中國磷化工行業(yè)發(fā)展趨勢

中國磷化工行業(yè)發(fā)展趨勢

一、概況

磷元素廣泛存在生物體和自然界中,是構(gòu)成基礎(chǔ)化工和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不可或缺的元素.磷存在于人體細(xì)胞中,是維持骨骼和牙齒的必要物質(zhì),幾乎參與所有生理上的化學(xué)反應(yīng).單質(zhì)磷有幾種同素異形體,其中白磷或黃磷是無色或者淡黃色的透明結(jié)晶固體,黑磷是具有金屬光澤的晶體,在同素異形體中反應(yīng)活性最弱,紅磷是鮮紅色粉末,把黑磷加熱到125攝氏度則變成鋼藍(lán)色的紫磷.在自然界中,磷以磷酸鹽的形式存在,在含磷化合物中磷原子通過氧原子而和別的原子或基團(tuán)聯(lián)結(jié),磷常見的氧化物有三氧化二磷和五氧化磷,除此之外還有三鹵化磷、五鹵化磷和鹵氧化磷.

磷化工產(chǎn)業(yè)以磷礦為基礎(chǔ)原料,主要通過濕法和熱法加工為濕法磷酸和元素磷,進(jìn)而進(jìn)行后加工,生產(chǎn)農(nóng)業(yè)用的化學(xué)肥料和工業(yè)用的精細(xì)磷化工.廣義的磷化工行業(yè)包括磷復(fù)肥行業(yè)、黃磷行業(yè)和后加工行業(yè)即磷酸、磷酸鹽和磷化物等,目前中國磷復(fù)肥占到行業(yè)的76%左右,11%生產(chǎn)黃磷,剩下的12%為各種磷酸鹽等.

熱法磷酸是將磷礦石混合焦炭和硅石在高溫中煉制制得黃磷,然后經(jīng)氧化、水化等反應(yīng)而制取的磷酸稱之為熱法磷酸.其中10噸磷礦石需要1.9噸焦炭、3噸硅石、0.02噸普通功率石墨電極.熱法磷酸的生產(chǎn)方法國內(nèi)外普遍采用的均是電爐兩步法,是將電爐還原磷礦得到的升華磷經(jīng)過除塵后使磷冷卻呈液態(tài),然后將液態(tài)磷經(jīng)燃燒、水化、除霧制成磷酸.

濕法磷酸是用無機(jī)酸分解磷礦石,分離出粗磷酸,再經(jīng)過凈化后制得磷酸產(chǎn)品,其中10噸磷礦石大約需要6.5噸左右硫酸.濕法磷酸比熱法磷酸成本低20%-30%,目前75%-80%的磷酸是采取濕法制作而成的.

二、磷礦石

磷礦石多產(chǎn)于沉積巖,現(xiàn)在已存的含磷1%的礦石約有200種,但是有利用價值的只有幾種,磷的主要礦物為磷灰石.磷礦石的成礦條件復(fù)雜,礦石加工使用后,磷元素回歸自然界難以回收利用,屬于不可再生資源.各國政府都加強(qiáng)對磷礦石的重視程度,美國2002年命令禁止出口磷礦石,2004年開始零出口,2005年關(guān)閉低產(chǎn)礦山.中國2009年開始實(shí)施磷礦石出口配額,2016年國務(wù)院審批通過的全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2016-2020年首次將磷列為戰(zhàn)略性非金屬礦產(chǎn).國內(nèi)政策層面提升磷礦石重視程度

全球磷礦資源探明儲量超過3000億噸,基礎(chǔ)儲量達(dá)到700億噸.其中摩洛哥和西撒哈拉儲量達(dá)到500億噸,占到全球基礎(chǔ)儲量的70%左右,處于絕對領(lǐng)先對位.中國磷礦資源排名世界第二,亞洲第一,儲量超過30億噸,占比達(dá)到5%,其他資源主要集中在非洲,中東和美洲.

世界范圍內(nèi)磷礦石產(chǎn)量主要集中在像美國、中國這樣的消費(fèi)大國和像摩洛哥這樣的資源大國.據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,2018年世界磷礦石產(chǎn)量2.7億噸,其中中國產(chǎn)量1.4億噸,占比達(dá)到52%,其次是摩洛哥和美國,年產(chǎn)量都在0.3億噸左右.世界磷礦石在近十年基本保持小幅上升趨勢,從2010年的1.81億噸增長至2018年的2.7億噸,年均增幅在10%左右,近三年來,世界磷礦石產(chǎn)量增速大幅降低,到2018年產(chǎn)量增速降至0.4%,主要由于中國國內(nèi)去產(chǎn)能導(dǎo)致的產(chǎn)量大幅下降.全球磷礦資源地區(qū)分布2018年世界各國磷礦石產(chǎn)量（億噸）世界磷礦石產(chǎn)量和增速

