2021-05-06 17:20:21 環(huán)球信息網
11月8日，證監(jiān)會已正式批準純堿期貨12月6日在鄭州商品交易所上市交易。
下面我們分兩期來介紹純堿產業(yè)鏈：
純堿的定義及性質：純堿（Soda Ash），又名堿面、洗滌堿，國際貿易中又稱蘇打或堿灰，成分為碳酸鈉，分子量105.99。純堿是重要的基礎化工原料和“三酸兩堿”中的兩堿之一，廣泛地應用于諸多領域，在國民經濟中占有十分重要的地位。碳酸鈉屬于鈉鹽，具有一定的腐蝕性，可與酸、鹽、堿發(fā)生反應。
純堿的分類及用途：根據密度的不同，純堿可分為輕質純堿（輕堿）和重質純堿（重堿），兩者成分相同但物理形態(tài)和用途不同。純堿是重要的化工原料之一，用途主要包括以下領域：建材領域、化工生產領域、印染冶金領域以及食品加工領域。此外，純堿也廣泛地應用于環(huán)保脫硫、醫(yī)藥制品、制革、造紙等，高端純堿還可用于顯像管玻殼和光學玻璃制造。
純堿的生產工藝：目前，制堿工藝主要分為合成堿法和天然堿法，世界純堿產能中合成堿法約占三分之二，天然堿法約占三分之一。合成堿法又分為聯(lián)堿法和氨堿法。我國是全球唯一同時擁有聯(lián)堿法、氨堿法和天然堿法三種生產技術的國家。
純堿產業(yè)鏈：純堿是重要的化工原料，其產業(yè)鏈覆蓋了動力煤、天然氣、原鹽、石灰石、合成氨等等上中游原料和技術，下游更是覆蓋至建材、輕工、化工、冶金、紡織等工業(yè)部門，終端產品也滲透到我們的日常生活中各個方面。
純堿包裝及倉儲：純堿下游用戶可以按照自己的特殊要求與廠家協(xié)商袋裝標準。包裝方式主要分為大袋包裝、小袋包裝和無袋散裝。純堿倉儲主要分為定點倉儲和移動倉儲，以及袋裝倉儲和散裝倉儲。在長期暴露的情況下，純堿會吸收空氣中的水分和二氧化碳，如果受潮，則容易形成硬塊影響使用。
一、 純堿定義及性質
1、什么是純堿？
純堿（Soda Ash），又名堿面、洗滌堿，國際貿易中又稱蘇打或堿灰，成分為碳酸鈉，CAS號497-19-8，分子量105.99，化學品純度多在99.5％以上（質量分數）。
純堿是重要的基礎化工原料，白色無氣味粉末或顆粒，高溫下易分解，是“三酸兩堿”中的兩堿之一，但卻屬于強電解質鹽類，因其水溶液呈弱堿性而稱為純堿。
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2、純堿的物理性質
碳酸鈉常溫下為白色無氣味的粉末或顆粒。有吸水性，露置空氣中逐漸吸收水分而形成結塊，其水合物有3種，分別為：一水合碳酸鈉，七水合碳酸鈉和十水合碳酸鈉，碳酸鈉的結晶水合物石堿在干燥的空氣中易風化。
純堿（碳酸鈉）易溶于水和甘油，微溶于無水乙醇，難溶于丙醇。20℃時每100克水能溶解20克碳酸鈉，35.4℃時溶解度最大，每100克水中可溶解49.7克碳酸鈉。
3、純堿的化學性質
碳酸鈉屬于鈉鹽，具有一定的腐蝕性。
（1）穩(wěn)定性。穩(wěn)定性較強，但高溫下也可分解，生成氧化鈉和二氧化碳。長期暴露在空氣中時，碳酸鈉能吸收空氣中的水分及二氧化碳，生成碳酸氫鈉。
（2）水解反應。碳酸鈉在水溶液中水解，電離出的碳酸根離子與水中氫離子結合成碳酸氫根離子，導致溶液中氫離子減少，剩下電離的氫氧根離子，所以其水溶液呈堿性（pH=11.6）。
（3）與酸反應。與酸可發(fā)生復分解反應，如遇足量鹽酸時，生成氯化鈉和碳酸，不穩(wěn)定的碳酸立刻分解成二氧化碳和水，碳酸鈉與其他種類的酸也能發(fā)生類似的反應。
