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在近日召開的2025熔鹽儲能商業(yè)化發(fā)展論壇上，新疆硝石鉀肥有限公司（以下簡稱：新疆硝石）技術(shù)總監(jiān)溫紅博作《熔鹽的材料特性、生產(chǎn)工藝與質(zhì)量控制經(jīng)驗分享》主題報告，結(jié)合多年實際項目供貨經(jīng)驗詳細分享了光熱發(fā)電/熔鹽儲能領(lǐng)域所用的熔鹽材料的特性、主要生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制經(jīng)驗。

圖：溫紅博

熔鹽的材料特性

目前商業(yè)化應(yīng)用比較廣的三種單質(zhì)鹽分別是硝酸鈉、硝酸鉀和亞硝酸鈉：

硝酸鈉——物化性質(zhì)：化學(xué)式NaNO3，俗稱智利硝，熔點為306.8℃，相對密度2.257g/cm3，菱形晶體、味苦咸、易溶于水和液氨，微溶于甘油和乙醇中，易潮解。是氧化劑，可助燃。與有機物、還原劑、金屬粉末等混合達到燃燒、爆炸條件時會燃燒爆炸。

硝酸鉀——物化性質(zhì)：化學(xué)式KNO3，俗稱火硝，熔點334℃，相對密度2.11g/cm3，為無色透明斜方或菱形晶體或白色粉末，無臭、無毒，味咸并有清涼感。易溶于水，能溶于液氨和甘油，不溶于無水乙醇和乙醚。是氧化劑，可助燃。與有機物、還原劑、金屬粉末等混合達到燃燒、爆炸條件時會燃燒爆炸。

亞硝酸鈉——物化性質(zhì)：化學(xué)式為NaNO2，俗稱硝精，是一種無機化合物，為白色至淡黃色粉末或顆粒狀物質(zhì)，外形極似食鹽、味精和白砂糖，無臭，有吸潮性，有毒，易溶于水，微溶于乙醇、甲醇、乙醚，水溶液呈堿性。亞硝酸鈉屬強氧化劑又有還原性，在空氣中會逐漸氧化，表面則變?yōu)橄跛徕c，也能被氧化劑所氧化；遇弱酸分解放出棕色二氧化氮氣體；與有機物、還原劑接觸能引起爆炸或燃燒，并放出有毒的刺激性的氧化氮氣體；遇強氧化劑也能被氧化，特別是銨鹽，如與硝酸銨、過硫酸銨等在常溫下，即能互相作用產(chǎn)生高熱，引起可燃物燃燒。

1996年，美國加利福尼亞Solar Two光熱發(fā)電站采用二元硝酸熔鹽Solar Salt（60%NaNO?+40%KNO?)(后簡稱“太陽鹽”)作為傳熱儲熱介質(zhì)，該電站長期運行并無重大問題，這奠定了硝酸熔鹽在光熱發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)，在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的儲熱介質(zhì)。

圖：Solar Two光熱電站

“憑借傳熱系數(shù)高、熱穩(wěn)定性好、使用周期長、成本低、安全性能可靠等優(yōu)點，熔鹽逐漸成為導(dǎo)熱油的優(yōu)良替代品?！睖丶t博表示，從構(gòu)成上熔鹽儲熱材料可分為二元熔鹽和多元組分熔鹽，從使用溫度上可分為低溫熔鹽、中溫熔鹽、高溫熔鹽。

如上表，二元熔鹽（60%硝酸鈉+40%硝酸鉀）為經(jīng)實際案例證明的適合于光熱發(fā)電系統(tǒng)的成熟儲熱介質(zhì)，但對于中溫熱利用領(lǐng)域，則無法采用這種二元熔鹽，主要原因是其凝固點過高，約為207℃。對于工作溫度在250℃左右的中溫熱利用系統(tǒng)，必須采用更低凝固點的熔鹽產(chǎn)品。

三元熔鹽即53%硝酸鉀+7%硝酸鈉+40%亞硝酸鈉組成的混合硝酸鹽，其熔點在141℃~145℃，氣化點500℃。在450℃以上亞硝酸鈉就會產(chǎn)生緩慢分解現(xiàn)象，但一般中溫熱利用系統(tǒng)的工作溫度在250℃~350℃以內(nèi)。

應(yīng)用方面，除了發(fā)展比較成熟的光熱發(fā)電行業(yè)，近年來熔鹽越來越多開始應(yīng)用于工業(yè)供熱供汽（典型項目：西藏寶武扎布耶鹽湖提鋰）和火電靈活性改造（典型項目：江蘇國信煤電機組耦合熔鹽儲熱示范工程）等領(lǐng)域，其中火電靈活性改造市場增長迅速，未來市場增量非?？捎^。

熔鹽的主要生產(chǎn)工藝

1、硝酸鈉

鈉硝石法：利用天然鈉硝石礦生產(chǎn)硝酸鈉，鈉硝石經(jīng)破碎、多級浸取、送至蒸發(fā)器后制得硝酸鈉母液，泵至三級真空冷卻結(jié)晶后經(jīng)離心機洗滌、干燥再送至熔融造粒、包裝，完成硝酸鈉的生產(chǎn)。

