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江西省新材料產業研究——稀土材料（上）
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發布時間：2021-12-17
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第一部分 稀土產業綜述
一、稀土及其用途
稀土是一組典型的金屬元素，有著“工業維生素”的美稱。簡單來說，稀土元素是指元素周期表中原子序數為 57 到 71 的15 種鑭系元素氧化物，以及與鑭系元素化學性質相似的鈧（Sc） 和釔（Y）共 17 種元素的氧化物。根據稀土元素原子電子層結構和物理化學性質，以及它們在礦物中共生情況和不同的離子半徑可產生不同性質的特征，十七種稀土元素通常分為輕稀土和中、重稀土。
稀土由于獨特的電子層結構和耐熱特性，在石油、化工、金、紡織、陶瓷、玻璃、永磁新材料等領域都得到了廣泛的應用。全球稀土下游應用中，磁材占比最高達到25%，其次為石油硫化裂化等稀土傳統應用催化材料占比達到22%，冶金材料（含儲氫合金）和拋光材料，占比分別為18%和14%。綜合而言，稀土已成為極其重要的戰略資源，被稱為“萬能之土”。
二、稀土產業鏈
稀土從資源開發到應用主要分為探勘、采礦、選礦、冶煉等六個步驟。首先從稀土原礦中通過選礦得到稀土精礦，再通過濕法或者火法冶金分別得到稀土化合物與稀土合金。對于稀土化合物與稀土金屬，又可進一步分離成永磁材料、催化材料、發光材料等多種下游材料，最后被廣泛引用進電動汽車、風力發電、永磁電機、微波通信等多個應用產業。
圖：稀土產業鏈條中主要代表企業
第二部分 我國稀土行業現狀以及江西稀土行業發展情況
一、我國稀土行業現狀
中國是稀土資源儲量大國，我國稀土資源儲量曾一度占全球的60%以上。然而，由于缺乏稀土資源的重要性和戰略性意識，我國一度大量出口稀土，導致國家稀土儲量快速直線下降。幸而近年來，國家逐漸認識到稀土的重要性，2010將稀土確立為戰略性資源后，我國稀土儲量又有所回升，目前我國稀土儲量在4400萬噸左右，全球占比達到37%。圖：1995-2018年中國稀土資源儲量情況（萬噸）中國主要有內蒙古包頭、四川涼山、江西贛州三大稀土生產基地，2018年三地區產量占比分別為58%、23%和7%。我國的稀土具有“北輕南重”的特點。北方輕稀土較多，用于屏幕、防曬劑、玻璃制品等民用領域，而南方尤其是贛州的中重稀土儲量豐富，廣泛應用于軍事、航空領域。從生產結構上來看，我國稀土生產以輕稀土為主，比例達到84%，重稀土僅16%。也就是說，重稀土比輕稀土重要，更有價值。圖：2018年中國稀土生產區域與生產結構情況（%）2016年10月，工信部《稀土行業發展規劃（2016－2020年）》正式出臺，明確規定，2020年底，六大稀土集團（中鋁公司、北方稀土、廈門鎢業、中國五礦、廣東稀土、南方稀土）完成對全國所有稀土開采、冶煉分離、資源綜合利用企業的整合。截至目前，六大稀土集團已基本整合完成，稀土資源控制度接近100%，我國六大稀土集團的格局已經形成。從各集團資源整合的區域來看，中鋁集團以廣西、江蘇、山東及四川地區為主；五礦集團以湖南、廣東、福建及云南地區為主；北方稀土以內蒙古與甘肅地區為主；南方稀土江西、四川地區為主；廣東稀土以廣東地區為主；廈門鎢業以福建地區為主。二、江西省稀土行業現狀
