1磷矿石及其选矿工艺介绍磷化工以磷矿石为起点，下游分布广阔 磷是重要的生命元素，也是重要的经济矿产资 源，磷化工以磷矿石为 起点，磷灰石是工业上 用于提取磷元素的主要 磷矿石。含磷矿物是全 球重要的非金属矿物资 源之一。 磷化工产品磷肥、农药、磷酸盐、磷酸等，广 泛应用于农业、食品、阻燃剂、洗涤剂、电子 等行业。磷矿具有不可 再生性、不可循环利用 性等特点，属一次性矿 产资源。 磷矿矿床类型及分布 磷灰石型磷酸盐矿 ： 由于成矿原因的不同，磷矿的组成、结构和杂质含量也不同。其物理和化学性质 相差较大。天然磷矿按照矿石的成因可分为磷灰石和磷块岩(或称纤核磷灰石)两大类。它们的主要成 分都是氟磷酸钙，其化学式通常写作Ca5F(PO4)3 ： （1）磷灰石。磷灰石矿一般是由熔融的岩浆冷却结晶而行成的，属于分布在火成岩中的矿物。它具有 六角形的晶体结构，不含结晶水。纯粹的磷灰石中约含有42%的五氧化二磷。磷矿的颜色由于所含的杂 质不同和共生的矿物不同，而有灰白色、灰绿色、灰黑色等。 （2）磷块岩。磷块岩(纤核磷灰石)是由几百万年前海洋、湖泊中许多含磷物的极小颗粒在海底或湖底 沉积而成的沉积岩，也可以说分散状态的磷灰石是形成磷块岩的原始物质。磷块岩一般为细小的结晶 体或呈隐晶质状态(隐晶质就是矿物晶体细小，肉眼无法分辨而只能在显微镜下看出的矿物颗粒)，颜 色有灰白色、浅绿色、黄褐色、灰黑色等。磷块岩的主要成分虽然也是氟磷酸钙，但常含有若干杂质，除碳酸盐外，还有硅石（石英）、海绿石、高岭土及少量铁矿石或长石以及有机物等，这些杂质降 低了产品有效磷的含量。磷块岩因矿床的性质不同，又可以分为层状的和结核状或卵石状的也有层状 和结核状同时存在的，层状的磷块岩是片状的氟磷酸钙与碳酸钙或硅酸盐共生的磷矿。我国贵州的开 阳、福泉、瓮福磷矿，云南的昆阳磷矿，越南、摩洛哥及美国佛罗里达的磷矿都属于这一类。这一类 磷块岩的特点是含五氧化二磷较高，铁、铝杂质一般比较低。是生产过磷酸钙比较好的原料。 含铝磷酸盐矿：含铝型的磷酸盐矿床，在世界上分布相当广泛。美国佛罗里达的陆地岩砾磷矿床是含 铝磷酸盐岩；我国四川什邡磷矿中的硫磷铝锶矿矿层是含铝磷酸盐。目前含铝磷酸盐矿用量较小，可 作为硝酸磷肥或经煅烧后直接使用。 磷精矿选矿工艺 正浮选生产成本较高，所以 我 国 绝大部分的磷矿石采用 反浮选脱除碳酸盐脉石的选矿方式加工。随着磷矿资源 的持续开发利用导致磷矿资源进一步贫化，仅使用单纯 性的反浮选脱除磷矿中的MgO工艺获得的磷精矿已经越来 越不能满足下游湿法磷酸用矿的要求，一方面MgO脱除后 P2O5回收率降低，另一方面，该过程不能有效降低倍半氧 化物含量，影响湿法磷酸生产，同时大量的硅酸盐进入 湿法磷酸加工过程，也导致磷酸生产效率较低和磷石膏 排放量增加，磷石膏中二水硫酸钙含量降低。 2全球及我国磷矿石供给格局梳理全球磷矿资源分布严重不均衡，非洲和亚洲是主产区 世界各大洲均不同程度有磷矿分布，但富集程度不 同。截至2020年4月全球共有332个磷矿床，主要分 布于东南亚、中东、非洲、澳大利亚、南美洲、北 美洲东部和西部等地区。据美国地调局的统计数据 分析显示，非洲和亚洲的磷矿资源分别占世界的 80%和13%。 世界磷矿石供给：摩洛哥储量最多，中国产量最大 世界磷矿产丰富，但分布不均衡，我国为第二大磷矿储量国。磷矿资源主要以沉积海相磷矿的形式出现。最大的沉积矿床位于非洲 北部、中东、中国和美国。在巴西、加拿大、芬兰、俄罗斯和南非发现了重要的火成岩；在大西洋和太平洋的大陆架和海山上已经 发现了大量的磷酸盐资源。据USGS数据，当前全球磷矿石储量共710亿吨，其中摩洛哥和西撒哈拉储量最大，达到500亿吨，占比超 过70%；中国磷矿石储量为32亿吨，占比为4.51%，较摩洛哥和西撒哈拉规模差距较大。摩洛哥和西撒哈拉拥有世界最大磷矿储量，但2020年产量仅为3,740万吨，约为我国的40%。