2023稀土行业深度分析:稀缺战略资源致知力行继往开来.docx
稀缺战略资源,致知力行,继往开来稀土行业深度分析内容目录1 .稀土简介、稀土分类与稀土矿分布62 .稀土生产流程及产业链122.1. 稀土采选132.2. 稀土冶炼分离132.3. 稀土精深加工产品分类及生产流程142.4. 稀土循环回收183 .稀土行业系列政策与稀土价格194 .稀土供给244.1. 我国稀土储量和产量位居世界第一244.2. 稀土冶炼分离产品产量254.3. 近年来我国稀土矿开采、冶炼分离总量控制指标呈现逐年增长趋势264.3.1. 稀土功能材料产量275 .稀土下游需求未来重点增长领域285.1. 新能源汽车:永磁同步电机及汽车零部件对铁铁硼需求有望稳步提升295.2. 风力发电:直驱、半直驱型风机对铁铁硼需求有望增长335.3. 机器人产品:人型机器人有望打开高性能稀土永磁材料需求新空间375.3.1. 工业机器人395.3.2. 人型机器人415.4. 变频空调:高性能变须空调市占率有望继续提升425.5. 节能电梯:永磁同步戋引机对铁铁硼需求有望继续提升466 .稀土进出口496.1. 2022年我国稀土进出口情况506.1.2023年1-6月我国稀土进出口情况527 .投资建议548 .风险提示55图表目录图1:全球主要稀土矿产资源分布图10图2:中国主要稀土矿床(点)分布图11图3:稀土产业链12图4:磁性材料分类15图5:永磁铁氧体磁体的生产工艺流程16图6:烧结钱铁硼永磁材料的生产工艺流程18图7:单一稀土氧化物价格综合指数19图8:稀土价格指数20图9:2022年全球稀土储量(单位:公吨)24图10:2022年全球稀土矿产量(单位:公吨)25图11:2021年中国主要稀土永磁材料产量占比28图12:2022年中国稀土行业下游应用领域分布29图13:2022年中国稀土永磁材料应用领域占比29图14:新能源汽车可能需要使用的稀土金属30图15:铁铁硼永磁材料在新能源汽车及汽车零部件中的应用31图16:全球近年汽车产量(万辆)31图17:中国近年汽车产量(万辆)32图18:汽车产量及同比增速32图19:汽车销量及同比增速32图20:新能源汽车产量及同比增速33图21:新能源汽车销量33图22:高性能钱铁硼永磁材料在风电中的应用34图23:全球风电累计装机容量及新增装机容量35图24:我国风电累计装机容量及同比增速35图25:横至2022年底我国发电装机容量占比构成36图26:世界工业机器人年装机量及同比增速38图27:2021年全球工业机器人装机量(万台)38图28:钱铁硼永磁材料在工业机器人中的应用39图29:我国工业机器人年产量及同比增速40图30:我国工业机器人累计产量及累计同比增速41图31:特斯拉人型机器人42图32:中国家用空调产量及同比增速(万台)44图33:中国家用空调产量及同比增速(台)44图34:铁铁硼稀土磁材在变频空调中的应用45图35:2017-2022年我国家用变频空调产量(万台)45图36:中国家用变频空调月度产量及同比增速(台)46图37:铁铁硼稀土磁材在节能电梯中的应用47图38:中国市场节能电梯产量及同比增速47图39:中国节能电梯市场中稀土永磁材料的消费量及同比增速48图40:我国稀土进口数量及同比49图41:我国稀土进口金额及同比49图42:我国稀土出口数量及同比49图43:我国稀土出口金额及同比49表1:稀土的主要分类6表2:稀土金属、稀土氧化物及稀土化合物分类6表3:全球主要国家稀土产业链覆盖情况12表4:烧结、粘结和热压钱铁硼材料对比17表5:烧结铁铁硼永磁材料按内臬矫顽力的高低划分18表6:国内稀土均价情况一览表(单位:元/千克)20表7:稀土行业重要政策文件22表8:全球及主要国家稀土冶炼分离产品产量(单位:吨,REO)25表9:2017-2021我国稀土开采总量控制指标26表10:2017-2021我国稀土冶炼分离总量控制指标26表11:2022年我国稀土开采、冶炼分离总量控制指标27表12:2023年我国第一批稀土开采、冶炼分离总量控制指标27表13:2023-2025年