2018年中國磷礦石產(chǎn)量907萬噸,其中貴州、湖北、云南和四川四省產(chǎn)量就達(dá)到881萬噸,占到總產(chǎn)量的95%以上,資源優(yōu)勢明顯,從而形成了“南磷北調(diào),西磷東調(diào)”的基本局面.國內(nèi)磷礦資源分布集中國內(nèi)磷礦石產(chǎn)量情況（萬噸）

磷礦石開采一般分為地上和地下開采,地上露天開采成本顯著低于地下開采,世界主要磷礦資源國摩洛哥磷礦資源基本都是露天礦,適用于機(jī)械開采.2013年中國“三磷”審查表明,中國磷礦資源中地下開采占比達(dá)到60%,同時超過75%的礦層呈傾斜狀,磷礦層較薄不利于集中開采,大大增加了磷礦開采的成本.

中國磷礦石主要集中在云南、四川、貴州和湖北,這些地區(qū)大部分處于內(nèi)陸高原,磷礦運(yùn)輸成本較高.反觀美國和摩洛哥,美國磷礦資源58%集中在弗羅里達(dá)州,位于美國中部平原,依托港口運(yùn)輸,成本較低,摩洛哥磷礦資源70%以上集中在卡薩布蘭卡東南地區(qū),出口可以方便地通過歐云港運(yùn)到世界各地.

世界磷礦石的平均品位在30%左右,達(dá)到一級磷礦水平,中國平均僅為17%,多為二三級水平.中國磷礦資源主要以沉積型磷塊巖為主,礦石中雜質(zhì)較多,同時礦石結(jié)晶之間的膠結(jié)物發(fā)育,不利于磷礦加工.其中90%以上為中低品位礦,品味在30%以上的磷礦石探明儲量僅為11億噸,占比不到20%.中國磷礦開采主要以地下開采為主中國磷礦主要以中低品位為主

1、需求端

磷礦石的下游產(chǎn)品主要為磷肥、黃磷和磷酸鹽,其中磷肥占比最高達(dá)到76%.磷肥與氮肥和鉀肥合稱為中國三大肥料,其中磷肥主要為磷酸一銨（MAP）和磷酸二銨（DAP）,剩下還有普鈣、重鈣和三元復(fù)合肥等.黃磷作為熱法磷酸、赤磷和三氯化磷等產(chǎn)品的原材料,磷酸主要用于工業(yè)上金屬處理及干燥劑等,食品行業(yè)酸味劑和酵母營養(yǎng)劑,以及電子行業(yè)的電子晶片的清洗和蝕刻.中國磷礦石下游需求產(chǎn)品占比

磷礦石是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和化工行業(yè)不可或缺的原料,同時磷礦石資源具有不可替代性,這種剛性和不可替代性導(dǎo)致磷礦石需求不可能大幅下降.其中磷礦石下游主要需求化肥與農(nóng)業(yè)、糧食和人口關(guān)系密切,數(shù)據(jù)顯示世界磷礦石消費(fèi)量與世界人口呈現(xiàn)高度正相關(guān),全球磷礦石（折合P2O5）表觀消費(fèi)量從2002年的48億噸增加到2017年的64億噸,隨著世界人口持續(xù)增加,世界磷礦石需求也將穩(wěn)步提升.

中國磷肥市場經(jīng)過了近20年左右的飛速發(fā)展,已經(jīng)成為磷肥生產(chǎn)大國,行業(yè)進(jìn)入了成熟期,行業(yè)競爭加劇,利潤普遍下降,伴隨著產(chǎn)能過剩和市場的激烈競爭,虧損企業(yè)較多,行業(yè)內(nèi)資源整合導(dǎo)致磷肥產(chǎn)量趨于平穩(wěn).另一方面國內(nèi)磷產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展帶來的污染問題日益嚴(yán)重,國家限制磷礦開采和關(guān)閉高污染小產(chǎn)能公司,2018年11月國務(wù)院發(fā)文提出方案,明確要減少化肥、農(nóng)藥使用量,到2020年全國農(nóng)作物化肥、農(nóng)藥使用量實(shí)現(xiàn)負(fù)增長.中國磷肥施用量有所下降（萬噸）

2000年之前中國對磷礦石實(shí)行13%出口退稅以鼓勵磷礦石出口換取外匯,2003年中國磷礦石出口量最大達(dá)到323萬噸.2001年之后受到國家對磷礦石資源保護(hù)和限制出口政策影響,國內(nèi)磷礦石資源出口逐年下降,2009年起中國實(shí)施磷礦石配額管理,2009-2015年中國磷礦石出口從200萬噸降至24萬噸,從2016年起,由于中國磷肥需求疲軟和供給側(cè)改革,磷礦石出口關(guān)稅逐漸降低,從2019年1月1日起,國內(nèi)磷礦石出口實(shí)現(xiàn)零關(guān)稅,近兩年出口額有小幅回升.中國磷礦石出口關(guān)稅逐漸下降