整体来说，我国占据全球磷矿石资源储量的4.5%，却贡献着全球磷矿石产量的 40.2%。 世界磷矿石贸易：直接用于进出口的磷矿石数量较小 摩洛哥、约旦等国是主要磷矿石出口国，中国磷矿石出口量较小。根据CRU的数据，2020年世界磷矿石出口量约3020万吨，较2019年增长了约 1.5%。磷矿石通常在同一个国家内生产和加工。在2020年全世界生产的大约2亿吨磷矿石中，只有大约3000万吨在国际上交易。根据CRU的数据，摩洛哥OCP是最大的磷矿石出口商，2020年市场份额占全球出口量的31.9%，其次是约旦、秘鲁、埃及、俄罗斯，各自的市场份额分别为17%、12.6%、10%、8.7%，中国在国际磷矿石出口市场中所占份额为1.1%。 世界磷矿石供给：中国以4.5%的磷矿石储量贡献着全球磷矿石40.2%的产量 我国磷矿石过度开采较为严重，储采比低于世界平均值。据USGS数据，2021年全球每年开采磷矿约2.2亿吨，我国是世界最大磷矿石生产国，贡献了全球磷矿产量的40%。2020年中国磷矿石产量8800万吨，储采比仅为36，远低于世界平均值324，开采过度问题突出。 3我国磷矿石需求格局梳理3.1 黄磷行业格局及近况 黄磷为磷化工重要中间材料 黄磷处于磷化工产业链的中游，为磷化工关键材料。黄磷生产工艺分为电炉法和高炉法，当前主流工艺为电炉法，电炉法黄磷以焦 炭、磷矿石和硅石为原材料。黄磷下游主要为热法磷酸和草甘膦，其他下游产品包括三氯化磷、五氧化二磷、赤鳞、五硫化二磷等。 黄磷为高能耗产品，电费占成本比重大。生产黄磷需要将电炉加热至1400-1500℃，生产每吨黄磷大约需要消耗13,000-15,000度电，因此电费在黄磷成本中占比较高，通常可以达到营业成本的50%左右，以0.55元/度的电价计算，吨黄磷电费达到7,150-8,250元。 黄磷落后产能逐渐淘汰，后续产能有望维持平稳 近几年来，受供给侧改革的深入、三磷整治、环保督察等因素影响，经过行业整顿和淘汰落后产能，黄磷生产格局产生了较大变化，实 际产能略有下降。2021年，受限电、能耗双控、环保督查等多重因素持续影响，黄磷供应量进一步减少。据百川盈孚不完全统计，2021 年黄磷产量约68.9万吨，同比减少11.4%。其中云南地区产量减少了25%，贵州地区产量增加了6%，四川地区产量增加了1.6%。供应低点 在6月，产量为4.8万吨，供应高点在12月，产量为6.7万吨。我们看好未来供给侧改革、三磷整治、双碳目标以及环保督察等政策，将对 黄磷生产企业持续产生影响，供需关系或将延续紧平衡状态，对黄磷价格继续形成支撑，进一步推动市场景气上行。 3.2 磷酸行业格局及近况 热法磷酸目前仍为主流，湿法磷酸逐渐进行替代 目前热法磷酸在国内磷酸市场占主导地位，但随着湿法磷酸技术的进步与普及，未来湿法 磷酸在我国磷酸行业中的产能占比有望持续攀升。采用精制湿法磷酸代替部分热法磷酸生 产各种磷制品，已经成为世界磷化工高新技术发展的一个方向，而我国湿法净化磷酸的生 产还刚刚起步。20世纪80年代，国外磷酸工业主要以热法磷酸为主，随后逐步被湿法磷酸 所取代，目前发达国家工业磷酸湿法制备占比已经达到80%，美国甚至达到了90%以上。净 化湿法磷酸方面，据川金诺公司统计，目前全世界净化湿法磷酸年产量已经超过210万吨，约占工业磷酸生产能力的30%。其中美国净化湿法磷酸占其工业磷酸生产能力的46%，欧洲 净化湿法磷酸占其工业磷酸生产能力的84%，日本净化湿法磷酸占其工业磷酸生产能力的 40%。我国于20世纪60年代引进湿法磷酸工艺，国内工业磷酸主要通过热工艺生产，近年 随着湿法磷酸净化技术的突破，精制湿法磷酸替代了部分热法磷酸。 湿法净化磷酸工艺可大大节约能耗且经济效益显著 热法磷酸工艺的优势在于，相较于湿法磷酸，其过程中磷的转化率和回收率较高，各种有害物质也会在高温加热的过程中转变或减少，且热法磷酸产品纯度高，能够满足电子级、食品级磷酸的生产质量要求，无需多余净化环节。