化工行業(yè)鉀肥專題研究報告-供需錯配、鉀肥行情東風(fēng)再起

化工行業(yè)鉀肥專題研究報告：供需錯配、鉀肥行情東風(fēng)再起1.鉀肥：基礎(chǔ)肥料，無可替代1.1.鉀元素與鉀礦1.1.1.鉀元素與鉀礦的形成鉀元素（K）是地殼中最常見的七大基本元素之一，在地殼中的含量2.6%。地球上的鉀元素來自于宇宙中的超新星爆炸，爆炸后產(chǎn)生大量的自由中子經(jīng)過慢中子捕獲過程（也稱為：s過程）形成了地球上常見的元素。鉀在自然界中只以化合物形式存在，在海水中以鉀離子的形態(tài)存在，含量約為0.38g/kg，在陸地上主要存在于鉀堿礦中，云母、鉀長石等硅酸鹽中都富含鉀。地質(zhì)學(xué)對于鉀礦的形成模式有多種觀點。一般常見的三種形成模式分別為陸表海盆成鉀作用模式、異常蒸發(fā)成鉀模式和裂谷成鉀模式。對鹽類礦床中鹽類來源，地質(zhì)學(xué)專家持多源說觀點，即海源、陸源和深源。地球已探明的鉀鹽資源/儲量為2500億噸(K2O)，主要鉀鹽礦床屬于古代海相，幾乎所有巨型石鹽和硫酸鹽沉積層系都是巨量海水滲入封閉凹陷后蒸發(fā)析出形成。近年，有學(xué)者根據(jù)裂谷盆地鉀鹽礦床特征，提出的裂谷成鉀模式可分為3個成鉀作用過程：蒸發(fā)沉積、沉積淋濾及變質(zhì)—改造。1.1.2.鉀礦以巖石礦為主全球鉀礦以巖石礦為主，光鹵石和鉀鹽湖開采較少。地球上的鉀元素以鉀鹽的形式存在于鉀礦石中。自然狀態(tài)下鉀鹽存在于鉀鹽巖石或地下鹽湖含鉀的鹽溶液中，因此鉀礦可以大體分為鉀巖石礦和鉀鹽湖礦。全球鉀鹽礦分布不均衡，超過四分之三數(shù)量的鉀鹽礦分布在北半球北緯30~60°之間。我國鉀鹽礦床以現(xiàn)代鹽湖型為主，集中分布在青海、新疆和西藏。根據(jù)2020年發(fā)布的《中國礦產(chǎn)地質(zhì)志·鉀鹽礦卷》數(shù)據(jù)，截至2018年底，全國查明鉀鹽礦50處，發(fā)現(xiàn)鉀鹽礦產(chǎn)地為120處，其中1處超大型鉀鹽礦床、8處大型鉀鹽礦床、14處中型鉀鹽礦床，其余均為小型、礦點或礦化點，主要分布在青海、新疆、西藏、四川和云南等地。我國目前以開采鉀鹽湖為主。固體礦床儲量很少，集中分布在云南勐野井鉀鹽礦床和四川渠縣農(nóng)樂鄉(xiāng)雜鹵石礦床。1.1.3.鉀礦開采方式鉀礦的開采主要分為旱采法（又名干式豎井采礦法）和水溶法（又名濕式溶解采礦法）2種方式：1）旱采法：旱采法是在地表下幾百米深的礦床上，使用炸藥或切割的方式開采粗鹽，然后通過豎井輸送到地面工廠進(jìn)行處理。旱采法適用于位置較淺的鉀礦，一般深度不超過1000米，典型的開采方法有房柱式開采和轉(zhuǎn)孔爆破法。旱采法具有運營成本低，開采經(jīng)驗更豐富的優(yōu)點，同時需要更大的資本投入。世界上天然鉀鹽礦藏仍主要用干式豎井采礦法，目前我國在老撾的鉀鹽礦多用此法。2）水溶法：水溶法通過較深的鉆孔，用淡水溶解礦藏中易溶解的鉀鹽，并將含鉀溶液抽回到地面的大容器中，再將熱溶液冷卻，使得氯化鉀結(jié)晶析出。水溶法適用于位置較深或者礦床形狀不規(guī)則的鉀礦，礦床深度一般在0~3000米，典型的開采方法是鹽溶解并抽取鹽水至地面進(jìn)行處理。與旱采法相比，資本支出相對較低，投產(chǎn)時間相對較短，環(huán)境影響較小，低勞動力需求，允許更彈性化的營運，能夠開采更深或形狀不規(guī)則的礦床。但實際營運中使用水溶法采礦的鉀礦較少。1.2.鉀鹽：主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)1.2.1.鉀鹽作為鉀肥用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)世界鉀鹽工業(yè)、農(nóng)業(yè)消費結(jié)構(gòu)趨于平穩(wěn)，農(nóng)業(yè)消費占比86%。根據(jù)聯(lián)合國食物和農(nóng)業(yè)組織（FAO）數(shù)據(jù)，2020年全球鉀鹽消費量總計4482.3萬噸，其中農(nóng)業(yè)消費3871.1萬噸占比86%，工業(yè)消費611.2萬噸占比14%。