汽车行业稀土需求预测33表14:2023-2025年风电行业稀土需求预测36表15:伺服也机分类及区别40表16:2023-2025年工业机器人行业稀土需求预测41表17:2023-2025年全球家用变频空调稀土需求预测46表18:2023-2030年节能电梯行业稀土需求预测48表19:2022年中国稀土产品进出口情况(单位:吨,万美元)50表20:2022年稀土冶炼产品主要贸易品种及地区51表21:2023年1-6月中国稀土产品进出口情况(单位:吨,万美元)52表22:2023年1-6月稀土冶炼产品主要贸易品种及地区53表23:稀土行业重点上市公司概览(市盈率数据截至2023年8月22日,其余数据截至公司2022年年报)541 .稀土简介、稀土分类与稀土矿分布稀土是斜系的15个元素以及优(SC)和记(Y)两种元京,共17种元素的统称,主要分为轻稀土、中稀土和重稀土。根据中国稀土产业发展与政策研究一书,稀土是指化学元素周期表中钢系元素,由原子序数57-71的元素组成,包括钢(La)、锦(Ce)、错(Prj、钱(Nd)、矩(Pm)、衫(Sm).K(Eu)、4lGd)轼(Tb)、铺(Dy)、钦(Ho)、fl-(Er)铁(Tm)、钝(Yb)、K(Lu),以及与辆系的15个元素密切相关的2个元素铳(Se)和亿(丫),共17种元素。在人类发现稀土初期,稀土一般是以氧化物的状态分离出来,又因其发现之初存在于瑞典较为稀少的矿物中,故被称为稀土(RareEarth,RE或R)。根据分离工艺的要求,稀土元素可分为轻稀土和重稀土。其中,轻稀土也被称为锦组,重稀土也被称为记组,这种划分是因矿物经分离得到的稀土混合物中常以锦或纪占优势。而根据其物理化学性质的特点,稀土又分为轻稀土、中稀土和重稀土三组o目前,世界主要稀土矿中绝大部分仅储有轻稀土元素,重稀土元素含量大且品位好的只有我国的南方离子吸附型稀土矿,这种稀土矿集中分布在江西(赣南)、广东、广西、四川和福建等省区,是我国具有战略意义的重要矿产资源。<1:稀土的主要分类按照分离工艺分类按照物理和化学性质分类较稀土或饰组稀土重稀土或钻组稀土较稀土中稀土重稀土娴、锦、错、铁、祖、杉、钠包、钛、筋、钦、钾、核、健、橹、也蒯、饰、错、铁、饪彭、钠、札钱、铸、钦、钾、铁、铺、锵、纪资料来源:中国稀土产业发展与政策研究,中原证券稀土产品种类繁多,主要可分为稀土金属、稀土氧化物、其它稀土化合物和稀土合金。稀土元素由于原子的结构特殊,电子能级异常丰富,具有许多优异的光、电、磁、核等特性,能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料,其最显著的功能就是大幅提升其他产品的质量和性能,产品广泛应用于高新材料、冶金、军工、石油化工、玻璃陶瓷、农业等。2:稀土金属、稀土量化物及稀土化合物分类名称简介单一稀土金属金属娴以蒯的化合物为原料,采用熔盐电解法或还原法制得的断口呈银灰色光泽的金属。其化学性质活泼,极易在空气中氧化。主要用于储氢合金、金属还原剂等。金属锦以锌的化合物为原料,采用熔盐电解法或还原法制得的断口呈银灰色光泽的金属。其化学性质活泼,极易在空气中氧化。主要用于储氢合金、合金添加剂等。金属铸以铸的化合物为原料,采用熔盐电解法制得的金属。其化学性质活泼,在空气中容易氧化。主要用于磁性材料等。金属银以钱的化合物为原料,采用熔盐电解法制得的金属。其化学性质活泼,在空气中容易氧化。主要用于磁性材料、有色金属合金等。金属衫以衫的化合物为原料,采用金属热还原蒸恪法制得的断口呈银灰色光泽的金属。在空气中容易氧化。主要用于磁性材料、核控制棒等。金属钠以含钠的化合物为原料,采用金属热还原法蒸馅制得的银白色金属,主要用于核工业结构材料、核控制棒等。金属扎以札的化合物为原料,采用金属热还原法制得的断口呈银灰色光泽的金属。长期放置在空气中,表面容易氧化。主要用于磁制冷工作介质、核控制棒、磁光材料等。金属钱以林的化合物为原料,采用金属热还原法制得的断口呈银灰色光泽的金属。长期放置在空气中,表面容易氧化。主要用于磁致伸缩合金、磁光记录材料等。