稀土产业链深度研究:中美欧供应链博弈与地缘竞争杠杆

  稀土作为现代工业的“维生素”,在新能源、军工、电子等高科技领域具有无法替代的战略价值,成为全世界产业竞争与地理政治学博弈的核心焦点。我国主导全球稀土供应链,控制着约70%的全球稀土产量及90%的稀土精炼产能。伴随全球地理政治学紧张形势加剧,美西方国家将稀土“去中国化”视为国家安全核心议题,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,意图构建对华稀土供应链替代方案。2025年以来,特朗普对格陵兰岛的领土诉求乃至美乌争议性矿产协议,均凸显稀土资源在重塑全球权力格局中的杠杆作用,也反映出大国博弈中资源安全与产业链控制权的深层较量。

  稀土(rareearth),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。根据稀土元素不同性质的特征,十七种稀土元素通常分为轻稀土和中重稀土。

  分不同元素来看,镧、铈大多数都用在玻璃陶瓷、抛光、照明、储氢、石油和汽车尾气催化、冶金工业等领域;钇、铕多用于照明、高清显示、核工业等领域;钕、镨、镝、铽、钐大多数都用在永磁部门,是制造风机、电动汽车、节能家电、机器人等产品不可或缺的重要元素;钆具有高度的顺磁性,常用作核磁共振成像的显影剂。在所有稀土元素中,使用最为广泛的是钕、铈、镧,合计占比达85%。

  稀土从资源开发到应用大致上可以分为开采、冶炼、分离、加工等步骤,产业链如下图所示。

  首先从稀土矿山中开采得到稀土原矿,再通过冶炼、分离方法得到稀土氧化物、稀土金属(单质)、稀土合金等,其中稀土氧化物为基本的产品,包含氧化镧、氧化铈、氧化钕、氧化镨、氧化铽、氧化镝、氧化铕、氧化钇、氧化钐等。我国稀土冶炼分离产品涉及稀土氧化物、稀土盐类、稀土金属与合金等400多个品种、1000多种规格,可满足绝大多数领域消费需求。

  对于稀土氧化物及稀土金属,又可进一步通过烧结(永磁)、掺杂(荧光粉)、复合(催化剂载体)等技术制备成稀土功能材料,具体包括稀土磁性材料、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,最后被大范围的应用于风力发电、新能源汽车、节能变频空调、节能电梯、机器人及智能制造等。根据广晟有色2023年报,2022年中国稀土消费结构中永磁材料占比达到42%,冶炼与机械、石油化学工业、玻璃陶瓷、储氢材料、发光材料、农业轻纺、抛光材料和催化材料分别占比13%、9%、8%、7%、6%、6%、5%和5%。

  稀土功能材料是国防军工和战略性产业的关键支撑,大范围的应用于先进武器装备和高端科学技术产品。例如,美国国会的研究报告显示,一架F-35战机需要417kg稀土材料,一艘核潜艇需超过4吨,一辆电动汽车的高性能电机需3-5kg稀土永磁材料。

  稀土元素开采难度大。尽管稀土元素在地壳中含量可观,且近年多国发现大型矿体,但其稀有性依旧存在。问题大多有三:一是可开采矿床中稀土含量低、分布散,规模化开采难度大;二是常作为其他矿产品开采的副产品,开采过程复杂且效率低;三是稀土矿常伴生铀、钍等天然放射性元素,导致开采加工流程复杂,环境污染问题严重。

  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,2024年全球稀土储量超9000万吨(以稀土氧化物REO计,非稀土矿石储量),其中我国稀土储量为4400万吨,位居全球第一,约占全球储量的48%,巴西、印度、澳大利亚储量位列第二至第四位,储量均在500万吨以上,前四大稀土资源持有国资源储量合计超过全球总储量的85%,资源分布集中度较高。

  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,稳居世界首位。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,已成为中国重要的中、重稀土生产基地。

