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江西省新材料产业研究——稀土材料（上）
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发布时间：2021-12-17
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第一部分 稀土产业综述
一、稀土及其用途
稀土是一组典型的金属元素，有着“工业维生素”的美称。简单来说，稀土元素是指元素周期表中原子序数为 57 到 71 的15 种镧系元素氧化物，以及与镧系元素化学性质相似的钪（Sc） 和钇（Y）共 17 种元素的氧化物。根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质，以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征，十七种稀土元素通常分为轻稀土和中、重稀土。
稀土由于独特的电子层结构和耐热特性，在石油、化工、金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁新材料等领域都得到了广泛的应用。全球稀土下游应用中，磁材占比最高达到25%，其次为石油硫化裂化等稀土传统应用催化材料占比达到22%，冶金材料（含储氢合金）和抛光材料，占比分别为18%和14%。综合而言，稀土已成为极其重要的战略资源，被称为“万能之土”。
二、稀土产业链
稀土从资源开发到应用主要分为探勘、采矿、选矿、冶炼等六个步骤。首先从稀土原矿中通过选矿得到稀土精矿，再通过湿法或者火法冶金分别得到稀土化合物与稀土合金。对于稀土化合物与稀土金属，又可进一步分离成永磁材料、催化材料、发光材料等多种下游材料，最后被广泛引用进电动汽车、风力发电、永磁电机、微波通信等多个应用产业。
图：稀土产业链条中主要代表企业
第二部分 我国稀土行业现状以及江西稀土行业发展情况
一、我国稀土行业现状
中国是稀土资源储量大国，我国稀土资源储量曾一度占全球的60%以上。然而，由于缺乏稀土资源的重要性和战略性意识，我国一度大量出口稀土，导致国家稀土储量快速直线下降。幸而近年来，国家逐渐认识到稀土的重要性，2010将稀土确立为战略性资源后，我国稀土储量又有所回升，目前我国稀土储量在4400万吨左右，全球占比达到37%。图：1995-2018年中国稀土资源储量情况（万吨）中国主要有内蒙古包头、四川凉山、江西赣州三大稀土生产基地，2018年三地区产量占比分别为58%、23%和7%。我国的稀土具有“北轻南重”的特点。北方轻稀土较多，用于屏幕、防晒剂、玻璃制品等民用领域，而南方尤其是赣州的中重稀土储量丰富，广泛应用于军事、航空领域。从生产结构上来看，我国稀土生产以轻稀土为主，比例达到84%，重稀土仅16%。也就是说，重稀土比轻稀土重要，更有价值。图：2018年中国稀土生产区域与生产结构情况（%）2016年10月，工信部《稀土行业发展规划（2016－2020年）》正式出台，明确规定，2020年底，六大稀土集团（中铝公司、北方稀土、厦门钨业、中国五矿、广东稀土、南方稀土）完成对全国所有稀土开采、冶炼分离、资源综合利用企业的整合。截至目前，六大稀土集团已基本整合完成，稀土资源控制度接近100%，我国六大稀土集团的格局已经形成。从各集团资源整合的区域来看，中铝集团以广西、江苏、山东及四川地区为主；五矿集团以湖南、广东、福建及云南地区为主；北方稀土以内蒙古与甘肃地区为主；南方稀土江西、四川地区为主；广东稀土以广东地区为主；厦门钨业以福建地区为主。二、江西省稀土行业现状
