科普 | 纯碱的“前世今生”

（原标题：科普 | 纯碱的“前世今生”）

2022年12月9日，中国证监会发布通知，广州期货交易所工业硅期货合约正式挂牌交易时间为2022年12月22日，工业硅期权合约正式挂牌交易时间2022年12月23日。这意味着，工业硅期货及期权将作为广州期货交易所揭牌后的第一个交易品种上市交易。

自1991年9月28日，我国第一个商品期货标准合约——特级铝期货合约推出，到2014年中金所推出我国第一个金融期货、2017年大商所推出我国第一个期权品种、2018年上海国际能源交易中心推出我国第一个国际化的期货品种、2021年大商所推出我国第一个国际化期权品种、2022年8月26日我国期货和期权上市品种实现“破百”……我国期货市场上市品种开创了多个“第一”，进一步完善了我国期货市场产品体系。

几十年来，我国期货行业和期货市场取得了长足发展，尤其是自2010年我国成为全球第二大经济体以来，市场规模体量不断扩大，服务实体经济的深度和广度持续拓宽，“中国价格”的国际影响力快速提升。

这一百多个品种，很多都与我们的生活息息相关。我们会陆续推出一些品种背后的故事，带您领略这些品种背后的“前世今生”。2019年12月6日，全球首个纯碱期货在郑商所挂牌交易，今天我们推出文章——《纯碱的“前世今生”》，揭秘纯碱背后的故事。

纯碱的“前世今生”

对于纯碱，很多人并不陌生。生活中，我们常会用到食用纯碱。比如，在制作面条、面包、馒头等时加入适量纯碱，可以让面团迅速涨发；在炖肉、煮豆子、焯煮菜品时，加入纯碱，可以使菜品更容易成熟、软烂。另外，将碱溶于水，可以用来祛除顽固污渍。

然而，纯碱更多地用于工业生产。纯碱，学名碳酸钠，俗称苏打，是一种非常重要的化工原料，广泛应用于轻工日化、化学工业、建材、冶金、纺织、石油、国防、医药等领域，用来制造其他化学品的原料、清洗剂、洗涤剂。

在工业用纯碱中，主要是轻工、建材、化学工业，约占2/3；其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其他工业。工业纯碱分为重质纯碱和轻质纯碱两大类，玻璃工业是重质纯碱的最大消费产业，每吨玻璃约消耗纯碱0.22吨。

可以说，纯碱有非常广泛的用途。

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纯碱的早期应用

纯碱是人类最早制取和使用的化学物质之一。约7000多年前，天然纯碱首先是从幼发拉底河边生长的芦苇的灰烬中提取出来。约5500年前，埃及人通过湖水蒸发的方式提取天然纯碱。

人类开始使用纯碱的历史与肥皂息息相关。据史料记载，约公元前3000年，在西亚的美索不达米亚，人们开始将1份油和5份碱性植物灰混合制成清洁剂。

欧洲也存在关于肥皂起源的传说。一说，高卢人节日期间会将羊油和山毛榉树灰溶液搅拌成稠状，涂在头发上，梳成各种发型。一次，突遇大雨，人们意外发现头发变干净了。又说，罗马人在祭神时烧烤的牛羊油滴落在草木灰里，形成“油脂球”。妇女们发现，沾了“油脂球”的衣服更易洗净。

此外，人们发现某些海藻晾晒后烧成的灰烬中含有碱类，用热水浸取、滤清后可获得用于洗涤的褐色碱液。

考古学家曾在意大利的庞贝古城遗址中发现制作肥皂的作坊，这说明罗马人早在公元2世纪就开始了原始的肥皂生产。

古代中国，人们也很早知道利用天然碱洗涤衣物等，人们将猪胰腺、猪油与草木灰混合，制成块状，称为“胰子”，至今在很多地方还保留着这个称呼肥皂的说法。

1791年，法国化学家路布兰用电解食盐方法制取廉价碱成功，从此结束了从草木灰中制取碱的古老方法。

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人工制碱的源起

18世纪中叶以前，碱的来源不外是植物灰或碱湖中的天然碱等。到18世纪中叶，随着生产力的发展，天然碱的产量已经不能满足玻璃、肥皂、皮革等工业生产需要，大规模工业制碱生产工艺亟需出现。

其间，英、法爆发七年战争，西班牙植物碱的来源受到影响。这也为人工制碱生产工艺的产生埋下种子。1775年，法国科学院悬赏巨额奖金，征集制碱方法。路布兰提出以食盐为原料，用硫酸处理得到芒硝及盐酸，再将芒硝与石灰石、煤粉配合入炉煅烧生成纯碱的方法。

