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新材料行业报告:满眼生机转化钧天工人巧日争“新”
文章出处:钐钴系列|
阅读量:1|
时间:2024-05-23 03:11:42

  稀土永磁材料是金属系和铁氧体系之后开发成功的第三代永磁材料。稀土永磁材料自 60 年代问世以来,从始至终保持快速地发展,按其开发应用的时间顺序可分为四代:第一代为钐钴永磁(SmCo5)系材料;第二代是钐钴永磁(Sm2Co17)系磁体;第三代稀土永磁则为 80 年代初期开发成功的钕铁硼系磁性材料,因其优异的性能和较低的价格很快在许多领域取代了钐钴永磁磁体,并快速实现工业化生产,其中烧结钕铁硼又称为高性能钕铁硼,其内禀矫顽力和最大磁能之和大于 60,性能更优异;第四代为稀土铁氮和稀土铁碳,目前仍在实验室阶段,距离量产仍有一定距离。

  稀土永磁材料的上游为稀土采选、分离、冶炼,下游为电机制造,终端分布在汽车、风电、3C、家电等多个领域。稀土永磁材料的直接原材料为稀土金属,包括金属镨钕、金属镝铽等,为得到稀土金属,稀土供应商需要首先完成稀土原矿开采,不同稀土原矿的各种稀土元素配分不完全一样,使得其对应的价值量也相差较大,整体看来中重稀土矿(离子型稀土矿、独居石)价值量高于轻稀土矿(氟碳铈矿)。得到原矿后需要将其分选为稀土精矿,此过程为稀土元素富集的过程。由于稀土包括 17 种元素,因此在进一步富集之前,需要将其分离成不同的稀土金属元素,这一步也是稀土与其他金属品种最大的不同点。分离完成后将得到稀土盐类以及稀土氧化物产品,此时可以再一次进行选择直接出售给下游客户制作成催化材料、发光材料等,也能更加进一步冶炼成为稀土金属,稀土金属也即稀土永磁材料的原材料。此后经过毛坯生产、机加工、表面处理、包装检测等步骤后生产得到钕铁硼磁体,即我们一般所说的稀土永磁材料。多数情况下磁材厂商会将产品卖给下游的电机厂商,电机厂商再制作成电机成品销售给终端客户。

  从储量看,2022 年全球稀土储量约 1.3 亿吨,中国稀土储量世界第一,为4400 万吨,占比 34%。越南稀土储量为 2200 万吨、占比为 17%,排名第二;巴西稀土储量为 2100 万吨、占比为 16%,排名第三;俄罗斯稀土储量为 2100 万吨,占比为 16%,排名第四,前四大稀土储量国的储量占世界总储量的 83%,资源的分布非常集中。

  从产量看,2022 年全球稀土产量约 30 万吨,中国稀土产量世界第一,为 21万吨,占比 70%。美国稀土产量为 4.3 万吨、占比为 14%,排名第二。澳大利亚稀土产量为 1.8 万吨、占比为 6%,排名第三。缅甸稀土产量为 1.2 万吨,占比为4%。前四大稀土产量国的产量占世界总产量的 94%,产量的分布也十分集中。

  中国稀土冶炼分离产品产量占全球 93%以上。安泰科多个方面数据显示,2022 年全球稀土冶炼分离产品产量合计约 29.3 万吨(REO),同比增长 30.7%。其中,中国产量约 27.5 万吨,占比 93.8%,含四大稀土集团生产总量指标 20.2 万吨,利用进口美国矿和独居石矿生产的冶炼分离产品产量分别为 4.2 万吨和 3.1 万吨;澳大利亚莱纳斯公司位于马来西亚的关丹稀土(LAMP)分离厂受疫情及缺水影响,全年产量同比下降 16%至 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,因此分离环节壁垒较高。在实现高效稀土冶炼分离的同时,兼顾环境保护。以上构成了我国稀土冶炼分离行业壁垒。

  中国稀土资源呈现北轻南重的特点。从资源量看,2020 年已查明轻稀土资源量 1.23 亿吨(91%),重稀土矿 1203 万吨(9%)。北方地区轻稀土资源丰富,主要分布在内蒙古,其资源量为 1.02 亿吨,占稀土总资源量的比例为 75.22%。