  根据美国地质调查局USGS数据,2024年全球稀土矿产量为39万吨,同比增长3.72%。中国产量随着稀土开采和分离指标提升增至27万吨,占比69%,较2023年68%有小幅增额,占据绝对领先的地位。其他几个国家中,美国产量为4.5万吨,占比超11%;缅甸产量为3.1万吨,占比约为7.95%;澳大利亚、尼日利亚和泰国产量同为1.3万吨,占比约3.3%;印度产量为0.29万吨,占比约为0.74%;俄罗斯产量为0.25万吨,占比约为0.64%;马达加斯加产量为0.2万吨,占比约为0.51%。全球产量分布如下图所示。

  我国主导全球稀土产业链。我国是全球唯一具备稀土全产业链产品生产能力的国家,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,掌握了完备的选矿、冶炼、分离、应用技术和生产装备制造和材料加工技术,在全世界内处于非常大的优势地位。根据安泰科数据,2023年全球稀土冶炼分离产品产量约31.1万吨(REO当量),中国产量为28.7万吨,占比92.3%,远超美国(5000吨)和澳大利亚(1.6万吨)。中国具有领先全球的稀土冶炼分离技术,且分离技术禁止出口,竞争优势显著,而目前海外稀土冶炼分离产能有限,且资本开支和经营成本均高于国内。

  我国已由稀土原料出口国转变为净进口国。随着我们国家以磁性材料为代表的稀土制品发展迅猛,对稀土矿的需求慢慢地增长,海外稀土矿流入我国的现象成为常态,2019年以来我国稀土矿出口量开始低于进口量。根据《稀土信息》数据,2024年,估算我国加工稀土矿资源总量超过37万吨,包括从美国、缅甸等国进口的稀土资源,占全球份额的95%以上。缅甸稀土对国内中重稀土矿的供给尤其重要,2024年我国自缅甸进口的中重稀土矿体量已达到3.2万吨,是国内重稀土矿配额的1.6倍,但由于缅甸内战,2024年底以来进口量急速下滑。2024年国内共进口稀土氧化物13.29万吨,其中盛和资源冶炼产能约6万吨/年,大多数来源于美国。

  美西方推动供应链多元化。近年来美国、澳大利亚、加拿大及欧洲等加大对稀土矿供给和冶炼、分离产能建设,意图构建对华供应链替代方案,未来欧美稀土供应链特别是精炼产能多元化水平可能有所提升。美澳日组建“稀土联盟”,联合投资马来西亚、爱沙尼亚精炼厂。自2020年以来,美国国防部累计投入超4.39亿美元支持稀土供应链建设,重点扶持美国MP Materials、澳大利亚Lynas、加拿大Ucore等企业,形成“采矿-分离-磁材”全链条能力。2024年Lynas在澳大利亚本土的冶炼厂正式运行,计划成为“中国以外最大稀土加工设施”;MP材料公司也在美国本土开始批量分离生产,预计2025年供应稀土永磁材料;英国Less Common Metals、比利时索尔维、挪威REEtec、法国Carestar、瑞典LKAB等公司在欧洲规划或已启动精炼产能建设。当前国外冶炼产能约为5万吨/年,占全球比重约13%。从各国目标来看,到2030年,美国计划建成覆盖国防需求的完整供应链,加拿大、澳大利亚力争将本土精炼份额提升至20%以上。

  我国对稀土开采、冶炼分离实行总量控制,严控稀土矿产量,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,中国稀土集团有限公司经国务院批准正式成立。该集团由中国铝业、五矿集团、赣州稀土等企业联合组建,并引入了中国钢研科技集团有限公司与有研科技集团有限公司两家专注于稀土科技研发的企业。通过这次重组,中国的稀土产业格局由原先的六大稀土集团整合为北方稀土、中国稀土、厦门钨业、广东稀土(广晟有色)四大集团,实现了稀土资源的优势互补和产业高质量发展的协同效应。