1791年，路布兰获得专利权。同年，法国奥尔良公爵筹集款项，在巴黎附近的圣但尼建立了第一个路布兰法制碱工厂。1823年，英国取消盐税，引进路布兰法，在利物浦建成纯碱工厂，并投入生产。

1825年至1880年期间，是路布兰法制碱的鼎盛时期。这种制碱方法带动了硫酸、盐酸、漂白粉、芒硝以及硫磺等一系列化工产品的生产；对于诸如气体洗涤器、旋转炉、机械烤炉、开口式特兰锅和香克式浸溶装置等的出现，也起到巨大的促进作用。

路布兰法是纯碱工业兴起的重要里程碑。但该法生产的纯碱产品纯度较低，生产成本高，劳动效率低，且难以连续作业，加之回收的盐酸腐蚀性强，必须外销或另作处理，使得探索新的制碱方法的需求一直存在。

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制碱方法的改进

后来，比利时工业化学家E.索尔维在煤气厂从事稀氨水的浓缩工作时，在用盐水吸收氨和二氧化碳的试验中得到碳酸氢钠。同年，E.索尔维获得用食盐、氨和二氧化碳制取碳酸钠的工业生产方法的专利。这种生产纯碱的方法被称为索尔维法，由于氨在其中起媒介作用，又称为氨碱法。

由于索尔维法生产纯碱的原料易得，成本较低，并且作业过程以液相和气相为主，可以大规模连续生产，这种方法使当时纯碱价格大幅降低。1863年，E.索尔维与兄弟A.索尔维筹集资金，组建了至今依然存在的索尔维公司。1873年，索尔维公司生产的纯碱在维也纳国际博览会上获得质量纯净荣誉奖，索尔维法为世人所知。

19世纪80年代，法、德、美等国相继建立采用索尔维法生产纯碱的工厂。索尔维法逐步取代路布兰法，成为纯碱生产主要的工艺。

但是，索尔维法也存在不少缺点，比如盐的利用率低，排放的废渣、废液较多，污染环境等。

19世纪末，德国人Н。施赖布建议将索尔维法的碳化滤过母液所含氯化铵直接制成晶体作为副产品。这样既可以避免产生大量废液，又能提高盐的利用率。1929年，德国W.格伦德教授、Β。勒普曼博士获得相关专利。1935年，该专利被出售给德国察安公司，故称察安法。

日本因进口盐价高，不断寻求新法以提高盐的利用率。20世纪70年代，日本氯化铵的生产供过于求，旭硝子公司创建新旭法，又称N.A.法。

新旭法的特点是可以调整氯化铵的产量，蒸汽及石灰消耗量比氨碱法少，废液量降到约为氨碱法的1/3，盐的利用率达到95%以上，同时对碳化、结晶等工艺和设备结构也作了较大改进。

我国也对纯碱工艺革新做出突出贡献。纯碱的生产历史，可用以下顺序简单代替。

天然碱湖、草木灰→ 1791年路布兰制碱法(硫酸钠法)→1861年索尔维制碱法(氨碱法)→1943年侯德榜制碱法(联合制碱法)。

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我国对于纯碱的贡献

1917年，中国实业家范旭东筹办永利制碱公司，1920年在天津塘沽兴建永利碱厂，是中国人创建的最早的制碱厂。1924年，该厂开工生产，奠定了我国纯碱工业的最早基础。

永利碱厂与一个人离不开，那就是中国化工之父——侯德榜。

侯德榜出生于福建省福州市，1911年考入北京清华留美预备学堂高等科，1921年获得哥伦比亚大学博士学位。同年10月，侯德榜应永利制碱公司聘请回国。

在永利碱厂，侯德榜等人经过五年的探索，于1926年6月29日成功得到洁白的纯碱，其中碳酸钠含量达99%以上。

1926年，永利碱厂生产的“红三角”牌纯碱，在美国万国博览会上获金质奖章，被誉为“中国近代工业进步的象征”，其产品很快在中国市场上击败了经营50年之久的英国卜内门公司，并远销日本等国。

