任何物質的生產都以消耗能源、資源為前提。對化肥生產而言,生產氮肥要消耗較多的能源,但只要太陽存在,能源將用之不盡;海水是巨大的鉀資源庫,只要海水尤存,鉀資源可供人們長期利用;唯有磷礦資源是未來億年內不可再生,且對生物體是不可替代的資源。
自2006年起,許多國家的專家、學者對磷資源的形勢發出了緊急呼吁,尤其對中國磷資源的合理開采、可持續利用給予了極大的關注。不同領域的專家對世界及中國磷礦可開采多久,做出了相差很大的估計。對世界磷礦的估計為90~350年,對中國磷礦的可利用年限為30~176年,這是因為不同的作者選取的數據不同及計算方法各異所導致。
磷礦儲量是指可經濟開采的,可商品化的磷礦實物量。據美國地質調查局(USGS)統計,2012年世界磷礦儲量為670億噸,中國為37億噸。磷礦資源量是指已探明的各種品級未加工的磷礦實物量。據國際肥料開發中心(IFDC)估計,2010年世界磷礦資源量為2900億噸,中國為168億噸。磷礦資源量是由3%~35%P2O5不同品級的磷礦所構成。世界磷礦平均品位為21.5%P2O5,中國為18%。磷礦的商品產量,大多數國家是指含 P2O530%的所謂“標磷礦”。
磷礦開采過程有采礦損失。將平均品位18%P2O5的磷礦富集至30%P2O5的商品磷礦有選礦損失。據IFDC報道,美國的選礦損失為20%~30%,北非、中東約為30%,南美洲磷礦選礦損失達40%。
茲以2007年中國磷礦資源量176.3億噸,計算生產不同品種的磷肥,中國磷礦可開采多久?
按2012年全國磷肥產量1700萬噸,實物產量5500萬噸,肥料用磷礦6400萬噸,磷礦回采率64%,每年減少磷資源量1億噸計算,若商品磷礦均要求30%P2O5,則大于30%P2O5高品位礦還能開采10年;20%~30%的中品位磷礦48.5億噸,按1.5噸原礦選得1噸30%的商品磷礦,可開采32年;10%~20%的低品位磷礦82億噸,按2.5噸原礦選得1噸商品磷礦,可開采33年;2%~10%的超低品位磷礦29.2億噸,按8噸原礦選得1噸商品礦,可開采4年。以此估算,中國176.3億噸磷礦資源,若按2012年的開采規模,不斷通過選礦生產含P2O530%的商品磷礦,供生產磷銨類產品,79年后將開采殆盡。
按優化產品結構,使磷銨類高濃度磷肥每年實物產量1000萬噸,折純產量500萬噸;酸法低濃度磷肥,過磷酸鈣類磷肥的年實物產量2500萬噸,折純產量300萬噸;熱法低濃度磷肥,鈣鎂磷肥類磷肥的年產2000萬噸,折純產量200萬噸;實物總量仍為5500萬噸,但折純產量僅為1000萬噸P2O5。
為生產1000萬噸磷銨類肥料,每年約需1900萬噸30%P2O5商品磷礦。2007年高品位磷礦資源量16.6億噸,平均品位31.9%。 2007~2012年六年間已生產磷礦石4億噸,導致減少磷資源量6億噸,尚存平均含P2O531.9%的磷礦10.6億噸,按采礦回收率90%計算,可供53年使用。29.2億噸含2%~10% P2O5的超低品位磷礦,通過選礦提供30%P2O5商品礦,可供4年使用。即中國尚存高品位磷礦及超低品位磷礦選礦,可供磷銨類肥料生產使用57年。 57年后或從現在起,中國應逐步增加從摩洛哥進口所需高品位商品磷礦。
為生產2500萬噸含P2O512%、S11%、CaO25%的過磷酸鈣類肥料,可直接使用20%~30%P2O5的中品位磷礦,平均品位 24.3%P2O5,每噸過磷酸鈣消耗580千克含24.3%P2O5的磷礦,年用量1450萬噸,中品位磷礦資源量48.5億噸,采礦回收率90%,可開采301年。
為生產2000萬噸含P2O510%、MgO12%、CaO30%、有效SiO228%的熱法低濃度磷肥或酸性土壤調理劑,可直接使用含 P2O510%~20%的低品位磷礦,平均含P2O516.3%。每噸產品耗低品位磷礦700千克,年用量1400萬噸,82億噸低品位磷礦,采礦回收率 90%,可開采527年。
按這種不同品級的磷礦生產不同類型的磷肥,輔以進口商品級磷礦,中國磷礦可開采300~500年,與摩洛哥磷礦開采年限同步枯竭。
5500萬噸實物磷肥每年提供1000萬噸P2O5、275萬噸S、240萬噸MgO、1225萬噸CaO、560萬噸 SiO2,它們都是作物可利用的營養元素,可等同2012年產1700萬噸P2O5磷肥的肥效。足見優化產品結構可達到更佳的生態效益。
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