  2023年至2024年期间,中国稀土行业的开采和矿冶分离格局发生了显著变化,大多数表现在稀土集团的整合以及供给集中度的逐步提升。2023年,中国稀土行业已形成了以“一南一北”两大集团为主导的格局。北方稀土集团主要负责轻稀土资源的开采和冶炼分离,而中国稀土集团则聚焦于中重稀土资源。厦门钨业和广东稀土集团在2023年仍参与部分稀土资源的开采和冶炼分离。2023年12月,厦门钨业将其稀土矿山和冶炼分离业务与中国稀土集团合作,共同运营,标志着厦门钨业退出独立稀土开采和冶炼分离的格局。2023年12月,广东稀土集团的股权被无偿划转至中国稀土集团,进一步强化了中国稀土集团在中重稀土领域的主导地位。至此,中国稀土行业形成了以北方稀土集团和中国稀土集团为核心的“南重北轻”双雄格局。

  2025年稀土供给侧改革继续推进。2025年2月,工信部原材料工业司起草了《稀土开采和稀土冶炼分离总量调控管理办法(暂行)(公开征求意见稿)》《稀土产品信息追溯管理办法(暂行)(公开征求意见稿)》,仅允许国家指定的大型国有稀土公司集团(如北方稀土、中国稀土、厦门钨业等六大集团)和他的下属企业获得稀土开采和冶炼分离指标,其他组织或个人不得参与相关生产活动,并将进口稀土矿和独居石纳入稀土冶炼分离指标管理,填补过去对进口矿管控的空白。预计新规实施后,中小型冶炼分离企业和非法开采主体因没有办法获得指标将加速退出。对国内企业而言,头部集团将主导市场,中小企业面临整合;国际市场则可能因供应调控和出口管控而重构供需格局。

  2021年开始,顺应需求迅速增加,稀土指标整体增幅较大,历年增速均在20%以上。尤其在2023年,首次发布第三批指标,导致国内供应端整体偏宽松。2023年全年合计稀土开采、冶炼分离总量控制指标分别为25.5万吨和24.4万吨,同比增长21.4%和20.7%。考虑到市场供需情况转变,2024年前两批稀土总量控制指标增速放缓,2024年前两批合计稀土开采、冶炼分离总量控制指标分别为27万吨、25.4万吨,较2023年全年指标分别增长5.9%和4.2%,增速大幅放缓。介于稀土基本面已度过供不应求时期,预期指标释放仍延续收紧趋势。

  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。

  2023年我国稀土冶炼分离行业营收预计超450亿元,主要生产企业包括北方稀土、盛和资源、中国稀土、广晟有色(2023年后并入中国稀土)、厦门钨业、有研新材等,如下表所示。

  随着《稀土管理条例》于 2024 年 10 月 1 日正式实施,稀土供给侧可持续发展新格局有望进一步深化。需求端,稀土在高技术领域的应用场景范围逐步扩大,新能源汽车、风力发电、工业机器人等消费领域的需求扩张,叠加行业技术进步和国家政策的支持,稀土产业将迎来高速成长的机遇期。

  稀土功能材料市场规模迅速增加。根据头豹研究院数据,中国稀土功能材料的行业规模从2017年的274.58亿元人民币上升到2022年的1203.9亿元人民币,CAGR达到了34.40%。

  永磁材料占据稀土消费价值的主体。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趋势,是国防工业和现代工业领域无法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,占稀土功能材料总量的60%以上,从消费价值来看则占全球稀土消费的90%以上。

  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。根据金属元素组成及制备办法来进行分类,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。

