瓮福集团利用湿法磷酸副产氟硅酸提取氟化氢，对磷矿中的氟资源进行回收利用，相对于萤石法生产氟化氢体现出明显的成本优势。当前由于产能规模较小，仅作为传统萤石法提氟的补充，但未来是否具备大规模替代的条件和可能，这是研究萤石行业需要重点考虑的风险之一。
首先我们了解一下磷矿石行业概况。
磷矿石的开发利用需要先加工成磷酸或者黄磷。磷矿石直接与硫酸反应可以制取湿法磷酸，再提纯净化后为湿法净化磷酸；磷矿石通过电炉法加热生产黄磷，进一步加工可生产热法磷酸。其中热法能耗高、污染高，已被政策限制新建产能，近年来湿法工艺正在对热法工艺进行逐步替代。
自然界中的磷矿石主要为氟磷灰石，其中含有少量的氟资源，湿法磷酸生产过程中，有一部分氟转化为氟硅酸，再以氟硅酸为原料制取无水氟化氢，就是湿法磷酸副产氟硅酸提取氟化氢（简称“氟硅酸法”）。
一、磷矿的储量及产量
根据USGS（美国地质勘探局）2024 年1 月发布的数据，全球磷矿石储量约为740 亿吨，摩洛哥500亿吨，中国储量在全球排名第二，约为38 亿吨，但占比仅为5.1%。在产量方面，2023 年全球磷矿石产量2.2 亿吨，中国产量1.05亿吨，占比47.7%，储采比36年，远低于世界平均325年。
我国磷矿石产量在2016年达到顶峰，随后在政策限制下产量逐年减少，2021年开始新能源需求拉动产量重回增长，2023年产量为10531 万吨（折30%五氧化二磷），与上年持平。根据百川盈孚，2024 年我国磷矿预计新增产能210 万吨，增速约为2.0%，新增产能有限。2025 年后拟投产的磷矿产能较多，但考虑到未来需求端稳中略升、政策趋严、矿山建设投产周期长等因素，实际新增产能有限。
二、磷矿的需求结构
磷矿下游主要需求结构如下图所示，磷复肥占71%，黄磷占7%，其他磷化物22%，主要为湿法净化磷酸和饲料级产品。磷酸是磷化工产业链中的关键环节，除黄磷外的其他产品均需要通过湿法磷酸制取，而7%的黄磷中有43%用来生产热法磷酸，这部分未来可能都会被湿法磷酸替代。因此，未来磷矿下游大约96%（1-7%*57%=96%）的产品需要通过湿法磷酸生产，过程中都会产生氟硅酸。经计算，2023年1.05亿吨磷矿石（30%含量）产量对应五氧化二磷（折纯）约3150万吨，其中湿法磷酸约3000万吨，下游磷复肥需求每年比较稳定，黄磷需求逐年下滑，仅“其他磷化物”中的湿法净化磷酸受新能源需求拉动，将贡献未来磷矿需求的主要增量。
2023年工业级及以上磷酸产量为283万吨，其中湿法净化磷酸195万吨，热法磷酸88万吨。工业级及以上磷酸占磷酸总产量约283/3000=9.4%，比例较小。
根据相关研报，生产1吨磷酸铁锂消耗0.6吨磷酸（折纯五氧化二磷），1GWh电池需要0.24万吨磷酸铁锂。2023年，中国动力电池和储能电池出货量分别为630 和206GWh，磷酸铁锂产量153万吨，对应磷酸需求为92万吨，占磷酸总产量约3%（92/3000），比例较小，拉动磷酸需求的增量较小。
三、湿法磷酸工艺的特点
湿法磷酸生产成本低、纯度低、环境污染小，初步的湿法磷酸一般应用于肥料级和饲料级产品，经过多级别浓缩净化后可生产出浓度为85%的工业级别磷酸。
湿法磷酸过程中产生大量的磷石膏固废（每吨磷酸产生4.5-5 吨磷石膏），需要无害化处理并加以合理利用，由于区域之间不平衡、磷石膏品质不稳定、标准体系不完善、缺乏共性关键技术等原因，磷石膏综合利用水平还比较有限，整个磷化工行业的磷石膏主要通过渣场堆存处理，需要配套大量的土地资源，而在土地紧缺及环保趋严条件下，磷石膏的无害化、资源化利用已经成为影响磷化工企业发展的关键环节。
