磷化工行业研究报告:磷矿石价格上行、磷化工有望持续景气.docx
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1、磷化工行业研究报告:磷矿石价格上行、磷化工有望持续景气1.磷矿战略资源、地位突出1.1.概述:磷矿是农业和工业基础原料磷矿为我国战略性资源之一。工业和农业产品中的磷主要从磷矿石中提取,它既是制取磷肥、饲料等的重要化工矿物原料,也是精细磷化工产品的磷源,因此在国民经济和社会发展中具有重要的地位和作用。地壳表生磷来源于火山喷发。目前地球上的磷元素主要存在于地幔中,地幔中磷的平均丰度值约为 710 -6,而地幔的体积较为庞大,占了地球体积的 80%以上。对于我们所能开采的磷矿来说,海底火山喷发对目前地表磷资源的形成起到至关重要的作用,正因远古时期火山的不断喷发,才能将地底所埋藏的磷资源,不断的带到地
2、表中来,最终以磷酸盐形式存在于地表。地球上磷元素在陆地系统和水生系统中循环。在陆地生态系统中,人类通过对土壤、岩石中存在的磷元素进行提炼、加工,将其转化为日常的磷酸盐产品(通常为磷肥),植物吸收后将磷元素转化为自身营养物质,其自然枯萎凋零后所包含的营养物质也会重新回归大地,自此陆地上的磷元素形成闭环。在水生生态系统中,海底火山爆发为水生系统带来磷元素,此外,经人为施肥以及雨水等条件的诱发,陆地生态系统中的磷元素随着河流湖泊等渠道向大海汇集,海底动植物通过海水对磷元素进行吸收,再经过人为的捕捉、食用、排泄等过程,让水生生态系统中的磷元素重新回归陆地系统的循环。我国磷矿储量中 87为沉积型磷块岩。
3、我国磷矿类型有沉积型、变质型、岩浆岩型、鸟型和风化型,其中前3 种为主要类型,占总量的99.6%。沉积型磷矿占全国总量的 87%,其矿床规模大,矿床品位相对较高,是目前开发利用的主要对象。变质型和岩浆岩型磷矿占14.6%,这两类磷矿床一般规模较小,品位低,但矿石易选,岩浆岩型磷矿还共伴生铁矿、蛭石、石墨等矿产,在目前经济条件下,绝大多数在综合开采利用。鸟型及风化型(都属于表生型)的磷矿只占0.4%。我国磷矿资源分布集中。集中度方面,我国磷矿主要分布于九个地区,分别为云南滇池地区,贵州开阳、瓮福地区,四川金河、清平、马边地区和湖北宜昌、胡集、保康地区。这些地区所含有的富矿较多,总占有面积达全国的
4、 80%,是目前开发和使用的主要地区。我国磷矿资源品位较低。品位方面,根据刘龙琼在国际国内磷矿资源开发最优边际品位及其预测研究一文中的数据,我国的磷矿石平均品位只有可开采储量平均品位为 16.86%,是世界上磷矿石平均品位最低的国家。我国磷矿品位低于 25%的储量占比超过一半,富矿( 30%)储量仅占全国储量的 9.4%,磷富矿储量集中分布贵州、云南、湖北省份。1.2.工艺:多以露天开采、浮选工艺为主磷矿的开采方式主要包括露天开采和地下开采两种:露天开采是指采掘设备在敞露的条件下,以山坡露天或凹陷露天的方式,分阶段向下剥离岩石和采出有用矿物的一种采矿方法,主要流程包括五个部分:穿孔、爆破、装采
5、、运输以及排土。露天开采具有成本低、劳动条件好、工作安全和矿石回收率高等优点,但受天气的影响比较大,存在粉尘等环境污染的可能性。 地下开采是指通过挖掘、爆破等技术深入到地下矿洞来对磷矿资源进行挖掘,主要流程包括开拓、采切和回采。当矿床埋藏在地表以下很深的地方时,采用地下开采方式是较为合理的。地下开采具有减少扬尘问题和避免自然环境影响开采进程等优点,但过程比较繁琐,建设周期较长。我国磷矿采用露天开采加地下开采同步进行的方式。对于我国的资源条件来说,我国的磷矿石 87%为沉积岩,70%为中低品位胶磷矿,矿物颗粒细,嵌布紧密,有害杂质多,开采难度大,在这样的条件下我国采用露天开采加地下开采同步进行的
