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稀土金属在新兴行业中的应用

www.91jinshu.com   2017-10-10  来源:选矿技术网  编辑部

一、稀土磁性材料:三方面引领潮流

稀土永磁主要是指系永磁材料、永磁材料和稀土铁氮系永磁材料。钐钴永磁是最先发展起来的一种稀土磁性材料,具有高居里温度、高矫顽力特点,因含有昂贵的战略属钴使其发展受到很大限制。目前用量维持在600~700吨,主要应用于军工领域;钕铁硼永磁发明于1983年,正值电子计算机、办公自动化、家电产品普及和微型化的关键时刻,迫切需要强力磁体,钕铁硼不仅磁性能高,而且价格低廉,它的问世给磁体带来了革命性变化,同时使全球计算机、通讯等产业得到了飞速发展,目前是稀土磁性材料的主力军,09年产量9.4万吨(全球1.44万吨);稀土铁氮永磁主要指2:17型钐铁氮化合物及我国杨应昌原始发明的1∶12型钕铁氮化合物,同时具有较高的磁性能和耐蚀性,由于工艺问题,目前应用较少。

我国的钕铁硼应用分高科技用途、传统用途和低挡用途。高科技用途包括MRI,VCM,DVD/CD存储器,CD拾音器,电动自行车(EB)和电动助力车(EAV)等,这部分用量增长最快,占我国钕铁硼磁体消费的50%左右,近年来是拉动钕铁硼磁体消费的主要动力;传统领域的应用包括扬声器、磁分离器和磁化器包括用于油田和石油工业的脱蜡器,每年用量较为稳定,约占我国钕铁硼消费的30%;低牌号用途主要是在浙江慈溪等地生产的服装、箱包用的磁性纽扣或家具上门吸等,在此方面的用途所占比例正逐渐降低,但绝对量仍逐年增加,因为它作为废料回收利用,仍有一定的生命力。

我国磁体生产主要集中在江浙、山西、京津、包头和江西地区,09年我国钕铁硼磁体产量在9.4万吨左右,其中出口约占20%。从钕铁硼在高科技领域的消费结构看,增长最快的是电动自行车(EB)和电动助力车(EAV),以DVD/CD存储器和CD拾音器用磁体主要供给国外用户。另外,电动自行车已成第十大家电下乡品种。由于电动自行车的驱动是钕铁硼电机,由于电动自行车的成本比摩托车低很多,农村用户庞大,未来钕铁硼在这上面的应用仍能保持较快的增长。

钕铁硼“质”和“量”之飞跃将被引爆:钕铁硼的传统应用目前没有衰退,而随着低碳经济的到来,新的应用领域正在形成,下面三个方向以后会引领钕铁硼的消费:

1、风力发电:在目前装备的各类风力发电机组中,永磁风力发电机因其效率高、体积小、可靠性高、结构简单等特点,成为风力发电机的首选。使用稀土永磁材料,能使发电机的效率从普通电机0.50提高到0.85以上,同时采用永磁发电机,还可做到风力机与发电机的直接耦合,省去变速箱,从而提高可靠性,减小系统噪声,降低维护成本。2008年,我国新增风电机组5130多台,装机容量630万千瓦,总装机容量连续第四年翻番增长,全国累计装机容量已达到1221万千瓦。预计到2020年我国风电有望实现1亿千瓦装机容量,按照每台1MW级永磁风力发电机需用钕铁硼0.6~1.5吨计算,约消耗钕铁硼6~15万吨,这为钕铁硼永磁材料今后的应用提供了极其广阔的空间,可以预见,风力发电将成为钕铁硼的应用的一大新的领域。

2、新能源汽车:经济危机下,为顺应节能环保的大势,各国政府不约而同地选择了新能源产业作为刺激经济走出危机的契机,将新能源产业从酝酿期推向了加速期的临界点。中国新能源汽车产业得到国家政策多方面扶持。未来3年(2009~2012)国家将投入数百亿美元,力争到2012年全国新能源汽车市场份额占到汽车市场的10%。由于永磁同步电机的能效利用率极高,所以它们被用于HEV,每辆车需要高性能钕铁硼约7公斤。仅丰田公司“普锐斯”混合动力汽车的今年产量就将达到100万量,由此可见,钕铁硼磁体市场必将因汽车用途而迅速扩大。