金属镭以铺的化合物为原料,采用金属热还原法制得的断口呈银灰色光泽的金属。长期放置在空气中,表面容易氧化。主要用于磁性材料、核控制棒、磁致伸缩合金等。金属钦以狄的化合物为原料,采用金属热还原法制得的银白色金属,质软有延展性。在干燥空气中稳定。主要用于磁致伸缩合金的添加剂。金属卤素灯、激光器、磁性材料和光纤材料。金属饵以饵的化合物为原料,采用金属热还原法制得的断口呈银灰色光泽的金属。质软,在空气中稳定。主要用于硬质合金、有色金属的添加剂、制取其它金属的还原剂等。金属修以乳化核为原料,采用金属还原蒸储法制得的断口呈银灰色光泽的金属。在空气中稳定。主要利用放射性银作射线源。金属钝以氧化钝为原料,采用金属热还原法制得的断口呈银灰色光泽的金属。在空气中缓慢的被腐蚀。主要用于特种合金制备等。金属锵以错的化合物为原料,采用金属热还原法制得的断口呈银灰色光泽的金属。质地在稀士金属中最硬最致密,在空气中稳定。主要用于特殊合金制备等。金属纪以铝的化合物为原料,采用金属热还原法制得的断口呈银灰色光泽的金属。长期放相在空气中,表面容易氧化。主要用于挣种合金添加剂、钢铁精炼剂、变质剂等。金属抗以含铳的化合物为原料,采用金属热还原蒸恪法制得的断口呈银白色光泽的金属。长期放置在空气中,表面容易氧化。主要用于特种合金制造及合金添加剂等。单一稀土氧化物氧化娴以含蝌的稀土为原料,一般采用溶剂萃取法制得,为白色粉末,随统度不同,颜色略行改变,在空气中极易潮解。主要用于光学玻璃、阴极发射材料、电热材料等。氧化锌以含锦的稀土为原料,一般采用溶剂萃取法制得,产品纯度越高颜色越淡,由浅红色或浅黄褐色到淡黄包、奶白色粉末,在空气中容易潮解、吸气。主要用于特种光学玻璃、玻璃脱色澄清剂、抛光材料、陶比材料、催化材料、锦鸩电极等。氧化错以含错的稀土为原料,一般采用溶剂萃取法制得,为黑色或褐色粉末,在空气中容易潮解。主要用于陶比颜料、玻璃着色剂等。氧化铁以含铁的稀土为原料,一般采用溶剂萃取法制得,为淡紫色粉末,在空气中容易吸水、吸气。主要用于激光材料、光学玻璃等。氧化物以含钙的稀土为原料,一般采用溶剂萃取法制得,为白色并带淡黄色粉末,在空气中容易吸水、吸气。主要用于傕化剂、功能陶竟等。氧化钠以含钻的稀土为原料,一般采用热还原法与萃取法或碱度法联合制得,为白色略带玫瑰红色粉末,在空气中容易吸水、吸气。主要用于彩色电视机红色荧光粉激活剂、高压汞灯用荧光粉等。氧化铝以含铝的稀土为原料,一般采用溶剂萃取法制得,为白色无味无定形粉末,在空气中容易吸水、吸气。主要用于磁光材料、磁泡材料、激光材料等。氧化钛以含械的稀土为原料,一般采用溶剂萃取法或萃取色层法制得,为棕色粉末,在空气中容易吸水、吸气。主要用于磁光玻璃、荧光粉等。氧化浦以含铺的稀土富集物为原料,一般采用溶剂萃取法制得,为白色粉末。在空气中容易吸水、吸气。主要用于磁光玻瑞、磁光记忆材料等。氧化饮以含软的稀土为原料,一般采用溶剂萃取法或离子交换法制得,为淡黄色结晶粉末,在空气中容易吸水、吸气。主要用于激光材料、铁磁性材料、光纤等。氧化钾以含钾的稀土富集物为原料,一般采用溶剂萃取法或离子交换法制得,为淡红色粉末,颜色随纯度变化而略有变化,在空气中容易吸水、吸气。主要用于激光材料、玻隔光纤、发光玻璃等。氧化短以含铁的稀土为原料,一般采用溶剂萃取法或离子变换法制得,为淡绿色立方晶系晶体,在空气中容易吸水、吸气。主要用于磁光材料、激光材料等。氯化钝以含钝的稀土为原料,一般采用溶剂萃取法、离子交换法或还原法制得,为白色略带微绿色粉末,在空气中容易吸水、吸气。主要用于热屏蔽涂层材料、光纤通讯和激光材料等。氧化锵以含错的稀土为原料,一般采用溶剂萃取法或离子交换法制得,为白色粉末,在空气中容易吸水、吸气。主要用于复合功能晶体、磁泡材料、荧光材料等。氧化化以含亿的稀土为原料,一般采用溶剂萃取法制得,为白色略带黄色粉末,在空气中容易吸水、吸气。主要用于荧光材料、精密陶瓷、人造宝石、光学玻谪、超导材料等。氧化铳以含铳的稀土为原料,一般采用溶剂萃取法或离子交换法制得,为白色固体,在空气中容易吸水、吸气。主要用于陶瓷材料、催化材料等。混合稀土金属铸钱金属以铸钱氧化物为原料,经熔盐电解法生产制得的金属,主要用于磁性材料的原料。