离子吸附型中重稀土是江西仅有的几种有突出优势的矿产资源之一，是国家实行保护开采的特定矿种。随着高新技术产业的蓬勃开展，稀土元素的应用领域逐渐拓展，尤其是离子型稀土，其珍贵性、稀缺性、重要性的地位日显突出。江西是离子型稀土资源大省，储量位居全国第一。合理开发稀土资源，大力开展稀土精深加工及其应用产品，做大做强稀土产业具有十分重要的意义。全省离子型稀土远景储量940万吨、保有储量230万吨〔以REO计，下同〕，分别占全国离子型稀土资源储量的40%和35%，储量居全国第一，在世界稀土产业界也占有举足轻重的地位。全省离子吸附型中重稀土矿主要分布在赣南的寻乌、龙南、信丰、安远、宁都、定南、赣县、全南等八县，分布集中，占全省探明与评价预测储量的90%以上。江西省离子吸附型中重稀土矿具有三个特点：一是配分全、品位高、易提取、放射性低，富含与高新技术产业关系密切的中重稀土元素，是开展新材料产业的优质资源。二是矿床呈面型产出、深度浅、矿体连续性好、岩结构疏松、易采冶、本钱低。三是应用前景广阔，不仅在冶金、皮革、石化、玻璃、陶瓷、纺织等传统部门应用广泛，而且在光导纤维、超导、激光、新材料、航空航天等高新技术领域有着其他稀土矿所不可比较的前景。当前，江西省稀土行业总体采取“五条产业链”，“五大产业聚群”的方式发展。（一）五条产业链
1、稀土永磁材料产业链：稀土氧化物－稀土金属－钕铁硼磁体－稀土永磁电机、磁选机－电动自行车、电动汽车等；2、稀土发光材料产业链：中、重稀土氧化物－稀土荧光粉－照明电器、显示器等；3、稀土储氢材料产业链：混合稀土金属－稀土贮氢合金粉－镍氢动力电池－电动自行车、电动汽车等；4、中重稀土合金产业链：混合稀土金属-稀土钢、稀土铁、稀土铝合金、稀土铜合金-零部件或器件；5、稀土新材料产业链：稀土化合物-稀土新型材料-稀土功能材料-特殊应用领域。（二）五大产业聚群
1、以稀土永磁材料和各种机电应用产业为核心的产业聚群。稀土永磁材料开发高性纳米稀土永磁材料、高磁导率软磁铁氧体、EMI铁氧体等。应用领域重点开发家电领域高性能软磁铁氧体、永磁铁氧体；信息领域计算机硬盘驱动器、DVD、DVD-ROM驱动器、刻录机磁体、通信用磁体等；汽车领域配套磁瓦；电动自行车、电动汽车永磁体等。 2、以稀土发光材料及应用元、器件生产为核心的产业聚群。稀土发光材料开发CRT荧光粉、灯用荧光粉〔稀土三基色荧光粉〕、等离子平板显示〔PDP〕用荧光粉、长余辉荧光粉、电致发光〔EL〕荧光粉、场致发射显示〔FED〕用荧光粉和光转换材料。应用领域为显示、照明、光电器件等领域中的支撑材料。 3、以稀土储氢材料及各种动力电池、电动车等应用产业为核心的产业聚群。4、以稀土——有色金属材料深加工及其元、器件生产为核心的产业集群。开展各种稀土金属和合金材料的生产，重点开发稀土钢、稀土铁、稀土球墨铸铁、稀土镁合金、铝锆钇合金等，并开发其应用领域。 5、以稀土催化、功能陶瓷等新材料及稀土在化工、建材领域应用为核心的产业集群。稀土催化剂开展汽油车排气净化催化剂。稀土功能陶瓷重点利用氧化钛、氧化锆等氧化物半导体光催化特性和稀土激活手段，开发出稀土激活抗菌剂和空气净化剂，广泛应用于涂料、陶瓷、搪瓷和水泥制品等材料。三、发展稀土的重要意义
作为“现代工业维生素”， 稀土有丰富的磁、光、电特性，为人类提供了打开现代新材料宝库的钥匙。这些材料主要包括稀土永磁材料、稀土催化材料、发光材料、贮氢材料、磁制冷材料、光导纤维、磁光存储材料、巨磁阻材料、稀土激光材料、超导材料、介电材料等。（一）稀土冶炼分离领域
1988年，我国稀土产量超过了美国，成为世界第一稀土生产国。我国稀土冶炼分离水平全球领先并延续至今，控制着高纯单一稀土的全球市场。目前，我国稀土冶炼分离企业主要集中于中国的六大稀土集团：北方稀土高科技有限责任公司（集团）、中国南方稀土集团有限公司、广东省稀土产业集团有限公司、中国稀有稀土股份有限公司、五矿稀土集团有限公司、厦门钨业股份有限公司。国外的稀土冶炼分离项目主要有美国钼公司的MountainPass项目（盛和资源控股股份有限公司收购）、澳大利亚Lynas在马来西亚关丹的冶炼分离项目、比利时索尔维集团（Solvay）项目等。（二）稀土永磁材料领域
