稀土元素被誉为“工业的维生素”,具有无法取代的优异磁、光、电性能,对改善产品性能、增加产品品种、提高生产效率起到了巨大的作用。
稀土资源利用从最初的开发到下游的应用可以分为开采、冶炼分离、加工等环节,即首先从稀土矿山中开采得到稀土原矿,再通过冶炼、分离方法得到稀土氧化物、混合稀土金属、单一稀土金属。对于稀土金属及氧化物,又可进一步精密加工成稀土磁性材料、稀土发光材料、稀土催化材料、稀土合金材料和稀土储氢多种下游材料。
经精加工所得的稀土产品下游应用价值高,用量少,已成为改进产品结构、提高科技含量、促进行业技术进步的重要元素,被广泛应用到多类技术领域,如新能源汽车、工业机器人、变频空调、尾气净化催化剂及石油裂化催化剂以及稀土发光材料等。
(1)稀土矿采选行业
在稀土矿储量方面,我国是稀土资源储量最为丰富的国家。截至 2022 年底,全球稀土储量约为 1.3 亿吨。其中,我国以 4,400 万吨的稀土矿资源储量居于全球首位;越南稀土矿储量为 2,200 万吨,位列全球第二;而巴西和俄罗斯稀土矿储量均为 2,100 万吨,并列全球第三。
在稀土矿采选方面,2022 年全球稀土矿开采产量为 30 万吨。其中,中国产量为 21 万吨,占据全球产量的 70%;其次为美国,年产量 4.3 万吨,约占中国产量的 1/5。
从全球 1994 年-2022 年的稀土矿产量来看,1994 年-2017 年间全球产量处于缓慢增长且存在一定波动的状态,直至 2018 年起开始呈明显的增长趋势。
稀土矿采选领域早期主要由美国占主导地位。1980 年以来,美国修改部分法规以严格管控提炼稀土的含钍类矿,致使当地稀土产品的市场竞争者大幅减少;在该背景下,我国稀土产业开始蓬勃发展,稀土价格不断下降使外国稀土企业承受不住价格下滑而纷纷倒闭,我国稀土采选产业迅速占领国际市场。
但在此过程中,非法开采和恶意压低价格竞争大量出现,并带来如资源流失、过度开采、环境破坏等诸多问题。国务院开始对我国稀土资源实施出口配额,同时大力推广、开发新型的稀土材料以开拓稀土的消费市场,进入 21 世纪后,稀土的战略价值受到了更深程度的重视,我国实行了更加严格的出口管制并开始对稀土资源进出口征收关税,我国的稀土产业结构也逐步由“开采冶炼和初级产品加工为主”向“中高端材料和高级应用产品为主”转变。
2006 年起,我国为防止过度开采而开始实行稀土开采总量控制指标管理制度,国内稀土资源开发活动逐步得到规范,稀土产量有序平稳的增长。
我国稀土资源不仅储量大、矿种全,而且广泛分布于全国 22 个省区。目前大量开采的稀土矿床、岩体主要有包头混合型稀土矿,以江西、广东、广西、福建为代表的离子吸附型稀土矿,以山东微山、四川冕宁为代表的氟碳铈矿等,相应地主要稀土矿产品也主要分为三类:氟碳铈矿-独居石混合型稀土矿(包头稀土精矿)、南方离子型稀土精矿和氟碳铈矿。
(2)稀土冶炼分离行业
我国稀土产业稳步发展,技术进步不断加快,产业链不断延伸,产业结构和产品结构在不断调整的过程中已趋于合理。高纯、单一稀土产品已达到总商品量的一半以上,基本适应和满足国内外市场的需求。在冶炼分离产品中,稀土氧化物为主要产品,包含氧化镧、氧化铈、氧化钕、氧化镨、氧化铽、氧化镝、氧化铕、氧化钇、氧化钐等。
在稀土冶炼分离行业,我国大型稀土集团在全球有占据绝对领先地位,海外仅如澳洲 Lynas 等少数公司具备稀土冶炼分离的产能。同时,我国稀土公司具有显著的成本优势,因此在稀土冶炼分离行业的优势地位短期不会被改变。
与稀土矿的采选相同,我国稀土的冶炼分离的产量需根据工信部和自然资源部分配的指标进行。近年来,上述冶炼分离产品产量指标的逐年稳步增长,与终端需求存在一定关联。目前,稀土在全球市场终端主要用于永磁材料、储氢、抛光以及催化等产品,下游需求处于稳定增长阶段;为维护市场秩序的相对稳定,我国也在根据需求相应提高冶炼分离产量指标。