堿吸收法（兩鈉法）：是國內(nèi)主流生產(chǎn)硝酸鈉的方法，核心是通過氨的氧化生成硝酸，再讓硝酸與純堿發(fā)生中和反應(yīng)，最終得到硝酸鈉。該工藝需經(jīng)歷氨氧化、硝酸吸收、中和反應(yīng)三個關(guān)鍵步驟，且對反應(yīng)條件控制要求較高。

新疆硝石所在的新疆鄯善縣沙爾湖鈉硝石礦產(chǎn)資源豐富且硝酸鈉含量高、開采難度低，故該公司采用鈉硝石法，利用NaNO3、NaCl、Na2SO4三種鹽在不同溫度下的溶解度差異性，把溶劑汽化，將體系中的NaCl、Na2SO4等雜質(zhì)分離出去，以提高主產(chǎn)品NaNO3純度的工藝。這種方法無需通過復(fù)雜的化學(xué)合成制備原料，能充分開發(fā)和利用本地的礦產(chǎn)資源，減少能源消耗、成本低，對環(huán)境影響小，產(chǎn)品質(zhì)量達到高純及熔鹽級硝酸鈉產(chǎn)品標準。

圖：新疆硝石生產(chǎn)的硝酸鈉產(chǎn)品

2、硝酸鉀

復(fù)分解法：以硝酸鈉(或結(jié)晶母液)和氯化鉀為原料，進行復(fù)分解反應(yīng)，生成硝酸鉀。利用溶解度不同分離氯化鈉后經(jīng)蒸發(fā)濃縮、過濾、濾液冷卻結(jié)晶，過濾，水洗、離心分離，氣流干燥，制得硝酸鉀成品。

硝酸(鎂)法：用硝酸和氧化鎂反應(yīng)生成硝酸鎂和水，硝酸鎂和氯化鉀反應(yīng)生成硝酸鉀和氯化鎂。產(chǎn)品中的鎂離子不易控制，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氯化鎂不易處理，會產(chǎn)生環(huán)境問題。

硝銨轉(zhuǎn)化法：硝酸銨和氯化鉀生產(chǎn)硝酸鉀副產(chǎn)氯化銨，成本較低，通過技改后可以用于硝酸鉀高端市場，其附產(chǎn)品為氯化銨，可相應(yīng)的沖減生產(chǎn)成本。利用此方法生產(chǎn)，產(chǎn)品中的銨離子不易控制。

離子吸附法：將硝酸鉀溶液通過離子交換柱，使雜質(zhì)離子被樹脂吸附。用脫離劑洗脫樹脂上的雜質(zhì)離子。將處理后的溶液進行蒸發(fā)結(jié)晶，得到純凈的硝酸鉀。

新疆硝石便采用復(fù)分解法進行生產(chǎn)，其流程為：鈉硝石經(jīng)破碎、浸取、Ⅳ效蒸發(fā)制得硝酸鈉母液，母液再配入氯化鉀，泵至蒸發(fā)器中，完成配料和反應(yīng)，生成硝酸鉀的結(jié)晶，當結(jié)晶濃度達到要求后泵入結(jié)晶器，完成三級真空冷卻結(jié)晶后經(jīng)洗滌、干燥或熔融造粒、包裝，完成硝酸鉀的生產(chǎn)。

圖：新疆硝石生產(chǎn)的硝酸鉀產(chǎn)品

熔鹽質(zhì)量控制

溫紅博首先分享了幾種單質(zhì)熔鹽材料以及常規(guī)二元/三元混合熔鹽產(chǎn)品的關(guān)鍵參數(shù)及要求標準：

表：硝酸鈉質(zhì)量標準

表：硝酸鉀質(zhì)量標準

表：亞硝酸鈉質(zhì)量標準

表：太陽能熔鹽（硝基型）二元熔鹽重要指標控制

表：太陽能熔鹽（硝基型）三元熔鹽重要指標控制

從實際操作角度看，溫紅博建議檢測單質(zhì)熔鹽材料更加合理，也更加方便。

如何將關(guān)鍵指標控制在要求范圍，新疆硝石建立了覆蓋生產(chǎn)全流程的抽樣檢測體系，通過對各階段半成品及成品進行科學(xué)抽樣，并由專業(yè)檢測中心對關(guān)鍵指標展開精準檢驗，形成從生產(chǎn)到出廠的全鏈條質(zhì)量把控，具體執(zhí)行要點如下：

1、抽樣范圍貫穿生產(chǎn)全周期，從原料投入后的首道工序半成品，到各加工環(huán)節(jié)的中間產(chǎn)品，再到最終封裝前的成品，確保每個質(zhì)量影響節(jié)點均被納入監(jiān)控。