  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、应用场景范围最广,占比在95%左右。

  钕铁硼永磁材料根据下游产品需求差异可大致分为低成本和高性能两大类。低成本钕铁硼主要使用在于磁吸附、磁选、电瓶车、箱包扣、门扣、玩具等领域;而高性能钕铁硼则大范围的应用于新能源汽车、变频家电、节能电梯、工业电机和风力发电等高技术壁垒领域的各种各样不同型号电机。高性能稀土永磁材料是清洁能源和节能环保领域的核心材料,有助于明显降低各类电机的耗电量,与传统电机相比,稀土永磁材料电机可节能15%-20%,且使变频家电、新能源汽车及汽车零部件、3C智能电子科技类产品实现更轻量小型化,符合消费者偏好。

  我国主导全球稀土永磁材料市场。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。自2000年以后,我国稀土永磁材料应用的产业规模逐步扩大,烧结钕铁硼磁体毛坯产量由“十二五”初期的8万吨增加到2024年28万吨,占全球产量90%以上。

  我国稀土永磁材料行业产值超千亿元。根据钢铁研究总院冯海波2024年11月《高性能稀土永磁新材料研究进展》报告,2023年我国烧结钕铁硼加稀土循环利用产量约为26.7万吨,产值910亿元左右,占全球供应链的85%;粘结钕铁硼永磁材料产量约1.1万吨,约占全球78%;烧结钐钴永磁材料产量3700吨,占全球80%以上;热压纳米晶磁体产量约300吨(日本产量800吨左右)。按照各产品均价测算,2023年我国稀土永磁材料行业产值约1000亿元。

  根据SMM(上海有色网)数据,中国稀土永磁材料行业基本维持供需平衡,2020年至2023年,行业产量及需求量稳步增长,年需求复合增长率均约为12%。预计未来全球高性能钕铁硼供给增量或大多分布在在中国。

  根据安泰科测算,2024年我国磁材主要终端应用领域中钕铁硼消费量约19.5万吨,其中新能源汽车、工业电机、家电消费量分别为5.5万吨、4.8万吨、4.7万吨,合计占比达77%;其他消费领域方面,工业机器人、电瓶车、电梯、风电、消费电子消费量分别为1.7万吨、1.6万吨、0.5万吨、0.2万吨,如下图所示。

  新能源、新能源汽车、人形机器人等领域对稀土永磁材料的需求迅速增加。新能源汽车电机、风电直驱电机、机器人关节电机依赖高性能钕铁硼,详细情况如下:

  ——新能源汽车需求。单台新能源汽车对高性能钕铁硼磁材的需求量在3kg以上(纯电动车需5kg,混动车需2.5kg),相当于传统汽车用量的10倍,近年来新能源汽车占钕铁硼磁材总需求量约40%。2023年、2024年全球新能源汽车销量分别超1400、1700万辆,对应钕铁硼磁材需求量分别为5.6万吨和7.2万吨,中国需求量分别为4.1万吨和5.2万吨左右。按照2025年全球新能源汽车销量2000万辆计算,对应钕铁硼磁材需求量8.2万吨。

  ——风电需求。风电永磁直驱电机较传统齿轮箱方案效率提升15%-20%,每兆瓦装机需600kg以上钕铁硼。近年来我国海上风电装机爆发,带动国内风机用钕铁硼需求量开始上涨。根据弗若斯特沙利文的报告,全球风电市场对稀土永磁材料的消费量从2018年的0.67万吨增加至2023年的1.28万吨,复合年增长率达约13.8%。到2028年全球风电市场对稀土永磁材料的消费量将达到2.40万吨,2023年至2028年的复合年增长率为13.4%。

  ——机器人需求。机器人的关节电机与伺服控制需要高性能钕铁硼磁材。机器人电机要求稀土永磁材料更高的磁性能和稳定能力,其中工业机器人(重量在150kg以上)平均单个钕铁硼用量约在15-25kg。人形机器人比如特斯拉Optimus单台机器人需3.5kg钕铁硼,是新能源汽车的1.75倍。根据中邮证券测算,2024年全球机器人领域钕铁硼用量达到2.34万吨,预计到2030年增长至3.85万吨,其中,人型机器人和四足机器人钕铁硼需求CAGR分别为57%、83%。

