稀土是全球战略性物资,我国主导全球稀土产业链。由于全球地缘政治紧张形势不断加剧,欧美日等主要发达经济体均出台政策将稀土纳入国家战略资源储备,加强稀土矿储量勘探,并推动在美国、澳大利亚、加拿大等地新建冶炼、分离产能,意图推动全球稀土供应链再调整,减轻对中国的依赖。
01 稀土产业链
稀土(rare earth),又称稀土元素,是元素周期表上第Ⅲ族的钪、钇以及镧系元素共17种金属化学元素的合称,皆属于副族元素,分为轻、重两类。其中,轻稀土元素包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕7种元素;重稀土元素包括钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇10种元素。稀土从资源开发到应用主要分为开采、冶炼、分离、加工等步骤,产业链如下图所示。
图1 稀土产业链
资料来源:深企投整理。
首先从稀土矿山中开采得到稀土原矿,再通过冶炼、分离方法得到单一稀土金属、混合稀土金属、稀土氧化物,主要产品如下图所示。
表1 稀土上游材料主要产品分类
资料来源:中国粉体网《稀土产业链全景图》。
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、稀土催化材料、稀土储氢材料、稀土抛光材料、稀土发光材料、稀土合金材料等稀土功能材料,最后被广泛应用于风力发电、新能源汽车、节能变频空调、节能电梯、机器人及智能制造等。稀土由于独特的电子层结构和耐热特性,在石油化工、玻璃陶瓷、冶金/机械、农业轻纺、永磁新材料等领域都得到了广泛的应用。目前过我稀土功能材料应用中,稀土永磁材料占比为60%左右。
02 稀土资源和产量分布
我国是全球最大的稀土储备国。美国地质调查局USGS统计数据显示,2022年全球稀土储量为1.3亿吨(以稀土氧化物REO计,非稀土矿石储量),我国稀土储量4400万吨位居全球第一,约占全球储量的34%,越南、巴西、俄罗斯储量位列第二至第四位,储量均在2100万吨以上,中国、越南、巴西、俄罗斯储量合计占全球的83%。
我国主要稀土资源分布在内蒙古、江西、广西、四川、山东等地区,形成北、南、东、西的分布格局,并具有“北轻南重”的分布特点。轻稀土主要分布在内蒙古包头的白云鄂博矿区,其稀土储量占全国稀土总储量的83%以上,居世界第一。离子型中重稀土则主要分布在江西赣州、福建龙岩等南方地区,尤其是在江西、广东、福建、广西等南岭地区分布可观的离子吸附型中稀土、重稀土矿,易采、易提取,已成为我国重要的中、重稀土生产基地。
根据美国地质调查局USGS统计数据,预计2022年全球稀土矿产量30万吨,同比增长3.4%,中国产量为21万吨,占全球比重为70%,较2021年60%有较大幅度增加,占据绝对领先的地位。其他国家中,美国产量4.3万吨,占全球的14.3%;澳大利亚产量1.8万吨,占比6%;缅甸产量1.2万吨,占比4%;泰国产量0.71万吨,占比2.4%;越南产量0.43万吨,同比增长975%,占比1.4%;印度产量0.29万吨,占比1%;俄罗斯产量0.26万吨,占比0.9%。全球产量分布如下图所示。
图2 2022年全球稀土矿产量分布(万吨)
资料来源:美国地质调查局USGS。