  南方地区以离子吸附型中稀土、重稀土矿为主,其中广东省的重稀土资源最为丰富,有 389 万吨,占稀土总资源量的 2.88%,占国内中重稀土资源量的 32.34%。

  国内供给:实质上的双寡头供应格局,核心是稀土配额的增长。2021 年 12月稀土行业新央企中国稀土集团有限公司成立,将原有的六大稀土集团格局打破,变成了四大稀土集团,若考虑到指标分布中厦门钨业和广东稀土的指标占比较小,且中国稀土集团已分别与广东稀土集团和厦门钨业签署了战略合作协议,国内稀土的供应实质上已经由六大集团掌控转变南北两大集团格局。

  2023 年稀土开采总量同比增长 14.3%,其中轻稀土指标同比增长 15.7%,中重稀土指标同比不变。目前的四大稀土集团中,轻稀土只有北方稀土一家,其它三家均为中重稀土公司。2023 年岩矿型稀土(轻稀土)开采总量为 22.1 万吨,同比增长 15.7%,占比全部开采配额的比重为 92%,其中北方稀土轻稀土矿指标增长2.5 万吨,同比增长 17.6%,中国稀土集团轻稀土矿指标增加 5000 吨。离子型稀土(中重稀土)指标同比不变仍未 1.9 万吨,占全部开采配额的 8%,其中中国稀土集团拥有 1.3 万吨中重稀土配额,占比达到 68%,为中重稀土的核心供应商。

  综合考虑指标和钕铁硼回收增长,2021/2022/2023 年稀土指标增速分别为20%/25%/14.3%,由于稀土需求增速放缓,我们假设 2024-2025 年指标增速与 2023 年第二批指标增速相同,均为 10%,预计 2023-2025 年国内氧化镨钕总供给为 7.1/7.9/8.7 万吨。

  海外供给:在产矿山无增量计划,新建矿山短期内难以投产,预计海外增量有限。除中国之外,2021 年海外最大的三个稀土供应国家分别是美国(16%)、缅甸(9%)、澳大利亚(8%)。由于冶炼分离的产能绝大多数都在国内,因此从矿端来看我国需要进口大量的稀土矿进行分离冶炼,除了澳大利亚的矿是出口到马来西亚进行分离之外,美国和缅甸大多数的矿都需要出口到我国进行后续的处理。自2012 年起,美国部分海外大型矿山陆续投产复产,同时缅甸高品位中重稀土矿也在逐渐放量。由于我国稀土矿存在总量指标限制,因此海外的进口稀土矿一直是作为稀土矿供应的一大补充来源。

  ① 美国:MP 公司未来的发展计划以扩展分离冶炼产能为主,预计稀土精矿产能在每年 4 万吨左右维持稳定,目前产能利用已接近极限。Mountain Pass稀土矿山是世界品位最高的矿山之一,稀土含量超过 7%,有 70 余年的开采历史,上世纪 60-90 年代一度变成全球稀土的大多数来自。随着中国稀土行业持续不断的发展,美国稀土行业不断萎缩,MP 矿山也于 2002 年停产。2017 年盛和资源通过资源和技术介入重启了该矿山的生产工作,因此 2019 年开始其产量重新爬升,目前产量已达到其 4 万吨的产能极限。

  ② 缅甸:缅甸 2022 年受封关影响进口量大幅度减少,2023 年前三季度进口量同比大幅度增长,成为供给端超预期的供给增量。工信部打黑后,国内稀土黑色产业链逐渐瓦解,为满足下游需求,我国开始从缅甸等地进口稀土矿,尤其是重稀土矿。2022 年受到公共卫生事件影响,全年中有数月未能进口稀土矿,缅甸稀土供给量大幅度减少至 13981 吨 REO。2023 年公共卫生事件影响解除后,年初以来缅甸进口量大幅度的增加,前三季度合计进口 3.5 万吨 REO 稀土矿,我们预计全年缅甸进口量或在 4.5 万吨 REO 左右。但从中长期来看,缅甸稀土产业前期过度开采的问题仍较为严重,预计后续随着品位下滑,缅甸稀土中长期供应增量或有限。