2、供給端

環(huán)保和限產(chǎn)政策下,國內(nèi)磷礦石產(chǎn)量明顯下降.2015年中國磷礦石產(chǎn)量達(dá)到巔峰,年產(chǎn)量為1.3億噸,從2016年開始產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)負(fù)增長,2018年增長率達(dá)到-27.9%,產(chǎn)量降至1億噸以下,目前仍保持下降趨勢.從四大產(chǎn)區(qū)來看,2018年四川降幅最大為50%,其次是貴州降幅29%,湖北與云南的降幅25%左右.國內(nèi)磷礦石產(chǎn)量明顯下降國內(nèi)重點(diǎn)省份磷礦石產(chǎn)量變化

環(huán)保高壓政策持續(xù)時間長,中小型落后企業(yè)得到整合,未來產(chǎn)量難以大幅提高.2016年以前,國內(nèi)磷礦石開采秩序混亂,小型企業(yè)眾多,這些企業(yè)技術(shù)落后,資源利用率低,生產(chǎn)對環(huán)境破壞較大.2016年5月中央開始第一輪環(huán)保督察,逐步關(guān)停這些小型落后產(chǎn)能企業(yè),2018年6月政策持續(xù)跟進(jìn),第一批回頭看又在全國逐步展開,2019年7月第二輪第一批環(huán)保政策又在上海、福建、海南等地展開,預(yù)計(jì)到2020年為期三年的環(huán)保核查措施會使得中小型企業(yè)已經(jīng)喪失復(fù)產(chǎn)能力.中國年產(chǎn)超過50萬噸的大中型磷礦占比由2009年的18%上升至2015年的43%,行業(yè)集中度正在不斷提高.

進(jìn)入2019年三季度以來,由于四川和云南地區(qū)磷礦石價格已處于較低水平,價格下跌空間有限,因此三季度磷礦石價格較為平穩(wěn).進(jìn)入四季度后,下游磷肥冬儲市場行情開啟對下游疲軟的行情起到一定支撐,在供給端持續(xù)收縮的刺激下,下半年磷礦石價格仍將平穩(wěn)運(yùn)行.

二、黃磷

黃磷又稱為白磷,因商品白磷帶黃色所以稱之為黃磷,白磷分子式為P4,是磷的一種同素異形體.此外還有紅磷,紫磷和黑磷.黃磷是由磷礦石加工而成,白色固體質(zhì)地較軟.黃磷不溶于水,溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑,常溫狀態(tài)下為立方晶型,熔點(diǎn)為44.1攝氏度,密度為1.88g/cm3,可用于制造磷酸和肥料.黃磷的化學(xué)性質(zhì)活潑,幾乎大部分元素均可與磷發(fā)生反應(yīng)生成磷化物,實(shí)驗(yàn)室中黃磷置于冷水中保存,34攝氏度可以在空氣中自燃,生成白色煙霧,主要成分為五氧化二磷（煙）和五氧化二磷與空氣中水結(jié)合生成的磷酸（霧）.白磷常溫下可以與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生火焰.黃磷有劇毒,人的中毒劑量為15mg,致死量為50mg.

傳統(tǒng)的黃磷制備方法主要分為電爐法和高爐法,其中電爐法產(chǎn)品質(zhì)量好、成本低,高爐法很少采用.電爐法是將磷礦石、焦炭、硅石按照一定的比例混合在三相電爐中,在1400-1500攝氏度高溫下進(jìn)行熔爐還原,其中要生產(chǎn)1噸黃磷,大約需要5噸磷礦石.

國外發(fā)達(dá)國家黃磷產(chǎn)量與磷礦石產(chǎn)量同步,在上世紀(jì)80年代達(dá)到頂峰.國外黃磷的主要生產(chǎn)國和地區(qū)為美國、西歐、哈薩克斯坦、俄羅斯和加拿大等,這些國家在上世紀(jì)80年代產(chǎn)量達(dá)到歷史最高,產(chǎn)量占到世界的90%左右,之后產(chǎn)能關(guān)閉,目前世界其他國家黃磷產(chǎn)量占比不到20%.

中國黃磷產(chǎn)業(yè)從1978年改革開放以來得到快速發(fā)展,截止2018年底,中國黃磷產(chǎn)能約為140萬噸,比1978年增長了47倍,生產(chǎn)量世界第一,占到世界總產(chǎn)能的85%左右,經(jīng)過40年的飛速發(fā)展,目前產(chǎn)能嚴(yán)重過剩.

