全球硫资源供需形势分析

赵奎涛，张艳松，丛殿阁，王晓磊

(1.《中国矿业》杂志社有限公司，北京 100029； 2.中国航天系统科学与工程研究院，北京 100048； 3.中国航天工程科技发展战略研究院，北京 100048； 4.青海大学地质工程系，宁夏 西宁 810016； 5.内蒙古工业大学经济管理学院，内蒙古 呼和浩特 010051)

以往国内对硫资源需求预测主要是依据统计资料，通过参考消费领域、行业规划等因素利用描述方法单方面分析。比如有学者根据消费结构，通过磷肥产量对硫资源需求简单描述[1]；或通过对相关行业未来发展前景，以此为依据对硫需求进行预测[2]；通过参考简单的统计规律，对硫资源未来需求进行预测[3]，以上研究更多侧重于数据分析或者行业经验描述，未能深入进行科学研究。

本文在全面分析硫资源来源及消费领域，运用中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心提出的人均资源消费的“S”模型[4]，对需求及演化规律进行了科学预测，充分参考“人均化肥施用量”“单位耕地面积化肥施用量”，全面考虑不同国家地区、不同时期的影响因素，以此为依据来判断未来全球硫资源需求趋势。

1 全球硫资源供应形势分析

2015年全球各种形式的硫资源总产量为8 240万t，目前全球已形成五大产区，即东亚地区(32%)、北美地区(19%)、独联体地区(13%)、中东地区(12%)及欧洲地区(10%)，接近总产量的90%(图1(a))。

目前全球硫资源主要有4种来源：一是从石油、天然气冶炼中回收的硫；二是金属硫化物矿床共生、伴生的硫；三是煤、油页岩和富含有机质的页岩中所含的硫；四是硫铁矿和自然硫。受技术和经济条件限制，前两种来源的硫最有工业商业价值，是世界用硫的主要来源。目前，回收硫占世界硫磺总产量88%，其中，石油天然气回收占60%，冶金回收占28%(图1(b))。

近年来，面对生态环境遭受越来越严重的污染，世界各国不断加强节能减排的合作。随着能源生产大国在石油炼化厂和天然气净化厂配置了高效回收装置，全球资源回收能力将持续增加，硫产量也将稳步提高(表1)。

图1 全球硫资源主要产地及来源(资料来源：文献[5])

表1 全球主要地区硫产量预测

地区20142015202020252030东亚地区/万t2 9153 1484 1694 8325 393增长率/%8.04.52.42.0北美地区/万t1 4191 3411 0911 0501 071增长率/%-5.5-3.00.20.3独联体地区/万t1 0551 0551 0651 0731 091增长率/%0.00.30.20.3中东地区/万t1 0291 0911 4291 6761 870增长率/%6.05.03.02.0其他地区/万t3424921 3602 1192 975增长率/%43.86176.4255.8140.40

东亚地区是第一大产硫地区，未来随着经济增速的降低，能源及矿产需求增速必将放缓，这将造成东亚地区硫回收产量难以保持当前高增长率。预计东亚地区硫产量增幅逐年降低， 2030年硫产量5 400万t左右。

未来几年北美地区硫产量与当前持平。北美地区是世界重要的硫产区，近年来产量小幅下降，但全球占比却大幅下降，2015年产量占全球17.14%，较2001年下降15个百分点。随着加拿大重质富硫油砂的开发及精炼量的不断增长，北美地区仍将是全球重要的硫供应地。

中东地区硫产量增长潜力较大。近年来，中东地区硫磺产量持续增加且前景较好，到2018年将增至1 600万t，2030年有望达到2 000万t。

独联体地区硫产量略有增长。独联体地区是重要的油气富集区，其巨大的油气产量及冶炼能力决定了该地区硫回收量的巨大，未来随着俄罗斯油气冶炼装置的更新及里海地区油气资源的开采，独联体地区将继续保持世界硫出口地位。

2 全球硫资源需求形势分析

全球硫资源主要消费领域为农业。当前全球每年约有80%的硫资源以硫酸的形式消费，20%的硫资源以硫磺的形式直接消费。在硫酸的消费中，有56%用于生产磷肥、10%用于金属冶炼、清洗、酸化加工等、10%用于生产钛白粉氢氟酸等化工产品、24%用于炸药核工业等其他工业领域(图2)。可见磷肥用硫是影响硫资源需求的主要因素。