  ③ 澳大利亚:Lynas 主要是做稀土开采与冶炼,稀土储量 1890 万吨,资源量折REO 157.1 万吨,平均品位 8.3%,是全球第二大的稀土供应商,年产能 2.5万吨 REO。稀土矿山位于西澳大利亚州首府珀斯西北约 1000 公里的Mountain Weld,矿山产能已满负荷,未来产能增量有限。现有分离产能布局在马来西亚关丹附近的格宾工业园,位于西澳大利亚州的 Kalgroolie 分离冶炼厂完成所有审批手续,正在建设中。位于美国的轻重稀土分离冶炼厂还处于规划中。

  ④ 独居石:独居石为锆钛选矿的副产品,主要生产商为盛和资源和 Iluka,2021年产量 3 万吨 REO 左右。盛和资源连云港 150 万吨锆钛选矿项目目前已经投产,将新增 2 万吨独居石实物吨产能,预计将在 2023-2024 年逐步释放。

  ⑤ 海外其他矿山:大多处于项目早期阶段,短期难有增量,2024-2025 年或有部分产能投产。目前较为可能投产的项目主要有四个:1)澳大利亚Hastings 公司矿山 2024 年年产 1.5 万吨混合稀土碳酸盐,假设折合镨钕氧化物 25%,即 3750 吨,假设 2024 年当年贡献 25%,2025 年贡献 75%;2)澳大利亚 Dubbo 稀土项目年产 6664 吨稀土氧化物,其中 20%为镨钕氧化物,假设 2024 年贡献 50%满产产量;3)澳大利亚 Arafura 年产 4357 吨镨钕氧化物于 2024 年底投产,2025 年贡献产量;4)坦桑尼亚 Ngualla 项目镨钕占比 21.26%,拟于 2025 年二季度投产,年产稀土精矿约 1.8 万吨REO,4000 吨左右的镨钕。

  1.2.2 需求端:新能源汽车+节能电机需求迅速增加,Al 机器人或成未来新的增长极

  镨钕氧化物大多数都用在制造钕铁硼,高性能钕铁硼对镨钕氧化物的需求将受新能源汽车、风电、节能电机、空调能效标准提高等因素拉动迎来迅速增长。其中钕铁硼的性能越好,需要添加的镨钕氧化物越多。中低端钕铁硼需求较为分散,包括箱包扣、门扣、玩具、电瓶车等众多领域,这部分需求进入壁垒较低,市场处于完全竞争市场,产品同质化高,整体需求量变化不大。而高性能钕铁硼被大范围的应用于汽车、风电、变频空调等领域,有较高的准入门槛,有望受益于新能源行业景气需求高增。

  磁材的终端需求大多分布在在汽车、风电、工业电机领域,其他消费场景较为分散。随着全球能源危机及环保意识的加强,新能源汽车、风电节能、变频空调等产业或将迎来快速地发展,高性能钕铁硼需求有望释放巨大潜力。我们预计全球高性能钕铁硼需求量到 2025 年将达到 21.3 万吨,2022-2025 年 CAGR 为 20.66%,带动的镨钕氧化物需求达 9.6 万吨。

  从终端领域的需求增速情况去看,新能源车依旧维持强劲增长,节能电机需求量开始上涨受政策支持有所提振,风电、家电增速略显疲态。此前报告中有详细阐述过各个下游领域的需求增长情况,此处不再赘述。

  人形机器人由于其对伺服电机的需求较大,而伺服电机的核心原材料为钕铁硼磁材,因此人形机器人放量将会带来较大的钕铁硼磁材以及上游原材料氧化镨钕的需求。

  目前市场预计特斯拉人形机器人使用两类伺服电机:空心杯电机和无框力矩电机。①空心杯电机:用于灵巧手。空心杯电机的转子在结构上突破了普通电机的转子结构及形式,采用的是无铁芯转子,是一个空心的杯状结构,内部环绕着绕组和磁铁。这种转子结构彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗,同时其重量和转动惯量大幅度降低,由此减少了转子自身的机械能损耗。②无框力矩电机:用于执行器中。无框力矩电机不同于传统的伺服电机,没有机壳,只有定子和转子 2 个部件,相较于有框电机,无框电机配置灵活,安装便捷,着眼于目前驱动系统的高度集成化趋势,可以说无框电机更贴合工程师的目标期望;工程师无需像传统设计那样考虑电机接口,只需要在系统模块设计中给予电机相当小的空间位置预留即可,可以最大限度的缩小驱动系统中动力输出单元的空间占用,以此来达到更高的系统集成,非常适用于人形机器人这种对空间利用要求苛刻的应用场景。

