钨是一种稀有有色难熔金属,自然界中主要以钨酸盐的形式存在矿石中,其中利用价值较高的主要是黑钨矿和白钨矿。回顾金属钨应用的演变历程,19 世纪末钨因其高比重特点,以及良好的高温强度和导电、传热性能,主要被用于生产钨钢和光照钨丝;
20 世纪 30 年代研制出以碳化钨为主成分的硬质合金,其各方面性质均超过可比钢材料,主要应用于各类机械加工领域。硬质合金的出现成为钨制品发展的重要开端,标志着钨在工业发展中的应用进入全新阶段,对高端制造业发展起到至关重要的作用。
钨产业链起始于钨矿勘探、采选成钨精矿,行业主要生产路径为钨精矿制备APT 和氧化钨后,还原得到钨粉,再经碳化制取碳化钨,最终通过混料、制坯、烧结等工序生产硬质合金。经历长期渐进过程,目前钨产业链的下游应用主要包括硬质合金、钨材、钨特钢、钨化工产品等。目前随着科技的不断进步和发展,钨制品应用半径不断扩大,特别是在汽车、机器人等现代制造行业中,钨硬质合金的应用日益广泛。此外,随着新能源汽车、航天航空、半导体等领域的快速发展,对钨制品的需求也越来越高。基于行业工艺技术不断精进,预计未来钨制品应用领域将持续拓展和深化。
钨因其稀缺性和不可替代性被我国视为战略性资源,我国已从钨制品标准、钨精矿开采量配额、出口配额、税收等各方面制定了完善的制度体系,有力保障了钨制品的标准生产、钨资源的有序开采和进出口的合理管制。
同时,行业宏观发展策略有效促进了产业结构优化和产品高质量发展。具体行业主要法律、法规及产业政策如下:
(1)钨制品国家标准
国家质量监督检验检疫总局对各类钨制品分别制定国家标准,主要产品标准如下仲钨酸铵(GB/T10116-2007)、氧化钨(GB/T3457-2013)、超细钨粉( GB/T26726-2011 ) 、 碳 化 钨 粉 ( GB/T4295-2008 ) 、 超 细 碳 化 钨 粉(GB/T26725-2011)、钨条和钨杆(GB/T4187-2017)、硬质合金圆棒毛坯(GB/T11101-2020)等,并对钨制品制定了安全生产规程。
(2)保护性开采及钨精矿开采量配额管理
1991 年国务院发布了《关于将钨锡锑离子型稀土矿产列为国家实行保护性开采特定矿种的通知》,将钨列为国家实行保护性开采特定矿种,旨在加强矿产资源管理的法定要求,推动优势矿产保护和合理开发。另一方面,自然资源部每年下达钨精矿总量控制指标,每年限定开采总量。
(3)出口资格管理和出口配额
2015 年之前,根据商务部和海关总署有关规定,我国将钨制品列入出口配额商品管理范围,同时商务部对钨品直接出口企业资格制定非常严格的标准准入制度。2015 年起国家对钨及钨制品取消配额管理,实行出口许可证管理制度。
钨产业链起始于钨矿勘探、采选成钨精矿,行业主要生产路径为钨精矿制备APT 和氧化钨后,还原得到钨粉,再经碳化制取碳化钨,最终通过混料、制坯、烧结等工序生产硬质合金。经历长期渐进过程,目前钨产业链的下游应用主要包括硬质合金、钨材、钨特钢、钨化工产品等。目前随着科技的不断进步和发展,钨制品应用半径不断扩大,特别是在汽车、机器人等现代制造行业中,钨硬质合金的应用日益广泛。此外,随着新能源汽车、航天航空、半导体等领域的快速发展,对钨制品的需求也越来越高。基于行业工
(4)全球钨供给侧特征分析
目前钨矿资源在全球范围内的分布较不均衡,根据美国地质调查局(USGS)统计数据显示,2022年全球已探测到的钨储量达380万金属吨,同比增长2.70%,我国钨资源储量世界最多,高达 180 万金属吨,占世界总储量的 47.37%,居全球首位。除中国外,钨资源较为分散,钨储量排名第二的俄罗斯也仅占全球 10.53%的储量。
全球钨矿中已发现的钨矿物中,黑钨矿和白钨矿具有较大经济开采价值。钨矿的供给分布特征与钨矿资源的分布基本一致,中国是全球钨资源供应量最大的国家。根据美国地质调查局估算,2022 年世界钨矿产量达 8.40 万金属吨,较 2021年上升 0.24%。其中,中国、越南及俄罗斯是世界上最主要的钨生产国。我国钨矿产量达 7.10 万金属吨,占世界总产量的 84.52%。
(5)全球钨需求侧特征分析
作为工业制造业的重要材料,钨制品的需求基本与经济形势变化相一致。近年来,全球钨消费呈增长趋势,钨消费主要集中在中国、欧洲、美国和日本。近二十年全球钨消费量从 5.31 万金属吨增长至 11.92 万金属吨,预计到 2030 年将达到 17.08 万金属吨的市场规模。