其后，侯德榜在总结亲身实践的基础上，用英文撰写了《纯碱制造》一书，于1933年在纽约出版，向全世界揭开了索尔维法长达七十年的秘密。

1937年，随着日本侵华的深入，永利碱厂被迫迁往四川五通桥。由于当地盐价较高，且地下黄卤浓度过淡，加之在该地排放废液亦有困难，必须改进生产工艺。

1939年，侯德榜率队赴德国考察，准备购买察安法专利。但对方提出苛刻条件，侯德榜中止谈判，发奋自行研究新的制碱方法。

最终，侯德榜带领技术人员经过500多次试验，于1940年成功创立新法。1941年，永利公司宣布将新法命名为侯氏制碱法。

侯氏制碱法的突出特点在于使工艺过程连续化，从而规模得到扩大；同时将合成氨和氨碱法两种工艺联合起来，可以同时生产纯碱和氯化铵两种产品。时至今日，该法仍然是世界上最先进的制碱工艺。

1945年和1949年，侯德榜分别应巴西和印度政府邀请，协助筹建碱厂，对世界制碱工业做出卓越贡献。

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纯碱的市场现状

我国纯碱工业经过几十年的发展，已然跻身世界前列。从我国纯碱产能和产量情况来看，近年来我国纯碱产能和产量呈波动上涨的趋势。

根据国家统计局数据显示，2021年1-12月中国纯碱累计产量为2913.3万吨，累计增长3.4%；2016-2021年中国纯碱产量总体呈现上升趋势。

2021年1-12月中国纯碱产量大区分布不均衡，其中华东地区产量最高，特别是江苏省贡献了最多产量；2021年1-12月中国纯碱各省市产量呈现梯队式分布，江苏、河南、青海等省产量最多。

上游，原盐是纯碱最主要的原料之一，在无机化工产品中占有非常重要的地位。近年来，企业为降低生产成本加大了对优质原盐的需求，加之原盐产品质量普遍处于相对较低水平，导致：

<p 原盐市场出现一方面供大于求、另一方面优质原盐短缺不足的局面。据资料显示，2021年我国原盐产量为5154.6万吨，同比下降11.93%。

下游，纯碱最主要的需求领域为玻璃行业，需求占比达70%以上，主要包括平板玻璃、日用玻璃和光伏玻璃。目前来看，平板玻璃主要用于房地产建材，需求占比近一半；光伏玻璃需求占比约8%。据资料显示，2021年我国平板玻璃产量为101664.7万重量箱，同比增长6.76%。未来，光伏玻璃和碳酸锂有望打开纯碱增量空间。目前，纯碱已占光伏玻璃生产成本的20%至30%，是光伏玻璃企业供应链管理的重点。

我国纯碱以出口为主，是全球纯碱重要的出口国之一。2017年以来，我国纯碱进出口量基本保持稳定。2021年，我国纯碱进出口量均出现大规模下降，主要原因是国内浮法玻璃、光伏玻璃对纯碱的需求大增，加之随着国内经济的增长，各下游行业对轻碱的需求同步增长。

2021年，虽然我国的纯碱产能高达2913.3万吨，但其供需关系依然比较紧张，导致国内价格大幅上涨。同时，国内价格高于国外价格使得生产企业出口意愿下降，而出口量的减少，让海外供应减少，导致海外纯碱价格也大幅上涨，进口量相应有所减少。

据资料显示，2021年我国纯碱进口量为23.75万吨，同比下降33.72%；出口量为75.86万吨，同比下降44.96%。其中，2021年我国纯碱进口数量最多地区为美国，我国纯碱出口数量最多的地区为印度尼西亚。

从进出口额来看，由于进出口量均有所下降，进出口额也随之下降，但由于海外纯碱市场价格上涨的原因，使得我国纯碱进出口额下降幅度相对较小。据资料显示，2021年我国纯碱进口额为56.81百万美元，同比下降0.68%；出口额为196.41百万美元，同比下降22.89%。

在竞争格局上，目前我国纯碱行业产能集中度比较高，纯碱厂家的话语权较强。我国产能最大的三家纯碱厂家为河南金山、山东海化、三友集团，合计产能占全国产能的28.2%。未来，随着我国纯碱企业整合、收购进程加快，我国纯碱行业集中度将进一步提升。

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纯碱期货品种

纯碱是重要的基础化工产品，在国民经济中占有十分重要的地位。我国是世界上最大的纯碱生产国、消费国以及主要的出口国。纯碱行业现货市场化程度高，生产工艺成熟，行业竞争充分，产品品质稳定、标准化程度高，运输安全便捷，适合在期货市场上交易。

同时，我国纯碱行业正处于产业转型升级的关键时期，受供求关系、环保政策等因素影响，价格波动日趋剧烈。频繁的价格波动困扰着纯碱企业，也给下游诸多行业带来风险。在这种情况下，纯碱期货上市的意义重大，可以为相关企业提供发现价格和规避风险的工具。