  我们这里的测算主要考虑到特斯拉人形机器人,根据特斯拉官网介绍,人形机器人全身共 40 个电机,每个电机消耗 50g-100g 高性能钕铁硼磁材,因此单位用量预计在 2-4kg,我们取中值 3kg 作为单位用量的假设。中性预期下,假设特斯拉人形机器人 2024/2025/2026/2030 年分别生产 5/25/50/500 万台,则特斯拉人形机器人 2030 年将带来 2 万吨高性能钕铁硼磁材毛坯需求增量,6747 吨镨钕氧化物需求增量,分别占 2022 年钕铁硼/镨钕氧化物总需求的 7.1%/7.2%。

  得益于下游需求的迅速增加,磁材企业大多快速扩张以谋求市占率的提升,近两年磁材企业多具备较强成长属性。不仅以稀土磁材为主业的各大企业在快速扩张,包括金力永磁、正海磁材、宁波韵升、中科三环、大地熊、英洛华等,部分上游或其他磁材厂商也在往稀土磁材板块进行扩张。大量的产能增长意味着行业竞争加剧,老牌磁材厂商或可凭借客户开拓、产品迭代等优势保持一定的领先地位。

  我们预计由于需求多点放量,全球镨钕氧化物迎来中长期的供需紧张,但2023 年由于供给端超预期增长,或将面临短期的供需过剩压力。短期来看,预计2023 年供需过剩为 2590 吨,供需过剩比例为 2.4%。中长期来看,考虑指标增长保持 2023 第二批指标的同比增速(2024-2025 年,采矿指标总量年增长率均为10%),以及回收,独居石放量,远期多个矿山在 2024-2025 年陆续投产带来的增量,2024-2025 年均面临供需紧平衡状态,供需缺口占比分别是 1.4%/2.8%。

  我国的钨资源丰富,钨储量及矿山钨产量世界第一,2022 年占比分别为 48%和 84%。2022 年全球钨资源储量约 479 万吨,中国钨资源储量为 227 万吨,占比最大为 48%;全球矿山钨产量约 11 万吨,中国矿山钨产量为 9 万吨,占比最大为 84%,且 1994 年以来,我国一直贡献世界最大的钨矿产量。

  国家对钨矿开采实行总量控制,钨矿的开采总量控制指标逐步提升,但是增量较小。钨矿开采总量指标由 2016 年的 9.13 万吨增长至 2023 年的 11.1 万吨,CAGR 为 2.83%。我国钨矿主要分布在江西,湖南,广东,广西等地,2023 年江西省钨精矿开采总量控制指标为 4.06 万吨,占全国总量的 36.55%,居第一位,其次为湖南省(2.73 万吨,24.59%),河南省(1.27 万吨,11.48%)。

  钨资源虽然在我国蕴藏丰富,但是从全球来看,它在地壳中的含量较少(只占地壳重的 0.001%左右)。然而钨金属因为其硬度大,熔沸点高,能耐高温,耐侵蚀等特点,通常被加工成硬质合金工具,钨特钢等,被应用于交通运输、采掘、工业制造、军工等领域,是加工国之重器的关键工具,素有“工业牙齿”之称,更是“高端制造业的脊梁”。正是因为钨资源的稀缺性和无法替代性,我国将钨视为战略性资源,它的开采受到国家的严格管控。

  在开采指标的限制下,供应端的难有大的增量。安泰科多个方面数据显示,2022 年全年钨精矿产量 6.8 万吨,同比下滑 4.23%。2023 年 1-10 月,钨精矿的产量约为6.19 万吨,同比下滑 1.88%。2023 年 1-10 月,钨精矿的开工率整体低于去年同期,10 月开工率下滑至 49.63%,对比去年同期(54.61%)下滑明显。