从消费结构角度分析,全球钨消费增加主要源于工业发展,包括钢铁、汽车、航空、机械、能源、电子等领域对硬质合金、钨特钢、高密度合金和其他钨金属材料的需求,钨制品的消费情况与制造业变化趋势基本一致,目前钨的下游消费包括硬质合金(切削工具、矿用工具等)、钨材(钨条和钨丝等)、钨特钢(高速工具钢)和钨化工(催化剂和颜料)等。
从全球钨消费结构看,硬质合金制造是最主要的钨消费领域,据国际钨协(ITIA)统计,全球 59%的钨用于生产硬质合金,19%用于钨特钢,16%用于钨材,6%用于化工和其他领域。钨制品的消费结构一方面体现出一国的工业发展水平,另一方面也代表该国钨制品行业的发展趋势。发达国家中约 72%的钨用于硬质合金的消费,我国 2022年约 58%的钨用于硬质合金的消费,仍有一部分钨制品还处于基础应用领域。但随着我国工业制造业的升级,钨制品的消费结构将向发达国家趋同,硬质合金及相关材料的市场增长速度将不断提高。
(6)我国钨供给侧特征分析
我国是全球钨矿资源最为丰富的国家,储量和产量均位列世界第一。据美国地质调查局(USGS)数据,2022 年中国目前已探明钨矿储量 180 万金属吨,占全球总探明储量的 47.37%,具备绝对资源优势。我国钨矿储量相对集中,主要分布在江西、云南、湖南、广东、广西等地,其中江西省有着“世界钨都”的美誉,占全国钨矿已探明储量一半以上。因为钨资源的稀缺性和不可替代性,我国将钨视为战略性资源,对钨矿开采实行总量控制,钨矿开采总量指标由2016年9.13万吨增长至2022年10.90万吨。2022 年江西省钨矿开采总量控制指标为 4.06 万吨,占全国总量的 37.25%,位居全国第一位。
(7)我国钨需求侧特征分析
①我国钨整体消费需求持续稳定上涨
随着经济的发展,我国钨消费量一直保持增长趋势。根据安泰科和中国钨业协会数据,钨表观消费量从 2012 年的 3.60 万金属吨增长到 2021 年的 6.47 万金属吨,年复合增长率为 6.73%,2022 年受宏观经济影响,钨表观消费量略有下滑。中国基础设施建设的发展、城市化进程的推进、矿业的发展壮大,以及世界制造中心的形成,促使中国逐渐发展成为钨消费大国。
②硬质合金作为我国钨消费最大领域,市场规模快速增长
我国钨消费领域包括硬质合金、钨特钢、钨材和钨化工,其中硬质合金是我国钨消费最主要的领域,2022 年占比达到 58%。我国钨消费量持续稳定增长得益于硬质合金需求的快速增长。
近年来,随着我国高端制造业的发展,快速拉动了我国硬质合金内需增长,根据安泰科统计数据,2021 年硬质合金的钨消费量约为 3.83 万金属吨,同比增长 21.62%;2022 年硬质合金消费量约为 3.67 万金属吨,基本与 2021 年持平,硬质合金主要消费下游为切削合金工具。2022 年钨材、钨特钢以及钨化工消费量为 1.30 万金属吨、1.09 万金属吨、0.27 万金属吨,同比变化 3.90%、-4.00%、2.80%。
高端硬质合金壁垒的突破以及优质的硬质合金产品解决方案的提供是国内硬质合金行业的发展方向。未来随着国内行业生产工艺和产品质量的不断改良,高附加值终端产品的消费占比预计将不断提升,我国钨制品的消费结构将向发达国家趋同,继而硬质合金及相关产品的市场规模将不断扩大。
③随着制造强国战略持续推进,我国钨制品未来供不应求局面将持续
在制造业高质量发展政策的推动下,我国钨行业积极调整产品结构、持续推进产业转型升级,工艺技术及装备水平逐步提升,产品下游应用半径不断扩大,终端市场对钨制品的需求持续增长。2021年我国钨精矿供需平衡变为供应紧缺,缺口为 3313 吨,预计至 2025 钨制品市场将长期处于供不应求的局面。
由于钨是我国战略性稀缺资源,也是国家保护性开采的特定矿种,我国对钨矿开采实行总量控制、配额生产的方式,因此预计供给端即钨精矿产量预计不会出现大幅增长的趋势。但是需求端方面,随着国家出台多项政策鼓励制造业高质量发展以及攻克“工业母机”关键零部件课题的深入推进,高端制造装备升级拉动了高端钨材和高性能硬质合金需求的增长。因此,安泰科预计2023 年、2024 年及 2025 年我国国内钨精矿缺口分别为 4,656 吨、4,461 吨以及4,036 吨,缺口较大,钨制品至 2025 年整体处于供不应求的局面。
(8)行业发展趋势
1)钨由于其优质特性,已陆续在新能源、人造钻石等领域出现
新的应用场景,钨制品应用领域持续拓宽
①在新能源领域,光伏钨丝正逐步替代传统金刚石线,成为下一代光伏硅片
切割母线钨丝是一种以难熔金属钨为主要原材料的细丝,具有熔点高、电阻率大、强度好、蒸气压低等特点,广泛应用于加热、镀膜及照明市场,现已拓展至光伏领域,用于硅片切割金刚石线的母线。
