中國磷化工行業發展趨勢

一、概況

磷元素廣泛存在生物體和自然界中，是構成基礎化工和現代農業不可或缺的元素。磷存在于人體細胞中，是維持骨骼和牙齒的必要物質，幾乎參與所有生理上的化學反應。單質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晶固體，黑磷是具有金屬光澤的晶體，在同素異形體中反應活性最弱，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聯結，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。

磷化工產業以磷礦為基礎原料，主要通過濕法和熱法加工為濕法磷酸和元素磷，進而進行后加工，生產農業用的化學肥料和工業用的精細磷化工。廣義的磷化工行業包括磷復肥行業、黃磷行業和后加工行業即磷酸、磷酸鹽和磷化物等，目前我國磷復肥占到行業的76%左右，11%生產黃磷，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，然后經氧化、水化等反應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。熱法磷酸的生產方法國內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過除塵后使磷冷卻呈液態，然后將液態磷經燃燒、水化、除霧制成磷酸。

濕法磷酸是用無機酸分解磷礦石，分離出粗磷酸，再經過凈化后制得磷酸產品，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

磷礦石多產于沉積巖，現在已存的含磷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年關閉低產礦山。我國2009年開始實施磷礦石出口配額，2016年國務院審批通過的《全國礦產資源規劃（2016-2020年》首次將磷列為戰略性非金屬礦產。國內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，基礎儲量達到700億噸。其中摩洛哥和西撒哈拉儲量達到500億噸，占到全球基礎儲量的70%左右，處于絕對領先對位。中國磷礦資源排名世界第二，亞洲第一，儲量超過30億噸，占比達到5%，其他資源主要集中在非洲，中東和美洲。

世界范圍內磷礦石產量主要集中在像美國、中國這樣的消費大國和像摩洛哥這樣的資源大國。據調查數據顯示，2018年世界磷礦石產量2.7億噸，其中中國產量1.4億噸，占比達到52%，其次是摩洛哥和美國，年產量都在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，世界磷礦石產量增速大幅降低，到2018年產量增速降至0.4%，主要由于中國國內去產能導致的產量大幅下降。全球磷礦資源地區分布2018年世界各國磷礦石產量（億噸）世界磷礦石產量和增速

2018年中國磷礦石產量907萬噸，其中貴州、湖北、云南和四川四省產量就達到881萬噸，占到總產量的95%以上，資源優勢明顯，從而形成了“南磷北調，西磷東調”的基本局面。國內磷礦資源分布集中國內磷礦石產量情況（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，適用于機械開采。2013年我國“三磷”審查表明，中國磷礦資源中地下開采占比達到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。

我國磷礦石主要集中在云南、四川、貴州和湖北，這些地區大部分處于內陸高原，磷礦運輸成本較高。反觀美國和摩洛哥，美國磷礦資源58%集中在弗羅里達州，位于美國中部平原，依托港口運輸，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，出口可以方便地通過歐云港運到世界各地。

世界磷礦石的平均品位在30%左右，達到一級磷礦水平，中國平均僅為17%，多為二三級水平。我國磷礦資源主要以沉積型磷塊巖為主，礦石中雜質較多，同時礦石結晶之間的膠結物發育，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%。我國磷礦開采主要以地下開采為主我國磷礦主要以中低品位為主

1、需求端

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

磷礦石是現代農業和化工行業不可或缺的原料，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業、糧食和人口關系密切，數據顯示世界磷礦石消費量與世界人口呈現高度正相關，全球磷礦石（折合P2O5）表觀消費量從2002年的48億噸增加到2017年的64億噸，隨著世界人口持續增加，世界磷礦石需求也將穩步提升。

中國磷肥市場經過了近20年左右的高速發展，已經成為磷肥生產大國，行業進入了成熟期，行業競爭加劇，利潤普遍下降，伴隨著產能過剩和市場的激烈競爭，虧損企業較多，行業內資源整合導致磷肥產量趨于平穩。另一方面國內磷產業高速發展帶來的污染問題日益嚴重，國家限制磷礦開采和關閉高污染小產能公司，2018年11月國務院發文提出方案，明確要減少化肥、農藥使用量，到2020年全國農作物化肥、農藥使用量實現負增長。我國磷肥施用量有所下降（萬噸）

2000年之前我國對磷礦石實行13%出口退稅以鼓勵磷礦石出口換取外匯，2003年我國磷礦石出口量最大達到323萬噸。2001年之后受到國家對磷礦石資源保護和限制出口政策影響，國內磷礦石資源出口逐年下降，2009年起我國實施磷礦石配額管理，2009-2015年我國磷礦石出口從200萬噸降至24萬噸，從2016年起，由于我國磷肥需求疲軟和供給側改革，磷礦石出口關稅逐漸降低，從2019年1月1日起，國內磷礦石出口實現零關稅，近兩年出口額有小幅回升。我國磷礦石出口關稅逐漸下降

2、供給端

環保和限產政策下，國內磷礦石產量明顯下降。2015年我國磷礦石產量達到巔峰，年產量為1.3億噸，從2016年開始產量實現負增長，2018年增長率達到-27.9%，產量降至1億噸以下，目前仍保持下降趨勢。從四大產區來看，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。國內磷礦石產量明顯下降國內重點省份磷礦石產量變化