6、方式。观之全球其他磷矿生产大国,比如摩洛哥以及美国,这两国的磷矿特点较为明显,二者的磷矿中大多数为沉积层,矿层深度较浅,同时矿产的品位也比较高,因此较为适合露天直接开采。磷矿的选矿工艺在发展中不断丰富。在人类大规模开采利用磷资源的过程中,磷矿选矿工艺也随之不断发展。传统的磷矿石选矿工艺有:擦洗脱泥法、重介质选矿法、浮选法以及重磁浮联合法等。新型磷矿石选矿工艺主要有:微生物处理法、干式电选法、磁罩盖法以及选择性絮凝法等,虽然新型工艺的实验室指标较好,但是几乎没有在工业中应用。工业生产中选择合适的磷矿石选矿工艺有助于得到品位高、回收率高、成本低的磷精矿。浮选工艺为磷矿选矿中应用最多的技术。浮选工艺
7、分为正浮选工艺、反浮选工艺、正-反浮选工艺、反-正浮选工艺和双反浮选工艺。正浮选工艺适用于嵌布粒度很细的硅质及硅酸盐型磷矿。将磷矿石一次磨细到单体解离,添加 S 系列抑制剂将脉石矿物抑制,然后添加捕收剂将磷矿物浮出,这种工艺流程简单,杂质分离效率高。反浮选技术适用于高碳酸盐低硅含量磷矿石,是在弱酸介质下抑制磷矿物,然后用选择性强的捕收剂浮出碳酸盐矿物,此工艺流程简单,碳酸盐分离效率高,实现了常温和低温浮选。正-反、反-正和双反浮选技术主要用于硅-钙(或钙-硅)质磷矿石,其实质是碳酸盐浮选和硅酸盐浮选两种技术的组合,用两步浮选工艺分别排除磷矿石中的碳酸盐和硅酸盐杂质。1.3.中国 :磷矿自给自足
8、、下游主要为肥料磷与日常生活密切相关,传统磷化工产品主要用于农业领域。从产业链来看,磷化工产业链的上游起始于磷矿石,通过硫酸浸泡、加热等方式可制得中游产品磷酸以及黄磷等。这些产品最终被制成磷酸一铵、磷酸二铵、草甘膦、磷酸铁锂等下游产品,分别应用于农业、工业等领域。其中磷化工产业链最大的下游领域为农业,据百川盈孚数据显示,2021年我国用于制作磷肥(主要为磷酸一铵和磷酸二铵)的磷矿石占比约71%。磷肥以磷矿石为原料,在不同的环节中有不同的去向。磷肥是我国三大基础肥料之一,在整个磷肥产业链中,磷矿资源在不同的环节中有不同的去向。由于选矿、运输等措施部分磷矿资源会损失,只有精选出的磷矿资源才能被用来
9、生产磷肥等下游产品,在此过程中损失的磷矿资源一般存在于矿渣、废水中,难以再利用。当磷矿石进入磷肥企业中,在磷肥加工过程中,部分磷进入产品中,但是由于机械损耗、三废处理会产生一定的资源损失。磷与农业息息相关,土壤中磷含量的高低直接影响到农作物的产量。磷对农作物的生长繁殖有不可取代的作用,绿色植物缺磷时,光合作用将明显受到抑制。土壤中的磷一般不能满足农作物的需要,必须通过施用磷肥来补充。据联合国工业发展组织估计,在上世纪70-80 年代的近20年中,世界谷物增加的产量中有 40%产量是由于化肥用量增加带来的。磷肥对不同农作物的生产起到促进作用。磷肥的增产效果取决于一系列因素,主要是土壤性质,作物类
10、型及肥料自身的特点。以作物类型来看,每千克可分别实现马铃薯增产 33.2 千克、玉米增产9.1 千克、小麦增产 8.1 千克、油菜增产 6.3 千克、水稻增产4.7 千克、棉花增产2千克。对于磷肥的增产效果来说,随着施肥技术的改进和釆用精准施肥条件,单位磷肥对农作物的增产量会迅速提升。我国磷矿石自给自足,进出口比例低。2017-2021 年我国磷矿石产量在 8000-13000 万吨/年,进出口量均不超过100 万吨,自给率接近99%。磷化工产业链各下游产品中所包含的磷元素主要来自于磷矿石。因此我国具有较为完整的磷矿石产业链。 磷矿石开采受政策严格控制,产量总体下降。由于我国磷矿石长期以来存在
11、着过度开采以及环境污染等问题,近年来政策对磷矿石的管制逐渐趋严,磷矿石产量总体呈下降趋势。根据百川盈孚数据,磷矿石在2021年的产量约为 10271.8 万吨,虽然较 2020 年有所增长,但相比2017年水平下降 16.6%。磷酸一铵(MAP)和磷酸二铵(DAP)是传统磷化工主要下游产品,近年来过剩产能得到出清。用于生产 MAP 以及DAP 的磷矿石占比分别约35.5%以及 35.0%。近年来随着我国农业政策不断强调减肥增效,我国化肥产品的产量和消费量有了明显的下滑,2021 年我国MAP 和DAP的产量分别为 1242.7 万吨以及 1354.0 万吨,表观消费量分别为864.1万吨以及7