3、无刷直流电动机:目前在日本和欧美等国变频空调已经成为空调行业的技术平台,98%左右的空调均为变频空调,但我国目前应用较少。变频空调由于具有舒适、节能等特点,势必成为未来的一种趋势。目前,变频空调压缩机驱动电机为单相异步电动机或直流电机,因为异步电动机存在转差损耗,直流电机电刷的存在使得其故障率高、使用寿命低,所以异步电动机和直流电动机都不是空调压缩机的理想部件。永磁无刷直流电动机(BLDCM)是新一代高性能的驱动电机,很好地克服了这些缺点,一方面永磁无刷直流电机本体具有交流电动机的结构,同时又有直流电动机的速度调节性;另一方面BLDCM为永磁励磁,减小了定子无功电流,提高了功率因数。永磁无刷直流电动机将被广泛运用于空调机、空气压缩机、风机等家用电器领域。由于我国空调市场巨大,变频空调的发展,必将为永磁开拓一个新的应用领域。

因此,随着新的应用领域不大开发,预计未来5年钕铁硼行业全球仍将保持15%的增速,而我国有望将保持20%的增速。

二、稀土发光材料:照明节能引领新机遇

稀土发光材料是利用等元素的独特光电性质,制造出的具有发光效率高、节能、环保、寿命长等一系列优良性能的发光材料。应用范围涉及稀土节能灯、显示、光电器件、现代医疗电子设备等多个领域,是现代绿色照明产业的关键基础材料。2009年,我国共生产各类稀土荧光粉约7200吨,居世界第一。

三基色荧光灯(节能灯)约占稀土发光材料的75%,是目前主要发光材料的主要应用领域,由于三基色荧光灯可比白炽灯节电70%-80%,而且具有高显色性、高光效、长寿命、节能环保等优点,因此具有广阔的市场前景。近年来欧盟、美国、澳大利亚、加拿大、中国台湾、日本及韩国等国家和地区相继开始推行禁用白炽灯计划,出台补贴政策推广节能灯以减少能源消耗。2009年7月24日,发展改革委与联合国开发计划署(UNDP)、全球环境基金(GEF)签订“中国逐步淘汰白炽灯、加快推广节能灯”项目,计划三年内逐步淘汰白炽灯,推广普及节能灯。

2009年我国稀土三基色荧光灯产量超过30亿只,若80%的白炽灯被替代,每年还需增加约30亿只稀土三基色荧光灯,合计年均需要荧光粉约1万吨,到2015年合计需要稀土三基色荧光粉约6万吨。可见,随着世界各国对环保节能问题日益重视和绿色照明理念的深入人心,我国节能灯产业将迎来新的发展机遇,稀土发光材料亦将迎来新的发展时机。

稀土发光材料生产企业:目前我国各类稀土发光材料生产能力已达到10000吨左右,主要的稀土发光材料生产企业有广东江门科恒实业有限公司、大连路明发光科技股份有限公司、陕西彩虹荧光材料有限公司、杭州大明荧光材料有限公司、常熟市江南荧光材料有限公司、浙江衢州国光照明有限公司、江苏天彩科技材料有限公司、无新威荧光材料有限公司、厦门通士达新材料有限公司、上海跃龙新材料股份有限公司、四川新力光源有限公司、广州有色院、有研稀土新材料股份有限公司、内蒙古天彩稀土发光材料有限责任公司等。其中,江门科恒实业有限公司是目前国内规模最大的稀土三基色荧光粉生产企业,年生产能力达到1440吨。大连路明是我国最大的稀土长余辉发光材料生产企业,年生产能力约为1000吨。此外还有欧司朗(中国)照明有限公司三基色荧光粉生产能力将达到2000吨,厦门钨业公司年产1050吨稀土三基色荧光粉将于近期试车。江西稀有稀土金属钨业集团有限公司年产1500吨稀土三基色荧光粉。

稀土储氢材料:应用量或将迅猛上升

氢电池在电动工具和电动汽车领域正显示出巨大的发展前景。最近几年的汽车市场上,混合动力汽车的发展前景受到各方面的一致看好,各大合资和本土汽车厂商也纷纷推出混合动力汽车车型和开发计划,国家发改委于2008年初适时地为在服务于奥运的奇瑞A5、一汽奔腾等混合动力汽车颁发了“准生证”,同时加紧制定混合动力汽车的鼓励政策和相关标准,鼓励混合动力汽车的发展。随着技术的进步和厂商针对性的推广,中国混合动力汽车市场的大门将逐渐打开。