（4）與鹽反應。與鹽可發(fā)生復分解反應，例如一些鈣鹽、鋇鹽可與碳酸鈉生成沉淀和新的鈉鹽。
（5）與堿反應。與氫氧化鈣、氫氧化鋇等堿可發(fā)生復分解反應，生成沉淀和氫氧化鈉，工業(yè)上會用這種反應制備燒堿（氫氧化鈉），俗稱苛化法。
二、 純堿的分類及用途
1、純堿的分類
根據密度的不同純堿可分為輕質純堿（輕堿）和重質純堿（重堿），兩者成分相同但物理形態(tài)和用途不同：輕堿密度500-600kg/ ，呈白色結晶粉末狀，多用于生活洗滌、化工溶劑以及食品加工行業(yè)；重堿密度1000-1200kg/ ，呈白色細小顆粒狀，多用于平板玻璃生產。與輕堿相比，重堿具有堅實、顆粒大、密度高、吸濕低、不易結塊、不易飛揚、流動性好等特點。此外，也有超輕質純堿和超重質純堿，密度分別為370kg/ 左右和1550-2553kg/ 。目前期貨交易所擬定上市的純堿品種為重堿。
根據用途的不同，純堿可分為工業(yè)純堿和食用純堿。工業(yè)純堿執(zhí)行的是中華人民共和國頒發(fā)的國家標準 GB/T 210-2004《工業(yè)碳酸鈉及其試驗方法》（以下簡稱國標），包括GB/T 210.1-2004《工業(yè)碳酸鈉及其試驗方法第1部分工業(yè)碳酸鈉》和GB/T 210.2-2004《工業(yè)碳酸鈉及其試驗方法第2部分工業(yè)碳酸鈉試驗方法》。食用純堿執(zhí)行的是GB 1886-1992《食品添加劑碳酸鈉》標準，在達到工業(yè)純堿的低鹽堿標準基礎上，增加了砷和重金屬的含量限制。
根據氯化物含量的不同，純堿可分為普通堿、低鹽堿、超低鹽堿、特殊低鹽堿。依照國標標準，普通堿氯化鈉的質量分數≤1.20％；低鹽堿氯化鈉的質量分數≤0.90％；超低鹽堿氯化鈉的質量分數≤0.70％；特殊低鹽堿氯化鈉的質量分數≤0.30％。
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2、純堿有哪些用途？
純堿是重要的化工原料之一，用途主要包括以下領域：
（1）建材領域，純堿作為平板玻璃的主要原料之一，為反應提供鈉離子，同時也是澄清劑的主要成分；
（2）化工生產領域，純堿廣泛用于制造硅酸鈉（俗稱泡花堿、水玻璃）、碳酸氫鈉（俗稱小蘇打）、氟化鈉、重鉻酸鹽等產品；
（3）印染冶金領域，純堿充當紡織物生產過程的軟水劑，或是用作冶煉的助溶劑、選礦的浮選劑以及煉鋼的脫硫劑等；
（4）食品加工領域，純堿作為面食添加劑起到中和劑、膨松劑、緩沖劑、面團改良劑作用，增加面食口感和柔韌度，也可作為主要輔助添加劑應用于味精、醬油的生產。
此外，純堿也廣泛地應用于環(huán)保脫硫、醫(yī)藥制品、制革、造紙等，高端純堿還可用于顯像管玻殼和光學玻璃制造。
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三、 純堿的生產工藝
在沒有工業(yè)生產方法之前，人們從天然堿湖中采得或從含堿植物灰中制造出純堿，用于洗滌劑以及玻璃、肥皂、皮革制造等方面。隨著工業(yè)發(fā)展，原始的純堿提取方式已經不能滿足用堿需求，大規(guī)模工業(yè)制堿生產工藝應運而生。目前，制堿工藝主要分為合成堿法和天然堿法，世界純堿產能中合成堿法約占三分之二，天然堿法約占三分之一。