湿法磷酸另一种副产物为氟硅酸，过去回收氟硅酸的主要方式是将其转化为氟硅酸盐、冰晶石、氟化铝等，但是存在产品质量较差、附加值较低等缺陷，到2008年瓮福集团突破氟硅酸生产氟化氢的技术，开启了氟硅酸法制取氟化氢的大门。
对磷矿行业的有了大致的了解后，接下来我们看看“氟硅酸法”制取氟化氢对萤石行业的冲击有多大。
一、“氟硅酸法”制取氟化氢的产能规模
氟磷灰石的化学式为可简写为Ca5F(PO4)3，按成分表达为(CaO)9·(CaF2)·(P2O5)3，考虑到还有其他杂质，P2O5最高含量为40.70%，F的含量为2.8%~3.4%，二者的质量比为13.6:1。工业中每生产1吨湿法磷酸（折纯五氧化二磷）副产0.05吨氟硅酸。
2023年包括磷肥在内的湿法磷酸总产量约3000万吨，对应副产氟硅酸150万吨，假设全部回收利用，理论上可生产90万吨无水氟化氢。
磷酸需求增速方面，假设未来磷酸铁锂的增速为30%，对应磷酸需求的增速约3%*30%=0.9%，基本保持稳定，未来十年无水氟化氢的极限产能规模约100万吨。
2023年氟化氢总产能340万吨，总产量约196万吨，其中磷酸副产法产能约15万吨，占比7.7%。若短期内释放磷酸副产法的90万吨产能，确实会对萤石法产生不小的冲击，这是最极限的情况，但考虑到氟硅酸产业化的难点，实际投产的规模和进度远低于理论状况。
1）技术工艺难度大
氟硅酸法技术难度较大，工业化难。从下表可以看出，现有的技术路径都存在明显的缺陷，目前最成熟的技术为硫酸分解法。瓮福集团2008年开始引进瑞士公司的技术，采用硫酸分解法实现工业化，截止到2022年只有瓮福集团一家公司实现规模化投产。但是该法产生大量的稀硫酸，需要配套普钙（磷酸二氢钙Ca(H2PO4)2和石膏CaSO4·2H2O混合肥）生产装置进行回收利用，而普钙占磷肥的比例较小，磷肥的主流产品磷酸一铵和磷酸二铵占据85%以上份额，拥有大规模普钙产能的企业较少。
瓮福集团的产能较为分散的分布在云南、湖北、福建、甘肃等地，且产线规模均较小（不超3万吨/年），推测主要的原因可能为需要在当地配套普钙项目。
2）对企业规模要求较高
氟硅酸法一般要求原料自给，同时产生大量的副产物需要协同回收利用，因此规模较小的企业难以形成循环经济效应。当前规划有氟化氢产能的基本为磷化工头部企业，假设按磷肥的产能分布，CR10市占率接近78%，假设这部分企业都具备氟硅酸法工业化的条件，未来大约能够贡献70万吨无水氟化氢。
3）产线规模受限
从氟硅酸法产能规划来看，产线规模均不大于3万吨，远低于传统萤石法十万吨以上的规模，这也是氟硅酸法难以大规模推广的原因之一。
因此，氟硅酸法虽然体现出较好的经济效益，但如果要大规模工业化应用还需要克服很多的限制条件，否则为何自从瓮福集团2008年实现氟硅酸法产业化至今总共仅投产15万吨产能，未来也仅规划有10万吨产能，而其他磷化工企业尚未有大规模投产。要知道该产品的毛利率达到60%以上，氟化氢质量也能达到I类优等品指标，产能利用率更是接近100%，供不应求却难以大规模扩产，其中的限制条件可想而知。
另外结合氟化工公众号数据，截止2023年底，拟建的氟化氢产能约330万吨，萤石-硫酸法仍为主流工艺，产能约266万吨/年，占比80.5%；氟硅酸法无水氟化氢拟在建产能约68.5万吨/年，占比约19.5%。自从2019年政策鼓励开发利用磷矿伴生氟资源以来，各大磷化工企业纷纷布局氟硅酸法提取氟化氢，除了瓮福集团还包括云天化、新洋丰、云图控股、川恒股份、川发龙蟒、三宁化工、东方盛虹、湖北宜化等头部企业均有产能规划，当前已建及拟建氟硅酸法产能合计约83万吨/年，这大概是未来长时间内氟硅酸法制取氟化氢的总规模，这部分产能规划还有一定的不确定性，投产时间也可能会比较长，如新洋丰原来规划的3万吨氟化氢产能已经取消。
