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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）技術總監(jiān)溫紅博作《熔鹽的材料特性、生產工藝與質量控制經驗分享》主題報告，結合多年實際項目供貨經驗詳細分享了光熱發(fā)電/熔鹽儲能領域所用的熔鹽材料的特性、主要生產工藝及質量控制經驗。

圖：溫紅博

熔鹽的材料特性

目前商業(yè)化應用比較廣的三種單質鹽分別是硝酸鈉、硝酸鉀和亞硝酸鈉：

硝酸鈉——物化性質：化學式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：化學式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：化學式為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，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，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)電領域的應用基礎，在國內外廣泛應用于太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的儲熱介質。

圖：Solar Two光熱電站

“憑借傳熱系數高、熱穩(wěn)定性好、使用周期長、成本低、安全性能可靠等優(yōu)點，熔鹽逐漸成為導熱油的優(yōu)良替代品?！睖丶t博表示，從構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，但對于中溫熱利用領域，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生緩慢分解現象，但一般中溫熱利用系統(tǒng)的工作溫度在250℃~350℃以內。

應用方面，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^。

熔鹽的主要生產工藝

1、硝酸鈉

鈉硝石法：利用天然鈉硝石礦生產硝酸鈉，鈉硝石經破碎、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晶后經離心機洗滌、干燥再送至熔融造粒、包裝，完成硝酸鈉的生產。

堿吸收法（兩鈉法）：是國內主流生產硝酸鈉的方法，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，最終得到硝酸鈉。該工藝需經歷氨氧化、硝酸吸收、中和反應三個關鍵步驟，且對反應條件控制要求較高。

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等雜質分離出去，以提高主產品NaNO3純度的工藝。這種方法無需通過復雜的化學合成制備原料，能充分開發(fā)和利用本地的礦產資源，減少能源消耗、成本低，對環(huán)境影響小，產品質量達到高純及熔鹽級硝酸鈉產品標準。

圖：新疆硝石生產的硝酸鈉產品

2、硝酸鉀

復分解法：以硝酸鈉(或結晶母液)和氯化鉀為原料，進行復分解反應，生成硝酸鉀。利用溶解度不同分離氯化鈉后經蒸發(fā)濃縮、過濾、濾液冷卻結晶，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生成硝酸鎂和水，硝酸鎂和氯化鉀反應生成硝酸鉀和氯化鎂。產品中的鎂離子不易控制，生產過程中產生的氯化鎂不易處理，會產生環(huán)境問題。

硝銨轉化法：硝酸銨和氯化鉀生產硝酸鉀副產氯化銨，成本較低，通過技改后可以用于硝酸鉀高端市場，其附產品為氯化銨，可相應的沖減生產成本。利用此方法生產，產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，使雜質離子被樹脂吸附。用脫離劑洗脫樹脂上的雜質離子。將處理后的溶液進行蒸發(fā)結晶，得到純凈的硝酸鉀。

新疆硝石便采用復分解法進行生產，其流程為：鈉硝石經破碎、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，生成硝酸鉀的結晶，當結晶濃度達到要求后泵入結晶器，完成三級真空冷卻結晶后經洗滌、干燥或熔融造粒、包裝，完成硝酸鉀的生產。

圖：新疆硝石生產的硝酸鉀產品

熔鹽質量控制

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

表：硝酸鈉質量標準

表：硝酸鉀質量標準

表：亞硝酸鈉質量標準

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熔鹽材料更加合理，也更加方便。

如何將關鍵指標控制在要求范圍，新疆硝石建立了覆蓋生產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抽樣，并由專業(yè)檢測中心對關鍵指標展開精準檢驗，形成從生產到出廠的全鏈條質量把控，具體執(zhí)行要點如下：

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

2、抽樣遵循科學標準，根據不同產品特性和生產批量，采用隨機抽樣與分層抽樣結合的方式，保證樣本具有代表性，避免因抽樣偏差導致質量誤判。

3、抽樣過程實時記錄，每個樣本均標注生產批次、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、雜質含量等，確保產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)團隊與先進設備，檢測人員均經過嚴格培訓持證上崗，使用的檢測儀器定期校準維護，確保檢測數據的準確性和可靠性。

6、檢測結果實時反饋生產端，若發(fā)現半成品指標異常，立即通知生產車間調整工藝參數，避免不合格半成品流入下一環(huán)節(jié)，減少質量損失。

實戰(zhàn)經驗分享

結合豐富的實際供貨經驗，溫紅博特別分享了一些實操細節(jié)：

1、要重視產品包裝等細節(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，重量等偏差務必要符合標準要求，稱重要準確，不能超，也不能少。

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

4、在運輸過程中也要經常檢查包裝，避免出現破損、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、危險品道路運輸等經營許可證，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，避免局部過熱導致成分變化。為防止局部過熱導致熔鹽分解，化鹽時要開啟攪拌設備確保熔鹽受熱均勻，防止結塊和影響熔融效率。同時，化鹽過程中也要實時觀察并及時處理浮渣等雜質，避免污染。

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

關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集團投資設立的控股子公司，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，以技術創(chuàng)新為先導，聯合國內科研院所，于2009年在吐魯番市部善縣建成了國內首條，全球第二條以鈉硝石為原料的年產7萬噸純天然高塔造粒硝酸鈉(鉀)生產裝置。

公司獲得了“國家級高新技術企業(yè)”，“2021年度自治區(qū)‘專精特新’中小企業(yè)”等榮譽稱號；并設有自治區(qū)級“新疆相變儲能用材料工程技術研究中心”等研發(fā)機構。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。

公司生產的硝酸鈉(鉀)產品具有純天然、不結塊、純度高、氯離子和重金屬低的特點。產品被廣泛應用于“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、金屬冶煉等領域。

目前，新疆硝石主營業(yè)務涵蓋硝酸鉀鹽、硝酸鈉鹽的供應及化驗服務；公司熔鹽供應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。