一文读懂中国稀土产业链

1月底,国务院国资委副主任翁杰明赴有研集团调研强调,要加快推进深加工产业技术突破,抓好科技研发和高新技术产业培育,带动稀土行业全产业链全面可持续发展。

稀土有“万能之土”的美誉,广泛地应用于军工、石油、化工、纺织、陶瓷、玻璃、永磁新材料等领域。不少人好奇,稀土行业发展前景如何?

稀土产业链主要包括原矿采选(上游)、冶炼加工(中游)、应用(下游)等三个环节,其中加工、应用就是将通过稀土化合物或稀土金属生产的材料,如稀土永磁体等,应用于终端产品,比如新能源汽车、石油化工、纺织、陶瓷、高端制造等领域。

上游

稀土产业链上游是稀土矿(包括独居石矿、氟碳铈矿、磷钇矿以及离子型稀土矿)的开采和冶炼。稀土从资源开发到应用主要分为选矿、冶炼、提纯三个步骤,首先从稀土原矿中通过选矿得到稀土精矿,再通过湿法或者火法冶金分别得到稀土化合物与稀土合金。

资料显示,中国稀土产业在全球竞争优势明显,海外稀土冶炼分离产能有限,且资本开支和运营成本均高于国内。

安泰科数据显示,2019年全球稀土冶炼分离产品产量合计约17.6万吨(REO),同比增长21%。其中,中国产量约15.5万吨,占比88.2%。

我国是全球最大的稀土储备国,占比超全球1/3;也是世界上唯一能够提供全部17种稀土金属特别是军用重稀土的国家。为了加强对国内稀土生产的科学管理,促进产业升级,2021年12月23日,国务院国资委发公告称,中国稀土集团有限公司在江西赣州成立,该集团是由中国铝业、五矿集团、赣州稀土同时引入2家稀土科技研发型企业组建的大型稀土企业集团。因此,在中国稀土产业链上游,形成了中国稀土集团、北方稀土集团、广东稀土集团、厦门钨业集团四家大型国有稀土集团为主导的市场格局。

四大集团严格实行开采、冶炼分离总量控制,任何单位和个人不得无计划和超计划生产。

数据显示,2020年,我国稀土开采总量控制指标为14万吨,其中北方稀土开采分配总量最多,稀土矿与冶炼分离产品合计总量占比达47.25%;其次是南方稀土和中国铝业(南方稀土和中国铝业稀土板块合并为中国稀土集团),合计总量占比分别为20.08%和17.69%。

工信部和国土资源部根据稀土下游需求下发配额,从2010年到2020年,配额年复合增长率4%,行业有效供给增速不大,但近两年增长显著,2021年配额同比增长20%。

中游

上游开采的原始矿并不能马上投入工业生产,必须经过加工,把矿石经过冶炼、提纯后可制成各种各样的稀土化合物,如氧化镨、氧化钕、氧化铈、氧化铽、氧化镝、氧化铕等,才能进一步用于各种工业领域,如制造永磁材料、催化材料、储氢材料、发光材料等。其中永磁材料是应用最广泛的领域。

从需求结构来看,磁材在全球稀土消费领域中占比最高,约48%。

磁性材料是一种由过渡元素铁、钴、镍及其合金构成的一种产生磁性的物质,一般根据使用特性分为软磁材料和永磁材料两大类。软磁材料易于磁化,也易于退磁,其主要功能是导磁、电磁能量的转换与传输,广泛用于各种电能变换设备中;而永磁材料按照磁性能的高低又可以分为传统永磁材料和稀土永磁材料。

1967年美国发明了SmCo5第一代钐钴稀土永磁,1977年日本发明了Sm2Co5第二代钐钴稀土,1983年美国、日本发明了第三代钕铁硼永磁材料。

有机构预测,2025年,全球高性能钕铁硼消耗量将达到13万吨,未来5年的CAGR为14.4%,渗透率由31.0%提升至42.3%,成为驱动稀土永磁市场空间增长的主要推动力。

全球稀土永磁材料相关专利一半以上被日本垄断,以日立金属为代表的国际领先企业凭借其掌握的专利技术进行大规模专利交叉许可,对我国稀土永磁企业构筑了牢固的专利壁垒。如果不能获得日立金属专利授权,那么产品出口到欧美、亚太等地区会存在侵权风险。

整体来看,日本与美国掌控高性能钕铁硼永磁材料生产制造技术,领先于全球,我国凭借着稀土资源和成本优势,逐步赢得了国际订单。不过我国稀土永磁材料行业产业集中度较低,目前我国大约有二百多家钕铁硼永磁生产企业,大部分企业生产规模较小,以生产中低端产品为主,竞争力不强。

但从2011年起,几乎每年国家都会出台相关产业政策,支持稀土永磁材料产业发展。中科三环、正海磁材、金力永磁、大地熊等企业在高性能稀土永磁材料领域拥有较强的竞争力。

下游

稀土产品的下游应用包括传统的应用领域和稀土新材料应用领域。

在稀土的具体用量方面,镧、铈、镨、钕等轻稀土元素应用领域最广,用量最多,钐、铕、钆、铽、镝、钇等重稀土元素虽然用量不大,却是高科技领域不可或缺的添加剂。

其中,下游应用中的传统汽车、新能源汽车、工业应用、风力发电、消费电子、变频空调、节能电梯和其他领域,用量占比分别为37.5%、11.8%、10.9%、10.0%、9.1%、9.0%、8.4%和3.3%。

从下游应用场景来看,钕铁硼永磁材料目前是产量最高、应用最广泛的稀土永磁材料,而钕铁硼永磁材料根据制造工艺的不同可分为烧结、粘结和热压三类。

烧结钕铁硼永磁材料号称“磁王”,是当前综合性能最高的磁体。工艺成熟度高、生产效率高,主要应用于汽车工业、工业电机、消费类电子、清洁能源、航空航天等领域。

粘结钕铁硼永磁材料相较于烧结粘结钕铁硼磁性能及机械强度较弱,用量较小,市场份额不到10%,主要用于办公室自动化设备、电装机械、视听设备、仪器仪表和小型马达等磁性能要求相对较低或磁体形状特异的领域。

热压钕铁硼永磁材料批量生产难度大、制造成本高,所占市场份额较小,应用领域仅局限于小微电机等领域。

因此,烧结钕铁硼永磁材料应用更为广泛,包括传统汽车 EPS、新能源汽车驱动电机、风力发电、变频家电、节能电机等领域。

目前,我国现有烧结钕铁硼生产企业接近200家,年产量3000吨以上的企业仅占7.5%,而年产1500吨以下的企业占84%,大部分磁材企业产量不到1500吨,而行业产能规模最大的磁材企业年产能接近20000吨,两极分化比较严重。

从企业产能分布方面来看,3000吨以上产能的企业主要包括中科三环、正海磁材、宁波韵升、英洛华等,1500-3000吨产能的有深圳福义乐、山东爱科科技等,1000吨以下有众多中小企业。

值得一提的是,磁体是稀土的首要下游应用。全球120000吨的稀土需求中约26%来自磁体,合金冶炼和催化剂紧随其后。世界稀土需求60%以上在中国,其中40%以上的需求是稀土永磁材料。按需求终端来看,稀土在新能源、军工等新兴领域有广泛的应用。

根据美国国防部向国会提交的报告,全球大约7%的稀土资源被用于国防军工领域。稀土永磁材料的应用领域十分广泛,涉及消费类电子、电机、压缩机、风力发电、新能源汽车、医疗器械、汽车零部件等。