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环球零碳 四个国家控制了90%的储量稀土金属短缺限制能源转型

来源:企鹅电竞官网    发布时间:2024-01-22 17:45:54

  摘要:稀土被誉为“现代工业维生素”。对于清洁能源转型,稀土金属族中某些关键元素也起着至关重要的作用。电动汽车的兴起,以及未来几年风力涡轮机部署的增加,将一同推动对用来制造永磁体的钕、镨、镝等稀土金属的需求。从现在到2030年,它们的供应量需要翻倍甚至翻两番。为降低供应链风险,欧美等主要稀土材料消费国加速了本土稀土产业链的构建。

  稀土(Rare Earth),或称稀土金属,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。

  稀土由于其终端应用领域十分广泛而被誉为“现代工业维生素”。对于清洁能源转型,稀土元素也起着至关重要的作用。钕、镨、镝和铽是生产电动汽车(EV)和风力发电机用永磁体的关键。钇和钪可用于某些类型的氢电解槽。就体量而言,钕是最重要的。

  在自然界中,稀土元素主要以稀土矿(REO)的形式存在,分离难度较高。稀土资源分布的集中度较高,四大稀土资源国家占稀土总储量的90%以上。我国是世界上稀土储量最大的国家,同时,我国已建立起较完整的稀土产业链和工业体系,成为了全球最大的稀土生产国、出口国和应用国。截止2020年我国稀土产量占比仍高达58%,在稀土供应端依然是全球的中流砥柱,预计未来几年我国稀土供应仍将占据全球主导地位。

  近期,欧美等国也开始推动重建本土稀土产业链,以减少对主要供应商中国的依赖。欧洲建立了欧洲原材料联盟(ERMA),该联盟最初专注于稀土元素,包含30种关键原材料的清单。美国拜登政府和能源部则在制定雄心勃勃的气候和技术政策时,将稀土作为国内供应链的优先事项。

  今年4月下旬,德国汽车零部件供应商舍弗勒签署了一项原材料协议,以确保从欧洲为其蒸蒸日上的电动汽车 (EV) 电机业务供应稀土磁铁。这项与挪威 REEtec 达成的五年期协议,将从 2024 年开始供应产自欧洲的稀土氧化物。

  与此同时,MP Materials公司也在4月底为其位于德克萨斯州沃思堡的首个稀土金属、合金和磁铁制造工厂设进行了奠基剪彩。这是美国首个此类设施,也是该公司在未来两年内投资 7 亿美元以全面恢复美国稀土供应链的重要组成部分。根据协议,MP Materials 将从2023年末开始提供美国采购和制造的稀土材料、合金和成品磁体。

  近日,国际可再次生产的能源署(IRENA)发布了《能源转型的关键材料:稀土元素》报告,认为稀土金属的短缺,会严重制约全球能源转型,需要加强关键金属供应链的透明度和国际对线需求:永磁体是稀土最大终端用途

  冶炼分离出的稀土及其氧化物经精深加工后,制成多种稀土材料,可以被应用到诸多终端领域,在清洁能源领域,稀土材料被广泛地应用于新能源汽车零部件、工业电机、风力涡轮机、电池等领域。据估计,每兆瓦的风力涡轮机容量需要500公斤的永久磁铁(特别是海上涡轮机);每辆电动车需要2-5公斤的永久磁铁。根据美国地质调查局(USGS,2021a)的数据,2020年稀土氧化物的产量为24万吨当量。其中

  ,催化剂和电池则分别占稀土材料需求的20%和8%。交通运输应用约占永磁体使用量的四分之一,其中一半用于动力系统(电动汽车电机)。这在某种程度上预示着汽车发动机对氧化钕的需求为6-9千吨,或占稀土元素总需求的2-4%。此外,大约10%的永磁体(4千吨氧化钕))被用于风力涡轮机,主要是海上涡轮机和中国的陆上涡轮机。2020年,电动汽车和风力发电机合计约占永久磁铁使用量的三分之一。对于未来,风机产量预计在未来十年内将翻一番,而电动汽车制造业预计将增长一个数量级。