2016年至今世界鉀鹽工業(yè)、農(nóng)業(yè)消費量逐年增加，年平均增速約為2%，而鉀鹽消費結(jié)構(gòu)保持平穩(wěn)，農(nóng)業(yè)和工業(yè)消費占比分別穩(wěn)定在86%和14%左右。鉀鹽主要用途是作為鉀肥用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。鉀肥上游原材料主要包含鉀石鹽、光鹵石、苦鹵等。中游鉀肥種類繁多，包括氯化鉀、硫酸鉀、磷酸二氫鉀、草木灰等。因鉀肥在植物生長發(fā)育的過程中起到至關(guān)重要的作用，因此鉀肥下游被普遍應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園林景觀等行業(yè)。1.2.2.鉀肥可分為含氯鉀肥和不含氯鉀肥兩大類鉀肥是以鉀元素為主要養(yǎng)分的肥料，根據(jù)化學(xué)成分可以分為含氯鉀肥和不含氯鉀肥2大類。含氯鉀肥即氯化鉀，是易溶于水的速效性鉀肥，其中鉀含量50%-60%（以氧化鉀計），可作為基肥和追肥使用。不含氯鉀肥通常包括硫酸鉀、硝酸鉀、磷酸鉀、有機(jī)鉀和草木灰等，其中市面上應(yīng)用較廣泛的是硫酸鉀、硝酸鉀和磷酸二氫鉀。硫酸鉀的鉀含量在50%-52%左右，除可作基肥和追肥外，也可作根外追肥使用；硝酸鉀鉀含量46%，適宜用作追肥；磷酸二氫鉀鉀含量約34%，可用作基肥、種肥、追肥、浸種等。鉀肥產(chǎn)品中，氯化鉀占主要市場份額，同時氯化鉀的下游應(yīng)用以農(nóng)業(yè)為主。氯化鉀、硫酸鉀、硫酸鉀鎂和硝酸鉀占據(jù)主要市場。以我國為例，2020年國內(nèi)氯化鉀消費量占鉀肥總量的70%，其次是硫酸鉀占13%?？疾炻然浀南M數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)2020年國內(nèi)氯化鉀表觀消費中復(fù)合肥、直接種植和其他鉀鹽分別占比49%、8%和38%，即57%的氯化鉀用于農(nóng)業(yè)肥料領(lǐng)域，用于其他非農(nóng)業(yè)領(lǐng)域僅占比43%，包括醫(yī)藥、食品加工等領(lǐng)域。1.2.3.鉀肥生產(chǎn)工藝多樣化鉀肥的生產(chǎn)工藝根據(jù)產(chǎn)品種類有所差異：1）氯化鉀的生產(chǎn)工藝多樣，傳統(tǒng)的透膜分離法、萃取法、溶析法以及沉淀法等生產(chǎn)工藝危害性較大、流程復(fù)雜、對生產(chǎn)設(shè)備要求較高，不適合在實際的工業(yè)生產(chǎn)中運用。現(xiàn)在常用的生產(chǎn)方法有：冷分解浮選生產(chǎn)法、冷結(jié)晶浮選生產(chǎn)法、反浮選結(jié)晶生產(chǎn)法、熱熔生產(chǎn)法以及對鹵生產(chǎn)法。2）硫酸鉀的生產(chǎn)工藝主要有3種，分別是曼海姆生產(chǎn)法、芒硝生產(chǎn)法以及軟鉀鎂礬生產(chǎn)法。硝酸鉀的生產(chǎn)工藝有3種，分別是：復(fù)分解生產(chǎn)法、中合法以及離子交換法。其中復(fù)分解法又可分為氯化鉀-硝酸鈉復(fù)分解法和氯化鉀-硝酸銨復(fù)分解法2種。1.3.鉀肥：糧食的糧食1.3.1.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中鉀肥施用范圍廣闊禾谷類及各種經(jīng)濟(jì)作物適宜施用鉀肥。禾谷類是主要的鉀肥施用作物，玉米、稻米和小麥合計占比達(dá)到42%，蔬菜水果、糖類、油棕等經(jīng)濟(jì)作物及豆科作物也施用鉀肥。在具有灌溉條件、排水狀況良好或多雨地區(qū)大多數(shù)作物都可施用氯化鉀，少數(shù)經(jīng)濟(jì)作物為改善品質(zhì)，不宜施用氯化鉀。鉀肥的施用方法取決于土壤質(zhì)地和農(nóng)作物種類。土壤質(zhì)地方面，砂質(zhì)土速效鉀含量較低，一般低于80mg/kg，應(yīng)增施鉀肥；粘質(zhì)土速效鉀含量80－120mg/kg之間，可少施或不施鉀肥。缺鉀又缺硫的土壤可施硫酸鉀。輪作施鉀以及鉀肥品種之間的合理搭配同樣重要。在冬小麥、夏玉米輪作中，鉀肥應(yīng)優(yōu)先施在玉米上。硫酸鉀成本偏高，適宜于煙草、糖類作物、果樹等高效經(jīng)濟(jì)作物，氯化鉀較便宜，適宜于纖維作物。