(1)稀有难熔金属材料行业概况
稀有难熔金属包括钽、铌、钨、钼、锆、铪、铼等元素,这些金属的共同特点是熔点高、耐高温、耐磨损,是高性能材料中的一类高温结构材料。广泛应用于航天、核能、化工、电子、超导等国民经济重点领域,在材料领域里占有特殊地位,而稀有金属的生产水平和应用水平也是衡量国家综合实力的标志之一。
钽的熔点高达 2,996℃,在单质中仅次于碳,钨,铼和锇,位居第五。钽具有极高的抗腐蚀性,无论是在冷和热的条件下,与盐酸、硫酸、硝酸和王水都不会发生化学反应。钽在全球的储量较少且较为集中,根据美国地质调查局(USGS)公布的数据,2020 年全球钽资源储量约 14 万吨,其中澳大利亚约 9.4 万吨,巴西约 4 万吨;2020 年全球钽产量共计 2,100 吨,比 2019 年增加 150 吨,主产国为刚果(金)、巴西、尼日利亚和卢旺达,四国产量约占全球总量的 84%。与其他矿产相比,全球钽矿的产量和市场需求量都较小。
目前,钽主要用于钽电容器、钽化学品、合金添加剂、溅射靶材等领域,根据 Roskill 咨询公司统计数据,2020 年约有 37%的钽用于电容器的生产。在军工领域,钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料,钽钨、钽钨铪、钽铪合金可用作火箭、导弹、炮弹和喷气式发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件。
铌是灰白色金属,熔点 2,468℃,沸点 4,742℃,具有优良的抗高温氧化性、耐腐蚀性和延展性。铌在低温状态会呈现超导体性质(即电阻为零),在标准大气压下,铌的超导临界温度为 9.25K,是所有具有超电导性质的金属中最高的。
同时,铌的热中子吸收截面很低,可用于核反应堆材料的制造。全球铌资源储量较大,但分布高度集中,巴西储量最为丰富。根据 USGS 调查数据显示,2020年全球铌储量超过 1,700 万吨,其中巴西储量高达 1,600 万吨;2020 年全球铌资源生产量约 7.8 万吨,其中巴西的产量约为 7.1 万吨,约占全球总产量的 91%。
目前,铌主要以铌铁形式应用于钢铁行业,约占铌消费的 90%,在钢铁中加入 0.03%的铌即可使强度提升 30%以上。在军工领域,铌合金因其耐高温性能可用于航天发动机推进系统、卫星姿控/轨控发动机等部件。在超导领域,铌的化合物具有较高的超导临界温度,是目前主要的超导体材料。
目前,全球钽加工行业形成三巨头局面,分别为美国 Cabot 集团、德国 HCST集团和中国东方钽业,三者占世界钽产品产量的 80%以上。全球铌产品主要产自巴西矿冶公司(CBMM)、洛阳钼业、加拿大麦格瑞斯资源公司(Magris Resources)三家企业,其中 CBMM 为全球最大的铌产品生产商,是铌相关应用技术的开发先驱和行业领导者,2020 年该公司的铌供应量约占世界铌总供应量的 75%。
中国钽铌冶炼、加工企业约 20 家,经过多年发展已经形成从采选、冶炼、加工到应用的具有自主知识产权的较完整工业体系。随着知识产权的日趋完善和生产装备的持续更新,产业规模快速发展壮大,已成为世界钽铌生产和消费大国。