離子吸附型中重稀土是江西僅有的幾種有突出優勢的礦產資源之一，是國家實行保護開采的特定礦種。隨著高新技術產業的蓬勃開展，稀土元素的應用領域逐漸拓展，尤其是離子型稀土，其珍貴性、稀缺性、重要性的地位日顯突出。江西是離子型稀土資源大省，儲量位居全國第一。合理開發稀土資源，大力開展稀土精深加工及其應用產品，做大做強稀土產業具有十分重要的意義。全省離子型稀土遠景儲量940萬噸、保有儲量230萬噸〔以REO計，下同〕，分別占全國離子型稀土資源儲量的40%和35%，儲量居全國第一，在世界稀土產業界也占有舉足輕重的地位。全省離子吸附型中重稀土礦主要分布在贛南的尋烏、龍南、信豐、安遠、寧都、定南、贛縣、全南等八縣，分布集中，占全省探明與評價預測儲量的90%以上。江西省離子吸附型中重稀土礦具有三個特點：一是配分全、品位高、易提取、放射性低，富含與高新技術產業關系密切的中重稀土元素，是開展新材料產業的優質資源。二是礦床呈面型產出、深度淺、礦體連續性好、巖結構疏松、易采冶、本錢低。三是應用前景廣闊，不僅在冶金、皮革、石化、玻璃、陶瓷、紡織等傳統部門應用廣泛，而且在光導纖維、超導、激光、新材料、航空航天等高新技術領域有著其他稀土礦所不可比較的前景。當前，江西省稀土行業總體采取“五條產業鏈”，“五大產業聚群”的方式發展。（一）五條產業鏈
1、稀土永磁材料產業鏈：稀土氧化物－稀土金屬－釹鐵硼磁體－稀土永磁電機、磁選機－電動自行車、電動汽車等；2、稀土發光材料產業鏈：中、重稀土氧化物－稀土熒光粉－照明電器、顯示器等；3、稀土儲氫材料產業鏈：混合稀土金屬－稀土貯氫合金粉－鎳氫動力電池－電動自行車、電動汽車等；4、中重稀土合金產業鏈：混合稀土金屬-稀土鋼、稀土鐵、稀土鋁合金、稀土銅合金-零部件或器件；5、稀土新材料產業鏈：稀土化合物-稀土新型材料-稀土功能材料-特殊應用領域。（二）五大產業聚群
1、以稀土永磁材料和各種機電應用產業為核心的產業聚群。稀土永磁材料開發高性納米稀土永磁材料、高磁導率軟磁鐵氧體、EMI鐵氧體等。應用領域重點開發家電領域高性能軟磁鐵氧體、永磁鐵氧體；信息領域計算機硬盤驅動器、DVD、DVD-ROM驅動器、刻錄機磁體、通信用磁體等；汽車領域配套磁瓦；電動自行車、電動汽車永磁體等。?2、以稀土發光材料及應用元、器件生產為核心的產業聚群。稀土發光材料開發CRT熒光粉、燈用熒光粉〔稀土三基色熒光粉〕、等離子平板顯示〔PDP〕用熒光粉、長余輝熒光粉、電致發光〔EL〕熒光粉、場致發射顯示〔FED〕用熒光粉和光轉換材料。應用領域為顯示、照明、光電器件等領域中的支撐材料。?3、以稀土儲氫材料及各種動力電池、電動車等應用產業為核心的產業聚群。4、以稀土——有色金屬材料深加工及其元、器件生產為核心的產業集群。開展各種稀土金屬和合金材料的生產，重點開發稀土鋼、稀土鐵、稀土球墨鑄鐵、稀土鎂合金、鋁鋯釔合金等，并開發其應用領域。?5、以稀土催化、功能陶瓷等新材料及稀土在化工、建材領域應用為核心的產業集群。稀土催化劑開展汽油車排氣凈化催化劑。稀土功能陶瓷重點利用氧化鈦、氧化鋯等氧化物半導體光催化特性和稀土激活手段，開發出稀土激活抗菌劑和空氣凈化劑，廣泛應用于涂料、陶瓷、搪瓷和水泥制品等材料。三、發展稀土的重要意義
作為“現代工業維生素”， 稀土有豐富的磁、光、電特性，為人類提供了打開現代新材料寶庫的鑰匙。這些材料主要包括稀土永磁材料、稀土催化材料、發光材料、貯氫材料、磁制冷材料、光導纖維、磁光存儲材料、巨磁阻材料、稀土激光材料、超導材料、介電材料等。（一）稀土冶煉分離領域
1988年，我國稀土產量超過了美國，成為世界第一稀土生產國。我國稀土冶煉分離水平全球領先并延續至今，控制著高純單一稀土的全球市場。目前，我國稀土冶煉分離企業主要集中于中國的六大稀土集團：北方稀土高科技有限責任公司（集團）、中國南方稀土集團有限公司、廣東省稀土產業集團有限公司、中國稀有稀土股份有限公司、五礦稀土集團有限公司、廈門鎢業股份有限公司。國外的稀土冶煉分離項目主要有美國鉬公司的MountainPass項目（盛和資源控股股份有限公司收購）、澳大利亞Lynas在馬來西亞關丹的冶煉分離項目、比利時索爾維集團（Solvay）項目等。（二）稀土永磁材料領域
