世界稀土市场动态及产业对策建议

2016年10月21日 四方谈


【矿业澳洲点评】稀土元素储量稀少,充分利用尾矿资源和加大勘探力度。进行利益协调,实现行业自律管理,减少企业间的重复生产及恶性竞争,合理减少产能,促进自觉、稳定的行业秩序的形成;架起国家与企业间的沟通桥梁,在企业与政府间建立长久可靠的信任机制,减少多元利益的摩擦、冲突。鼓励大型稀土企业进入国际市场,凭借自身拥有的国际先进的稀土开采及分离技术,与其他国家联合进行稀土资源的开发和利用,学习国外企业在环境治理、废旧稀土产品回收处理、下游高端技术研发等领域的先进技术和经验,减少国内环境问题的同时,加强未来的稀土供应链,同时学习国际先进项目的运营经验,提高自身竞争优势。同时积极应对开发稀土回收及替代技术。


《世界稀土市场动态及产业对策建议》


稀土元素(REEs)在日常生活中的应用随处可见,汽车、飞机、手机、节能灯和电脑等,虽然其用量不大,但发挥着重要的作用。近年随着世界对环保问题的日益关注,清洁绿色能源成为未来经济发展的主流方向,这一领域中的混合动力车、风能发电和电动交通工具等都需要用到稀土,这促使了稀土消费量的上升。


2010~2011年世界稀土供应局势的紧张引起了国际社会对稀土资源供应的重视,中国稀土出口配额的下降导致了稀土平均价格上升了几倍,个别元素甚至上升了近10倍,不少下游稀土产业不得不减少相关器件对稀土的用量。同时世界范围内兴起了一股“稀土热”,美国Mountain Pass矿及澳大利亚的Mount Weld矿分别在2012年和2011年开始生产,其他的一些稀土项目也在计划生产中,这些项目遍布欧洲、北美洲、亚洲、大洋洲和非洲,对全球稀土产业发挥着巨大的影响。


到2011年下半年,稀土价格在急剧上升后,迎来了断崖式的下降,稀土市场也受到了产能扩张和下游产业萎缩带来的后遗症。稀土替代及回收技术的发展、下游产业对稀土用量的减小等都使得稀土的消费增长低于先前预期。新加入的稀土生产矿山澳大利亚Mount Weld和美国的Mountain Pass不断扩大产能,在这一情况下,中国稀土产量的世界占比从2010的95%降到2015年的80%左右,全球稀土供应的紧张局势得到缓和,轻重稀土价格下降到不及2011年最高峰的一半(图1和2)。


【图1中国国内主要轻稀土氧化物价格】



【图2中国国内主要重稀土氧化物价格】


随着价格的下降,许多新的稀土项目面临融资和运营亏损的双重困境,一些项目甚至还没开始就已经消失。美国MountainPass拥有商钼公司(Molycorp)已在2015年6月申请破产,国外主要稀土生产矿山只剩下澳大利亚莱纳斯公司(Lynas)的MountWeld,到2015年6月其年度收入为1.45亿澳元,比2014年的6457万澳元多2倍多,但其2015年度亏损额达1.19亿澳元,其在马来西亚关丹建立了一个8亿美元的稀土加工厂,但现在没有足够的能力使其获利,整个公司面临了巨大的财务风险。


虽然国外主要的稀土项目面临融资和运营亏损的风险,但美国、日本、欧盟等国家和地区都在积极地建立新的稀土供应链,以避开类似于2010/2011年的稀土危机,同时稀土价格的急剧下降和行业伴随的环境问题给中国稀土企业带来了巨大的挑战。


【世界稀土市场】2008年世界经济危机和2010/2011稀土供应紧张给稀土的需要带来了重大的影响。经济危机减弱了稀土下游的需求,而供应紧张则是抑制了稀土需求,下游行业受高价格的影响,减少使用稀土的同时,积极探索新的不需使用稀土的生产工艺和稀土循环回收工艺,这导致了到2014年稀土需求才恢复到2008年前的水平,同时给稀土未来的需求带来了诸多的不确定性。


供应危机后,主要稀土消费国家及地区着重从以下两大方面对待稀土问题:(1)积极开发新的稀土项目;(2)研究稀土替代及回收技术。开发新的稀土项目以保证稀土供应链的稳定,研究替代及回收技术是积极应对未来稀土资源耗竭与环境问题的重要保证。