12、28.3 万吨。与 2017 年相比产量分别下降了46.3%和23.0%;表观消费量分别下降了 57.8%和 34.8%。磷酸铁锂属于磷酸盐的一种,是目前磷化工产业链中增长最快的下游产品。在“碳中和”政策的推动下,新能源汽车对传统燃油车的替代趋势愈发明显,而受益于新能源汽车产销的高速增长,磷酸铁锂动力电池正在逐步放量。2021 年磷酸铁锂产量以及表观消费量分别约为45.16万吨以及45.2 万吨,2017 年以来 CAGR 分别约为42.4%以及42.1%,在磷化工产业链主要产品中增长最快。2.供给:我国产量全球领先、一体化优势明显2.1.我国储量全球第二、产量全球第一磷矿石全球分布集中,我国
13、储量排名第二,产量排名第一。根据USGS 2021 年数据,全球磷矿石储量主要分布在摩洛哥、中国、埃及、阿尔及利亚等国家,其中摩洛哥磷矿石储量为500 亿吨,占比约70.42%,为全球第一,我国磷矿石储量仅 32 亿吨,占比4.51%,位列全球第二。世界主要磷矿石生产国包括中国、摩洛哥、美国、俄罗斯等国家,其中中国以38.6%的磷矿石产量占比位列全球第一,摩洛哥产量占比为17.3%,位居其后。中国磷矿石储量全球占比仅为 4.51%,产量却占全球38.6%,储采比低,磷矿石存在过度开采问题。全球磷矿石产量逐年下降。磷矿石作为一次性矿产资源,不可再生、不可循环利用的特点导致其储量和产量增长有限。根
14、据USGS数据,2021年全球磷矿石产量约为 22000 万吨,相比2020 年的21900 万吨小幅上涨0.46%,相较 2017 年的 26900 万吨下降 18.22%,近5 年总体呈下降趋势。国内磷矿石产能、产量分布集中度高。产能方面,2021 年我国磷矿石产能排名前三的企业为贵州磷化集团、云天化和兴发集团,产能占比分别为 24.13%、21.11%和 8.75%,产能占比之和超过50%。产量方面,2021年我国磷矿石产量主要分布在湖北、贵州、云南、四川四个省份,湖北省磷矿石产量最多,占全国总产量的 46.58%,超过贵州(23.78%)、云南(19.7%)两省磷矿石产量之和,四川省磷
15、矿石产量占比为7.55%。国内磷矿石产量总体呈下降趋势,2021 年有所增长。2017-2020年我国磷矿石产量连续下滑,从 2017 年的 12313 万吨逐年下降至2020年的8917 万吨,2021 年磷矿石产量为 10272 万吨,较2020 年上涨约15.2%,2022 年 1-5 月磷矿石产量为 4160 万吨,较2021 年1-5 月的3926万吨上涨6.0%。2.2.产业链布局一体化、矿产优势凸显磷化工企业布局产业链一体化,磷矿以自供为主。随着磷化工企业产业链延伸,对自有磷矿石的需求逐步攀升。具备磷矿石生产能力的企业中,仅云天化、川恒股份、兴发集团部分磷矿石用于外销,其他企业均
16、为自用。2021 年 7 月云天化集团宣布不再对外出售磷矿石,外销占比进一步减少;川恒股份控股子公司福麟矿业开采出的磷矿石主要用于满足日常生产,其余部分根据市场价格对外销售。企业惜售,磷矿石供给偏紧,主矿区企业优势进一步凸显。产业链一体化下,磷化工企业纷纷布局上游磷矿。国内磷化工企业远期磷矿石扩产规模达 2220 万吨/年。其中,兴发集团200 万吨/年产能预计年内投产,川恒股份、川发龙蟒、司尔特、云图控股、新洋丰、湖北宜化等多家企业规划产能预计于 1-3 年内陆续建成。磷化工企业积极布局磷矿生产,以减少原材料价格波动对生产成本的影响,丰富磷化工产品结构,增强公司抗风险能力。2.3.环保等政策
