來源：海通期貨
作者： 艾若曦
11月8日，證監會已正式批准純鹼期貨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鹼產業鏈：
純鹼的定義及性質：純鹼（Soda Ash），又名鹼面、洗滌鹼，國際貿易中又稱蘇打或鹼灰，成分為碳酸鈉，分子量105.99。純鹼是重要的基礎化工原料和「三酸兩鹼」中的兩鹼之一，廣泛地應用於諸多領域，在國民經濟中佔有十分重要的地位。碳酸鈉屬於鈉鹽，具有一定的腐蝕性，可與酸、鹽、鹼發生反應。
純鹼的分類及用途：根據密度的不同，純鹼可分為輕質純鹼（輕鹼）和重質純鹼（重鹼），兩者成分相同但物理形態和用途不同。純鹼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，純鹼也廣泛地應用於環保脫硫、醫藥製品、製革、造紙等，高端純鹼還可用於顯像管玻殼和光學玻璃製造。
純鹼的生產工藝：目前，制鹼工藝主要分為合成鹼法和天然鹼法，世界純鹼產能中合成鹼法約佔三分之二，天然鹼法約佔三分之一。合成鹼法又分為聯鹼法和氨鹼法。我國是全球唯一同時擁有聯鹼法、氨鹼法和天然鹼法三種生產技術的國家。
純鹼產業鏈：純鹼是重要的化工原料，其產業鏈覆蓋了動力煤、天然氣、原鹽、石灰石、合成氨等等上中遊原料和技術，下遊更是覆蓋至建材、輕工、化工、冶金、紡織等工業部門，終端產品也滲透到我們的日常生活中各個方面。
純鹼包裝及倉儲：純鹼下遊用戶可以按照自己的特殊要求與廠家協商袋裝標準。包裝方式主要分為大袋包裝、小袋包裝和無袋散裝。純鹼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，純鹼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、 純鹼定義及性質
1、什麼是純鹼？
純鹼（Soda Ash），又名鹼面、洗滌鹼，國際貿易中又稱蘇打或鹼灰，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）。
純鹼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「三酸兩鹼」中的兩鹼之一，但卻屬於強電解質鹽類，因其水溶液呈弱鹼性而稱為純鹼。
2、純鹼的物理性質
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鹼在乾燥的空氣中易風化。
純鹼（碳酸鈉）易溶於水和甘油，微溶於無水乙醇，難溶於丙醇。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、純鹼的化學性質
碳酸鈉屬於鈉鹽，具有一定的腐蝕性。
（1）穩定性。穩定性較強，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，所以其水溶液呈鹼性（pH=11.6）。
（3）與酸反應。與酸可發生複分解反應，如遇足量鹽酸時，生成氯化鈉和碳酸，不穩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生類似的反應。
（4）與鹽反應。與鹽可發生複分解反應，例如一些鈣鹽、鋇鹽可與碳酸鈉生成沉澱和新的鈉鹽。
（5）與鹼反應。與氫氧化鈣、氫氧化鋇等鹼可發生複分解反應，生成沉澱和氫氧化鈉，工業上會用這種反應製備燒鹼（氫氧化鈉），俗稱苛化法。
二、 純鹼的分類及用途
1、純鹼的分類
根據密度的不同純鹼可分為輕質純鹼（輕鹼）和重質純鹼（重鹼），兩者成分相同但物理形態和用途不同：輕鹼密度500-600kg/ ，呈白色結晶粉末狀，多用於生活洗滌、化工溶劑以及食品加工行業；重鹼密度1000-1200kg/ ，呈白色細小顆粒狀，多用於平板玻璃生產。與輕鹼相比，重鹼具有堅實、顆粒大、密度高、吸溼低、不易結塊、不易飛揚、流動性好等特點。此外，也有超輕質純鹼和超重質純鹼，密度分別為370kg/ 左右和1550-2553kg/ 。目前期貨交易所擬定上市的純鹼品種為重鹼。