在推进 “双碳”和稳增长的大背景下,光伏新能源行业出现爆发式增长,致使钨丝行业基本面发生根本性改变,主导需求从附加值低、需求逐渐萎缩的灯泡领域转换为高增长高景气的光伏领域。
光伏产业链主要包括硅料、硅片、晶硅电池片、光伏组件、光伏发电系统五个环节,其中硅片切割是生产硅片的主要工序,也是全球光伏产业链中产业集中度最高的环节,产能主要集中在中国,2021 年底中国大陆企业约为 407.2GW,占全球总量的 98.1%。
目前切割硅片主要用金刚线,金刚线可用于硅棒截断、硅锭开方、硅片切割,其切割性能直接影响硅片的质量及光伏组件的光电转换性能。由于 2021 年硅料价格大幅上涨,下游硅片厂为降低切割过程中的硅料损耗,逐步向线径更细的切割工具切换,行业细线化进程明显加快。光伏钨丝相较于传统金刚线具有硬度更高,延展性更好的特点,这决定了光伏钨丝有着更好的切割能力、切割质量,以及更低的断线率。
预计 2022 年钨金刚线的渗透率有望达到 15%,2025 年提升至 70%。随着硅片薄片化及金刚线细线化的推进,用钨丝替代高碳钢丝作为金刚线母线的趋势逐步明朗。
②在人造金刚石和培育钻石市场,硬质合金顶锤作为关键部件迎来黄金发展期
硬质合金顶锤作为高温高压法合成人造金刚石等超硬材料的关键部件,是合成压机内部的重要耗材,进而成为生产金刚石单晶和培育钻石的核心工具。由于顶锤要承受复杂苛刻的压缩、剪切、拉伸应力的作用,加上加热时瞬时锤面温度达 500-600℃,要求近万次反复使用寿命,因此顶锤大多采用钨基硬质合金制成,具有硬度高、刚性好、强度高、耐热优良的特性。
顶锤下游需求以人造金刚石和培育钻石为主。人造金刚石方面,目前中国人造金刚石产量位居全球第一,2020 年我国年产量再次突破 200 亿克拉,占据全球总产量 90%以上。国内多个人造金刚石在建项目带动顶锤行业需求旺盛,根据河南省《2022 年补短板“982”工程实施方案》规划,在工业金刚石领域,河南省政府将规划建设多个工业用金刚石生产项目,所有项目投产后将大幅增加金刚石产能和产量,顶锤行业需求前景广阔。
培育钻石方面,其全球市场规模不断攀升,2017-2021 年,全球培育钻石产量由 150 万克拉增长至 900 万克拉。根据贝恩咨询预测数据,2025 年全球培育钻石市场规模将从 2020 年的 167 亿元增至 368亿元,其中我国培育钻石市场规模将由 83 亿元增至 295 亿元,进一步拉动对于硬质合金顶锤的需求量增长。
(2)下游产业快速成长和国产替代进程加快,共同带动钨制品市场需求增长
钨硬质合金因其高硬度、高耐磨性等优异的性质,广泛用于制造切削工具、矿用工具、耐磨工具等制品,是制造业生产过程中的关键。一方面,在“中国制造+互联网”深入推进、高质量发展持续推动、制造业转型升级、“一带一路”政策推动沿线基础设施加快建设的背景下,智能制造、新能源等钨制品下游产业迎来蓬勃发展,所带来的产品置换、机床数控化程度提高等新增需求将拉动钨制品在高端制造领域消费持续增长。
另一方面,随着行业生产技术和工艺不断升级,钨制品材质、精度和适用范围得到了提高,钨制品应用半径不断扩大,市场空间广阔。此外,随着“中国制造 2025”、“供给侧结构性改革”、“产业链供应链自主可控”等相关政策的持续推进,高附加值硬质合金产品国产化替代将迎来加速,硬质合金高性能、高精度、高质量发展成为必要,高端硬质合金壁垒的突破以及优质的硬质合金产品解决方案的提供是未来国内硬质合金行业的发展方向。
目前,我国产品国际竞争力不断提升,高性能硬质合金深加工产品自主保障能力显著提高,高技术含量硬质合金出口量持续增长,出口产品结构加速升级,国产替代进程推进良好。综上,下游行业形势趋好、新兴应用领域持续拓展、国产替代进程不断加快等因素共同推进钨制品市场容量的持续增长,拉动钨市场需求稳步提升。
3)坚持绿色安全生产,推动行业可持续发展
在“双碳”目标的背景下,钨制品行业向低碳化转变,生产环节绿色化水平提升明显,低碳高效工艺和节能减排技术得到广泛应用,能源消耗总量、污染排放总量控制成效显著。此外,实现循环经济和发展再生回收技术成为了当前的热点。为缓解钨资源稀缺所带来的压力,行业积极健全钨资源再生利用体系,提高钨资源再生利用率,对废旧合金进行高效循环利用技术开发,实现废金属回收纯化再利用,推动行业可持续发展。
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