我国主导全球稀土产业链。从稀土原材料的开采,稀土功能材料的精深加工,到下游的终端应用,我国已形成了完整的稀土产业链体系,掌握了完备的选矿、冶炼、分离、应用技术以及生产装备制造和材料加工技术,稀土冶炼分离产业在全球范围内处于绝对优势地位,主导全球稀土的供应,竞争优势明显,而目前海外稀土冶炼分离产能有限,且资本开支和运营成本均高于国内。近年来美国、澳大利亚、加拿大加大对稀土矿供给和冶炼、分离产能建设,力图减少对中国进口稀土的依赖,未来供应链多元化水平可能有所提升。在稀土矿储量和产能方面,我国不再具备绝对优势,随着我国以磁性材料为代表的稀土制品发展迅猛,对稀土矿的需求逐渐增长,海外稀土矿流入我国的现象将成为常态,2019年以来我国稀土矿出口量开始低于进口量。同时我国企业也在海外进行稀土矿布局,若进展顺利,或将巩固我国稀土资源在全球的龙头地位。
03 中国稀土产业链市场规模
根据中国稀土行业协会数据,2018年中国稀土产业链产值约为900亿元,其中冶炼分离占比为27%,产值约为250亿元;稀土功能材料占比为56%,产值约为500亿元。稀土功能材料中占比最高的是稀土永磁材料,占75%,产值约为375亿元,催化材料占比为20%,产值约为100亿元。
2022年,北方稀土的稀土原料(冶炼分离)营收138.44亿元,按照其产量指标占比,预计全行业轻稀土冶炼分离营收超过180亿元;中国稀土(原五矿稀土)的销量近4000吨,对应营收37.9亿元,预计全行业重稀土冶炼分离营收约190亿元。因此,预计2022年我国稀土冶炼分离行业营收约370亿元。从稀土功能材料的营收规模看,2022年金力永磁的稀土永磁材料(高性能钕铁硼磁钢)产量约1.3万吨,营收60.8亿元,按照我国稀土永磁材料产量22万吨计算,对应营收预计在800-1000亿元之间。以此推断,2022年我国稀土产业链产值在1500亿元左右。
受益于全球新能源汽车、新能源、节能降碳等领域对稀土需求的快速增长,2022年稀土产品价格上涨。据统计,2022年,镨钕氧化物年均价格同比上涨38%,氧化铽同比上涨近57%,氧化钬同比上涨29%,氧化钆同比上涨75%。价格上涨带动贸易额大幅增长,根据海关总署数据,2022年我国稀土出口48727.8吨,同比下降0.4%,稀土及其制品出口金额57.09亿美元,同比增长51.4%。
据中国稀土行业协会数据,2021年,我国主要稀土功能材料产量保持平稳增长,如下表所示。
表2 2021年中国稀土原材料下游稀土功能材料产量
资料来源:中国稀土行业协会。
2022年上半年,主要稀土功能材料产量保持平稳增长。稀土磁性材料方面,烧结钕铁硼毛坯产量11.6万吨,同比增长15%;粘结钕铁硼产量4490吨,同比增长2%;钐钴磁体产量1490吨,同比增长14.6%。稀土催化材料方面,石油催化裂化催化剂产量10.9万吨(不含外资企业),同比下降4.4%;机动车尾气净化剂产量975万升(不含外资企业),同比增长36.4%。稀土发光材料方面,LED荧光粉产量289.5吨,同比下降14.9%;三基色荧光粉产量360吨,同比下降13.9%;长余辉荧光粉产量120.5吨,同比下降5.9%。稀土储氢材料产量4398吨,同比下降13.4%。稀土抛光材料产量1.6万吨,同比下降8.4%。
04 中国稀土开采与冶炼分离格局
稀土是不可再生的重要战略资源,稀土功能材料是全球产业竞争的焦点之一。我国对稀土开采、冶炼分离实行总量控制,严格控制稀土矿产量,每年指标分两次下达。2016年至2021年,我国稀土开采、冶炼分离由六大稀土集团负责,包括中国北方稀土(集团)高科技股份有限公司、中国南方稀土集团有限公司(赣州稀土控股)、中国稀有稀土股份有限公司(中国铝业控股)、广东省稀土产业集团有限公司、五矿稀土集团有限公司和厦门钨业股份有限公司。2021年12月,经国务院批准,中国稀土集团有限公司正式组建成立,由中国铝业、五矿集团、赣州稀土等为实现稀土资源优势互补、稀土产业发展协同,引入中国钢研科技集团有限公司、有研科技集团有限公司等2家稀土科技研发型企业组建而成,由此,我国六大稀土集团整合为四大稀土集团,即北方稀土、中国稀土、厦门钨业、广东稀土(广晟有色)。四大稀土企业集团主要围绕中国稀土矿资源集中的地区分布,如下表所示。
