中國粉體網(wǎng)訊 稀土元素因其自身獨特的電子結(jié)構(gòu)而賦予其優(yōu)異的光,、磁、熱性能,，且難以被替代,，可以同其他材料組合成性能卓越、品類繁雜的新型材料,，進而大幅改善下游產(chǎn)品的質(zhì)量和性能,，被譽為“現(xiàn)代工業(yè)的維生素”。
進入21世紀(jì),，稀土應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,，應(yīng)用產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，稀土產(chǎn)業(yè)迎來了快速發(fā)展期,。在新材料領(lǐng)域,，稀土主要應(yīng)用在永磁材料、儲氫材料,、催化材料,、發(fā)光材料,，永磁材料是稀土新材料最大的消費領(lǐng)域，占稀土新材料領(lǐng)域消費量的64%,，占稀土總消費量的42%,。以釹鐵硼材料和稀土永磁電機為代表的稀土新材料和器件的快速發(fā)展引領(lǐng)了整個稀土行業(yè)的迅猛發(fā)展。
▲稀土產(chǎn)業(yè)鏈
1,、稀土之大,，一鍋放不下
稀土元素（REE）是化學(xué)元素周期表ⅢB族中原子序數(shù)為21、39和57~71的17種金屬元素的總稱,，是化學(xué)性質(zhì)相似的一組元素,。因為18世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的稀土礦物較少，當(dāng)時只能用化學(xué)法制得少量不溶于水的氧化物,，歷史上習(xí)慣地把這種氧化物稱為“土”,，因而得名稀土，通常分為輕稀土和重稀土兩類,。輕稀土：鑭,、鈰、鐠,、釹,、钷、釤,、銪,；重稀土：釓、鋱,、鏑,、鈥、鉺,、銩,、鐿、镥,、鈧,、釔。輕稀土應(yīng)用廣泛,、商業(yè)價值突出,、用量相對更大；重稀土則相對更稀缺,、可替代性小、價格更昂貴,。
▲稀土分類及應(yīng)用
2,、稀土不稀
世界稀土資源豐富,，但分布很不均勻。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）《礦產(chǎn)品概要 2020》報告數(shù)據(jù),，截至2019年末,，世界稀土資源儲量約1.2億噸，主要集中在美國,、澳大利亞,、巴西、中國,、印度,、馬來西亞、俄羅斯和越南這8個國家,。上述8個國家稀土資源儲量總和為1.1173億噸,，約占世界總儲量的93.11%；其中中國稀土成礦地質(zhì)條件優(yōu)越,，是世界上稀土資源最豐富的國家,，稀土儲量約為4400萬噸，占全球總儲量的36.67%,。
▲2009—2019年世界主要國家（地區(qū)）稀土資源儲量概況
我國稀土品位較高,，成礦條件十分有利、分布面廣而又相對集中,，更易于規(guī)�,；_采。同時國內(nèi)稀土礦種和元素非常齊全,，目前呈現(xiàn)出“北輕南重”的特點：1）輕稀土：主要分布在內(nèi)蒙古包頭的白云鄂博礦區(qū)和四川冕寧,，其中白云鄂博礦區(qū)稀土儲量占全國稀土總儲量的83%，居世界第一,，是我國輕稀土的主要生產(chǎn)基地,；2）離子型重稀土：以江西為代表的南方七省區(qū)盡管總儲量占比僅有3%，卻是重要的重稀土產(chǎn)區(qū),，我國超過90%的重稀土資源都分布于此,。尤其是在南嶺地區(qū)分布可觀的離子吸附型重稀土礦，易采,、易提取,，已成為我國重要的重稀土生產(chǎn)基地。
▲我國稀土礦資源分布
我國稀土采取開采指標(biāo)配額制度,，國內(nèi)供應(yīng)量由配額政策決定,。盡管我國的稀土資源儲量豐富，但是由于早年盲目地過度開采,，加之許多稀土生產(chǎn)商為了維持微薄的利潤,，以低廉的價格大量將富有戰(zhàn)略價值的稀土出口到國外,，導(dǎo)致我國的稀土資源儲量逐步減少。為了保護珍貴的稀土資源,，2007年起,，國土資源部收回對稀土的探礦、采礦權(quán),；2009 年起,，暫停對稀土頒發(fā)新的探礦權(quán)和采礦權(quán)許可證，并頒布《保護性開采的特定礦種勘查開采管理暫行辦法》,，對特定礦種的勘探,、開采實行統(tǒng)一規(guī)劃、總量控制和綜合利用的政策,。
目前國內(nèi)稀土開采指標(biāo)集中在六大稀土集團手中,。工信部2017年牽頭制定了稀 土大集團組建方案，將國內(nèi)的稀土資源和企業(yè)集中整合,，共整合稀土礦山22家,，冶煉分離企業(yè)54家，最終形成六大稀土集團,。包括北方的北方稀土,，重點覆蓋內(nèi)蒙古自治區(qū)和甘肅的稀土資源與企業(yè)，主要產(chǎn)品以輕稀土為主,；南方的南方稀土,、中國鋁業(yè)（中國稀有稀土股份有限公司）、五礦稀土,、廈門鎢業(yè),、廣東稀土，重點覆蓋江西,、湖南,、廣東、福建,、云南,、廣西、江蘇,、山東,、四川等地的稀土資源與企業(yè)，主要產(chǎn)品以重稀土為主,。
▲2021年六大稀土集團第一批稀土冶煉指標(biāo)
3,、稀土永磁材料