  Roskill(2021年)指出,稀土元素的总需求和对永久磁铁的需求将继续增长。该调查预测,到2030年,对稀土元素的总体需求预测将增加41%,而永久磁铁的份额预计将从29%增加到36%。到2030年,对永磁体的需求可能从每年5万吨增长到22.5万吨,其中18万吨来自电动汽车,5万吨来自风力涡轮机(Ma and Henderson,2021)。如果以上预测准确,到2030年,钕铁硼磁铁的供应缺口可能达到13.5万吨,主要是由电动车和风力涡轮机行业的增长所驱动(Ma and Henderson, 2021)。从现在到2030年,电动车和风能的需求可能会使永磁体及其所含稀土元素的需求翻倍。

  目前已发现的稀土矿物和含稀土元素的矿物约有250种,用于工业提取稀土元素的矿物主要有四种—氟碳铈矿、独居石、磷钇矿和风化壳淋积型矿(离子吸附型稀土)。独居石和氟碳铈矿中,轻稀土含量较高;磷钇矿中,重稀土含量较高,但矿源比独居石少。据美国地质调查局(USGS)最新多个方面数据显示,截止到2021年全球稀土储量约为1.2亿吨,其中,中国的稀土储量为4400万吨,占比36.7%,远超其他几个国家;越南储量2200万吨,占比18.3%;巴西储量2100万吨,占比17.5%;俄罗斯储量2100万吨,占比17.5%;全球前四国稀土储量之和占比高达90%。

  我国的稀土行业曾经在高利润的驱使下经历过过度扩张,在大力度行业整顿后,确立了国家调控生产指标、由各大稀土集团主导的稀土供给格局。目前,我国稀土采取开采指标配额制度,国内供应量由配额政策决定,并确立了国家主导稀土资源供应的市场机制,每年由工信部与自然资源部联合下达控制指标。各大稀土集团的指标落实配合稀土行业的秩序整顿,我国稀土矿的供给端变得更集中可控。海外稀土的大多数来自为美国、澳大利亚和缅甸。根据中信证券不完全统计,目前海外稀土资源项目共有29 个。从项目进度来看,其中有2 个项目已经实现商业化量产,分别是Lynas 公司的Mt Weld 项目和MP Materials 公司的MountainPass 项目;有14 个项目已完成经济评估(PEA)和可行报告(PFS、DFS);还有13 个项目进行到了深度勘察阶段,主要分布在美国、澳洲、非洲等地区,总体上资源量和储量不及中国。由于海外稀土资源开发面临投资过高、环境和社会影响评估难度大等因素,预计海外稀土开发规划产能的投放或大概率不及预期。

  假设持续的年产量为24万吨,储量为1.16亿吨,世界已知的稀土资源储量相当于目前500年的需求。除中国外,拥有主要资源的国家,如越南、巴西和俄罗斯,都没有大量生产。尽管有足够的已知稀土资源来满足能源转型的所有需求,但主要挑战是依据需求增长在整个价值链上扩大采矿和加工能力。

  由于中国具有稀土冶炼分离技术和产能优势,除澳大利亚外其他几个国家的稀土矿均需出口到中国进行冶炼分离,2021年,全球稀土氧化物产量约28万吨(原生稀土),其中中国产量约17.4万吨,占比全球总产量60%以上。我国拥有从稀土采选到功能产品制造的完整产业链,以及现金的冶炼分离技术,因而会有是十分显著的成本优势,进而对全球稀土加工产业有着绝对话语权,主导整个市场的发展。

  各大洲都有稀土矿藏,但由于经济、环境问题以及许多矿藏中存在放射性铀和钍的副产品,中国以外的稀土开发能力受到了阻碍。根据USGS 统计显示,2020 年,我国在世界稀土开采产量占比58%,冶炼分离产能占比接近90%,在全球占据绝对主导位置。这种过度集中给进口消费国带来了一定的供应链风险,因此消费国政府开始寻找替代供应,以期实现稀土供应的多样化。减少对中国出口的依赖。然而,短期内很难做到这一点。今天,全世界只有11个主要矿山和7个主要加工厂;后者中有6家在中国,1家在马来西亚,还有一家较小的工厂在爱沙尼亚。澳大利亚、加拿大、挪威、南非、美国和几个非洲国家正在开发新的矿山和加工设施。但由于环境问题和开发时间比较久,这些项目存在很多争议。

  在未来几年,扩大永磁体关键材料的供应对于清洁能源转型至关重要。在可预见的未来,中国仍将是稀土产品的主要供应国。但是,中国强大的冶炼分离能力也慢慢变得依赖稀土原材料进口。

  未来,随着所有国家的利益在增加稀土材料供应的需要上趋于一致,更多的国际对话和合作将会持续开展。

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