宙锦混合稀土金属以锦为主的混合桶土化合物为原料,采用熔盐电解法制得的金属。主要用于储氢材料和金属还原剂。胡锦金属以胡锦氧化物为原料,经熔盐电解法生产制得的金属,主要用于贮氢合金材料和钢材添加剂。混合稀土金属丝(棒)以混合稀土金属锭为原料,一般采用挤压加工方法制得的线材(棒材)。主要用作钢铁、铝添加剂。混合稀土氧化物错钱乳化物以铸和铁为主成分的棕褐包稀土氧化物。主要用于电解制备错钱金属,以及用于玻璃、陶瓷等添加剂。娴锦氧化物以辆和铺为主成分的稀土氧化物,主要用作石油裂化催化剂、混合稀土金属及各种稀土盐的原料。胡锦轼氧化物由胡、锦、钛的氧化物,按一定比例混合、经沉淀、灼烧制得,主要用作灯用三基色荧光材料4乙钻氧化物包、钠两种氧化物按一定比例混合、经过共沉淀、灼烧制得,主要用作三基色荧光粉红粉的原料。饰拭氧化物饰、钛两种乳化物,经过共沉淀、灼烧制得,用作灯用三基色荧光材料等用。纪钠包氧化物具有特定成分的亿、钠和乳的混合氧化物,主要用于荧光材料的原料。锢错铁氧化物翎储钱按一定比例混合,经沉淀灼烧制得,可供制作FCCL陶光电容器等。锦包钛氧化物饰包铉按一定比例混合,经沉淀灼烧制得,可供制作荧光粉的绿粉等。其它稀土化合物氤化稀土、碳酸稀土、氢氧化稀土、氟化稀土、硝酸稀土、硫酸稀土、醋酸稀土、草酸稀土、磷酸稀土等稀土合金硅基稀土复合铁合金、高铝稀土硅铁合金、含碱土金属稀土硅铁合金、锌组稀土硅铁合金、铝组稀土硅铁合金、稀土银硅铁合金、铝基稀土合金、稀土铝中间合金、纪铝合金、铝就合金、铁基稀土合金、铁镁合金、化镁合金、轧镁合金、锦镁合金、糊镁合金、铁铁合金、铺铁合金、轧铁合金、钦铁合金、稀土铜基合金、饰铜合金、锢镁合金、打火石资料来源:国家馅与稀土产品质量监督检脸中心,江西省铭与稀土研究院,中原证券稀土矿床主要分为内生和外生(或者衰生)两大类型。根据毛景文院士等稀土犷床:基本特点与全球分布规律一文,稀土元素其实并不稀少,它们是一组亲石元素,在地壳的丰度达220XIo-6,整体高于碳元素(200X10-6),其中锦元素丰度高于铜元素丰度。部分稀土元素用途广泛,例如,在工业上,稀土比我们通常所知道铜、钻、铅和锡元素的用途更多。迄今,自然界已经发现250多种稀土矿物,具有工业用途的矿物仅10余种,包括含锦族矿物:氯碳锌矿、氯碳锦钙矿和独居石;含衫和札族矿物:黑稀金矿和硅镀亿矿:含亿族稀土矿物:氟碳钙钻矿、磷钻矿、褐针钝矿;其中最常见矿物有独居石、氟碳锦矿和磷钻矿。总体从形成地质过程来讲,可以将稀土矿床归纳为内生和外生(或者表生)两大类型,并且进一步可以分为10种。内生稀土矿床包括碳酸岩型、诚性岩型、碱性岩型-碳酸岩型、氧化铁铜金型、热液脉型,外生稀土矿床包括风化壳离子吸附型、沉积岩型、沉积矿产(煤矿、铝土矿和沉积磷矿)伴生型、砂矿和现代海洋底部软泥型。其中部分风化壳离子吸附型属于重稀土矿,其余均为轻稀土为主的犷床。稀土元素在矿物中的赋存状态主要有稀土矿物、类质同象置换矿物和风化壳淋积型矿物。根据国家钙与稀土产品质量监督检脸中心和江西省鸦与稀土研究院的资讯和信息,在自然界中,稀土主要富集在花岗岩、碱性岩、碱性超基性岩及与他们有关的矿床中。稀土元素在矿物中的赋存状态,按矿物晶体化学分析主要有三种。(1)稀土元素参加矿物的晶格,构成矿物必不可少的组成部分。这类矿物通常称之为稀土矿物。独居石、鼠碳锦矿都属于此类。(2)稀土元素以类质同象置换矿物中Ca、Sr、Ba、Mn,Zr等元素的形式分散在矿物中,这类矿物在自然界中较多,但是大多数矿物中的稀土含量较低,含稀土的萤石、磷灰石均属于此类。(3)稀土元素呈离子吸附状态赋存于某些矿物的表面或颗粒之间,这类矿物属于风化壳淋积型矿物,稀土离子吸附于哪种矿物与该种矿物风化前所含矿母岩有关。全球稀土矿床主要集中于部分大型超大型矿床。根据毛景文院士团队统计,迄今为止,在全球探明的稀土矿床和矿点有851处,但绝大多数资源量局限于20个已经探明的矿床,并且主要集中在前11个大型-超大型矿床。