全球硫資源供需形勢分析

趙奎濤，張艷松，叢殿閣，王曉磊

(1.《中國礦業》雜志社有限公司，北京 100029； 2.中國航天系統科學與工程研究院，北京 100048； 3.中國航天工程科技發展戰略研究院，北京 100048； 4.青海大學地質工程系，寧夏 西寧 810016； 5.內蒙古工業大學經濟管理學院，內蒙古 呼和浩特 010051)

以往國內對硫資源需求預測主要是依據統計資料，通過參考消費領域、行業規劃等因素利用描述方法單方面分析。比如有學者根據消費結構，通過磷肥產量對硫資源需求簡單描述[1]；或通過對相關行業未來發展前景，以此為依據對硫需求進行預測[2]；通過參考簡單的統計規律，對硫資源未來需求進行預測[3]，以上研究更多側重于數據分析或者行業經驗描述，未能深入進行科學研究。

本文在全面分析硫資源來源及消費領域，運用中國地質科學院全球礦產資源戰略研究中心提出的人均資源消費的“S”模型[4]，對需求及演化規律進行了科學預測，充分參考“人均化肥施用量”“單位耕地面積化肥施用量”，全面考慮不同國家地區、不同時期的影響因素，以此為依據來判斷未來全球硫資源需求趨勢。

1 全球硫資源供應形勢分析

2015年全球各種形式的硫資源總產量為8 240萬t，目前全球已形成五大產區，即東亞地區(32%)、北美地區(19%)、獨聯體地區(13%)、中東地區(12%)及歐洲地區(10%)，接近總產量的90%(圖1(a))。

目前全球硫資源主要有4種來源：一是從石油、天然氣冶煉中回收的硫；二是金屬硫化物礦床共生、伴生的硫；三是煤、油頁巖和富含有機質的頁巖中所含的硫；四是硫鐵礦和自然硫。受技術和經濟條件限制，前兩種來源的硫最有工業商業價值，是世界用硫的主要來源。目前，回收硫占世界硫磺總產量88%，其中，石油天然氣回收占60%，冶金回收占28%(圖1(b))。

近年來，面對生態環境遭受越來越嚴重的污染，世界各國不斷加強節能減排的合作。隨著能源生產大國在石油煉化廠和天然氣凈化廠配置了高效回收裝置，全球資源回收能力將持續增加，硫產量也將穩步提高(表1)。

圖1 全球硫資源主要產地及來源(資料來源：文獻[5])

表1 全球主要地區硫產量預測

地區20142015202020252030東亞地區/萬t2 9153 1484 1694 8325 393增長率/%8.04.52.42.0北美地區/萬t1 4191 3411 0911 0501 071增長率/%-5.5-3.00.20.3獨聯體地區/萬t1 0551 0551 0651 0731 091增長率/%0.00.30.20.3中東地區/萬t1 0291 0911 4291 6761 870增長率/%6.05.03.02.0其他地區/萬t3424921 3602 1192 975增長率/%43.86176.4255.8140.40

東亞地區是第一大產硫地區，未來隨著經濟增速的降低，能源及礦產需求增速必將放緩，這將造成東亞地區硫回收產量難以保持當前高增長率。預計東亞地區硫產量增幅逐年降低， 2030年硫產量5 400萬t左右。

未來幾年北美地區硫產量與當前持平。北美地區是世界重要的硫產區，近年來產量小幅下降，但全球占比卻大幅下降，2015年產量占全球17.14%，較2001年下降15個百分點。隨著加拿大重質富硫油砂的開發及精煉量的不斷增長，北美地區仍將是全球重要的硫供應地。

中東地區硫產量增長潛力較大。近年來，中東地區硫磺產量持續增加且前景較好，到2018年將增至1 600萬t，2030年有望達到2 000萬t。

獨聯體地區硫產量略有增長。獨聯體地區是重要的油氣富集區，其巨大的油氣產量及冶煉能力決定了該地區硫回收量的巨大，未來隨著俄羅斯油氣冶煉裝置的更新及里海地區油氣資源的開采，獨聯體地區將繼續保持世界硫出口地位。

2 全球硫資源需求形勢分析

全球硫資源主要消費領域為農業。當前全球每年約有80%的硫資源以硫酸的形式消費，20%的硫資源以硫磺的形式直接消費。在硫酸的消費中，有56%用于生產磷肥、10%用于金屬冶煉、清洗、酸化加工等、10%用于生產鈦白粉氫氟酸等化工產品、24%用于炸藥核工業等其他工業領域(圖2)。可見磷肥用硫是影響硫資源需求的主要因素。