专家预计2010年左右中国混合动力汽车市场将迎来井喷式增长,年均增长率将达到12%。2010年全年,预计电动汽车生产量将超过800万辆,其中混合电动汽车占95%。2009年,我国稀土储氢材料产量达到19000吨,比2000年的1200吨增加了16倍,应用稀土量达7900吨,占到全部稀土应用量的11%。未来应用量或将迅猛上升。

稀土储氢材料生产企业:目前我国储氢材料合计产能在2万吨以上,主要有珠海金峰航电源科技有限公司、厦门钨业股份有限公司、内蒙古稀奥科贮氢合金有限公司、辽宁沈阳鑫普新材料有限公司、包头三德电池材料公司、甘肃稀土集团有限责任公司、赣州华京稀土新材料有限公司、中山市天骄稀土材料公司等。

另外,江西江钨浩运科技有限公司年产5000吨稀土储氢材料的生产线,厦门钨业股份有限公司新增2000吨稀土储氢材料的生产线目前正在建设中。

三、稀土抛光材料:产业发展正积极推进

稀土抛光粉广泛应用于显示器、玻璃、光学器件、电子元件的抛光,特别是近年来随着液晶显示器的产业兴起,高性能液晶抛光粉得到了快速发展,2008年,世界稀土抛光粉用量约为20000吨,其中液晶液晶显示器用抛光粉用量达到了8000吨,;2008年我国共生产稀土抛光粉约7900吨,其中液晶抛光粉产量约3260吨。

据有关专家估计,随着世界稀土抛光粉需求的进一步增长,包头、四川、江西等稀土资源正在积极推进稀土抛光粉产业的发展,预计2010全年,我国稀土抛光粉的年生产能力将达到2万吨。

稀土抛光材料生产企业:目前我国稀土抛光粉合计产能超过15000万吨,主要生产企业有包头天骄清美稀土抛光粉有限公司、甘肃稀土新材料股份有限公司、包头罗地亚稀土有限公司、宜兴兴威利成稀土有限公司、上海华明高纳稀土新材料有限公司、上海福纳稀土新材料有限公司、成都君臣科技有限责任公司等。

稀土催化材料:总消费需求将惊人瞩目

稀土催化材料具有良好的助催化性能,已形成石油化工催化剂、汽车尾气净化催化剂、柴油清洁添加剂、天然气催化燃烧材料、有机废气净化催化剂、固体氧化物燃料电池(SOFC)催化材料以及合成橡胶稀土催化剂等多种产品,成为石化、环境、能源、化工等催化应用领域不可或缺的重要组分。

石油化工裂化催化是稀土目前稀土催化剂最主要的应用领域。2009年,我国原油加工量37460万吨,使用的FFC稀土分子筛催化剂消费稀土约7500吨。据专家预测,2015~2020年,我国原油加工量将保持在5亿吨以上的规模,用于FCC催化剂的稀土用量将超过10000吨。

稀土除用于制造石油裂化催化剂外,在汽车尾气净化催化领域也已得到了广泛应用。采用稀土作为助催化剂,可以有效提高催化剂的性能并减少贵金属的消耗量。自美国于20世纪70年代中期推行汽车净化催化剂的应用以来,目前已有40多个国家实施了排放控制法。2000年欧洲制定欧Ⅱ标准,对一氧化碳、氮氧化物等排放规定的具体标准,到2005年实施欧Ⅳ标准时,上述排放物允许数量又下调了40%~50%。随着环保法规对汽车尾气排放日益严格的控制,稀土汽车尾气催化剂市场将进一步扩大。2009年,我国各类车用尾气净化催化器产量为1300万套,消耗稀土约3300吨。其中,汽车尾气净化器960万吨。据专家预测,2015年我国汽车产量将达到2000万辆,2020年将超过2500万辆,我国汽车尾气净化器市场需求量至少在2000万套以上,对稀土催化材料的消费需求将超过5500吨。

此外,随着燃料电池、天然气催化燃烧、水污染治理、空气净化等领域对稀土催化材料需求的大幅度增加,2015~2020年,我国稀土催化材料总消费需求将超过17000吨。

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