图2 世界硫资源消费结构(数据来源：文献[5])

2.1 磷肥需求形势分析

化肥消费量受多种因素影响，不同国家由于其气候、人口密度、农业现代化水平等不同，而同一国家由于不同经济发展阶段其资源条件、农业生产技术、肥料利用率及环境保护政策的不同，化肥施用量受到很大限制[6]。所以对化肥消费规律研究极其复杂，本文参考“人均化肥施用量——人均GDP预测法”及“单位耕地面积化肥施用量——人均GDP预测法”两种预测方法[7]，对全球及我国磷肥未来消费量进行预测，以期为全球磷肥供需形势判断提供依据。

利用“人均化肥施用量——人均GDP预测法”可以准确地反映化肥消费起飞点及顶点对应的经济发展水平，而“单位耕地面积化肥施用量——人均GDP预测法”则可以反映出对应的耕地面积消费水平。从发达国家化肥消费轨迹来看，在经济社会发展初期，随着经济的增长，各国磷肥消费均出现了快速增长。然而不同国家其磷肥消费轨迹呈现出不同的样式，通过对发达国家磷肥消费历史轨迹的系统分析，我们发现，伴随经济发展，单位耕地面积磷肥消费量首先呈快速增长态势，当人均GDP达到某一值时，单位耕地面积磷肥消费达到峰值，之后长期稳定在一定水平(北美模式)，或者当单位耕地面积磷肥施用量达到峰值后开始快速下降，当人均GDP到达一定水平后，磷肥施用量趋于稳定(欧洲模式和日韩模式)。以上三种表现形式，北美地区当人均GDP达到18 000美元时，磷肥施用量达到顶峰，之后基本维持在这一水平；而日韩地区和欧洲地区磷肥施用量顶峰时对应的人均GDP要较北美地区提前，欧洲地区为13 000～15 000美元，日韩地区为12 000～14 000美元，且日韩地区峰值跨度较长(图3)。以上三种模式磷肥施用量稳定值除日韩地区相对较高，在60～80 kg/hm2之间外，欧洲地区和北美地区在20～40 kg/hm2的水平。

图3 人均磷肥施用量与人均GDP关系图(资料来源：文献[8]；文献[9])

不同的国家单位耕地面积的磷肥消费量变化轨迹呈现不同的特征。除美国单位耕地面积的磷肥施用量呈现出总体维持在30 kg/hm2左右的较低水平之外，大部分发达国家磷肥施用量普遍呈现先增长后减少的趋势。其中，西欧发达国家单位耕地面积磷肥施用量到达顶点后迅速下降，且下降幅度较大，法国和意大利等国家甚至呈倒V形的轨迹。目前发达国家除日本和韩国之外的单位耕地面积磷肥施用量基本上都维持在20～40 kg/hm2的水平，而日本的单位耕地面积磷肥施用量整体较高，呈先增加后减少的倒U型趋势，目前维持在80 kg/hm2左右(图4)。

图4 单位耕地面积磷肥施用量与人均GDP关系图(资料来源：文献[8]；文献[9])

中国为全球磷肥主要消费国，单位耕地面积磷肥施用量已经基本稳定在100 kg/hm2，未来随着有机肥施用量的增加及对磷肥施用对环境的污染，中国磷肥需求将呈下降趋势，年均下降速率为1.7%，到2030年单位耕地面积磷肥施用量为76 kg/hm2，磷肥需求量为830万t。

目前，印度和巴西为人口众多、农业水平较低的发展中国家，未来随着印度和巴西经济的发展，磷肥需求将呈快速增长趋势，巴西磷肥需求顶点将在2022年左右到来，单位耕地面积磷肥施用量达80 kg/hm2，磷肥需求量为592万t，随着机械化程度、有机肥施用量的增加及施用磷肥对环境造成污染的问题，磷肥施用量减少，到2030年单位耕地面积磷肥施用量达76 kg/hm2，磷肥施用量为561万t；印度耕地面积居世界首位，未来磷肥需求将呈快速增长趋势，年均增速达4.3%，到2030年单位耕地面积磷肥施用量达73 kg/hm2，磷肥需求量达1 160万t。