二、全球磷矿资源储量巨大，蕴含丰富的氟资源，是否会对萤石产生大规模替代？
全球及我国萤石资源储量约2.9亿吨、6900万吨，而全球及我国的磷矿资源储量分别为740亿吨、36亿吨，若按3%的含氟量计算，磷矿中蕴含的氟资源（CaF2）分别为22.2亿吨、1.08亿吨，远超萤石资源储量。因此，看到这组数据或许你会对萤石行业望而生畏，至少萤石不会稀缺，当萤石产生供需矛盾、价格上涨到一定阶段，磷矿中的氟资源会对其产生替代，也就是说，届时磷矿资源主要用来生产氟化氢，磷酸成了副产品，甚至将其当做固废来处理，这对于2016年刚被列为我国战略矿产资源的磷资源来说会不会贻笑大方，我们从以下几个方面来分析。
1、资源属性与政策监管
从资源属性及政策监管方面来看，磷矿石与萤石相似：
同是稀缺的非金属资源，具有不可再生、不可替代、不可重复利用的特性，同于2016年被列为我国战略矿产资源。
都存在富矿少、贫矿多、过度开采、储采比较低等特点。
都出台了保护性开采的政策。如提高资源税、实行出口配额许可制度、限制总开采量等措施。2023年底，工信部等部门发布《推进磷资源高效高值利用实施方案》，提出要加强磷资源可持续保障能力，支持优强企业通过兼并重组等方式整合中小磷矿；鼓励磷矿生产企业贫富兼采。
由于磷资源下游需求主要为磷肥，承担着农业农肥保供的重任，同时磷矿开发对生态环境不是很友好，因此无论从资源保障还是生态保护的角度考虑，磷矿资源不会为了提取3%的氟资源而大肆开采。
2、磷矿资源的价值分析
前文提到，氟磷灰石中P2O5最高含量为40.70%，CaF2含量为2.8%~3.4%，质量比为13.6:1，理论上生产1吨氟化氢同时会产生13.6吨磷酸，折算成85%的磷酸约16吨，当前85%的磷酸价格约7000元，对应价值11.2万元，而氟化氢价格约10000元/吨，磷矿中的磷资源价值远大于氟资源。单从经济角度来看，不可能为了生产氟化氢而开采磷矿。
3、从生产成本分析
理论上生产1吨氟化氢需要消耗45吨磷矿石（P2O5含量30%），当前磷矿价格约1000元/吨，对应的原料成本为4.5万元。而1吨氟化氢的萤石单耗约2.2吨，不考虑技术及环保条件，只有当萤石价格超过3万元以后，磷矿生产氟化氢才有可能具备成本优势。
4、从资源品位分析
萤石资源开发利用的边界品味为20%，工业品味为30%，也就是说平均品位低于20%的萤石理论上不能称之为矿，平均品位低于30%的萤石难以在工业上开采利用，而对于氟化钙含量为3~5%的氟磷灰石，要想开发利用，多少有些不可思议。
5、从环保角度分析
磷矿开发过程中会产生大量的磷石膏，消耗大量的浓硫酸，产生大量的稀硫酸，这些废弃物如何处置是最大的问题。
结论：从政策、环保、经济、技术等角度分析，开采磷矿提取氟资源是一条不可行的路径！磷矿的主要应用只能是磷化工，而氟硅酸法生产氟化氢的规模受磷化工及磷肥需求的限制，也就是湿法磷酸产量的限制。未来湿法磷酸需求稳定，大概率维持在3000万吨/年的规模，对应氟化氢的极限产能约80万吨/年，假设未来10年这部分产能全部投产并满产满销，届时氟化氢总需求量不低于300~400万吨，其中氟硅酸法占比约20%~30%，相比萤石生产氟化氢依旧处于“补充”低位。
最后借用金石资源对投资者的答复：根据近年来的《Mineral Commodity Summaries》报告，美国从磷矿副产氟硅酸产量呈逐年下降趋势，从2015-2020年的产量分别为：10.5万吨、4.4万吨、4万吨、3.3万吨、2.9万吨、2.9万吨。磷化工副产氢氟酸受到规模、工艺技术装备和产品品质等多方面的影响，我们我认为，目前磷化工副产氢氟酸在产量规模上与萤石粉生产氢氟酸相比处于“补充”的地位。