在稀土产品价格方面,以中国稀土行业协会公布的稀土价格指数为参考,2014-2020 年间我国稀土价格较为稳定,略有波动;2020 年后,我国稀土价格指数开始发生较大的波动,在 2022 年初上涨趋势鲜明,这主要是由于市场需求增长较快所致。与此同时,当年稀土矿产品供应量只有小幅度的调升。
2022 年3 月开始,稀土价格指数呈不断下降的趋势,主要系许多地区停工停产,相应需求不断下降,导致稀土产品价格同步下降。未来稀土产品价格有望在短期波动后,随需求恢复而稳步回升。
(3)稀土精加工与下游应用
下游稀土精加工材料作用大,用量少,已成为改进产品结构、提高科技含量、促进行业技术进步的重要元素,被广泛应用到多类技术领域,如新能源汽车、新能源发电、工业机器人、尾气净化催化剂及石油裂化催化剂以及稀土发光材料等。
在稀土应用领域,永磁材料是稀土最主要和最具发展潜力的下游应用领域。永磁体是由一种被磁化并产生自身持久磁场的材料制成的物体。自 20 世纪 60年代面世以来,稀土永磁材料经历了 50 多年的发展,形成了具有实用价值的三代稀土永磁材料,磁性能不断突破。1968 年出现的第一代稀土永磁材料以SmCo5 合金为代表,1977 年出现的第二代稀土永磁材料以 Sm2Co17 合金为代表,1983年出现的第三代稀土永磁材料以Nd2Fe14B合金为主要代表。
其中,第一代和第二代稀土永磁材料统称为钐钴永磁材料,第三代统称为钕铁硼永磁材料。用稀土永磁材料制造的电机具有效率高、功率密度高、力矩(转矩)高,体积小、噪音小、温升小,稳定性可靠性好等优点,从而使稀土永磁材料成为节能降耗、绿色环保的核心功能材料,是自动化、智能化必不可少的要素,拥有广阔的发展空间。
具体而言,稀土在如下主要领域发挥着重要作用:
1)新能源汽车
永磁同步电机和交流异步电机是目前应用于新能源汽车的主要两种驱动电机。永磁驱动电机以其具有尽可能宽广的弱磁调速范围、高功率密度比、高效率、高可靠性等性能优势可在有效降低整车的重量的同时提高能量转换效率,在新能源汽车市场中逐步占据主流地位。
高性能烧结钕铁硼作为稀土永磁驱动电机的核心材料,对电机的性能起着重要作用。同时,新能源汽车对钕铁硼消耗量也高于普通汽车电机。新能源汽车每辆纯电动车消耗钕铁硼 5-10kg,每辆插电式混合动力汽车消耗 2-3kg。
当前,汽车电动化发展趋势明确,新能源汽车产销量持续超预期,带动稀土材料需求增长。从国内市场来看,新能源汽车已进入高速发展期补贴驱动逐步切换向市场驱动发展,行业成长迅猛。2021 年 10 月国务院印发《2030 年前碳达峰行动方案》,提出 2030 年新增新能源、清洁能源动力的交通工具比例达到 40%左右。
根据中国汽车工业协会数据,2016 年至 2022 年末,我国新能源汽车占汽车整体产量的比例从 1-3%提升至 30%以上;2022 年,我国汽车产销分别完成 2,702.1 万辆和 2,686.4 万辆,同比分别增长 3.4%和 2.1%。随着新能源汽车产量和渗透率的不断提升,作为新能源汽车核心部件之一,以永磁电机为代表的驱动电机需求将受到持续提振。
2)新能源发电业务
风力发电机分为永磁直驱式、半直驱式和双馈异步式,其中永磁直驱式和半直驱式使用高性能钕铁硼磁钢。相对于双馈异步式机组,永磁直驱风机由于无齿轮箱,减少传动损耗的同时简化了传动结构,从而提升了发电效率与机组可靠性,降低了运维成本。半直驱风机则在一定程度上结合了双馈机组与直驱机组的优势,在实现提高齿轮箱的可靠性的同时实现了对大功率直驱发电机设计与制造条件的改善。