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合成堿法又分為聯(lián)堿法和氨堿法。我國是全球唯一同時擁有聯(lián)堿法、氨堿法和天然堿法三種生產技術的國家。
1、合成堿法
合成堿法的發(fā)展經歷了三個階段，第一階段路布蘭法，1788年由法國化學家路布蘭研究出以食鹽為原料的制堿法；第二階段，氨堿法，19世紀中后期，比利時的索爾維兄弟研制出索爾維制堿法（Solvay Process），因生產過程中需用氨作為媒介，故又稱氨堿法。氨堿法原料價廉易得，生產連續(xù)，產品純度高，適合大規(guī)模生產，至20世紀初，逐漸取代路布蘭制堿法；第三階段，聯(lián)堿法，20世紀三十年代，我國“現(xiàn)代化工先驅”制堿專家侯德榜博士結合國內實際生產情況，經過大量實驗，研制出侯氏制堿法（Hou's Process），也稱為聯(lián)合制堿法或聯(lián)堿法。該方法將合成氨廠和純堿廠建在一起，生產純堿的同時產出副產品氯化銨。
（1）氨堿法生產工藝
氨堿法，又稱索爾維制堿法，或索氏制堿法。該方法是由比利時人索爾維在1859年發(fā)明，以食鹽、氨水、二氧化碳為原料，在室溫下從溶液中分離出碳酸氫鈉的制堿法。索氏制堿法共分以下幾步：
第一步，氨氣、水、二氧化碳反應生成碳酸氫銨；
第二步，碳酸氫銨與氯化鈉反應生成碳酸氫鈉沉淀和氯化銨，過濾后得到碳酸氫鈉固體；
第三步，加熱分解碳酸氫鈉，生成水、二氧化碳和碳酸鈉（純堿 ）；
第四步，將步驟二中的氯化銨和熟石灰混合加熱，得到氨氣并循環(huán)使用。
氨堿法整個流程中氨氣是循環(huán)使用的，而副產品是氯化鈣。
另外，氨堿法的生產步驟簡單，原料經濟實惠且碳酸鈉產品純度高，適合大規(guī)模生產。但同時也有一些缺點。氨堿法氯化鈉（食鹽）利用率最高只能達到75％，且排出大量廢渣廢液（據統(tǒng)計，每生產1噸純堿需排放10噸廢液），廢渣中含有大量氯化鈣，很難加以利用且污染性較強。因此，采用氨堿法生產的純堿企業(yè)一般都沿?；蜓睾硬季?，工廠選址受限。
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（2）聯(lián)堿法生產工藝
聯(lián)堿法，即侯氏制堿法，由我國著名化學家侯德榜發(fā)明于1943年，考慮到我國缺鹽的行情，在索爾維法基礎上，將純堿和合成氨兩大工業(yè)聯(lián)合，同時生產碳酸鈉和化肥氯化銨，大大地提高了食鹽利用率，被稱為侯氏制堿法。
侯氏制堿法分為以下幾個步驟：
第一步，氨氣、水、二氧化碳反應生成碳酸氫銨，混合液還含有氯化鈉、氯化銨、碳酸氫鈉等物質；
需要注意的是，聯(lián)堿法前兩步驟與氨堿法相同。
第三步，部分碳酸氫鈉可直接銷售，剩余的碳酸氫鈉將被加熱煅燒生成碳酸鈉（即純堿），二氧化碳回到第一步循環(huán)利用。
侯氏制堿法整個過程中二氧化碳是被循環(huán)利用的，而氯化銨則是生產碳酸鈉（純堿）的副產品。純堿、氯化銨在生產過程中按照1:1.1的比例生產，氯化銨按照含水分不同可以分為干銨、濕銨，可用做氮肥，與尿素互為替代品。氨氣則由合成氨廠聯(lián)合生產。
此種方法的優(yōu)點，既使食鹽的利用率提高到96％以上，又可產出 做氮肥，工業(yè)價值較高；另外還可與合成氨廠聯(lián)合，將合成氨的原料氣CO直接轉化成 ，革除了 制 這一工序，同時省去了焦炭和石灰石等資源型原料的投入和采礦、運礦和石灰窯等一系列輔助設備的投入，也避免了氨堿法中大量廢渣和廢液的排放。但該方法工藝流程相對復雜，且生產裝置投入成本較高，裝置檢修復雜，產出純堿品質控制難度較大，同時也受到上游合成氨和副產氯化銨價格的影響。
