的使用。业内人士预计,随着我国氟化工业的发展,2015年对氟石粉的需求量将达到240万吨,2020年达到260万吨。总体氟资源需求是一个增长的趋势。对氟资源需求预测存在一定不确定性,如HCFCs产品将面临逐步淘汰,如果采用HFC作为替代品,其相应的替换过程对氟资源的需求将增加。当然,考虑部分HCFCs不采用HFC作为替代的话,如天然产品二氧化碳等替代品,则对氟资源的需要总量将下降。

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