2019年12月6日，全球首个纯碱期货在郑商所挂牌交易，成为我国传统化工产业与现代金融市场相融合的战略性举措。

纯碱上市后，一方面，上下游企业通过期货的远期价格引导机制，帮助企业更加科学、合理地安排了生产经营；另一方面，上下游企业利用期货工具，助力企业提前锁定销售利润或采购成本，稳定盈利水平，实现套期保值。

纯碱期货上市三年来，市场规模稳步扩大，交割流程顺利，服务实体企业的功能逐步体现。据统计，截至2022年12月6日，三年来，纯碱期货日均交易量79.14万手，日均持仓量45.85万手，充分发挥了避风险、保供应、降成本的期货作用。

上市以来，纯碱期货呈现以下特点：一是，定价准确，纯碱现货价格与近月合约期货价格相关性高，已经有部分企业和贸易商在现货定价中以期货价格加减升贴水的方式开展点价贸易。

二是，交割顺畅，上市以来，纯碱期货注册仓单和累计交割数量高，入库货物包括多个国内主流纯碱品牌。

据统计，郑商所将纯碱期货交割仓库数量从上市之初的12家增加至26家，交割库容合计超过70万吨；在全球产能排名前十的光伏玻璃企业中7家已通过交割、点价等方式从期货市场建立了纯碱采购渠道。

三是，贸易商、风险管理公司等中间群体以及下游企业参与积极高。据统计，大型纯碱贸易企业参与比例达到80%，轻质纯碱的下游企业如中铝集团等也开始利用纯碱期货对冲原材料价格波动风险。

四是，企业参与模式逐步丰富，卖出套期保值锁定销售利润、买入套期保值防止库存贬值、多方联合套保与基差贸易等得以应用。

此外，纯碱品种的上市，整合了现有资源，发挥了动力煤、纯碱、玻璃这三个具有上中下游关系的期货品种的集聚优势。通过设计开发套利指令，可以为相关实体企业利用好期货市场提供更多便利。

比如，纯碱期现套利、月间套利、品种套利、地区套利、品牌套利、玻璃-纯碱套利、动力煤-纯碱套利、尿素-纯碱套利等。

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纯碱的未来展望

生产上，纯碱下游应用主要为玻璃等行业。由于其高能耗的属性，近年来行业准入壁垒不断提高。随着光伏玻璃产业的快速发展，纯碱行业焕发新生，行业景气持续上行。

当前全球纯碱生产工艺以氨碱法为主，2021年产能占比达45%，预计未来将逐步缩减；联碱法为我国特色工艺，预计短期内占比将保持稳定；天然碱法凭借其低成本、低能耗的优势，2021年全球产能占比提升至30%，未来全球范围内的新增产能将以天然碱为主。

需求上，我国是全球最大的纯碱消费国，需求稳步增长。我国纯碱需求结构中，玻璃占比近70%，其中平板玻璃占比达47%，对应需求为重质纯碱；日用玻璃占比17%，对应需求为轻质纯碱。值得注意的是，以光伏玻璃、锂电等新能源行业为代表的纯碱需求正在崛起。2021年，国内光伏玻璃对应的纯碱需求量约204万吨，同比增长近7.2%，需求占比达8%。未来，光伏、锂电等新能源需求有望接棒平板玻璃，贡献纯碱需求的主要增量。

竞争格局上，随着各地对于新增纯碱产能的政策收紧以及高能耗行业节能降碳转型速度的加快，纯碱行业低效产能将加速退出市场。未来，纯碱龙头企业有望凭借技术的先进性及能耗水平的持续降低成为“领跑者”，行业竞争格局将持续优化。

期货市场上，1991年9月28日，我国第一个商品期货标准合约——特级铝期货合约推出。

几十年来，我国期货市场品种日益丰富，市场规模不断扩大，服务实体经济的深度和广度持续拓宽。全球首个纯碱期货挂牌上市这三年来，纯碱品种持续发挥期货市场功能，服务纯碱产业链企业定价和管理风险，助力纯碱产业通过供给侧结构性改革实现转型升级。

不过，也应该看到，虽然纯碱上下游产业链企业开始拥抱、认识纯碱期货，但由于纯碱期货上市时间短，上下游企业参与纯碱期货市场的深度和广度仍有较大提升空间。未来，需要以龙头企业为核心，以产业基地和期现商为抓手，密切跟踪并分析“碳达峰、碳中和”目标、光伏行业发展等对纯碱期现货市场的影响等，带动上下游产业链企业深度参与，促进纯碱期货市场功能充分发挥，助力“中国市场”“中国价格”的国际影响力提升。