環保高壓政策持續時間長，中小型落后企業得到整合，未來產量難以大幅提高。2016年以前，國內磷礦石開采秩序混亂，小型企業眾多，這些企業技術落后，資源利用率低，生產對環境破壞較大。2016年5月中央開始第一輪環保督察，逐步關停這些小型落后產能企業，2018年6月政策持續跟進，第一批回頭看又在全國逐步展開，2019年7月第二輪第一批環保政策又在上海、福建、海南等地展開，預計到2020年為期三年的環保核查措施會使得中小型企業已經喪失復產能力。我國年產超過50萬噸的大中型磷礦占比由2009年的18%上升至2015年的43%，行業集中度正在不斷提高。

進入2019年三季度以來，由于四川和云南地區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。進入四季度后，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，在供給端持續收縮的刺激下，下半年磷礦石價格仍將平穩運行。

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，白色固體質地較軟。黃磷不溶于水，溶于大多數有機溶劑，常溫狀態下為立方晶型，熔點為44.1攝氏度，密度為1.88g/cm3，可用于制造磷酸和肥料。黃磷的化學性質活潑，幾乎大部分元素均可與磷發生反應生成磷化物，實驗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合生成的磷酸（霧）。白磷常溫下可以與空氣中氧氣發生反應，產生火焰。黃磷有劇毒，人的中毒劑量為15mg，致死量為50mg。

傳統的黃磷制備方法主要分為電爐法和高爐法，其中電爐法產品質量好、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攝氏度高溫下進行熔爐還原，其中要生產1噸黃磷，大約需要5噸磷礦石。

國外發達國家黃磷產量與磷礦石產量同步，在上世紀80年代達到頂峰。國外黃磷的主要生產國和地區為美國、西歐、哈薩克斯坦、俄羅斯和加拿大等，這些國家在上世紀80年代產量達到歷史最高，產量占到世界的90%左右，之后產能關閉，目前世界其他國家黃磷產量占比不到20%。

中國黃磷產業從1978年改革開放以來得到快速發展，截止2018年底，中國黃磷產能約為140萬噸，比1978年增長了47倍，生產量世界第一，占到世界總產能的85%左右，經過40年的高速發展，目前產能嚴重過剩。

1、需求端

在環保政策高壓下，我國黃磷表觀消費量下降明顯。2018年我國黃磷消費量為81萬噸，同比增速由2017年的10%左右下降至2.4%，2019年黃磷表觀消費量僅為64.49萬噸，同比降幅擴大至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。國內黃磷表觀消費量下降明顯2019年國內黃磷消費量整體疲軟國內黃磷主要下游需求結構

我國磷酸總產能嚴重過剩，需求有所回落。表觀消費量約為172萬噸，增長緩慢。磷酸下游近60%的消費還是集中在化肥領域，所以在環保政策的持續下，磷酸產能有可能將繼續下滑。

在降能耗促環保的政策下，我國主動調整磷酸產業結構，發展高純度濕法磷酸來替代部分熱法磷酸。2007年之前國內一直以熱法磷酸為主，濕法磷酸占比幾乎為零，2019年我國磷酸產量約為380萬噸，其中濕法磷酸已達到100萬噸，占比達到26%。

《》上世紀80年代，國外工業也主要以熱法磷酸為主，隨后逐步被濕法磷酸所取代，目前發達國家工業磷酸濕法制備占比已經達到85%，美國甚至達到了100%。濕法磷酸具有能耗低，成本低，市場競爭強的顯著優勢，隨著濕法磷酸凈化技術的進步，熱法磷酸占比將進一步下降。國內近幾年磷酸產能和產量（噸）2019年國內濕法和熱法磷酸占比

我國熱法磷酸的下游主要是工業和食品級磷酸，需求增長出現分化，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，其中磷酸鹽占比達到30%，電鍍氧化為5%，剩下2%為耐火材料。傳統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、四磷酸鈉和有機磷酸鹽。

我國三聚磷酸鈉主要分布在西南和華中地區，其中西南占比超過70%。其下游主要應用在陶瓷工業、洗滌工業和印刷紡織等，其中工業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致湖泊富營養化，目前正在被新型環保原料所替代。食品級三聚磷酸鈉主要用于持水劑，食品保鮮劑等。2014至今，國內三聚磷酸鈉產能嚴重過剩，開工率不到50%，2019年三聚磷酸鈉產量僅為40.1萬噸，連續6年下降。三聚磷酸鈉下游需求結構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用；一類是調高食品的持水性，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。其產量地域分布較為分散，四川和湖北地區產量占比最高，分別達到33%和31%。企業層面，四川啟明星產能達到5萬噸，湖北興山縣磷化工公司和川東化工分別具有4萬噸年產能的能力，并列第二，行業前十家企業占行業總產能的66.57%。六偏磷酸鈉產能和產量變化

2、供給端

國內供給側改革影響，黃磷供給端收縮效果顯著。2016年以來國家積極推動供給側改革，淘汰落后產能，加之環保政策高壓下，2017年開始黃磷產能有所下降，2018年產能為14