表3 四大稀土集团主要整合区域及资源类型
资料来源:深企投整理。
2022年度全国稀土开采、冶炼分离总量控制指标分别为21万吨和20.2万吨,同比增幅均为25%,未来有望保持20%左右的增速。北方稀土和中国稀土分别拥有轻稀土开采总量的74%和重稀土开采总量的68%,各家公司获取的指标如下表所示。
表4 四大稀土集团2022年稀土矿开采、冶炼分离控制指标
资料来源:工信部公告,深企投整理。
我国拥有全世界最大的白云鄂博轻稀土矿以及南方地区特有的风化淋积型矿为代表的离子型稀土矿,资源优势得天独厚。分离冶炼技术多道工序工艺水平世界领先,其中徐光宪院士提出的串级萃取理论使我国能够高效低成本的分离稀土元素,彻底统一了世界冶炼分离市场。目前,我国持有的稀土冶炼相关专利超过世界其他国家的总和,包头、赣州、冕宁等地形成了稀土开采冶炼集群。
05 中国稀土功能材料市场格局
5.1 稀土磁性材料
——产品类别
我国稀土磁性材料主要是稀土永磁材料。永磁材料包括金属永磁材料(铝镍钴合金、铁铬钴合金)、复合永磁材料、铁氧体永磁材料和稀土永磁材料,相较于传统永磁材料,稀土永磁材料是目前磁性能最好、综合性能最优的磁性材料。稀土永磁材料不仅是整个稀土领域发展最快、产业规模最大最完整的发展方向,是国防工业和现代工业领域不可替代和不可或缺的关键基础材料,也是稀土消耗量最大的应用领域。稀土永磁材料,即稀土永磁合金,是将钐、钕等稀土金属与钴、铁等过渡金属组成的合金通过烧结、粘结等不同制备方法生产成型,再经磁场充磁后制得的一种具有较强磁性性能和综合性能的磁性材料。稀土永磁材料用途广泛,应用领域包括计算机、汽车、仪器仪表、家用电器等传统行业,以及风力发电、新能源汽车、节能电梯等新兴行业。根据金属元素组成及制备方法进行分类,稀土永磁材料可分为钐钴永磁材料和钕铁硼永磁材料,各产品应用领域如下表所示。
表5 稀土永磁材料分类及应用领域
资料来源:深企投整理。
目前,稀土永磁材料主流应用为三代钕铁硼(Nd2Fe14B)永磁材料,由于其优异的性能和较低的价格,基本上替代了一、二代钐钴永磁材料,其中烧结钕铁硼永磁材料产量最大、应用范围最广,根据中国稀土行业协会数据,2021年烧结钕铁硼永磁材料产量为20.71万吨,占稀土永磁材料产量的94%,同比增长16%。钕铁硼永磁材料根据下游产品需求差异可以分为低成本和高性能两大类。低成本钕铁硼主要应用于磁吸附、磁选、电动自行车、箱包扣、门扣、玩具等领域,而高性能钕铁硼主要应用于高技术壁垒领域中各种型号的电机,在新能源汽车、变频家电、节能电梯、工业电机和风力发电等领域应用前景广泛。
——产业规模
高性能稀土永磁材料是清洁能源和节能环保领域必不可少的核心材料,其有助于降低各类电机的耗电量,节能效果显著。稀土永磁材料在减少碳排放方面突显出固有优势。根据弗若斯特沙利文的报告,全球50%以上的电力消耗来自电机,而与传统电机相比,稀土永磁材料电机可节省高达 15%至 20%的能源。此外,稀土永磁材料的应用使变频家电、新能源汽车及汽车零部件以及 3C 智能电子产品实现更轻量小型化,符合消费者的偏好。
我国已成为全球最大的稀土永磁材料生产国。中国稀土永磁材料产量占全球比例一直在90%上下小幅波动,主导全球市场。自2000年以后,我国稀土永磁材料应用的产业规模不断扩大,烧结钕铁硼磁体毛坯产量由“十二五”初期的8万吨增加到2021年20.71万吨,占全球产量90%以上。根据英洛华2022年报,2022 年中国钕铁硼永磁材料产量约为25万吨,较2021年同比增长9%。根据弗若斯特沙利文预测,2025年我国及全球的稀土永磁材料产量将分别达到28.4万吨和31.0万吨,预计未来全球高性能钕铁硼供给增量或主要集中在中国。