根據用途的不同，純鹼可分為工業純鹼和食用純鹼。工業純鹼執行的是中華人民共和國頒發的國家標準 GB/T 210-2004《工業碳酸鈉及其試驗方法》（以下簡稱國標），包括GB/T 210.1-2004《工業碳酸鈉及其試驗方法第1部分工業碳酸鈉》和GB/T 210.2-2004《工業碳酸鈉及其試驗方法第2部分工業碳酸鈉試驗方法》。食用純鹼執行的是GB 1886-1992《食品添加劑碳酸鈉》標準，在達到工業純鹼的低鹽鹼標準基礎上，增加了砷和重金屬的含量限制。
根據氯化物含量的不同，純鹼可分為普通鹼、低鹽鹼、超低鹽鹼、特殊低鹽鹼。依照國標標準，普通鹼氯化鈉的質量分數≤1.20％；低鹽鹼氯化鈉的質量分數≤0.90％；超低鹽鹼氯化鈉的質量分數≤0.70％；特殊低鹽鹼氯化鈉的質量分數≤0.30％。
2、純鹼有哪些用途？
純鹼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，純鹼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，純鹼廣泛用於製造矽酸鈉（俗稱泡花鹼、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，純鹼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，純鹼作為麵食添加劑起到中和劑、膨鬆劑、緩衝劑、麵團改良劑作用，增加麵食口感和柔韌度，也可作為主要輔助添加劑應用於味精、醬油的生產。
此外，純鹼也廣泛地應用於環保脫硫、醫藥製品、製革、造紙等，高端純鹼還可用於顯像管玻殼和光學玻璃製造。
三、 純鹼的生產工藝
在沒有工業生產方法之前，人們從天然鹼湖中採得或從含鹼植物灰中製造出純鹼，用於洗滌劑以及玻璃、肥皂、皮革製造等方面。隨著工業發展，原始的純鹼提取方式已經不能滿足用鹼需求，大規模工業制鹼生產工藝應運而生。目前，制鹼工藝主要分為合成鹼法和天然鹼法，世界純鹼產能中合成鹼法約佔三分之二，天然鹼法約佔三分之一。
合成鹼法又分為聯鹼法和氨鹼法。我國是全球唯一同時擁有聯鹼法、氨鹼法和天然鹼法三種生產技術的國家。
1、合成鹼法
合成鹼法的發展經歷了三個階段，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鹼法；第二階段，氨鹼法，19世紀中後期，比利時的索爾維兄弟研製出索爾維制鹼法（Solvay Process），因生產過程中需用氨作為媒介，故又稱氨鹼法。氨鹼法原料價廉易得，生產連續，產品純度高，適合大規模生產，至20世紀初，逐漸取代路布蘭制鹼法；第三階段，聯鹼法，20世紀三十年代，我國「現代化工先驅」制鹼專家侯德榜博士結合國內實際生產情況，經過大量實驗，研製出侯氏制鹼法（Hou's Process），也稱為聯合制鹼法或聯鹼法。該方法將合成氨廠和純鹼廠建在一起，生產純鹼的同時產出副產品氯化銨。
（1）氨鹼法生產工藝
氨鹼法，又稱索爾維制鹼法，或索氏制鹼法。該方法是由比利時人索爾維在1859年發明，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鹼法。索氏制鹼法共分以下幾步：
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澱和氯化銨，過濾後得到碳酸氫鈉固體；
第三步，加熱分解碳酸氫鈉，生成水、二氧化碳和碳酸鈉（純鹼 ）；
第四步，將步驟二中的氯化銨和熟石灰（ ）混合加熱，得到氨氣並循環使用。
氨鹼法整個流程中氨氣是循環使用的，而副產品是氯化鈣。