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2、天然堿法
1984年，拓荒者在美國懷俄明州的甜水河找到了碳酸氫鈉，將其用于洗滌劑和制藥。1938年，美國山間燃料供應公司在懷俄明州綠河盆地勘探油氣資源時，發(fā)現(xiàn)了世界最大的天然堿礦，之后美國純堿工業(yè)以其得天獨厚的天然堿資源優(yōu)勢迅速發(fā)展起來。至1976年，美國通過天然堿法產出的純堿占其國內總產量的70％，到1982年該比例高達94％，之后美國的純堿幾乎全部采用天然堿法生產。
目前全世界已探明的天然堿礦只分布于美國、中國、土耳其、墨西哥和非洲南部等少數國家和地區(qū)，其中美國、土耳其和中國是主要的天然堿法生產國。我國已發(fā)現(xiàn)天然堿礦產地152處，儲量近4億噸，主要分布在河南和內蒙古兩地，河南桐柏地區(qū)，總儲量達1.5億噸，遠景儲量3-5億噸，約占全國天然堿總儲量的80％。內蒙博源集團是國內唯一天然堿生產商。
天熱堿法生產工藝
該方法是通過對天然堿礦物進行一系列過濾、除雜等工序來制取純堿。根據堿礦成分的不同，天然堿法生產工藝主要分為蒸發(fā)法和碳化法兩種。對于堿、硝、鹽共生的泡堿型天然堿湖水或者主要成分為泡堿（Na2CO3？10H2O）的固體礦，一般采用鹵水碳化法生產工藝，提取天然鹵水進行碳化、干燥和煅燒，生產出純堿。對于以晶堿石（Na2CO3？NaHCO3？2H2O）為主要成分的天然堿礦，一般采用蒸發(fā)法生產工藝，通過分解或中和的方式使晶堿石中的碳酸氫鈉分解，再蒸發(fā)提純制得純堿。
天然堿法工藝的應用受限于資源的地理位置、供應等基礎條件，與其他兩種主流生產工藝相比，最大優(yōu)勢在于成本較低。
3、三種工藝占比
我國天然堿法產能占比相對較小，主因自然堿礦數量有限。聯(lián)堿法和氨堿法產能占比相當。截至2019上半年，聯(lián)堿法產能約1665萬噸，占國內純堿總產能的50.2％，氨堿法產能1479萬噸，占總產能的44.6％，而天然堿法產能占比只有5.1％，產能僅有170萬噸。
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4、輕堿重質化工藝
無論是合成堿法還是天然堿法，生產出來的純堿均為輕堿。廠家通常將輕堿再加工制得重堿。目前，主流的加工工藝有水合法和擠壓法兩種，水合法又分為固相水合法和液相水合法。
水合法是將輕堿加水結晶生成一水合碳酸鈉，再加熱趕出結晶水，制得的重堿保留了結晶的形態(tài)，結構比輕堿更為密實。擠壓法采用純機械在兩輥之間通過高壓將輕堿擠壓成薄而硬的堿餅，然后破碎堿餅篩選出最佳粒度，再將過粗的顆粒重新破碎，過細的顆粒重返擠壓，即制得重堿。
通常來說，我國純堿企業(yè)重質化率在40％-60％左右。國內的純堿生產企業(yè)，可根據上述產能比例、下游需求、輕堿重堿價差等因素來調節(jié)生產輕堿和重堿的比例。目前我國重堿產量增長速度遠遠高于輕堿，主要由于重堿下游需求量大、穩(wěn)定、且簡單，而輕堿下游需求較冗雜且量小。
四、 純堿產業(yè)鏈介紹