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，是国防工业领域不可替代和不可或缺的关键原材料，也是稀土消耗量最大的应用领域。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8×104t增加到2019年的1.8×105t，增幅超过1倍，占全球产量的85%以上；钐钴永磁材料的产量为2400t，占全球产量的80%以上。烧结钕铁硼磁体在风力发电、混合动力和电动汽车等新能源汽车、节能家电、工业机器人、高速和磁悬浮列车等高新技术行业中的广泛发展，为稀土永磁材料行业发展提供了重要支撑以及较为可观的行业增长潜力。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。尽管我国已成为全球最大的稀土永磁材料生产国，以高丰度稀土永磁材料为代表的部分稀土永磁制备技术已处于世界领先地位，但我国的稀土永磁材料产品，目前还无法满足高档机器人、第五代移动通信技术（5G）、光刻机等新兴产业对高端永磁体的技术需求。同时，在整个稀土永磁材料的核心知识产权、热压\热变形、晶粒细化等最先进的制备技术及连续化智能化装备等领域，仍然同美国、日本等发达国家存在不小的差距。（三）稀土发光材料领域
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。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。目前，我国较有行业影响力的企业主要有有研稀土新材料股份有限公司、江苏博睿光电有限公司、江门科恒实业股份有限公司。（四）稀土晶体材料领域
稀土晶体材料主要包括稀土激光晶体和稀土闪烁晶体两大类，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。近年来，正电子发射计算机断层显像（PET-CT）等高端医疗诊断设备发展迅速，对以硅酸钇镥（LYSO）晶体为代表的高性能稀土闪烁晶体产生了强劲需求，以中国为代表的新兴经济体未来的市场潜力尤为巨大。按照每百万人1台的拥有量计算，我国需新增约1000台PET-CT设备，对稀土闪烁晶体的需求量将超过30亿元。（五）稀土催化材料领域
稀土催化材料在国民经济中占据重要地位，可以广泛应用于环境和能源，促进高丰度轻稀土元素镧、铈等大量应用，有效缓解并解决我国稀土消费失衡，提升能源与环境技术，改善人类生存环境。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。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。（六）高纯稀土金属及靶材领域
高纯稀土金属是研究开发高新技术材料的核心原料，广泛应用于磁性材料、光功能材料、催化材料、储氢材料、功能陶瓷材料、电子信息用溅射靶材等领域。进入20世纪末期，日矿金属株式会社、东曹株式会社、霍尼韦尔国际公司等日本和欧美企业已经由高纯金属的制备转而进入产业化开发和新材料应用阶段，为7nm以下高阶制程集成电路、5G通信器件、大功率器件及智能传感器件、固态存储器等先进电子信息产品提供配套关键材料。世界知名的高纯稀土金属及靶材制造企业主要是日本东曹株式会社、美国霍尼韦尔国际公司等世界500强企业。我国高纯稀土金属及靶材制造企业主要包括有研稀土新材料股份有限公司、湖南稀土金属材料研究院等，在技术创新、先进装备、前沿基础研究等方面还存在差距。我国目前已突破超高纯稀土金属制备技术，但距离实现产业化，保障集成电路等电子信息产业发展还有一定的距离。
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