在碳中和目标下,全球风电行业发展有望提速,带动稀土永磁材料需求持续释放。我国也已宣布到 2030 年非化石能源占一次能源消费比重将达到 25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿千瓦以上。
全球风能理事会GWEC 发布《2022 年全球风能报告》(Global Wind Report 2022),2022 年全球新增风电装机预计约达 100.6GW,2026 预计达 128.8GW。
而 2050 年年风电装机容量需要增加四倍于目前的水平,才能达到净零排放。同时,2020 年全球永磁直驱及半直驱式风机占比约 30%,预计 2025 年将达到 50%左右。随着风机大型化趋势发展,应用高性能钕铁硼磁钢的直驱和半直驱永磁电机渗透率将实现持续提升,为稀土永磁材料需求打开增长空间。
3)工业机器人
工业机器人的生产对于钕铁硼有着相当要求。在机器人及智能制造领域中,伺服电机是控制机器人关节灵活运动的关键设备,对精度、转速、抗过载能力、稳定性、速度相应能力等方面具有较高的要求,因此高性能钕铁硼磁材成为其理想材料,有助于在快速反应、提高功率密度的同时,减小体积,实现轻量化。
2022 年 11 月工业机器人产量环比上涨。国家统计局数据显示,2022 年 11月工业机器人产量为 40,113 台,月同比上升 2.8%。2021 年内总产量为 318,105台,同比增长 48.03%;2020 年内总产量为 214,888 台,同比增长 45.32%。工业机器人产量逐年递增,增长趋势趋于稳定。新增产量提升钕铁硼需求量,继续拉动氧化镨钕需求总量。
4)尾气净化催化剂及石油裂化催化
中国稀土行业协会数据显示,2022 年 1-6 月,机动车尾气净化剂(自主品牌汽车催化剂)同比增加 36.4%至 975 万升,石油裂化催化剂(国产催化剂)产量同比减少 4.4%至 10.9 万吨。
5)稀土发光材料
中国稀土行业协会数据显示,2022 年 1-6 月,LED 荧光粉产量 289.5 吨,同比下降 14.9%;长余辉荧光粉产量 120.5 吨,同比下降 5.9%;三基色荧光粉产量 360 吨,同比下降 13.9%。
(4)影响行业发展的有利因素和不利因素
1)有利因素
国家政策的引导
2021 年 1 月《稀土管理条例(征求意见稿)》的发布对稀土开采、冶炼分离等生产经营秩序进行规范,有利于稀土资源的合理开发利用,促进稀土行业持续健康发展,保护生态环境和资源安全。
2021 年 12 月,工业和信息化部、科技部、自然资源部联合印发的《“十四五”原材料工业发展规划》(简称“原材料十四五规划”)中,稀土产业已被明确为技术创新重点方向,涉及新技术研发(离子吸附型稀土矿绿色高效开采、超高纯金属及靶材制备等)、技术工程化(高性能稀土永磁材料选区精准渗透、虚拟仿真、在线监测、机器视觉等智能制造等)、产业化应用(高丰度元素平衡利用等)等多个细分领域;
此外,十四五规划在新材料创新发展工程中,也对稀土产业在突破重点品种(超高纯稀土金属及化合物、高性能稀土磁性、催化、光功能、储氢材料等)、提升公共平台(建设稀有金属等制造业创新中心、应用示范平台等)等方面的发展提出了明确要求。这些政策及措施为行业的持续、稳定、健康发展提供了良好的保障。
下游市场需求快速增长
稀土种类繁多,下游应用广泛,是新能源、新材料、国防军工等重点行业的关键材料。稀土元素具有优秀的磁、光、电性能,已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。随着全球环保政策以及国内“双碳”政策的推动,新能源汽车、工业电机、风力发电、消费电子、变频空调及工业机器人等领域高速发展,下游市场的需求增长将带动稀土行业进入高质量发展周期。