美国、澳大利亚及欧盟都积极在世界范围内探索新的稀土项目,较重要的主要有欧洲地区格陵兰岛的Kvanefjeld和瑞典的Norra Karr;非洲地区坦桑尼亚的Ngualla,南非的Steenkampskraal及Zandkopsdrift;北美地区美国的Bear Lodge和加拿大的Strange Lake;澳洲地区澳大利亚的Nolans Bore等(图3)。



【图3世界主要稀土项目分布图】


根据相关公司的报告显示,2020年前,6个较大的新稀土项目可能会投产:美国怀俄明州的Bear Lodge项目2016年完成环境影响评估,情况顺利的话,在2018年会正式生产;加拿大的Strange Lake项目2014年6月完成了初步经济评估,2019年预计会投产,年产重稀土4400t,轻稀土6000t;澳大利亚的Dubbo Zirconia项目预计2016年进行生产,最初20年内年产量约为100万t原矿,而另外的Nolans项目正在进行环境影响评估,2016年会完成评估,到期顺利预计会在3年内进入生产阶段;南非的Zandkopsdrift项目预计2018年生产,前4年年产量会达到8000tREO,第五年开始会增加到16000t REO;坦桑尼亚的Ngualla项目2014年3月发布了初步可行性研究和运营综合报告,计划2018年进行生产,年产量预计1万tREO。各项目情况见表1。


这些新项目如果完全投产,产能会达到12~14万tREO。据澳大利亚矿业公司(IMCOA)的估计,2020年世界稀土需求量约为20万t,即使我国稀土产量依然保持在2015年的计划水平(10.5万t REO,非法开采除外),未来全球稀土需求基本能够满足,但到时国外稀土产量会增加到世界产量的50%及以上,我国稀土供应量占比会下降到50%甚至更低,世界稀土供应格局多极化成型。


虽然近年稀土价格的下降对诸多项目未来的投产产生了不利的影响,但日本、美国、澳大利亚、欧盟等国一直在呼吁企业及政府加大资金投入。近年日本向澳大利亚Lynas及印度的稀土公司提供资金,韩国也是南非Zandkopsdrift项目重要的投资人,通过直接控制或间接注资以保证全球稀土供应链的稳定;在欧盟议会要求下,欧盟成立了专门的稀土研究组织欧洲稀土竞争力网络(ERECON),以研究欧盟稀土供应链的稳定及稀土的循环回收利用,这一组织同时也在呼吁欧盟内的企业和国家加大对稀土资源开发的投入;美国国会在2011年就对稀土问题举行了多场听证会,其国防部、能源部等一直在积极开展稀土资源开发及回收等领域的研究。可以看出,稀土需求大的西方国家和地区在积极地稳定和巩固世界稀土供应链,以避免出现类似于2010/11年的供应危机。


与开发新的稀土项目相比,稀土回收再利用的开展要早得多。美国能源部很早就开始研究稀土的回收利用,其最早的研究目标是从烧结磁体中回收稀土,利用回收的稀土合成新的磁体,并保持性能没有发生较大的变化;2014年美国国会要求能源部开展从煤及其副产品中经济回收稀土元素进行可行性评估和分析[5];2015年8月美国稀土公司(U.S.RareEarths)宣布与美国橡树岭的国家实验室合作开发辅助稀土萃取技术,从电子产品废弃物中回收Nd,Dy,Pr金属。


【表1世界主要稀土项目(中国外)*】


日本政府在2008年就要求在全国范围内进行稀土回收利用,同时日本企业在稀土回收再利用方面走的最远。利泰姆株式会社研发了从废旧电子零件中回收稀土,2013年其稀土回收率达99.8%;昭和电工从回收的废旧家电和磁废料中年回收近600t稀土铁合金;2013年,本田公司率先建立了混合动力汽车镍氢电池的循环利用机制。


欧州是最重视稀土循环利用发展的地区之一,法国罗地亚集团每年从废旧荧光灯、磁铁及电池中回收200t稀土金属,同时与优美科合作,共同开发了回收废弃充电电池中稀土的技术;德国多所大学也在共同研究从废旧永磁体中回收稀土元素的技术。虽然稀土循环回收技术开展的较早,但目前全球范围内稀土回收利用率依然很低(<1%),只有荧光粉及电池的稀土回收利用达到一定的工业水平。然而,其他稀土应用领域的回收价值也不可忽略。根据稀土使用量的大小,美国及欧盟相关的研究组织都认为稀土在以下领域的潜在回收价值较高:永磁体、荧光粉、电池和抛光粉。