在20个矿床中,作为伴生组分的REE在OIymPiCDam矿山,由于其品位过低,在现有经济和技术条件下尚未回收利用;另外,庙短、Songwe>StrangelakeKvanefjeld>DubboZirconiaLovozero>WetMOUntainS和BrOWnRange这些低品位REE矿床在目前也难以利用。如果不考虑目前是否可利用,按照主要矿床探明的资源量计算,全球共8100万t,其中碳酸岩型54.9%,碱性岩型碳酸岩型12.7%,碱性岩型(包括碱性花岗岩型)18.8%,IoCG型12.4%和热液型1.2%。由于砂矿缺少资源量以及其他类型矿床资源量数据少(包括风化壳离子吸附型矿产),未参加统计。图1:全球主要稀土矿产资源分布图Itimauisaq* KtubuiyThor Lak,父KF”网或邦区ilrj1rma.Wguj<oo de Seis Lagos Pitinga SerraVerdeO , AraxdwCauiaoA 0R * DubboHattiOgsjb+NoUiu Mount WclSongweHHl 飞 夕AmbOhimimhaVaVyMuj yT.nl.hsZMdkoPSdriftr AFhalaborwaSleenkampskfaal wPiIancsbcrgBear LodgcALElk Creek ASain!-Honor6 Mounttin PaMAOLzny HillvBBiflik t岩员和岩-MnftSREErCarbotc aod alkaline rock-<artM>oatc type REE deposit依省有关REE 丁Allcaliae rock type REE deposit 沉松岩有关REETSedimentary rock type REE deposit1洋度REEW依泥 “awdg REE deportKf«M9REErloa-ad>orpcion type REE depositREE0rPltccr type REE depositIoCGm伴包EErloaoidC+Atyy IlEE <topothVOlympic Dam.M « VREEFT H)rdrccnal va typ« REE deposit:黑、技技和大3 Phuk Aowwn资料来源:锦土犷床:基本特点与全球分布规律,中原证券我国稀土资源主要分布在内蒙古白云鄂博、川西和南方七瘠区三大基地。根据我国稀土资源现状和评价一文,白云鄂博矿床的稀土氧化物储量高达三千余万吨,川西稀土矿集区仅柏牛坪和大陆槽两个矿床已探明的稀土氧化物储量就达到近500万吨,南方七省区风化壳型稀土矿中稀土氧化物总资源量也高达数百万吨。白云鄂博是全球最大的稀土资源产地,同时还是全球第二大银矿和我国重要的铁矿产地。白云鄂博矿床位于华北克拉通北缘中元古代狼山-渣尔恭-白云鄂博裂谷系内,围岩为白云鄂博群浅变质陆缘碎屑沉积岩。白云鄂博稀土矿床东西长约20km,犷化总体呈东西向带状展布,“主矿”和“东矿”是矿区最主要的矿体,呈近东西向或东北向透镜状产出,“西矿”由一系列近东西向排列的小矿体组成。另外,在矿区东部还发现了东介勒格勒、菠萝头山和都拉哈拉等矿化。稀土矿物主要为独居石和氟碳锦矿,以及少量的黄河矿、氟碳钙锦矿和氯碳钵领矿等氟碳酸盐稀土矿物。川西冕宁-德昌稀土矿集区发现于20世纪90年代,主要为典型的碳酸岩-碱性杂岩体型稀土矿床,形成于新生代。该矿集区沿着攀西裂谷展布,长达270km,最宽处达15km,自北向南包括有卷牛坪、木落寨、里庄和大陆槽等矿床,其稀土氧化物总储量超过500万吨,其中规模最大的卷牛坪矿床资源储量约为317万吨,大陆槽矿床约为159万吨。该矿集区的稀土矿石类型主要为伟晶岩型、碳酸岩型网脉状和浸染状矿石;稀土矿物主要为氟碳铺矿;脉石矿物主要为重晶石、萤石、霓辉石、方解石和正长石等。华南风化亮型(也常称为离子吸附型)稀土矿床是我国特色的优质稀土资源。目前,我国已确定的离子吸附型稀土矿床已超过170个,主要分布于江西、广东、广西、福建和云南等七省区,其主要赋存于花岗岩或火山岩风化壳中,厚度约530m,一般为810m,代表性矿床有江西赣州的足洞、河岭和南桥矿床,以及广东平远的八尺等矿床。