圖2 世界硫資源消費結構(數據來源：文獻[5])

2.1 磷肥需求形勢分析

化肥消費量受多種因素影響，不同國家由于其氣候、人口密度、農業現代化水平等不同，而同一國家由于不同經濟發展階段其資源條件、農業生產技術、肥料利用率及環境保護政策的不同，化肥施用量受到很大限制[6]。所以對化肥消費規律研究極其復雜，本文參考“人均化肥施用量——人均GDP預測法”及“單位耕地面積化肥施用量——人均GDP預測法”兩種預測方法[7]，對全球及我國磷肥未來消費量進行預測，以期為全球磷肥供需形勢判斷提供依據。

利用“人均化肥施用量——人均GDP預測法”可以準確地反映化肥消費起飛點及頂點對應的經濟發展水平，而“單位耕地面積化肥施用量——人均GDP預測法”則可以反映出對應的耕地面積消費水平。從發達國家化肥消費軌跡來看，在經濟社會發展初期，隨著經濟的增長，各國磷肥消費均出現了快速增長。然而不同國家其磷肥消費軌跡呈現出不同的樣式，通過對發達國家磷肥消費歷史軌跡的系統分析，我們發現，伴隨經濟發展，單位耕地面積磷肥消費量首先呈快速增長態勢，當人均GDP達到某一值時，單位耕地面積磷肥消費達到峰值，之后長期穩定在一定水平(北美模式)，或者當單位耕地面積磷肥施用量達到峰值后開始快速下降，當人均GDP到達一定水平后，磷肥施用量趨于穩定(歐洲模式和日韓模式)。以上三種表現形式，北美地區當人均GDP達到18 000美元時，磷肥施用量達到頂峰，之后基本維持在這一水平；而日韓地區和歐洲地區磷肥施用量頂峰時對應的人均GDP要較北美地區提前，歐洲地區為13 000～15 000美元，日韓地區為12 000～14 000美元，且日韓地區峰值跨度較長(圖3)。以上三種模式磷肥施用量穩定值除日韓地區相對較高，在60～80 kg/hm2之間外，歐洲地區和北美地區在20～40 kg/hm2的水平。

圖3 人均磷肥施用量與人均GDP關系圖(資料來源：文獻[8]；文獻[9])

不同的國家單位耕地面積的磷肥消費量變化軌跡呈現不同的特征。除美國單位耕地面積的磷肥施用量呈現出總體維持在30 kg/hm2左右的較低水平之外，大部分發達國家磷肥施用量普遍呈現先增長后減少的趨勢。其中，西歐發達國家單位耕地面積磷肥施用量到達頂點后迅速下降，且下降幅度較大，法國和意大利等國家甚至呈倒V形的軌跡。目前發達國家除日本和韓國之外的單位耕地面積磷肥施用量基本上都維持在20～40 kg/hm2的水平，而日本的單位耕地面積磷肥施用量整體較高，呈先增加后減少的倒U型趨勢，目前維持在80 kg/hm2左右(圖4)。

圖4 單位耕地面積磷肥施用量與人均GDP關系圖(資料來源：文獻[8]；文獻[9])

中國為全球磷肥主要消費國，單位耕地面積磷肥施用量已經基本穩定在100 kg/hm2，未來隨著有機肥施用量的增加及對磷肥施用對環境的污染，中國磷肥需求將呈下降趨勢，年均下降速率為1.7%，到2030年單位耕地面積磷肥施用量為76 kg/hm2，磷肥需求量為830萬t。

目前，印度和巴西為人口眾多、農業水平較低的發展中國家，未來隨著印度和巴西經濟的發展，磷肥需求將呈快速增長趨勢，巴西磷肥需求頂點將在2022年左右到來，單位耕地面積磷肥施用量達80 kg/hm2，磷肥需求量為592萬t，隨著機械化程度、有機肥施用量的增加及施用磷肥對環境造成污染的問題，磷肥施用量減少，到2030年單位耕地面積磷肥施用量達76 kg/hm2，磷肥施用量為561萬t；印度耕地面積居世界首位，未來磷肥需求將呈快速增長趨勢，年均增速達4.3%，到2030年單位耕地面積磷肥施用量達73 kg/hm2，磷肥需求量達1 160萬t。