  工业电机存量替换市场需求巨大。2025年全球工业电机存量规模约46亿千瓦,按照1kW功率电机单耗200g稀土永磁材料,存量替换市场规模超过90万吨,其中中国市场规模约18万吨,占全球总量的20%。

  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领先水平。随着我们国家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、耐热性、耐蚀性等指标得到了大幅度的提高,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领先水平,加之国内消费电子、节能家电等应用领域的加快速度进行发展,国内钕铁硼永磁材料生产企业正在迅速成长。

  境外钕铁硼永磁材料生产企业大多分布在在日本、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来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的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。

  我国稀土永磁材料行业产业集中度逐步提升,头部公司参与国际竞争。目前,我国大约有二百多家钕铁硼永磁生产企业,大部分公司制作规模较小,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的技术的引进、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,产品质量达到国际领先水平,逐步在国内市场占据了主导地位,并不断参与国际市场之间的竞争。从企业梯队来看,北方稀土、中科三环、金力永磁、正海磁材、东星磁材、宁波韵升为第一梯队,营收基本在50亿元以上;厦门钨业、宁波合力磁材、天和磁材、安泰科技、英洛华等为第二梯队,营收普遍在20亿元以上、产量1万吨以上。近年来国内钕铁硼厂大规模的扩建方兴未艾,2024年产能达到60万吨左右,有突出贡献的公司纷纷扩产,前10企业产能占比超过45%。

  目前我国稀土永磁材料产能主要分布在浙江宁波、内蒙古包头、江西赣州,别的地方如北京、山东烟台、浙江金华、四川绵阳、山西(太原及周边)等地也有部分企业集聚,形成若干主要产业集群。

  ——宁波。宁波是我国集聚程度最高、具备极其重大国际影响力的磁性材料产业基地,磁性材料企业上百家,2024年产业集群产值达到600亿元,其稀土磁性材料产量约占全国的40%,宁波市磁性材料集群入选工信部45个国家先进制造业集群名单。上市公司、专精特新小巨人企业包括宁波韵升、合力磁材、金鸡强磁、科田磁业、同创强磁材、永久磁业、招宝磁业等,拥有中科院宁波材料所等国内磁性材料重点科研平台。

  ——包头。包头被誉为“稀土之都”,依托北方稀土作为上游原料基地,近年来向下游应用领域全力发展,引入稀土功能材料骨干企业建设生产基地。2023年包头稀土企业209家,规模以上工业公司85家,稀土产值达到829亿元(含开采、冶炼分离),预计2024年产值突破1000亿元。已形成从稀土冶炼、永磁材料生产到永磁电机等终端应用的完整产业链,全国排名前15的磁材头部企业中,已有10家落户包头,包括金力永磁、英思特、天和磁材等。

  ——赣州。赣州稀土产业产值约1000亿元。2024年,赣州市稀土产业规模以上企业营收约占全国三分之一,离子型稀土冶炼分离、稀土二次资源回收利用产能分别占全国的50%和60%,居全国第一,稀土金属冶炼、磁性材料产能分别占全国的30%和20%。稀土新材料及应用集群入选国家先进制造业集群名单。

  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来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。因拥有非常良好的功能特性,稀土催化材料可大范围的应用于石油化学工业、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:

  稀土催化材料用量约占稀土功能材料的20%,我国市场规模约为60-80亿元。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。

  在炼油能力扩张、原油加工量增加、技术进步、环保政策推动、市场需求量开始上涨以及行业整合等多重因素作用下,2023年我国催化裂化催化剂的产量约为22.20万吨,同比增长3.6%。同年机动车尾气净化催化材料的产量约为2100万升,较2022年的1988万升有所增长。

  全球催化剂有名的公司近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,本土公司制作经验积累不足、技术工艺水平有待提升,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,与国外领先水平仍有一定差距。