另外，氨鹼法的生產步驟簡單，原料經濟實惠且碳酸鈉產品純度高，適合大規模生產。但同時也有一些缺點。氨鹼法氯化鈉（食鹽）利用率最高只能達到75％，且排出大量廢渣廢液（據統計，每生產1噸純鹼需排放10噸廢液），廢渣中含有大量氯化鈣，很難加以利用且汙染性較強。因此，採用氨鹼法生產的純鹼企業一般都沿海或沿河布局，工廠選址受限。
（2）聯鹼法生產工藝
聯鹼法，即侯氏制鹼法，由我國著名化學家侯德榜發明於1943年，考慮到我國缺鹽的行情，在索爾維法基礎上，將純鹼和合成氨兩大工業聯合，同時生產碳酸鈉和化肥氯化銨，大大地提高了食鹽利用率，被稱為侯氏制鹼法。
侯氏制鹼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；
第二步，碳酸氫銨與氯化鈉反應生成碳酸氫鈉沉澱和氯化銨，過濾後得到碳酸氫鈉固體；
需要注意的是，聯鹼法前兩步驟與氨鹼法相同。
第三步，部分碳酸氫鈉可直接銷售，剩餘的碳酸氫鈉將被加熱煅燒生成碳酸鈉（即純鹼），二氧化碳回到第一步循環利用。
侯氏制鹼法整個過程中二氧化碳是被循環利用的，而氯化銨則是生產碳酸鈉（純鹼）的副產品。純鹼、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幹銨、溼銨，可用做氮肥，與尿素互為替代品。氨氣則由合成氨廠聯合生產。
此種方法的優點，既使食鹽的利用率提高到96％以上，又可產出 做氮肥，工業價值較高；另外還可與合成氨廠聯合，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採礦、運礦和石灰窯等一系列輔助設備的投入，也避免了氨鹼法中大量廢渣和廢液的排放。但該方法工藝流程相對複雜，且生產裝置投入成本較高，裝置檢修複雜，產出純鹼品質控制難度較大，同時也受到上遊合成氨和副產氯化銨價格的影響。
2、天然鹼法
1984年，拓荒者在美國懷俄明州的甜水河找到了碳酸氫鈉，將其用於洗滌劑和製藥。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，發現了世界最大的天然鹼礦，之後美國純鹼工業以其得天獨厚的天然鹼資源優勢迅速發展起來。至1976年，美國通過天然鹼法產出的純鹼佔其國內總產量的70％，到1982年該比例高達94％，之後美國的純鹼幾乎全部採用天然鹼法生產。
目前全世界已探明的天然鹼礦只分布於美國、中國、土耳其、墨西哥和非洲南部等少數國家和地區，其中美國、土耳其和中國是主要的天然鹼法生產國。我國已發現天然鹼礦產地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，總儲量達1.5億噸，遠景儲量3-5億噸，約佔全國天然鹼總儲量的80％。內蒙博源集團是國內唯一天然鹼生產商。
天熱鹼法生產工藝
該方法是通過對天然鹼礦物進行一系列過濾、除雜等工序來製取純鹼。根據鹼礦成分的不同，天然鹼法生產工藝主要分為蒸發法和碳化法兩種。對於鹼、硝、鹽共生的泡鹼型天然鹼湖水或者主要成分為泡鹼（Na2CO3？10H2O）的固體礦，一般採用滷水碳化法生產工藝，提取天然滷水進行碳化、乾燥和煅燒，生產出純鹼。對於以晶鹼石（Na2CO3？NaHCO3？2H2O）為主要成分的天然鹼礦，一般採用蒸發法生產工藝，通過分解或中和的方式使晶鹼石中的碳酸氫鈉分解，再蒸發提純製得純鹼。
天然鹼法工藝的應用受限於資源的地理位置、供應等基礎條件，與其他兩種主流生產工藝相比，最大優勢在於成本較低。
3、三種工藝佔比
我國天然鹼法產能佔比相對較小，主因自然鹼礦數量有限。聯鹼法和氨鹼法產能佔比相當。截至2019上半年，聯鹼法產能約1665萬噸，佔國內純鹼總產能的50.2％，氨鹼法產能1479萬噸，佔總產能的44.6％，而天然鹼法產能佔比只有5.1％，產能僅有170萬噸。
4、輕鹼重質化工藝