近年随着电子信息和清洁能源产业的发展,稀土永磁体的应用范围不断扩大:硬盘驱动器、DVD和CD、汽车配件、发动机、扬声器、空调压缩机、电动自行车和风力涡轮机等,其中硬盘驱动器和汽车配件是永磁体应用最广泛的领域之一(硬盘驱动器占世界烧结钕硼磁用量的10%),未来风力发电机组和电动车可能会成为最具稀土回收价值的产品。


目前已有电化学方法能直接从磁铁粉中提取合金,但这一方法需要大数量的试剂和投入,距离大规模的商业化运作还有一段距离。同时这些电子仪器中稀土永磁体含量较小,在不同的部件中可能还与其他金属如镍、铜等粘合在一起。这些电子产品达到使用年限后,其内部的永磁零部件可能已破碎,这些因素使得从电子产品中回收永磁体变得更加困难,在现行的稀土价格下也就没有太大的商业价值。


荧光粉广泛应用在阴极射线管(CRT)、等离子显示屏、LCD背光源和荧光灯等领域。从这些废旧材料中进行稀土回收可以从以下三方面出发:直接对荧光器件进行再利用、从器件中回收荧光材料和利用物理化学方法从废旧荧光材料中回收稀土元素。前两种方法因为制造商的产品规格、组成等使得其实际操作变得不易控制,而从废旧荧光材料中回收稀土荧光粉技术上可行,但其浸出分离过程复杂,浸出率低,在这过程中,还要考虑可能存在的二次污染及人体健康等问题。


虽然有许多国家不断研究稀土回收再利用技术,但目前只有法国从荧光灯中回收稀土和比利时从镍氢电池中回收稀土达到了商业规模,日本从电子产品和家用电器中回收永磁体和从电动车中回收镍氢电池具有较大的潜力。中国稀土回收利用受价格影响其商业利润较低(4%左右),稀土回收利用形势见表2。


【表2稀土回收利用形势】


与稀土回收相比,更具吸引力的是稀土替代技术。日本东芝公司在2012年就研发出了不含Dy的强磁铁,其研究人员在2015年准备开发不含稀土的电动车马达,这使得稀土永磁体的未来变得不确定。环保节能的兴起使得传统照明从白炽灯转向荧光灯,也使得照明行业从荧光灯转向LED,因为LED具有更长的使用寿命,但它对稀土的用量大大下降,相同照明效率的条件下只需要相当于荧光灯稀土用量的1%左右。镍氢电池与锂电池更是在争夺未来电池市场的主导权,锂电池体积小、不含重金属(Cd)、使用无污染、循环使用寿命长、电量也比较充足,未来随着锂电池技术的发展,对镍氢电池的冲击会很大。而在冶金和催化领域,稀土元素的使用量可以适当减少(表3)。


表3稀土主要领域的替代形势


【中国稀土产业发展方向及建议】国外稀土项目的地理位置邻近于西方大国,其主要投资人和运营者基本是美国、澳大利亚、德国和加拿大等国的稀土企业,这些项目是西方稀土消费国强化自身稀土供应链的重要举措。同时,发达国家不断进行稀土回收及替代技术研究,美国研究人员估计在未来5~7年内稀土回收成本会大幅降低,这些在一定程度上降低了全球的稀土需求,也代表未来整个行业的发展方向:稀土供应链条多元化及回收替代领域的兴起。


而中国稀土行业的产能过剩、非法开采和创新驱动不足一直是稀土行业没能解决好的问题,这些将对中国稀土行业产生不利的影响。私挖盗采不需要交税费、成本低、有市场,给私人带来了非法暴利,但导致整个行业供大于求,损害了整个行业的利益。目前中国稀土回收主要集中在磁性材料、发光材料和催化剂3大类,其中磁性材料容易收集,回收技术比较成熟,但三废治理不理想;废弃荧光材料回收技术成熟;催化剂回收产业化的主要集中在石油裂化催化剂、汽车尾气净化催化剂等领域,回收范围小。这几大类稀土废旧产品在回收过程中存在分离工艺复杂,二次污染及成本高等问题,现行工艺还要不断完善。