冶炼分离等技术的进步
我国在稀土冶炼分离技术和理论方向均具备长期优势,尤其是稀土分离提纯采用萃取法,极大提高了生产效率;同时我国稀土冶炼全流程技术向着提高生产效率,降低成本,减少缓解污染,减少稀土资料浪费的方向不断发展。稀土采选及冶炼分离技术的进步有利于行业企业降低生产成本、提高投入产出率,进而提升行业竞争力。
资源优势
我国是全球稀土资源储量最为丰富的国家,中国稀土储量达 4,400 万吨,占全球稀土储量的 33.85%,同时我国稀土矿物种类丰富,稀土元素较全。
2)不利因素
产业政策变化风险
近年来,稀土产业结构性矛盾依然突出,上游原矿资源开发与供应格局不断变革,下游高端应用产品相对不足,稀土元素应用不平衡,同时由于产业政策的全面落实以及稀土行业的高质量发展正在进一步推进当中,稀土产品价格波动明显,导致行业内公司营业收入与利润亦将可能受到相应影响。
技术迭代及下游应用发展风险
在稀土冶炼分离领域,我国稀土分离提纯技术全球领先,海外各国正积极投资研发新技术,若海外各国成功研发新技术,稀土供应将大量释放,稀土价格存在较大的下行压力,从而导致行业整体利润受到影响。
在稀土下游应用领域,我国稀土下游产业整体发展尚处于追赶阶段,高端材料和器件与先进国家仍存在一定差距,产业整体需要由低成本资源和要素投入驱动,向扩大新技术、新产品和有效供给的创新驱动转变,优化产业结构,重点发展稀土高端材料和器件产业。同时,目前世界各国为摆脱对重稀土的依赖,降低磁材成本,都在积极研发无镝或少镝技术,技术发展较快。若未来技术迭代成功,稀土需求将大幅度降低,行业景气度将受到较大冲击。
(5)行业前景与竞争格局
我国有着全世界最丰富的稀土资源,并且品种齐全易开采,是唯一具有完备稀土产业链的国家。由于我国稀土储量全球最高,占总储量的 36.67%,其中中重稀土储量更是占据 80%以上,稀土行业战略意义重大。由于稀土元素在电子结构和化学性质上相似,冶炼分离具备很高的技术门槛。我国利用资源优势推进分离技术的发展,在经过多年的技术迭代后已经形成了全球领先的冶炼分离技术。
在先进技术的支持下中国冶炼分离产量也位列第一,占全世界总产量的 90%。海外方面由于矿山品质不高、品种单一、冶炼分离工艺不成熟,再加上高环保及人力成本的限制,很难与中国稀土行业竞争,仅有澳大利亚的 Lynas公司拥有较为成熟的冶炼分离技术,能在冶炼分离产品上与中国产生一定竞争。
我国虽然稀土资源丰富,冶炼技术成熟,但在 2006 年以前稀土行业却存在着恶性竞争的现象。针对这一现象,从 2006 年起我国开始发布每年稀土开采总量以及冶炼产量控制指标,且未来稀土供给增量也由指标决定。指标的公布也从侧面反映出了国家对于控制稀土供给有序增长,防止企业互相压价的决心。
2014 年,由工信部牵头制定的稀土大集团组建方案获国务院批复同意,方案中计划组建北方稀土、中铝集团、中国五矿、南方稀土集团、广东稀土和厦门钨业六大稀土集团。2015 年 5 月,六大稀土集团相继完成备案。截至 2016年 12 月,六大稀土集团均通过了审核验收。通过大集团整合政策,国内稀土产能以及国家总量控制计划逐步向六大稀土集团集中,我国稀土行业生产经营秩序将有望进一步好转。
2021 年,中铝集团、中国五矿、赣州市人民政府等进行相关稀土资产的战略性重组,组建成立中国稀土集团,中国稀土集团成立,旨在促进协同发展、稀土资源优势互补以及稀土资源供给集中化。至此,六大稀土集团进一步整合为四大集团,分别是中国稀土集团、北方稀土、广东稀土、厦门钨业。除了中国稀土集团以外,关键的稀土冶炼分离企业包括北方稀土、广晟有色、厦门钨业、盛和资源等。