  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、润和催化剂、青岛惠城环保科技、昆明贵研催化剂、中自环保、上海华明高纳稀土新材料等,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规模的公司一般向下游延伸(净化器)。2023年,中国稀土脱硝催化剂市场规模呈现稳步增长趋势,但整体规模仍较小,处于起步阶段。目前,北方稀土下属的内蒙古希捷环保和山东天璨环保在稀土基脱硝催化剂领域相对具备优势。稀土催化剂主要企业如下表所示。

  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反应,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大致分为: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,不但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。

  全球90%以上的稀土储氢材料由中国和日本供应,其中我国是全球最大稀土储氢材料生产国。2005年以来中国稀土储氢材料产量超过日本。根据中国稀土学会及国家统计局数据,2022年中国稀土储氢材料产量达 1.28 万吨,同比增长18.52%。预计国内市场规模在15-18亿元之间。

  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,主要是依靠从中国进口。我国稀土储氢合金生产企业主要有厦门钨业、北方稀土等公司,主要企业情况如下表所示。

  稀土抛光材料是指以氧化铈为主要成分,用于工业化生产的全部过程的抛光材料,按照氧化铈的含量一般可分为低铈抛光粉和高铈抛光粉,大多数都用在半导体、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,表面上的质量好、常规使用的寿命长以及清洁环保等优点被大范围的应用于透镜、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加快速度进行发展,已经大范围的应用于光学玻璃、液晶玻璃基板等。

  随着5G技术、物联网和新能源汽车等领域的加快速度进行发展,稀土抛光材料的应用场景将进一步拓展。2024年中国稀土抛光材料产量预计达到5万吨。这一增长主要得益于下游应用领域的持续需求,如电子科技类产品、汽车制造、新能源和精密光学等领域对高品质抛光材料的需求持续不断的增加。北方稀土在稀土抛光材料领域占据主导地位,2023年产量达2.6万吨,对应营收达3.48亿元。其子公司包头天骄清美稀土抛光粉有限公司和淄博包钢灵芝稀土高科技股份有限公司是主要的生产单位。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。

  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。稀土发光材料基本的产品有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慢慢变得高。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,已成为全世界关注的焦点,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。OLED与Micro-LED等新型显示也可能带动稀土发光材料的需求,稀土材料在OLED显示器的红、绿光发射层中应用广泛。

  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非常大的优势。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%。目前整体市场仍处于饱和和下滑趋势中,尤其是传统稀土三基色荧光粉。由于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。

  2023年我国LED荧光粉市场在技术创新和市场需求的推动下,国内企业逐渐崛起,但国际巨头仍占据较大优势。英特美和根本化学仍是黄粉市场的主要主导企业,合计占据约60%-70%的市场占有率。有研稀土和江苏博睿在国内黄粉市场中表现突出,合计市场占有率约为20%-25%。三菱化学在红粉市场中仍占据主导地位,而美国英特美继续主导绿粉市场。

  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,可大幅度提高别的产品的质量和性能。在制导导弹、飞机、潜艇、航天等制造领域,不能离开稀土合金材料。稀土合金材料可用来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有稀土镁合金、稀土铝合金、稀土硅铁合金等。

  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、抵抗腐蚀能力、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%。由于航空发动机材料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,可用来制造中高速导弹舱体、单兵武器、歼击机翼肋等产品。

  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、生铁或废钢等按特殊的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。

  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。重点企业有宝武镁业(A股)、湖南稀土金属材料研究院、包头开升稀土镁合金、龙南龙钇重稀土科技、嘉瑞科技、神木市稀镁科技有限公司、赣州飞腾轻合金等。

  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。

  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。

  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。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趋势包括: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趋势包括: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。

  国际激光晶体及元器件生产企业主要有美国Ⅱ-Ⅵ的全资子公司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头羊,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。