该类矿床原矿为黄、浅红或白色松散的砂土混合物,可直接人工开采;其犷物组成比较简单,主要是由黏土矿物、石英和长石等组成,重砂含量很少。其中黏土矿物含量约占40%70%,主要有高岭石、埃洛石、伊利石和极少量的蒙脱石。稀土氧化物品位介于0.05%0.3%之间,在垂向剖面中表现为“上贫、中富、下又贫”的特征,表明稀土从风化壳上部淋滤到中下部沉淀富集。图2:中国主要稀土矿床(点)分布图80°100oHOo120°130oE漠河783巴尔哲801什布拉克且干布拉克瓦吉里塔格黄龙辅华阳卷半坪落寨足洞风化光型沉积型其他类型'桃花拉山毛沙鄂IW开采中勘探中50oN40°30°20°10°资料来源:我国稀土资源现状和评价,中原证券2 .稀土生产流程及产业链稀土的产业链一般包括5个上下游环节:开采选矿T冶炼分离T材料制备T终端应用T循环回收。目前,我国是全球唯一具备稀土全产业链各类产品生产能力的国家,美西方稀土产业链的整体规模远低于我国,且其产业链均不完整并存在明显短板。根据吴一丁、王朋专等稀土产业链全球格局现状、趋势预判及应对战略研究一文,在全球层面,稀土产业链关键环节仅有少数国家具备生产能力。在“五眼联盟”(美国、英国、加拿大、澳大利亚、新西兰)中,美国、澳大利亚仅具备稀土矿开采能力,英国仅能够生产稀土金属;在欧盟国家中,法国、爱沙尼亚具备稀土冶炼分离能力,德国拥有稀土永磁体生产能力。可见“五眼联盟”和欧盟能够在联盟内部构建完整的稀土产业链。在东南亚国家中,马来西亚和缅甸具有稀土开采和冶炼分离能力,越南能够生产稀土金属和永磁体。此外,日本在稀土产业链下游的稀土金属和永磁体环节具备生产能力;俄罗斯、印度也能够进行稀土开采和冶炼分离;非洲国家布隆迪具备稀土矿开采能力。表3:全球主要国家稀土产业链覆JL情况国家开采混合化合物分离稀土乳化物稀土金属稀土永磁体循环回收轻稀土元素重稀土元素中国正在生产正在生产正在生产正在生产正在生产正在生产正在生产美国正在生产商业开发商业开发商业开发已经停产已经停产商业开发澳大利亚正在生产商业开发商业开发英国正在生产商业开发爱沙尼亚正在生产德国正在生产商业开发法国正在生产正在生产商业开发马来西亚正在生产正在生产缅甸正在生产正在生产越南正在生产正在生产布隆迪正在生产日本正在生产正在生产正在生产商业开发俄罗斯正在生产正在生产正在生产印度正在生产正在生产正在生产资料来源:美国白宫供应链百日审查报告,稀土产业链全球格局现状、趋势预判及应对战略研究,中原证券2.1. 稀土采选稀土选矿一般采用浮选法。根据国家鸨与稀土产品质量监督检验中心和江西省为与稀土研究院的资讯和信息,选矿是利用组成矿石的各种矿物之间的物理化学性质的差异,采用不同的选矿方法,借助不同的选矿工艺,不同的选矿设备,把矿石中的有用矿物富集起来,除去有害杂质,并使之与脉石矿物分离的机械加工过程。全世界开采出来的稀土矿石中,稀土氧化物含量只有百分之几,甚至有的更低,为了满足冶炼的生产要求,在冶炼前经选矿,将稀土矿物与脉石矿物和其它有用矿物分开,以提高稀土氧化物的含量,得到能满足稀土冶金要求的稀土精矿。稀土矿的选矿一般采用浮选法,并常辅以重选、磁选组成多种组合的选矿工艺流程。精矿中的稀土,一般以难溶于水的碳酸盐、氟化物、磷酸盐、氧化物或硅酸盐等形式存在。必须通过各种化学变化将稀土转化为溶于水或无机酸的化合物,经过溶解、分离、净化、浓缩或灼烧等工序,制成各种混合稀土化合物如混合稀土氤化物,作为产品或分离单一稀土的原料,这样的过程称为稀土精矿分解也称为前处理。分解稀土精矿的方法总的来说可分为酸法、碱法和氯化分解三类。酸法分解又分为盐酸分解、硫酸分解和氢氟酸分解法等:碱法分解又分为氢氧化钠分解或氢氧化钠熔融或苏打焙烧法等。一般根据精矿的类型、品位特点、产品方案、便于非稀土元素的回收与综合利用、利用劳动卫生与环境保护、经济合理等原则选择适宜的工艺流程。22稀土冶炼分离稀土冶炼方法主要有湿法冶金和活法冶金两种。稀土湿法冶金属于化工冶金方式,全流程大多处于溶液、溶剂之中,如稀土精矿的分解、稀土氧化物、稀土化合物、单一稀土金属的分离和提取过程就是采用沉淀、结晶、氧化还原、溶剂萃取、离子交换等化学分离工艺流程。