稀土永磁材料不僅是整個稀土領域發展最快、產業規模最大最完整的發展方向，是國防工業領域不可替代和不可或缺的關鍵原材料，也是稀土消耗量最大的應用領域。自2000年以后，我國稀土永磁材料應用的產業規模不斷擴大，燒結釹鐵硼磁體毛坯產量由“十二五”初期的8×104t增加到2019年的1.8×105t，增幅超過1倍，占全球產量的85%以上；釤鈷永磁材料的產量為2400t，占全球產量的80%以上。燒結釹鐵硼磁體在風力發電、混合動力和電動汽車等新能源汽車、節能家電、工業機器人、高速和磁懸浮列車等高新技術行業中的廣泛發展，為稀土永磁材料行業發展提供了重要支撐以及較為可觀的行業增長潛力。我國在高性能稀土永磁材料、重稀土減量化技術、高豐度稀土永磁材料的平衡利用和磁體回收利用技術等領域都接近世界同行先進水平。盡管我國已成為全球最大的稀土永磁材料生產國，以高豐度稀土永磁材料為代表的部分稀土永磁制備技術已處于世界領先地位，但我國的稀土永磁材料產品，目前還無法滿足高檔機器人、第五代移動通信技術（5G）、光刻機等新興產業對高端永磁體的技術需求。同時，在整個稀土永磁材料的核心知識產權、熱壓\熱變形、晶粒細化等最先進的制備技術及連續化智能化裝備等領域，仍然同美國、日本等發達國家存在不小的差距。（三）稀土發光材料領域
隨著半導體材料在照明、顯示和信息探測領域的加速滲透，市場對光源的品質化需求也越來越高。在照明領域，目前實現全光譜照明被認為是新一代白光LED照明的主導方向。在其他發光材料領域，近紅外探測器件是物聯網的重要組成部分，已成為全球關注的焦點，在安防監控、生物識別、食品醫療檢測等領域具有很大的應用前景。在發光材料領域，以白光發光二極管（LED）用照明與顯示材料來說，三菱化學株式會社、電氣化學株式會社、日亞化學工業株式會社等日本企業在全球市場的生產量、銷售量、資產總額等方面占據絕對優勢。而我國的白光LED熒光粉國產化率也從2000年的不足5%提升至目前的約85%，但在創新驅動力與自我提升能力方面，我國企業與國外仍有一定的技術差距。目前，我國較有行業影響力的企業主要有有研稀土新材料股份有限公司、江蘇博睿光電有限公司、江門科恒實業股份有限公司。（四）稀土晶體材料領域
稀土晶體材料主要包括稀土激光晶體和稀土閃爍晶體兩大類，在國防軍工、尖端科學裝置、醫療、探測、安全檢查等領域具有廣泛應用。近年來，正電子發射計算機斷層顯像（PET-CT）等高端醫療診斷設備發展迅速，對以硅酸釔镥（LYSO）晶體為代表的高性能稀土閃爍晶體產生了強勁需求，以中國為代表的新興經濟體未來的市場潛力尤為巨大。按照每百萬人1臺的擁有量計算，我國需新增約1000臺PET-CT設備，對稀土閃爍晶體的需求量將超過30億元。（五）稀土催化材料領域
稀土催化材料在國民經濟中占據重要地位，可以廣泛應用于環境和能源，促進高豐度輕稀土元素鑭、鈰等大量應用，有效緩解并解決我國稀土消費失衡，提升能源與環境技術，改善人類生存環境。石油裂化催化劑和機動車尾氣凈化催化劑是稀土催化材料用量最大的兩個應用領域，包括石油裂化催化劑、移動源（機動車、船舶、農用機械等）尾氣凈化催化劑、固定源（工業廢氣脫銷、天然氣燃燒、有機廢氣處理等）尾氣凈化催化劑等。與世界同類催化劑相比，國產裂化催化劑在使用性能上已達到相同水平。但在機動車尾氣凈化催化劑、火電廠用高溫工業廢氣脫硝催化劑領域，如鈰鋯稀土儲氧材料、改性氧化鋁涂層等關鍵材料，大尺寸、超薄壁載體（>600目）規?；a，以及系統集成關鍵技術與裝備等方面，與國外先進水平仍有一定差距。（六）高純稀土金屬及靶材領域
高純稀土金屬是研究開發高新技術材料的核心原料，廣泛應用于磁性材料、光功能材料、催化材料、儲氫材料、功能陶瓷材料、電子信息用濺射靶材等領域。進入20世紀末期，日礦金屬株式會社、東曹株式會社、霍尼韋爾國際公司等日本和歐美企業已經由高純金屬的制備轉而進入產業化開發和新材料應用階段，為7nm以下高階制程集成電路、5G通信器件、大功率器件及智能傳感器件、固態存儲器等先進電子信息產品提供配套關鍵材料。世界知名的高純稀土金屬及靶材制造企業主要是日本東曹株式會社、美國霍尼韋爾國際公司等世界500強企業。我國高純稀土金屬及靶材制造企業主要包括有研稀土新材料股份有限公司、湖南稀土金屬材料研究院等，在技術創新、先進裝備、前沿基礎研究等方面還存在差距。我國目前已突破超高純稀土金屬制備技術，但距離實現產業化，保障集成電路等電子信息產業發展還有一定的距離。
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