技术水平方面,我国在高性能稀土永磁材料、重稀土减量化技术、高丰度稀土永磁材料的平衡利用和磁体回收利用技术等领域都接近世界同行先进水平。随着我国企业先后在破碎制粉、双合金配比、后道加工等环节取得重大突破,在坯料成型、线切割、产线自动化、后处理工艺等方面实现赶超,我国钕铁硼永磁材料生产技术水平取得了长足进步,产品磁性能、热稳定性、耐蚀性等指标得到了大幅提升,同时我国钕铁硼永磁材料生产装备基本实现国产化,快淬甩带、破碎制粉、真空熔炼等设备已突破了技术封锁达到或接近国际先进水平,加之国内消费电子、节能家电等应用领域的快速发展,国内钕铁硼永磁材料生产企业正在迅速成长。
——市场格局
我国稀土永磁材料行业产业集中度逐步提升,头部企业参与国际竞争。目前,我国大约有二百多家钕铁硼永磁生产企业,大部分企业生产规模较小,研发能力较弱,产品以中低端产品为主,竞争力不强;但行业优势企业通过对国际先进技术的引进、消化、吸收和自主研发,逐步掌握了生产中高端钕铁硼的核心技术,产品质量达到国际先进水平,逐步在国内市场占据了主导地位,并不断参与国际市场竞争。根据中国稀土行业协会数据,2018年全球钕铁硼材料毛坯产量18.5万吨,其中高性能钕铁硼毛坯产量只有4.8万吨,占比约26%;中国钕铁硼毛坯产量15.7万吨,其中高性能钕铁硼毛坯产量只有2.3万吨,占比约15%。到2022年,我国中科三环、金力永磁、宁波韵升、正海磁材等重点企业的高性能钕铁硼产能和产量已大幅增长,四家企业合计产量已达到5万吨,对应营收270亿元;北方稀土的稀土磁性材料产能达到7万吨,位居全球第一。
我国稀土永磁材料主要企业情况如下表所示。
表6 我国稀土永磁材料重点企业
资料来源:深企投整理。
境外钕铁硼永磁材料生产企业主要集中在日本、欧洲和美国等地,这些地区同时也是全球重要的钕铁硼永磁材料消费市场。国外稀土永磁材料生产企业主要有日立金属株式会社、信越化学工业株式会社、TDK株式会社、东海贸易株式会社、德国VAC、加拿大麦格昆磁( Neo 高性能材料公司的子公司)等。日本是全球第二大钕铁硼生产国,拥有多家具有顶级研发生产实力的超大规模稀土永磁材料生产企业,日立金属等企业亦在美国北卡罗莱纳州等地建立了永磁材料工厂。重点外资企业也较早在中国建立生产基地以充分利用稀土行业的产业链资源优势,扩大稀土永磁材料产品产能,拓展业务布局以及提升国际竞争力,如日本TDK株式会社、东海贸易株式会社和广晟有色金属股份有限公司于2013年合资成立广东东电化广晟稀土高新材料有限公司,日立金属在中国设立合资生产基地,信越化学在龙岩长汀设立生产基地。
5.2稀土催化材料
——产品类别
镧、铈、镨等稀土元素具有独特的电子层结构,能够在化学反应中实现良好的助催化作用,此类轻稀土及相关稀土氧化物是用于生产工业催化剂的理想材料。稀土催化材料是采用沉淀、浸渍、熔融等方法,将稀土与过渡金属氧化物、贵金属等其他组成成分进行加工而制成的催化材料。稀土催化材料含有少量的稀土,其中的稀土、稀土氧化物等主要起到助催化剂、稳定剂、混合催化剂中次要成分的作用,能够起到提高催化剂热稳定性、催化剂活性、催化剂储氧能力,以及减少贵金属活性组分用量等功用。因具有良好的功能特性,稀土催化材料可广泛应用于石油化工、汽车尾气净化、工业废气和人居环境净化、燃料电池等领域,如下表所示:
表7 稀土催化材料主要应用领域
资料来源:深企投整理。
——产业规模