现应用较普遍的是有机溶剂萃取法,它是工业分离高纯单一稀土元素的通用工艺。湿法冶金流程复杂,产品纯度高,该法生产成品应用面广阔。火法冶金工艺过程简单,生产效率高。稀土火法冶炼主要包括硅热还原法制取稀土合金,熔盐电解法制取稀土金属或合金,金属热还原法制取稀土合金等。火法冶金的共同特点是在高温条件下生产。碳酸稀土和氯化稀土是稀土工业中最主要的两种初级产品,生产工艺分别为浓硫酸焙烧工艺和烧碱法工艺。稀土萃取工艺主要有分步法、离子交换和溶剂萃取。在分离稀土元素的工艺流程中,由于17种元素的物理性质和化学性质极其相近,且稀土元素同伴生杂质元素较多,因此,其萃取流程较为复杂,常用的萃取工艺有:分步法、离子交换和溶剂萃取。(1)分步法是利用化合物在溶剂中溶解度的差别进行分离提纯的方式。从纪(Y)到橹(Lu),所有天然存在的稀土元素间的单一分离,包括居里夫妇发现的镭,都是用这种方法分离的,分步法操作程序较为复杂,全部稀土元素的单一分离耗费了100多年,一次分离重复操作达2万次,工作强度较大,因此这种方法难以大量生产单一稀土。(2)稀土元素的研究工作因分步法不能大量生产单一稀土而受到了阻碍,为了分析原子核裂变产物中含有的稀土元素,并除去铀、钱中的稀土元素,研究成功了离子交换色层分析法(离子交换法),进而用于稀土元素的分离。离子交换法的优点是一次操作可以将多个元素加以分离,而且还能得到高纯度的产品。但缺点是不能连续处理,一次操作周期长,还有树脂的再生、交换等所耗成本高,因此,这种曾经是分离大量稀土的主要方法已从主流分离方法上退下来,而被溶剂萃取法取代。但由于离子交换色层法具有获得高纯度单一稀土产品的突出特点,当前为制取超高纯单品以及一些重稀土元素的分离,还需用离子交换色层法分离制取。(3)溶剂萃取法是利用有机溶剂从与其不相混溶的水溶液中把萃取物提取分离出来的方法。溶剂萃取法在石油化工、有机化学、药物化学和分析化学方面应用较早。但近四十年来,由于原子能科学技术的发展,超纯物质及稀有元素生产的需要,溶剂萃取法在核燃料工业、稀有冶金等工业方面得到了很大发展。我国在萃取理论的研究、新型萃取剂的合成与应用和稀土元素分离的萃取工艺流程等方面,均达到了很高的水平。溶剂萃取法其萃取过程与分级沉淀、分级结晶、离子交换等分离方法相比,具有分离效果好、生产能力大、便于快速连续生产、易于实现自动控制等一系列优点,因而逐渐变成分离大量稀土的主要方法。稀土提纯主要有熔盐电解和真空还原两种方法。稀土金属一般分为混合稀土金属和单一稀土金属。混合稀土金属的组成与矿石中原有的稀土成份接近,单一金属是各稀土分离精制的金属。以稀土氧化物(除衫、销、铺及铁的氧化物外)为原料用一般冶金方法很难还原成单一金属,因其生成热很大、稳定性高,因此如今生产稀土金属常用的原料是它们的氯化物和鼠化物。(1)工业上大批量生产混合稀土金属一般使用熔盐电解法。电解法有氯化物电解和氧化物电解两种方法。单一稀土金属的制备方法因元素不同而异。伤、钠、钺、银因蒸气压高,不适于电解法制备,而使用还原蒸储法。其他元素可用电解法或金属热还原法制备。氯化物电解是生产金属最普遍的方法,特别是混合稀土金属工艺简单,成本便宜,投资小,但最大的缺点是氯.气放出,污染环境。氧化物电解没有有害气体放出,但成本稍高些,一般生产价格较高的单一稀土如钱、错等都用氧化物电解。(2)电解法只能制备一般工业级的稀土金属,如要制备杂质较低、纯度高的稀土金属,一般用真空热还原的方法来制取。这一方法可以生产所有的单一稀土金属,但物、钠、镀、镁不能用这种方法。%、的、镇、钱与钙的氧化还原电位仅使氟化稀土产生部分还原。一般制备这些金属,是利用这些金属的高蒸气压和娴金属的低蒸气压的原理,将这四种稀土的氧化物与钢金属的碎屑混合压块,在真空炉中进行还原,铜比较活泼,衫、转、铺、铁被的还原成金属后收集在冷凝上,与渣很容易分开。2.3. 稀土精深加工产品分类及生产流程稀土永磁材料是稀土功能材料中应用最广的一种,属于磁性材料。稀土深加工产品主要为稀土功能材料,稀土功能材料是以稀土元素为主要成分,并利用稀土元素所具有的优良的光学、电学、磁学、化学等特殊性能,而形成特殊的物理、化学和生物学效应,从而能完成功能互相转化的一类功能性材料。