美國與歐洲地區單位耕地面積磷肥施用量基本維持在20～40 kg/hm2，未來美國及歐洲地區磷肥需求量也將保持穩定。

綜合全球主要國家和區域磷肥需求預測結果，2020年和2030年全球磷肥需求量將分別達到4 522萬t和4 830萬t。2013～2020年和2021～2030年需求平均增速分別為1.9%和0.6%。

隨著中國磷肥施用量的減少及印度和巴西磷肥施用量的增加，未來磷肥需求將向南亞及南美地區轉移，2020年南亞及南美地區磷肥需求全球占比達37.7%，東亞地區占全球比為23.0%；2030年南亞及南美地區將達到44.5%，進一步向南亞及南美地區轉移[10](表2)。

世界硫的需求增量主要來源于磷肥生產和化工用酸。就磷肥而言，未來全球磷肥需求呈緩慢上升趨勢，預計2013～2020年需求年均增速為1.9%，2020～2030年年均增速進一步降低，為0.6%。預計2020年和2030年磷肥需求將分別達到4 522萬t和4 830萬t，屆時磷肥生產用硫將為4 000萬t和4 400萬t。目前，中國磷肥產量占全球總產量的40%，是第一大生產國。磷肥產業多年的快速發展已經造成產能嚴重過剩、磷資源匱乏等一系列問題，中國磷肥施用量已經達到頂點。隨著國家對環保及磷礦資源的重視，我國磷肥產業調整在所難免，未來我國磷肥產量將呈下降趨勢。南亞及南美地區磷肥需求較大，是未來主要增長點，硫消費量有所上升(圖5)。

表2 主要地區磷肥需求預測表

資料來源：文獻[10]。

圖5 全球磷肥對硫需求變化趨勢

表3 銅、鉛、鋅和鎳四種金屬精煉總產量未來預測及需硫量

地區201020142015202020252030東亞地區/萬t183230241305369432精煉增長率/%8.85.85.04.53.53.0精煉需硫/萬t276368410537737800歐洲地區/萬t838586868787精煉增長率/%0.30.60.50.20.10.1精煉需硫/萬t126137146152173161北美地區/萬t514948464544精煉增長率/%-3.0-1.0-1.0-1.0-0.5-0.5精煉需硫/萬t767882818981南美地區/萬t484544454749精煉增長率/%1.6-1.9-0.90.50.81.2精煉需硫/萬t737275799391南亞地區/萬t192121252833精煉增長率/%9.02.42.52.83.03.2精煉需硫/萬t293336435762東南亞地區/萬t5.35.75.86.57.48.5精煉增長率/%3.81.72.02.52.82.8精煉需硫/萬t8910111516其他地區/萬t435154668198精煉增長率/%1.74.54.54.04.04.0精煉需硫/萬t658291117161182

2.2 金屬冶煉硫資源需求形勢分析

磷肥生產對硫磺的需求拉動有限，硫需求的拉動主要來自于金屬酸洗等金屬精煉行業。就全球而言，銅、鉛、鋅、鎳等金屬精煉是主要的耗硫礦產，目前這些礦種主要產地是中國，占到全球總消費量的38.4%左右。中國金屬精煉用硫增速逐漸放緩[11]，未來對硫消費拉動作用有限。而南亞、東南亞、南美等地區金屬精煉對硫的需求有較大的增長潛力，但用量增幅不會很大(表3)。

3 結 論

綜上所述，未來全球硫資源需求仍呈上升趨勢，2020年需求量首次超過1億t，隨后需求增幅逐漸趨緩。預計2030年消費需求1.15億t，硫資源需求接近頂點。

未來硫需求領域中，磷肥用硫將在2025年達到頂點，對硫需求增量貢獻有限。金屬精煉行業用硫量將持續增長，且其消費占比有所加大；目前中國占到全球氫氟酸產量的45%左右，近年來產能過剩十分嚴重，伴隨著國家相關調控政策，未來我國氫氟酸行業增長潛力有限。除此之外的其他行業中隨著新材料及蓄電池的快速發展和普及，硫用量將有所增長。

全球硫資源主要來自工業回收，未來產量穩步上升，2030年產量達1.25億t；硫資源需求增長有限，未來供大于求已成定勢。