17、趋严、开采新增难度提升政策推动磷矿石产能出清。受国家环保限采及长江保护治理等政策影响,磷矿开采行业落后产能持续退出,限制了磷矿产量的增长。2022年4月,工业和信息化部等六部门联合印发关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见,指出严控炼油、磷铵、电石、黄磷等行业新增产能,加快低效落后产能退出;多措并举推进磷石膏减量化、资源化、无害化,稳妥推进磷化工“以渣定产”。国内湖北、贵州、云南、四川等主要磷矿产区近年也陆续出台磷矿石限产相关政策,随着磷矿石各主要产区企业限产减产,新的磷矿开采审批制度日趋严格,磷矿石供给趋紧。部分地区磷矿开采上限逐年下调。以湖北省宜昌市为例,2022年省内磷矿石开
18、采量限额为 1000 万吨,相比 2016 年的1400 万吨降幅达到29%,这是自 2016 年以来湖北省宜昌市第三次下调此约束性指标。先期下达总量控制计划为 850 万吨,其中远安县 240 万吨、兴山县210 万吨、夷陵区400 万吨。政策推动下,我国部分省份磷矿石明显减产。我国磷矿产区的4个主要省份中除湖北外,其他省份均有明显减产:2021 年贵州磷矿石产量为1898 万吨,较 2017 年的 5091 万吨下降62.72%;2021 年云南磷矿石产量为 1563 万吨,较 2017 年的 2292 万吨下降31.8%;2021 年四川磷矿石产量为 724 万吨,较 2017 年的 9
19、87 万吨下降26.65%。2021 年湖北磷矿石产量为 4054 万吨,较 2017 年的 3926 万吨小幅上涨3.24%;3.需求:农业景气上行、新能源提供增量3.1.农业景气上行带动磷矿石需求3.1.1.农产品价格上涨、种植面积增长磷化工产业链最主要下游为农业。根据百川盈孚数据,2021年用于制作磷复合肥的磷矿石占比约 71%,黄磷和磷酸盐占比分别为7%和6%。目前主要磷肥产品包括,磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钙、重过磷酸钙等。农产品价格上涨,对磷矿石需求起到支撑作用。截至2022年6月23日,国内小麦现货价报 3125.56 元/吨,同比增长21.25%,较2020年同期上涨 34.
20、88%;大豆现货价报 5785.79 元/吨,同比增长10.67%,较2020年同期上涨 41.48%;玉米现货价报 2885.41 元/吨,同比增长0.48%,较2020年同期上涨 32.14%。农产品价格上涨,有望促使磷肥需求增加,从而拉动磷矿石需求提升。耕地面积上涨,磷肥需求增加,带动磷矿石需求增长。2021年全国粮食播种面积 176,447 万亩,同比增长 1,295 万亩,涨幅为0.7%;谷物种植面积为 15.03 亿亩,同比增长 2.3%,其中玉米种植面积为6.5亿亩,同比增长 5%,小麦种植面积为 3.54 亿亩,同比增长0.8%。国内农作物种植面积的提升有望促使磷肥施用总量的提
21、高,从而将带动磷矿石的需求增长。另外,全球农产品价格上涨有望对磷肥需求起到支撑作用。截至2022年 6 月 22 日,玉米 CBOT 期货结算价报693.75 美分/蒲式耳,较年初上涨17.73%;大豆 CBOT 期货结算价报 1652.75 美分/蒲式耳,较年初上涨21.93%;小麦 CBOT 期货结算价报 988.75 美分/蒲式耳,较年初上涨30.45%,并且仍处于上行通道。3.1.2.磷肥价格持续上涨、行业景气上行国内磷酸一铵产能逐步出清,磷酸二铵产能利用率逐步提升。2017年,国内磷酸一铵年产能为 2536 万吨,随着行业供给侧改革的推行,中小企业的退出力度加大。2021 年国内磷酸
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