1、需求端

在環(huán)保政策高壓下,中國黃磷表觀消費(fèi)量下降明顯.2018年中國黃磷消費(fèi)量為81萬噸,同比增速由2017年的10%左右下降至2.4%,2019年黃磷表觀消費(fèi)量僅為64.49萬噸,同比降幅擴(kuò)大至20%.

黃磷的下游需求主要為熱法磷酸、三氯化磷和其他.其中熱法磷酸一直都是黃磷主要的下游需求,2019年占比達(dá)到43%,三氯化磷占比逐漸增加至43%,其他包括一些磷酸鹽、赤磷、五氧化二磷等.國內(nèi)黃磷表觀消費(fèi)量下降明顯2019年國內(nèi)黃磷消費(fèi)量整體疲軟國內(nèi)黃磷主要下游需求結(jié)構(gòu)

中國磷酸總產(chǎn)能嚴(yán)重過剩,需求有所回落.表觀消費(fèi)量約為172萬噸,增長緩慢.磷酸下游近60%的消費(fèi)還是集中在化肥領(lǐng)域,所以在環(huán)保政策的持續(xù)下,磷酸產(chǎn)能有可能將繼續(xù)下滑.

在降能耗促環(huán)保的政策下,中國主動調(diào)整磷酸產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),發(fā)展高純度濕法磷酸來替代部分熱法磷酸.2007年之前國內(nèi)一直以熱法磷酸為主,濕法磷酸占比幾乎為零,2019年中國磷酸產(chǎn)量約為380萬噸,其中濕法磷酸已達(dá)到100萬噸,占比達(dá)到26%.

上世紀(jì)80年代,國外工業(yè)也主要以熱法磷酸為主,隨后逐步被濕法磷酸所取代,目前發(fā)達(dá)國家工業(yè)磷酸濕法制備占比已經(jīng)達(dá)到85%,美國甚至達(dá)到了100%.濕法磷酸具有能耗低,成本低,市場競爭強(qiáng)的顯著優(yōu)勢,隨著濕法磷酸凈化技術(shù)的進(jìn)步,熱法磷酸占比將進(jìn)一步下降.國內(nèi)近幾年磷酸產(chǎn)能和產(chǎn)量（噸）2019年國內(nèi)濕法和熱法磷酸占比

中國熱法磷酸的下游主要是工業(yè)和食品級磷酸,需求增長出現(xiàn)分化,整體需求疲軟.熱法磷酸下游主要為磷酸鹽、電鍍氧化、耐火材料等,其中磷酸鹽占比達(dá)到30%,電鍍氧化為5%,剩下2%為耐火材料.傳統(tǒng)磷酸鹽種類繁多主要包括三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、磷酸氫鈣、四磷酸鈉和有機(jī)磷酸鹽.

中國三聚磷酸鈉主要分布在西南和華中地區(qū),其中西南占比超過70%.其下游主要應(yīng)用在陶瓷工業(yè)、洗滌工業(yè)和印刷紡織等,其中工業(yè)級三聚磷酸鈉目前主要用于合成洗滌劑助劑,但是由于磷元素排放會導(dǎo)致湖泊富營養(yǎng)化,目前正在被新型環(huán)保原料所替代.食品級三聚磷酸鈉主要用于持水劑,食品保鮮劑等.2014至今,國內(nèi)三聚磷酸鈉產(chǎn)能嚴(yán)重過剩,開工率不到50%,2019年三聚磷酸鈉產(chǎn)量僅為40.1萬噸,連續(xù)6年下降.三聚磷酸鈉下游需求結(jié)構(gòu)三聚磷酸鈉需求疲軟2020年以來三聚磷酸鈉工廠庫存顯著升高

六偏磷酸鈉是由黃磷加上純堿在氧化爐中加熱制成的,六偏磷酸鈉下游需求分為三類.一類是軟水劑,用于洗滌和水處理的應(yīng)用；一類是調(diào)高食品的持水性,防止脂肪氧化,多用于肉制品、魚肉和火腿等；一類是用于印染的分散劑或者選礦中浮選劑.其產(chǎn)量地域分布較為分散,四川和湖北地區(qū)產(chǎn)量占比最高,分別達(dá)到33%和31%.企業(yè)層面,四川啟明星產(chǎn)能達(dá)到5萬噸,湖北興山縣磷化工公司和川東化工分別具有4萬噸年產(chǎn)能的能力,并列第二,行業(yè)前十家企業(yè)占行業(yè)總產(chǎn)能的66.57%.六偏磷酸鈉產(chǎn)能和產(chǎn)量變化

2、供給端

國內(nèi)供給側(cè)改革影響,黃磷供給端收縮效果顯著.2016年以來國家積極推動供給側(cè)改革,淘汰落后產(chǎn)能,加之環(huán)保政策高壓下,2017年開始黃磷產(chǎn)能有所下降,2018年產(chǎn)能為142.45