中国一直在积极地应对国际新形势,近年整个行业组建大型稀土集团,整合资源,并在2015年取消稀土出口配额和关税,调整了稀土资源税率。与此同时,可以采取以下措施适应新的国际稀土行业发展形势:


(1)充分利用尾矿资源和加大勘探力度。中国稀土资源经过多年开采,北方内蒙古轻稀土原矿逐年减少,尾矿库中的稀土储量不断增加,南方离子型稀土储量也下降明显。充分利用尾矿中的资源不仅能够保证中国稀土资源来源的多元化,还能解决包钢尾矿带来的一系列环境问题,对南方离子型稀土资源要加大勘探力度,保证重稀土元素供应的可持续性。同时还要制定政策消除非法开采,保护行业的共同利益。


(2)充分发挥稀土行业协会的协调作用。稀土行业协会通过在成员之间进行利益协调,实现行业自律管理,减少企业间的重复生产及恶性竞争,合理减少产能,促进自觉、稳定的行业秩序的形成;架起国家与企业间的沟通桥梁,在企业与政府间建立长久可靠的信任机制,减少多元利益的摩擦、冲突;在开拓国际市场时,行业协会联合所有企业进行联合行动,避免出现企业竞相压价的现象,有效整合所有稀土企业的力量,维护中国稀土行业的利益。


(3)鼓励大型稀土企业进入国际市场。经过30多年开采,中国内蒙古白云鄂博主东矿区开采量已达总量1/3,南方离子型稀土储采比也大幅下降。大型稀土企业可以借鉴西方发达国家资源全球化的经验,积极进入国际市场,凭借自身拥有的国际先进的稀土开采及分离技术,与其他国家联合进行稀土资源的开发和利用,学习国外企业在环境治理、废旧稀土产品回收处理、下游高端技术研发等领域的先进技术和经验,减少国内环境问题的同时,加强未来的稀土供应链,同时学习国际先进项目的运营经验,提高自身竞争优势。


(4)积极应对稀土回收及替代趋势。资源回收与替代技术是积极应对不可再生、贵重资源耗竭和对应环境问题的根本方法。稀土用量小但应用范围广泛,这使得其回收再利用面临不少的困难:下游产品中稀土用量信息不足,导致回收途径匮乏而且回收率低;稀土价格的波动导致其回收利用的经济价值难以估量;稀土回收利用过程中产生的环境污染问题还需进一步的研究;这些都使得全球及中国稀土的回收再利用研究进展较慢。


一些新的完全不使用稀土的功能器件对稀土功能器件的替代目前也在研究中,但进展缓慢,目前这些功能器件的效果没有使用稀土的器件好。在这一情况下,日本、美国和欧盟等从未停止研究稀土替代及减量,这些技术的研发使得日本、美国和欧盟等稀土消费大国对中国稀土依赖性在降低,也是稀土价格下降的原因之一。


未来中国要积极制定稀土下游相关产品的生产规格,进行标准化生产,以保证不同产商的稀土产品间能够进行回收利用。规范管理稀土资源回收利用流程,增强主要消费行业的资源环保意识,增加再生原材料的回收量,探索促进稀土有效回收及替代的政策和相关技术,保证未来替代回收领域的国际竞争力。


【结论】稀土资源在世界范围内分布比较广泛,目前能进行经济开采的稀土矿物主要是氟碳铈矿、独居石、磷钇矿及中国特有的离子型稀土矿。进入21世纪,稀土通过在永磁材料、荧光材料、抛光材料、储氢材料等方面的应用,对绿色能源、高新科技的发展起到了重大的推动作用,稀土消费量不断增加。


近年随着稀土价格的升高,稀土供应链趋于紧张,世界各国采取了不同的应对措施,美国、澳大利亚重新回到生产序列,极大地增强了稀土供应链稳定,缓解了稀土供应的紧张局面。同时美国、日本、欧盟等国家和地区不断开发稀土替代及回收技术,法国、比利时和日本的稀土回收利用进入了商业应用,这些一定程度地减少了稀土需求,增强了全球稀土供应链的稳定。


中国稀土行业未来发展要借鉴西方发达国家资源全球化的经验,利用先进的开采及冶炼技术,积极参与全球稀土项目的开发,强化自身的稀土供应链,同时积极发展稀土回收及替代技术,减少对稀土资源及环境的压力。


——周宝炉,李仲学,赵怡晴


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