石油裂化催化剂和机动车尾气净化催化剂是稀土催化材料用量最大的两个应用领域,包括石油裂化催化剂、移动源(机动车、船舶、农用机械等)尾气净化催化剂、固定源(工业废气脱销、天然气燃烧、有机废气处理等)尾气净化催化剂等。2021年我国石油裂化催化剂产量为23万吨,而机动车尾气净化催化剂的产量为1440万升。
——市场格局
全球催化剂知名企业近20家,其中如巴斯夫、庄信万丰、优美科等已在中国设立生产基地,在中国稀土催化剂市场处于垄断地位,催化剂载体市场则被美国康宁、日本NGK长期全面垄断。早期也有部分外资公司选择与中石油、中石化等合资建设基地。
相比行业发展较早、技术水平高、产品稳定性佳的欧美企业,本土稀土催化材料行业起步较晚,本土企业生产经验积累不足、技术工艺水平有待提高,叠加产品利润率与企业规模无法与外资企业比肩。与世界同类催化剂相比,国产裂化催化剂在使用性能上已达到相同水平。但在机动车尾气净化催化剂、火电厂用高温工业废气脱硝催化剂领域,如铈锆稀土储氧材料、改性氧化铝涂层等关键材料,大尺寸、超薄壁载体(>600目)规模化生产,以及系统集成关键技术与装备等方面,与国外先进水平仍有一定差距。
我国国产稀土催化材料行业企业数十家,其中重点企业有中石化催化剂、无锡威孚力达、昆明贵研催化剂、中自环保等,其中石油裂化催化剂以中石化、中石油产业链内部企业为主体,机动车尾气净化剂大型企业一般向下游延伸(净化器)。稀土基脱硝催化剂当前总体规模较小,当前处于起步阶段,如北方稀土下属公司内蒙古希捷环保、山东天璨环保相对较具优势。稀土催化剂主要企业如下表所示。
表8 全球及中国稀土催化剂主要企业
资料来源:深企投整理。
5.3稀土储氢材料
——产品类别
储氢是指把氢气通过物理或化学的方法储存起来。储氢材料是可以在一定的温度和压力下与氢气发生发应,并且能可逆吸放氢气的一种材料。金属化合物储氢材料根据合金的成分可以分为:稀土系储氢合金、镁系储氢合金、钛系储氢合金、锆系储氢合金和钙系储氢合金。稀土储氢材料一般指的是稀土储氢合金粉,是将稀土金属和第二种金属制成合金后,在较低温度下能可逆地吸收和释放氢气的材料,此类材料可应用于新能源设备、电子设备、小电流电器等。稀土储氢合金主要有两类:LaNi5型镧镍储氢合金(AB5型)和La-Mg-Ni系镁基储氢合金(AB3型、A2B7型)。稀土储氢材料中的稀土为La、Ce、Pr、Nd等轻中稀土金属,含量为35wt.%左右。由于稀土永磁材料产业的发展使得镧、铈等稀土产品大量积压,因此以镧、铈等高丰度稀土为主要组分的稀土储氢材料的研发及产业化,不仅可以推动混合动力汽车的发展,还将促进稀土资源的平衡利用和稀土行业的可持续发展。
——市场格局
全球市场主要由中国与日本两国供应,我国是稀土储氢合金生产大国。2005年以来中国稀土储氢材料产量超过日本,2019年,全稀土储氢合金产量中,中国占据71%,日本占据25%。在全球市场中,日本稀土储氢合金行业起步较早,技术先进,代表性企业主要有东丽、东邦、三菱、三井等,是全球重要稀土储氢合金供应国。日本稀土资源缺乏,主要依靠从中国进口。我国稀土储氢合金生产企业主要有厦门钨业、北方稀土、内蒙古稀奥科稀土储氢合金有限公司(北方稀土下属公司)、中稀(微山)稀土新材料有限公司、包头中科轩达新能源科技有限公司、包头三德电池材料有限公司(日资)、江西江钨浩运科技有限公司(江钨控股)、四川万凯丰稀土新能源科技有限公司等。但与日本相比,我国在高技术含量稀土储氢合金领域竞争力依然不足。
5.4稀土抛光材料
——产品类别