主要作为高新技术材料,用来制造各种功能元器件,应用于各类高科技领域中。常用的稀土功能材料有稀土磁性材料、稀土发光材料、稀土储羲材料、稀土抛光材料、稀土催化材料等。磁性是物质的基本属性之一,物质的磁性源于原子磁矩。按照原子磁矩的排列方式不同,可将物质的磁性分为顺磁性、抗磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性和螺旋磁性等。通常意义上所说的磁性材料一般是指铁磁性、五铁磁性或螺旋磁性材料,这些材料具有自发磁化的特点。磁性材料按功能可分为硬磁材料、软磁材料、功能磁性材料(磁致伸缩材料、磁记录材料、磁制冷材料等)三类,其中硬磁材料又称为永磁材料,是磁性材料中应用最广泛的材料之一。目前主要有剩磁Br、矫顽力HC和磁能积BH三个性能参数来确定磁铁的性能。剩磁Br即永磁体经磁化至技术饱和,并去掉外磁场后,所保留的Br称为剩余磁感应强度。矫硕力Hc即使磁化至技术饱和的永磁体的磁感应强度B降低到零,所需要加的反向磁场强度称为磁感矫顽力,简称为矫顽力。磁能积BH代表了磁铁在气隙空间(磁铁两磁极空间)所建立的磁能量密度,即气隙单位体积的静磁能量。图4:磁性材料分类资料来源:中科磁业招股书,中原证券永磁铁氧体磁体通常指烧结永磁铁氧体磁体,属于第二代永磁材料,具有1阻率高、稳定性好、耐环境变化力强的特点,原料来源丰富且成本较低、适宜大批量生产,是电声器件、永磁电机等组件的关键电子材料。生产永磁铁氧体磁体的流程为:将外购的预烧料按自有配方与配料进行混合,经球磨机球磨后,通过沉淀、湿压成型、烧结、磨加工等步骤制成铁氧体磁瓦、铁氧体磁钢等成品。图5:永磁铁氧体磁体的生产工艺流程资料来源:中科磁业招股书,中原证券稀土永磁材料属于第三代永磁材料,是一类以稀土金属元素与过渡族金属元素(TM,即TransitionMetals,包括铁Fe、牯CO等)所彩成的金属间化合物为基础的永磁材料,亦称为稀土金属间化合物永磁。第一代稀土永磁材料是稀土与合金比为1:5的SmCo5型稀土永磁,第二代是稀土与合金比为2:17的Sm2C017型稀土永磁材料,第一代和第二代均为彩钻永磁体永磁材料,具有高矫顽力、高磁能积、高居里温度等优点,采用粉末冶金工艺制备,主要原料为名、钻,由于价格昂贵且钻属于战略资源,因此勤钻永磁体量产和大规模使用受到了限制,并未得到广泛应用。稀土永磁材料中目前应用最为广泛的为第三代稀土永磁材料,即铁铁硼永磁材料。铁铁硼永磁材料是以金属间化合物Nd2Fe4B为基础的第三代稀土永磁材料。为了获得不同性能,材料中的铁可用部分铺(Dy)、错(Pr)等其他稀土金属替代,铁可被牯(Co)、铝(AI)等其他金属部分替代。Nd2Fe14B化合物具有四方晶体结构,具有高的饱和碳化强度和单轴各向异性场,是钱铁硼永磁材料永磁特性的主要来源。根据中国商新技术产业目录(2006»,高性能铁铁硼永磁材料是指内泉矫顽力HCKKOe)及最大磁能积(BH)max(MGOe)之和大于60的烧结铁铁碉永磁材料。受到技术工艺壁垒、非标准化生产壁垒、专利壁垒、资金壁垒、客户认证和粘性壁垒、人才壁垒等因素影响,目前行业内能够生产高性能铁铁硼永磁材料的企业数量较少;生产中低端钱铁硼永磁材料的企业竞争较为激烈。能铁碉永磁材料根据生产工艺不同,可分为烧结、貂结和热压三种,其中烧结钱铁硼是我国目前产量最高、应用范围最广泛的稀土永磁材料。粘结铁铁硼永磁材料是把铁铁硼磁粉与高分子材料及各种添加剂均匀混合,再用模压或注塑等成型方法制造的磁体。粘结铁铁硼性能不如烧结铁铁硼,但其具备工艺简单、造价低廉、体积小、精度高、磁场均匀稳定等优点,主要应用于信息技术、办公自动化、消费类电子等领域。热压钱铁硼永磁材料是通过热挤压、热变形工艺制成的磁性能较高的磁体,具有致密度高、取向度高、耐蚀性好、矫顽力高和近终成型等优点。目前仅少数公司掌握了生产工艺,专利壁垒和制作成本高,总产量比较小。表4:烧结、船结和热压铁铁硼材料对比烧结铁铁硼粘结钱铁硼热压铁铁硼制备将原材料制成细粉,压制成型再进行烧结而制成的磁体