  钨矿开采难度高,成本端支撑较强。近年来钨精矿的开采品位越来越低,开采条件和技术难度慢慢的变大,社会和国家对产业人员的生产、生活环境和质量发展要求的进一步提升,钨精矿成本保持高位。2023 年 1-11 月,钨精矿生产所带来的成本在 9.6-10.6万元/吨,钨精矿成本支撑能力较强。

  钨的初级消费领域,2023 年下游总消费量或将同比增长 1.33%至 6.42 万吨,其中,硬质合金行业的钨消费量最大约为 3.62 万吨,同比下滑 1.42%,占比56%。钨下游消费领域还包括钨材、钨特钢以及钨化工,预计 2023 年钨材、钨特钢以及钨化工消费量或将分别为 1.44 万吨、1.09 万吨、2650 吨,同比变化 10.43%、0.29%、-1.12%。

  钨精矿的供应受指标控制难有大的增量,随着制造业复苏,对于精矿的需求将提升,钨精矿供应预计将偏紧。2022 年钨精矿供应紧缺,国内供需缺口为-4139吨,预计 2023 年-2025 年缺口将由 2250 吨变化至 5331 吨;受供需关系影响,钨精矿等价格或将继续上升。

  在硬质合金的下游消费结构中,占比最大(45%)的是切削工具合金,其次是耐磨工具合金(27%),矿用工具合金(25%)。

  中国硬质合金行业产量呈增长态势,产品的国际竞争力在不断的提高,逐步推进国产化替代进程。国内硬质合金行业产量从 2017 年的 3.38 万吨增长至 2022 年的 5.0 万吨,CAGR 为 8.15%。虽然 2022 年我国出口的硬质合金产品单价均价约为 11 万美元/吨,较进口单价 41 万美元/吨差距较大,但是自 2017 年开始,我国出口产品单价均价就在逐步提升,不断缩小国内外差距。2023 年在国家自主可控的政策鼓励下,产品创新将更上一个台阶,将更多的输出高端的硬质合金产品,逐步实现国产替代。

  硬质合金刀具行业将稳步增长,国内市场具备较大的国产化替代的空间。预计2022 年-2025 年,中国硬质合金刀具消费市场规模将由 255 亿元增长至 292 亿元,CAGR 为 4.58%。2015 年-2022 年我国刀具进口依赖度从 37.18%降至27.16%,2022 年我国进口刀具规模为 126 亿元,国产替代空间仍然较大;在国家政策指引下,国内高端应用领域企业对国产刀具的尝试意愿加强。

  国内具有领先的硬质合金刀具生产企业,它们将带领着行业走出创新升级、国产替代的道路。切削工具生产行业上市公司中,中钨高新 2022 年营收最高约为33.18 亿元,毛利率约为 34.48%,虽然厦门钨业营收低于中钨高新,但是毛利率较高。行业中领先的企业还有欧科亿、华锐精密,2022 年切削刀具部分营收分别为 6.43 亿元、5.99 亿元,毛利率分别是 47.52%、48.65%。在细分的数控刀片领域中,2022 年中钨高新的产量约为 1.3 亿片,占国内产量约 23%,领先于同行业的厦门钨业、欧科亿、华锐精密等公司。

  硬质合金顶锤是高温高压法合成人造金刚石等超硬材料的核心部件。顶锤是合成压机内部的重要耗材,合成压机是生产金刚石单晶和培育钻石的核心装备。由于顶锤要承受复杂苛刻的压缩、剪切、拉伸应力的作用,加上加热时瞬时锤面温度达 500~600℃,要求近万次反复常规使用的寿命,因此顶锤大多采用钨钻系列硬质合金制成,具有硬度高、刚性好、强度高、耐热优良的特性。随着超硬材料产业的技术升级,工业用大单晶得到普遍应用,叠加培育钻石进入消费领域,形成千亿级珠宝市场,带动超硬材料产业快速地发展。为满足大规格超硬材料产品的合成,提升产品质量和生产效率,压机大型化成为超硬材料行业的发展的新趋势,六面顶压机缸径从550mm 扩大为 850mm,甚至 1100mm。压机大型化带动顶锤大型化发展,为超大规格顶锤(直径≥185mm)的应用创造了良好的机遇。

  (特别说明:本文来源于公开资料,摘录内容仅供参考,不构成任何投资建议,如需使用请参阅报告原文。)

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