然而缺点是原材料黄磷能耗较高，通常热法磷酸的生产成本高于湿法磷酸，用热法磷酸来生产普通工业级磷酸盐的经济效益相对 不高。据钟本和、方为茂等《中国湿法磷酸净化技术（工程）进展情况》中数据，每生产1吨磷酸（湿法），净化湿法磷酸生产1吨100%P2O5产品单耗较传统热法磷酸的标煤少 1.2141吨，约为热法磷酸能耗的1/3。热法磷酸价格常受黄磷价格波动影响，黄磷价格过高时还会影响热法磷酸企业的开工积极性。 3.3 磷酸铁行业格局及近况 锂电池迎来爆发期，上游材料需求量有望大幅增长 近5年内，锂电池下游行业迎来快速发展。据GGII和EVTank数据，2016-2020年，全国锂电池出货量由64GWh增长至143GWh，CAGR达到 22.26%；2020难，全球锂电池出货量达到294.5GWh，同比增长26.4%。2020年，在国内锂电池出货量中，动力电池对锂电池的需求量占 比为56%，动力电池基数大且增速快，为锂电池需求带来了最大的增量。 全球新能源汽车高速发展，动力电池等锂电产品迎来高景气。新能源汽车主要市场为中国、欧洲和美国，2015-2020年，全球电动汽车 销量由54.3万辆增至324万辆，CAGR为42.93%。2021年全球电动汽车（BEV+PHEV）销量为 650 万辆，同比增长109%，占全球乘用车销量 的9%。 磷酸铁锂有望充分受益于锂电池需求增长 近年受到锂电池带动，正极材料出货量快速增长，目前三元材料为最主流动力电池正极材料。新能源汽车发展初期，商用车发展速度快于乘用车，磷酸铁锂凭 借其安全、低成本优势在商用车中得到广泛使用，在动力电池中占有一半以上市场份额。2017年开始，新能源乘用车快速发展，增速远超商用车，三元电池市 场规模随之扩大并于2018年成为市占率最高的正极材料，补贴额度与能量密度挂钩以及对续航能力的需求也导致三元电池在乘用车领域进一步替代磷酸铁锂电 池，三元材料出货量由2016年的5.43万吨上升至2020年的23.60万吨。据高工产研锂电研究所（GGII）数据显示，2021年中国磷酸铁锂正极材料出货量47万吨，同比增长277%；据鑫椤资讯数据，2021年国内三元材料总产量为39.81万吨，同比增长89.5%。整体来看，2021年，磷酸铁锂出货量增速明显高于三元材料。 3.4 磷肥行业格局及近况 常见磷肥包括磷酸一铵、磷酸二铵、普钙、重钙等，全球粮食作物上涨周期持续带动农资需求回暖 根据肥料所含营养元素（氮、磷、钾）的数量可以分为单质肥、二元复合肥和三元复合肥，常见磷肥有磷酸一铵（MAP）、磷酸二铵（DAP)、普钙（过磷酸钙）、重钙（重 过磷酸钙）等。其中，磷酸铵为最主流磷肥。磷酸铵富含植物所需的氮、磷两种主要元素，具有营养元素含量高、物理性质优良等优点，是一种高浓度复合肥料，简称磷 铵。磷铵既可直接施用，也能与重钙、硫铵、硝铵、尿素、钾肥等化肥混合制成复混肥料。在农业生产中作为肥料的通常是磷酸一铵和磷酸二铵的混和物。磷铵类肥料中，当磷酸一铵质量分率占80%以上时，称磷酸一铵（MAP）；当磷酸二铵质量分率占 80%以上时，称磷酸二铵（DAP）。这两种磷酸盐都能溶于水，所以都是水溶性速效肥料。 我国已构建了完整的磷肥工业体系，早已迈向世界磷肥强国之列 新中国建立之初，在第一个五年计划期间（1953~1957年），我国磷肥工业承受着技术、资金和资源的制约，为满足农业对磷肥的需要，1958年 南京磷肥厂率先建成投产，宣告中国磷肥工业的诞生。自1980年开始，国家和地方先后投入了500亿元，大力发展高浓度磷复肥和配套建设磷、硫、钾矿；且从国外引进技术和装备建设了15家大中型高浓度磷复肥厂，使我国高浓度磷复肥工业产能、产量、技术装备水平大幅提高，迅速缩 小了与国外先进水平的差距。 报告节选：
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