稀土抛光材料是指以氧化铈为主要成分,用于工业化生产过程的抛光材料,按照氧化铈的含量一般可分为低铈抛光粉和高铈抛光粉,主要用于半导体、集成电路、高精度机械加工等应用领域。自20世纪40年代稀土抛光材料发明以来,由于其粒度均匀、硬度适中、抛光速率高,表面质量好、使用寿命长以及清洁环保等优点被广泛应用于透镜、平板玻璃、玻壳、眼镜、表壳等的抛光。特别是近年来随着液晶显示器的产业的兴起与不断壮大,高性能液晶抛光粉得到了快速发展,已经广泛应用于光学玻璃、液晶玻璃基板等。
——市场格局
2021年中国稀土抛光材料产量4.42万吨,其中北方稀土产量3.19万吨,占比达72%,占据绝对主导地位,旗下主要公司为包头天骄清美稀土抛光粉有限公司、淄博包钢灵芝稀土高科技股份有限公司。其他重点企业包括凯盛科技股份有限公司、湖南皓志科技股份有限公司、包头市昊锐稀土有限公司(内蒙古高新集团)、上海华明高纳稀土新材料有限公司、包头市新源稀土高新材料有限公司等。
5.5稀土发光材料
——产品类别
稀土元素无论被用作发光(荧光)材料的基质成分,还是被用作激活剂,共激活剂,敏化剂或掺杂剂,所制成的发光材料,一般统称为稀土发光材料或稀土荧光材料,其所用的稀土材料主要是铕和钇。稀土发光材料主要产品有LED荧光粉、三基色荧光粉、长余辉荧光粉等。稀土发光具有吸收能力强、转换效率高的优点,在交通指示、节能照明、现代农业、军事照明、新能源、新型探测、信息和医疗产业等领域均有应用。
随着半导体材料在照明、显示和信息探测领域的加速渗透,市场对光源的品质化需求也越来越高。在照明领域,目前实现全光谱照明被认为是新一代白光LED照明的主导方向。在其他发光材料领域,近红外探测器件是物联网的重要组成部分,已成为全球关注的焦点,在安防监控、生物识别、食品医疗检测等领域具有很大的应用前景。
——市场格局
在发光材料领域,以白光发光二极管(LED)用照明与显示材料来说,三菱化学株式会社、电气化学株式会社、日亚化学工业株式会社等日本企业在全球市场的生产量、销售量、资产总额等方面占据绝对优势。而我国的白光LED荧光粉国产化率也从2000年的不足5%提升至目前的约85%,但在创新驱动力与自我提升能力方面,我国企业与国外仍有一定的技术差距。
全球稀土荧光材料趋于饱和,增长缓慢,2012年全球稀土荧光粉需求量为8600吨,到2018年降幅近30%。稀土三基色荧光粉支撑的稀土节能灯与LED节能灯相比,在光效、成本和照明效果方面有一定的劣势,随着LED节能等技术发展,稀土三基色荧光粉的市场需求被逐步蚕食。
我国市场份额占比较大的LED荧光粉企业主要有英特美、根本化学、江苏博睿、希尔德、有研稀土、科恒股份、新力光源、中村宇极等。2018年稀土LED荧光粉其中的黄粉由英特美和根本化学主导,占比达70%,国内企业有研稀土和江苏博睿占20%市场份额;红粉由三菱化学主导,绿粉仍由美国英特美主导,有研稀土的LED荧光粉质量达到国际先进水平,影响力在国内企业中居首。
5.6稀土合金材料
——产品类别
稀土合金质量轻强度好,适用于高端工业领域。稀土合金具有质量轻、强度高、耐腐蚀、韧性及延展性好等优点,可大幅度提高其他产品的质量和性能。在制导导弹、飞机、潜艇、航天等制造领域,都离不开稀土合金材料。稀土合金材料可用于制造喷气式发动机的传动装置、直升机的变速箱、飞机的着陆轮和座舱罩;可制造出稀土碳钢,既能做防护装甲,又能增大迫击炮弹杀伤力;可适应太空的高真空和宇宙射线的强辐射,成为各类航天器上必不可少的轴承润滑剂。除了稀土储氢合金材料、稀土磁材合金以外,稀土合金材料的常见产品包括稀土镁合金、稀土铝合金、稀土硅铁合金等。
——市场格局