無論是合成鹼法還是天然鹼法，生產出來的純鹼均為輕鹼。廠家通常將輕鹼再加工製得重鹼。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。
水合法是將輕鹼加水結晶生成一水合碳酸鈉，再加熱趕出結晶水，製得的重鹼保留了結晶的形態，結構比輕鹼更為密實。擠壓法採用純機械在兩輥之間通過高壓將輕鹼擠壓成薄而硬的鹼餅，然後破碎鹼餅篩選出最佳粒度，再將過粗的顆粒重新破碎，過細的顆粒重返擠壓，即製得重鹼。
通常來說，我國純鹼企業重質化率在40％-60％左右。國內的純鹼生產企業，可根據上述產能比例、下遊需求、輕鹼重鹼價差等因素來調節生產輕鹼和重鹼的比例。目前我國重鹼產量增長速度遠遠高於輕鹼，主要由於重鹼下遊需求量大、穩定、且簡單，而輕鹼下遊需求較冗雜且量小。
四、 純鹼產業鏈介紹
純鹼是重要的化工原料，其產業鏈覆蓋了動力煤、天然氣、原鹽、石灰石、合成氨等等上中遊原料和技術，下遊更是覆蓋至建材、輕工、化工、冶金、紡織等工業部門，終端產品也滲透到我們的日常生活中各個方面。
1、純鹼產業鏈上遊
根據純鹼不同的生產工藝，所需的生產原料也不完全相同。天然鹼法制鹼的上遊為天然鹼礦，氨鹼法制鹼的上遊是原鹽和石灰石，聯鹼法制鹼的上遊是原鹽和合成氨。制鹼的燃料主要是動力煤，個別企業也會用到天然氣。
2、純鹼產業鏈中遊
純鹼工業的主要產品是輕鹼和重鹼，重鹼由輕鹼加工轉化而來。除輕鹼及重鹼以外，聯鹼法生產純鹼會產出副產品氯化銨，簡稱氯銨，是一種速效氮素化學肥料，也可用於電池製造、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，在環保日趨嚴重的大背景下，後期發展空間有限。
3、純鹼產業鏈下遊
玻璃是純鹼最重要的下遊需求，需求佔比約50％ 左右，其中包括平板玻璃、日用玻璃、光伏玻璃等。重鹼主要用於生產平板玻璃。輕鹼主要用於日用玻璃行業、洗滌劑和食品行業等。無機鹽領域根據行業的不同選擇使用輕鹼和重鹼。洗滌劑和氧化鋁行業的部分下遊企業可以根據純鹼和燒鹼的價格變化對窯爐進行改造更換投料，降低生產成本。
五、 純鹼包裝及倉儲
1、純鹼包裝
純鹼下遊用戶可以按照自己的特殊要求與廠家協商袋裝標準。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/袋兩種包裝規格，後者也被稱為噸包或噸袋；此外也有少量的500kg/袋和1500kg/袋的包裝規格。重鹼下遊用戶多為平板玻璃企業，月度需求量大且集中，為了投料快捷便利和節約拆包人力，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/袋三種規格，其中25kg/袋一般用於食用鹼包裝，40kg/袋一般用於輕質純鹼包裝，50kg/袋可用於輕鹼或重鹼包裝。
無袋散裝指用罐裝汽車從純鹼生產企業的成品料倉將純鹼直接裝入汽車的料罐內，運輸至純鹼用戶，節省了包裝材料。散裝適用於兩種情況：一是純鹼生產企業周邊分布有用量較大且穩定的下遊用戶，多為平板玻璃企業；二是純鹼的進出口貿易環節。
關於純鹼淨重容忍誤差，大袋包裝要求平均偏差在±5kg範圍內。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範圍內；另一種是隨機抽取1袋稱重，要求偏差在±0.3kg範圍內。
2、純鹼倉儲
純鹼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，純鹼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。因此純鹼儲存主要有四個方面的要求：一是貯存於陰涼乾燥的倉庫內，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，防汙染；四是存儲區內放置合適的材料來收容洩漏物。