很多人听到“稀土”,会误以为是某种稀缺泥土。实际上它是镧系元素加上钪、钇共17种金属元素的统称,凭借独特的电子层结构,拥有极强的磁、光、电特性,被称作“现代工业维生素”、“新材料之母”。小到手机马达、镜头玻璃,大到新能源汽车、人形机器人、战机雷达,高端制造的底层硬件,几乎都离不开稀土。
按原子序数与硫酸盐溶解度差异,17种稀土划分为轻、中、重稀土三大类。
轻稀土包含镧、铈、镨、钕、钷,用量最大、应用场景最广;中稀土包含钐、铕、钆;重稀土包含铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪和钇共9种元素。重稀土储量稀缺,单价更高,是航空航天、国防装备不可或缺的关键原料。自然界稀土大多以氧化物形态存在,经过冶炼后产出稀土氧化物、稀土合金两大类基础原料,再进一步加工成各类功能材料。
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不同稀土元素各司其职,是精密制造的材料基础,镧可用于镜头玻璃与石油催化;铈主打汽车尾气催化与抛光粉;钕是钕铁硼永磁的核心,也就是大名鼎鼎的“永磁之王”。而重稀土里的镝,只需要在钕铁硼磁体内添加2%-3%,就能大幅提升磁体抗退磁能力,保障电机在高温工况稳定运行;铕是屏幕荧光粉核心,决定显示屏色彩饱和度;铒制成的掺铒光纤放大器,是长距离光纤通信的核心器件。
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俄罗斯MIG29战斗机尾翼采用钪金属
稀土功能材料是稀土价值的最终载体,主要分为永磁、催化、发光、储氢、抛光五大品类。其中稀土永磁材料,更是整个产业链的价值核心。
稀土永磁经过三代更替,第一代、第二代的钐钴永磁,耐高温性能十分突出,但因为钴原料成本的原因,难以大规模推广,第三代的钕铁硼,靠着超高磁能积和成本优势,成了现在市场上的主流。
按工艺来区分,钕铁硼分为烧结、粘结、热压这三类,烧结钕铁硼占全球产量约95%,是新能源车、机器人电机首选的磁材,粘结钕铁硼磁性比较弱,不过能注塑成型复杂结构,大多用在微型传感器和小型电子器件上。
一台新能源汽车永磁同步电机,需要数公斤钕铁硼;一台人形机器人,钕铁硼用量约2-4kg;一架F-35战机,整机稀土消耗量约400kg,用于雷达磁体、热障涂层与隐身材料。需要指出的是,稀土永磁是能回收的材料,报废设备里的磁材能重新提纯再用,未来再生稀土会慢慢缓解原生矿的供给压力。
中国在全球稀土市场的话语权,并不只靠资源储量,完整全产业链才是真正底气。我国稀土资源呈现典型“北轻南重”格局:内蒙古白云鄂博是全球最大轻稀土矿,离子吸附型重稀土矿集中在江西、广东、广西等南方省份,掌握全球80%以上重稀土稳定供给。
上世纪70年代,国内稀土分离工艺比较落后,产品纯度只有30%,只能低价出口原矿,徐光宪院士创立回流串级萃取理论,一举把稀土提纯纯度提升至99.99%,奠定我国稀土分离技术壁垒。这套萃取工艺得有上百道化工工序,还伴随着强酸强碱和高能耗,核心分离技术咱们国家限制对外出口,海外新建冶炼分离项目成本比国内明显高不少。目前全球近90%稀土精炼产能集中在中国,也是全球唯一打通开采、选矿、冶炼分离、深加工、回收全链条的国家。
上游的中国稀土是中重稀土龙头;北方稀土坐拥白云鄂博矿,轻稀土产量全球领先,客户覆盖特斯拉、比亚迪等头部企业;盛和资源是国内少数实现海外矿山布局的稀土企业;广晟有色掌握广东全部合法采矿权。
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中游钕铁硼厂商赛道分化明显,金力永磁、中科三环、宁波韵升、大地熊主要做高性能烧结钕铁硼,踏进新能源车、风电、机器人赛道,银河磁体专注粘结钕铁硼和钐钴磁体,适配微型电机,正海磁材两边都兼顾,汽车和工业电机市场都有涉及。
除此之外,还有铂科新材、云路股份等企业布局软磁材料赛道,软磁材料不属于稀土永磁,但同样是电力电子、电机电控系统不可或缺的配套磁材,常和稀土永磁配套使用。
下游需求正在迎来结构性变革。过去稀土永磁最大需求来自风电、变频家电,如今新能源汽车、人形机器人、工业自动化设备成为新增长引擎。新能源车驱动电机、机器人关节电机,都高度依赖高矫顽力烧结钕铁硼。人形机器人单台磁材用量接近一台电动车,随着行业产业化落地,长期会持续拉动钕镨、镝、铽等稀土元素需求。
稀土不是简单的矿产博弈,本质是高端制造材料的竞争,资源储量只是开头,萃取分离、磁材烧结工艺、下游器件一体化能力,才是长期有竞争力的筹码,在全球供应链重构背景下,稀土产业链的价值,会随着新能源、机器人、军工装备产业的发展持续释放。
参考来源:
各企业官网
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