稀土镁合金比普通镁合金具有更优异的物理性能,是镁合金行业中的新兴领域。稀土元素具有很强的化学活性,对镁合金材料能够产生净化、活化、细化和合金化的作用,有利于提升镁合金材料的质量、成型性、耐腐蚀性、机械性能及物化综合性能。有利于直接降低材料重量,提高材质抗性。航空航天领域为稀土镁合金最大需求端,需求占比达40.0%。由于航空发动机材料对对合金高温力学性能及合金高温性能要求极高,稀土镁合金具有阻燃、耐高温等优势,在航空航天领域领域中获得广泛应用。在军工领域,稀土镁合金具有轻量化优势,可用于制造中高速导弹舱体、单兵武器、歼击机翼肋等产品。在市场需求带动下,我国稀土镁合金市场规模不断扩大,2021年我国稀土镁合金市场规模达22.7亿元,同比增长23.6%。我国稀土镁合金生产企业多集中于原生镁锭以及稀土资源主产区,包括内蒙古、湖南、广西、江西、广东、宁夏等地。重点企业有云海金属、湖南稀土金属材料研究院、嘉瑞科技、神木市稀镁科技有限公司、包头开升稀土镁合金、赣州飞腾轻合金、龙南龙钇重稀土科技等。
稀土硅铁合金是我国稀土工业主要的传统产品之一,由硅铁、稀土、钙、生铁或废钢等按一定比例配料经高温熔融而成的合金,用于铸钢铸铁,有较强脱氧、脱硫的效果,是生产球化剂、蠕化剂、孕育剂的基础材料,在生产钢、铁中作添加剂、合金剂。根据中国稀土行业协会数据,2020年我国稀土硅铁合金产量为22637吨。我国稀土硅铁合金及添加剂(包括球化剂、蠕化剂、孕育剂、钢铁添加剂、合金剂等)重点企业有龙南龙钇重稀土科技、包头华商稀土合金、埃肯碳素(中化集团)、无锡永新特种金属、三祥新材、南京宁阪特殊合金等。
5.7稀土晶体材料
——产品类别
稀土晶体是指稀土元素可以完整占据结晶学结构中某一格点的晶体,作为核心工作物质在激光技术与电离辐射探测技术中得到了广泛应用。稀土晶体包含约30种稀土晶体材料,按功能可分为磁学晶体、电学晶体、光学晶体、催化晶体、能源晶体、超导材料等,如下表所示。稀土晶体材料在国防军工、尖端科学装置、医疗、探测、安全检查等领域具有广泛应用。开展稀土晶体材料及其产业化制备技术是未来主要发展趋势。
表9 稀土晶体材料功能分类
资料来源:陈昆峰,胡家乐,张一波,薛冬峰《稀土晶体材料研发现状与未来展望》(2020年3月)。
稀土磁学晶体与稀土永磁材料紧密相关。稀土光学材料主要消费Y、Yb、Eu、Er等稀土元素,应用在照明、显示以及信息探测三大领域。新型稀土发光材料进一步延伸应用到OLED、量子点、激光照明与显示、闪烁探测、纳米稀土上转换、红外及生物医疗、农业照明等领域。在稀土光学晶体领域,稀土激光晶体、稀土闪烁晶体是当前研发的重点领域。稀土激光晶体方面重点发展方向包括:开发大尺寸、高质量稀土激光晶体生长和加工技术及装备;开发高质量稀土激光晶体、激光光纤的高效制备技术;基于稀土激光晶体的各种新型激光应用技术。稀土闪烁晶体方面重点发展方向包括:重点开发高性能稀土闪烁晶体及其高效制备技术;高能量分辨率稀土闪烁晶体及其大尺寸单晶生长技术;新型高性能稀土闪烁晶体的高通量制备及表征技术。
——市场格局
国际激光晶体及元器件生产企业主要有美国Ⅱ-Ⅵ INCORPORATED的全额子公司VLOC、美国Northrop Grumman下属公司TRW、美国科学材料公司(Scientific Material Corporation)、美国激光材料公司(Laser Materials Corporation)、德国肖特集团(SHHOTT Group)、德国FEE公司、美国康宁公司(Corning Incorporated)等。我国激光晶体重点企业主要有福晶科技、东骏激光、北京雷生强式科技有限公司、北京捷普创威光电技术有限公司、重庆高斯技术有限公司和成都晶九科技有限公司等。闪烁晶体方面,中国科学院上海硅酸盐研究所处于领先地位,北京玻璃研究院也在从事相关研发,近年来则有眉山博雅新材料公司获得国有基金投资进行产业化。