1.3.2.鉀肥在農(nóng)業(yè)上具有不可替代性鉀肥是農(nóng)作物生長發(fā)育過程中不可或缺的肥料，是糧食的糧食。鉀元素在植物的體內(nèi)一般占干物質(zhì)重的0.2%-4.1%，僅次于氮元素。鉀在植物生長發(fā)育的過程中可以參與60種以上的酶系統(tǒng)的活化作用，同時參與植物的光合作用、碳水化合物代謝、蛋白質(zhì)的合成等生理過程，還能增強(qiáng)作物抗逆性，提高抗旱、抗寒、抗病、抗倒伏等能力，對作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)具有十分重要的作用。鉀肥與氮肥磷肥對農(nóng)作物的作用各有特點。氮肥是世界化肥生產(chǎn)和使用量最大的肥料品種，氮是構(gòu)成蛋白質(zhì)的主要元素，適宜的氮肥用量能促進(jìn)農(nóng)作物葉子的生長。磷肥中的磷元素是核酸和核蛋白的組成成分，能加速細(xì)胞分裂，促使植物根系和地上部分快速生長。鉀肥的施用可提升作物對氮、磷的吸收，有利于植物莖稈中纖維素的形成與維管束發(fā)育，提高農(nóng)作物的口感和營養(yǎng)。1.3.3.農(nóng)業(yè)中鉀肥消費量的影響因素農(nóng)業(yè)中的鉀肥消費需求受到人口增長、人均食物消耗的增長和單位作物化肥施用量三方面因素的影響：

人口增長及人均食物消耗的增長帶動農(nóng)業(yè)發(fā)展，鉀肥消費需求因而受到影響。近20年來，全年人口數(shù)量穩(wěn)定增長，由2000年61.1億人增長到2020年77.6億人，增加了26.4%，年復(fù)合增長率為1.2%。人均食物消耗的增長受全球人均GDP影響，其同樣保持增長趨勢，2020年人均GDP為10520美元，與2000年的7857美元相比增長了33.9%。受全球人均耕地面積下降和糧食需求增長的影響，全球鉀肥每畝用量呈現(xiàn)上升趨勢。中國、印度等人口大國的人口快速增長導(dǎo)致的人均耕種面積下降現(xiàn)象明顯。2018年中國人均耕地面積0.085公頃，遠(yuǎn)低于世界平均水平0.184公頃。據(jù)世界糧油組織（FAO）數(shù)據(jù)，2019年鉀肥每畝用量的全球平均值為24.2千克/公頃，與2000年14.87千克/公頃相比增長高達(dá)62.7%，復(fù)合增長率2.6%。在耕地面積受限與糧食需求增長的矛盾下，糧食單位產(chǎn)量的提高愈發(fā)重要，其中農(nóng)化產(chǎn)品的投入是提高產(chǎn)量的重要方式。糧食的剛需屬性將支持全球鉀肥需求量繼續(xù)增長。2.供給：資源集中，巨頭壟斷2.1.全球鉀資源分布不均，主要集中于北半球2.1.1.加拿大、俄羅斯和白俄資源儲量領(lǐng)先全球鉀資源主要分布在加拿大、俄羅斯和白俄羅斯。美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）2021年發(fā)布的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2020年全球鉀鹽可開采儲量（K2O）大于37億噸，主要分布在北美和東歐地區(qū)，其中加拿大、俄羅斯和白俄羅斯的儲量分別為11億噸、7.5億噸和6億噸，分別占全球總量的30%、20%、16%，合計占比66%。中國鉀鹽儲量3.5億噸，占世界鉀鹽儲量的9%，排名第四。2.1.2.固體鉀礦主要分布在北美和歐洲北美和歐洲是全球大型固體鉀礦資源的聚集地。北美方面，固體鉀礦主要分布在加拿大和美國。加拿大擁有加拿大薩斯卡徹溫—美國北達(dá)科塔ElkPoint盆地鉀鹽成礦區(qū)和加拿大新不倫瑞克省Marinetimes盆地鉀鹽成礦區(qū)2個主要巖石礦區(qū)，前者是世界級超大型鉀礦帶，鉀鹽分布范圍廣，厚度大，品位高，以優(yōu)質(zhì)鉀石鹽型為主；后者也已發(fā)現(xiàn)5個大型鉀礦床。美國的亞里桑那州Holbrook盆地鉀鹽成礦區(qū)鉀鹽礦床規(guī)模大，埋藏淺，品位高。歐洲方面，固體鉀礦區(qū)集中分布在俄羅斯和白俄羅斯，其中俄羅斯的東西伯利亞涅帕盆地鉀鹽成礦區(qū)鉀鹽資源儲量高達(dá)1200-1300億噸。亞洲、非洲和南美洲固體鉀礦