美国与欧洲地区单位耕地面积磷肥施用量基本维持在20～40 kg/hm2，未来美国及欧洲地区磷肥需求量也将保持稳定。

综合全球主要国家和区域磷肥需求预测结果，2020年和2030年全球磷肥需求量将分别达到4 522万t和4 830万t。2013～2020年和2021～2030年需求平均增速分别为1.9%和0.6%。

随着中国磷肥施用量的减少及印度和巴西磷肥施用量的增加，未来磷肥需求将向南亚及南美地区转移，2020年南亚及南美地区磷肥需求全球占比达37.7%，东亚地区占全球比为23.0%；2030年南亚及南美地区将达到44.5%，进一步向南亚及南美地区转移[10](表2)。

世界硫的需求增量主要来源于磷肥生产和化工用酸。就磷肥而言，未来全球磷肥需求呈缓慢上升趋势，预计2013～2020年需求年均增速为1.9%，2020～2030年年均增速进一步降低，为0.6%。预计2020年和2030年磷肥需求将分别达到4 522万t和4 830万t，届时磷肥生产用硫将为4 000万t和4 400万t。目前，中国磷肥产量占全球总产量的40%，是第一大生产国。磷肥产业多年的快速发展已经造成产能严重过剩、磷资源匮乏等一系列问题，中国磷肥施用量已经达到顶点。随着国家对环保及磷矿资源的重视，我国磷肥产业调整在所难免，未来我国磷肥产量将呈下降趋势。南亚及南美地区磷肥需求较大，是未来主要增长点，硫消费量有所上升(图5)。

表2 主要地区磷肥需求预测表

资料来源：文献[10]。

图5 全球磷肥对硫需求变化趋势

表3 铜、铅、锌和镍四种金属精炼总产量未来预测及需硫量

地区201020142015202020252030东亚地区/万t183230241305369432精炼增长率/%8.85.85.04.53.53.0精炼需硫/万t276368410537737800欧洲地区/万t838586868787精炼增长率/%0.30.60.50.20.10.1精炼需硫/万t126137146152173161北美地区/万t514948464544精炼增长率/%-3.0-1.0-1.0-1.0-0.5-0.5精炼需硫/万t767882818981南美地区/万t484544454749精炼增长率/%1.6-1.9-0.90.50.81.2精炼需硫/万t737275799391南亚地区/万t192121252833精炼增长率/%9.02.42.52.83.03.2精炼需硫/万t293336435762东南亚地区/万t5.35.75.86.57.48.5精炼增长率/%3.81.72.02.52.82.8精炼需硫/万t8910111516其他地区/万t435154668198精炼增长率/%1.74.54.54.04.04.0精炼需硫/万t658291117161182

2.2 金属冶炼硫资源需求形势分析

磷肥生产对硫磺的需求拉动有限，硫需求的拉动主要来自于金属酸洗等金属精炼行业。就全球而言，铜、铅、锌、镍等金属精炼是主要的耗硫矿产，目前这些矿种主要产地是中国，占到全球总消费量的38.4%左右。中国金属精炼用硫增速逐渐放缓[11]，未来对硫消费拉动作用有限。而南亚、东南亚、南美等地区金属精炼对硫的需求有较大的增长潜力，但用量增幅不会很大(表3)。

3 结 论

综上所述，未来全球硫资源需求仍呈上升趋势，2020年需求量首次超过1亿t，随后需求增幅逐渐趋缓。预计2030年消费需求1.15亿t，硫资源需求接近顶点。

未来硫需求领域中，磷肥用硫将在2025年达到顶点，对硫需求增量贡献有限。金属精炼行业用硫量将持续增长，且其消费占比有所加大；目前中国占到全球氢氟酸产量的45%左右，近年来产能过剩十分严重，伴随着国家相关调控政策，未来我国氢氟酸行业增长潜力有限。除此之外的其他行业中随着新材料及蓄电池的快速发展和普及，硫用量将有所增长。

全球硫资源主要来自工业回收，未来产量稳步上升，2030年产量达1.25亿t；硫资源需求增长有限，未来供大于求已成定势。