2、抽樣遵循科學(xué)標準，根據(jù)不同產(chǎn)品特性和生產(chǎn)批量，采用隨機抽樣與分層抽樣結(jié)合的方式，保證樣本具有代表性，避免因抽樣偏差導(dǎo)致質(zhì)量誤判。

3、抽樣過程實時記錄，每個樣本均標注生產(chǎn)批次、工序編號、抽樣時間及抽樣人信息，建立可追溯的抽樣檔案，便于后續(xù)質(zhì)量問題溯源分析。

4、成分含量檢測是核心，通過高精度儀器分析半成品及成品中的有效成分、雜質(zhì)含量等，確保產(chǎn)品成分符合配方標準，避免因成分偏差影響使用效果或安全性。

5、檢測中心配備專業(yè)團隊與先進設(shè)備，檢測人員均經(jīng)過嚴格培訓(xùn)持證上崗，使用的檢測儀器定期校準維護，確保檢測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。

6、檢測結(jié)果實時反饋生產(chǎn)端，若發(fā)現(xiàn)半成品指標異常，立即通知生產(chǎn)車間調(diào)整工藝參數(shù)，避免不合格半成品流入下一環(huán)節(jié)，減少質(zhì)量損失。

實戰(zhàn)經(jīng)驗分享

結(jié)合豐富的實際供貨經(jīng)驗，溫紅博特別分享了一些實操細節(jié)：

1、要重視產(chǎn)品包裝等細節(jié)。比如高原上紫外線往往很強，輻射也比較大，因此包裝外袋盡量不要采用回收料，并且要添加防曬劑等防曬材料，保證包裝袋能夠長時間使用，一旦運輸中途破損的話損失很大。

2、成品采用分級抽檢控制裝置，因為熔鹽配比非常重要，重量等偏差務(wù)必要符合標準要求，稱重要準確，不能超，也不能少。

3、產(chǎn)品儲存環(huán)境要保持干燥通風，避免吸潮結(jié)塊，如果結(jié)塊現(xiàn)場化鹽會很困難，因此必須保持通風，減少粉塵和雜質(zhì)污染，并按批次規(guī)格分類堆放，一旦發(fā)現(xiàn)結(jié)塊要及時處理。

4、在運輸過程中也要經(jīng)常檢查包裝，避免出現(xiàn)破損、褶皺、污染等問題，保證這個外觀整潔完好。鑒于熔鹽材料屬于5.1類危險品，因此物流公司需要持有危險品運輸、危險品道路運輸?shù)冉?jīng)營許可證，而且車上必須配有從業(yè)資格證的押運員。

5、化鹽時要核對投入熔鹽的批次純度，確保原料符合化鹽質(zhì)量要求，逐步升溫至熔鹽的熔點以上并保持溫度穩(wěn)定，避免局部過熱導(dǎo)致成分變化。為防止局部過熱導(dǎo)致熔鹽分解，化鹽時要開啟攪拌設(shè)備確保熔鹽受熱均勻，防止結(jié)塊和影響熔融效率。同時，化鹽過程中也要實時觀察并及時處理浮渣等雜質(zhì)，避免污染。

溫紅博特別指出，化鹽工作質(zhì)量對熔鹽質(zhì)量影響不可輕視，如果化鹽時不太注意，很多雜質(zhì)容易混進去并影響最終使用和驗收。

關(guān)于新疆硝石鉀肥有限公司：

新疆硝石鉀肥有限公司是萬向三農(nóng)集團投資設(shè)立的控股子公司，于2005年10月成立，注冊資金5億元。

公司立足全球第二、亞洲唯一的鈉硝石資源，以技術(shù)創(chuàng)新為先導(dǎo)，聯(lián)合國內(nèi)科研院所，于2009年在吐魯番市部善縣建成了國內(nèi)首條，全球第二條以鈉硝石為原料的年產(chǎn)7萬噸純天然高塔造粒硝酸鈉(鉀)生產(chǎn)裝置。

公司獲得了“國家級高新技術(shù)企業(yè)”，“2021年度自治區(qū)‘專精特新’中小企業(yè)”等榮譽稱號；并設(shè)有自治區(qū)級“新疆相變儲能用材料工程技術(shù)研究中心”等研發(fā)機構(gòu)。公司目前擁有專利40項，其中發(fā)明專利13項，實用新型專利27項。

公司生產(chǎn)的硝酸鈉(鉀)產(chǎn)品具有純天然、不結(jié)塊、純度高、氯離子和重金屬低的特點。產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于“光熱+多能互補”熔鹽發(fā)電項目、火電廠靈活性改造熔鹽儲能項目、手機蓋板玻璃、光伏玻璃、金屬冶煉等領(lǐng)域。

目前，新疆硝石主營業(yè)務(wù)涵蓋硝酸鉀鹽、硝酸鈉鹽的供應(yīng)及化驗服務(wù)；公司熔鹽供應(yīng)已累計完成供貨達到20萬噸以上【詳見上表】，在行業(yè)中享有優(yōu)異口碑。