純堿是重要的化工原料，其產業(yè)鏈覆蓋了動力煤、天然氣、原鹽、石灰石、合成氨等等上中游原料和技術，下游更是覆蓋至建材、輕工、化工、冶金、紡織等工業(yè)部門，終端產品也滲透到我們的日常生活中各個方面。
1、純堿產業(yè)鏈上游
根據純堿不同的生產工藝，所需的生產原料也不完全相同。天然堿法制堿的上游為天然堿礦，氨堿法制堿的上游是原鹽和石灰石，聯(lián)堿法制堿的上游是原鹽和合成氨。制堿的燃料主要是動力煤，個別企業(yè)也會用到天然氣。
2、純堿產業(yè)鏈中游
純堿工業(yè)的主要產品是輕堿和重堿，重堿由輕堿加工轉化而來。除輕堿及重堿以外，聯(lián)堿法生產純堿會產出副產品氯化銨，簡稱氯銨，是一種速效氮素化學肥料，也可用于電池制造、電鍍、印染等。農用氯化銨含氮量25~25.4％，但因其含有氯基因子，對土壤損害較大，在環(huán)保日趨嚴重的大背景下，后期發(fā)展空間有限。
3、純堿產業(yè)鏈下游
玻璃是純堿最重要的下游需求，需求占比約50％ 左右，其中包括平板玻璃、日用玻璃、光伏玻璃等。重堿主要用于生產平板玻璃。輕堿主要用于日用玻璃行業(yè)、洗滌劑和食品行業(yè)等。無機鹽領域根據行業(yè)的不同選擇使用輕堿和重堿。洗滌劑和氧化鋁行業(yè)的部分下游企業(yè)可以根據純堿和燒堿的價格變化對窯爐進行改造更換投料，降低生產成本。
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五、 純堿包裝及倉儲
1、純堿包裝
純堿下游用戶可以按照自己的特殊要求與廠家協(xié)商袋裝標準。包裝方式主要分為大袋包裝、小袋包裝和無袋散裝。
大袋包裝指500kg/袋及以上包裝，國內主要有750kg/袋和1000kg/袋兩種包裝規(guī)格，后者也被稱為噸包或噸袋；此外也有少量的500kg/袋和1500kg/袋的包裝規(guī)格。重堿下游用戶多為平板玻璃企業(yè)，月度需求量大且集中，為了投料快捷便利和節(jié)約拆包人力，多以噸包為主。
小袋包裝指50kg/袋及以下袋裝方式，主要有25kg/袋、40kg/袋、50kg/袋三種規(guī)格，其中25kg/袋一般用于食用堿包裝，40kg/袋一般用于輕質純堿包裝，50kg/袋可用于輕堿或重堿包裝。
無袋散裝指用罐裝汽車從純堿生產企業(yè)的成品料倉將純堿直接裝入汽車的料罐內，運輸至純堿用戶，節(jié)省了包裝材料。散裝適用于兩種情況：一是純堿生產企業(yè)周邊分布有用量較大且穩(wěn)定的下游用戶，多為平板玻璃企業(yè)；二是純堿的進出口貿易環(huán)節(jié)。
關于純堿凈重容忍誤差，大袋包裝要求平均偏差在±5kg范圍內。小袋包裝有兩種方式：一種是隨機抽取10袋稱量，要求平均偏差在±0.2kg范圍內；另一種是隨機抽取1袋稱重，要求偏差在±0.3kg范圍內。
2、純堿倉儲
純堿倉儲主要分為定點倉儲和移動倉儲，以及袋裝倉儲和散裝倉儲。在長期暴露的情況下，純堿會吸收空氣中的水分和二氧化碳，如果受潮，則容易形成硬塊影響使用。因此純堿儲存主要有四個方面的要求：一是貯存于陰涼干燥的倉庫內，防止雨雪、受潮，防止日曬、受熱；二是與易（可）燃物、酸類、銨類、有毒物質等分開存放；三是需要包裝密封，防受潮，防破損，防污染；四是存儲區(qū)內放置合適的材料來收容泄漏物。
本文源自海通期貨
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