永磁材料指在被磁化后，即使受到外界的磁場、溫度以及振動等干擾仍可以長久,、穩(wěn)定的保持磁性的材料,。稀土永磁材料是將釤、釹混合稀土金屬與過渡金屬（如鈷,、鐵等）組成的合金，用粉末冶金方法等工藝制備,，經(jīng)磁場充磁后制得的一種磁性材料,。稀土永磁材料性能的提高極大地促進了永磁設(shè)備及器件向小型化、集成化的發(fā)展,，成為大數(shù)據(jù)工程,、高速鐵路工程、新能源汽車工程等一系列“中國制造2025”,、“一帶一路發(fā)展戰(zhàn)略”的實施無法替代的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料,，稀土永磁材料已成為稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“風(fēng)向標(biāo)”。
稀土永磁材料自上個世紀(jì)60年代問世以來,，按其開發(fā)應(yīng)用的時間順序可分為四代,。據(jù)業(yè)內(nèi)專家估計，被寄予厚望的第四代稀土永磁材料形成成熟工藝走向?qū)嵱弥辽龠�需幾十年,。
圖片來源：前瞻網(wǎng)
稀土永磁分為：釤鈷（SmCo）永磁體和釹鐵硼（NdFeB）永磁體,。其中SmCo磁體的磁能積在15--30MGOe之間，NdFeB系磁體的磁能積在27--50MGOe之間,，被稱為“永磁王”,，是磁性最高的永磁材料。釤鈷永磁體,，盡管其磁性能優(yōu)異,，但含有儲量稀少的稀土金屬釤、昂貴的戰(zhàn)略金屬鈷,，因此,，它的發(fā)展受到了很大的限制，所以目前普遍應(yīng)用的為釹鐵硼永磁材料,。
釹鐵硼永磁材料是以金屬間化合物Nd2Fe14B為基礎(chǔ)的永磁材料,。其中稀土元素主要為釹（Nd），為了獲得不同性能可部分用鏑（Dy）,、鐠（Pr）等稀土金屬替代,，硼的含量較小，但卻對形成四方晶體結(jié)構(gòu)金屬間化合物起著重要作用,，使得化合物具有高飽和磁化強度,，高的單軸各向異性和高的居里溫度。
稀土永磁材料的制備工藝主要分三大類：燒結(jié)、粘結(jié)和熱壓,。
▲釹鐵硼永磁材料制備工藝
燒結(jié)磁體和熱壓磁體的特點是磁性能高,；粘結(jié)磁體的特點是性能一致性好、尺寸精確,、形狀復(fù)雜,、材料利用率高、易與金屬/塑料零件集成等,。其中燒結(jié)釹鐵硼占比最大,，產(chǎn)量超90%。
4,、稀土永磁電機
新能源汽車的動力系統(tǒng)是電池,、電機、電控三部分組成,。驅(qū)動電機作為三大核心部件之一,，在短期電池擴容提升不明顯的情況下，采用體積更小,、功率損耗更低的永磁電機可以有效提升新能源汽車的提升續(xù)航里程,。適合新能源汽車的驅(qū)動電機主要有永磁同步、交流異步和開關(guān)磁阻三大類,，其中稀土永磁同步電機具有盡可能寬廣的弱磁調(diào)速范圍,、高功率密度比、高效率,、高可靠性等優(yōu)勢,，能夠有效地降低新能源汽車的重量和提高其效率，需求不可替代性強,。我國新能源汽車電機裝機車輛中,，永磁同步電機裝機量占比達到 97.51%，未來新能源汽車的高速發(fā)展將成為高性能釹鐵硼消費的核心增量,。
▲Taycan 4S,、Taycan Turbo 和 Taycan Turbo S 上搭載的永磁同步電機
圖片來源：保時捷官網(wǎng)
近年來，新能源汽車的快速發(fā)展給永磁驅(qū)動電機帶來了巨大的發(fā)展機遇,。稀土永磁電機的設(shè)計理論,、計算方法、檢測技術(shù)和制造工藝的不斷完善和發(fā)展,，永磁材料的性能和可靠性的不斷提高,，電力電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的快速發(fā)展都對永磁驅(qū)動電機的發(fā)展奠定了扎實理論基礎(chǔ),，積極促進了新能源永磁驅(qū)動電機的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。
憑借稀土資源優(yōu)勢，我國已經(jīng)在稀土永磁電機方面建立起了完整的產(chǎn)業(yè)鏈及完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。相比歐美國家,，我國自主研發(fā)的稀土永磁電機在原材料和生產(chǎn)成本都具有明顯優(yōu)勢,，但是在電機設(shè)計和高端特種電機研發(fā)生產(chǎn)方面存在差距。因此,，稀土永磁電機的研究開發(fā)和應(yīng)用普及推廣必須得到國家的大力支持,。未來隨著各國對新能源和節(jié)能環(huán)保項目的大力推動，稀土永磁電機在新能源汽車的用量還將持續(xù)增長,，稀土永磁電機未來廣闊的應(yīng)用前景也會帶來巨大的市場前景,。
5、寫在最后
資料來源：
國金證券,、網(wǎng)易、未來智庫,、新浪財經(jīng),、前瞻網(wǎng)、騰訊網(wǎng),、東北證券
1.張?zhí)K江等.國內(nèi)外稀土礦產(chǎn)資源及其分布概述
2.郭詠梅等.稀土不稀,，重在創(chuàng)新應(yīng)用
3.胡伯平.稀土永磁產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及展望
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知刪除
