【观察】欧洲提升稀土供应链韧性

【观察】欧洲提升稀土供应链韧性
2022年11月10日 17:51 盘古智库

9月14日,欧盟委员会出台《关键原材料法案》,以确保锂和稀土的供应。欧盟委员会主席冯德莱恩日前表示:“锂和稀土很快将比石油和天然气更重要,到 2030 年,仅欧盟对稀土的需求就会增加五倍,我们必须避免如同油气的对外依赖。”

欧洲正在稀土采矿加工、稀士功能材料(新工艺)制造、循环利用等多方面努力,同时也意识到高成本和环保等问题,使得事实进展困难。

对于电动汽车、医疗扫描仪和武器装备至关重要的稀土磁体材料,欧盟几乎完全依赖中国。近年来,欧盟在开发新矿与替代资源、减少废物和更多回收利用展开行动,寻求增强稀土供应链韧性的途径。

本文认为,欧洲稀土资源下游需求持续升高、开发项目逐年增多,但总体来看存在产业链不完整、环保成本较高以及资源品味较低等问题,产能建设或将不及预期。

一、欧洲稀土产业发展情况

1、欧洲境内稀土矿产产能

欧洲本土的稀土矿床并不稀缺,K.M. Goodenough等欧洲多国学者在2016年发表了《欧洲稀土元素资源潜力:稀土成矿省及其地球动力学背景概述》(Europe's rare earth element resource potential: An overview of REE metallogenetic provinces and their geodynamic setting)一文,认为欧洲拥有大量的稀土储量和矿床,其中最著名的原生矿床分布于格陵兰岛、瑞典和横跨格陵兰岛和芬诺斯坎地盾。

欧洲关键稀土元素成矿带的大致范围

欧洲主要的稀土元素成矿区是伸展构造和富集地幔熔体的引入产生碱性硅酸盐和碳酸岩岩浆作用的地区,集中分布于三个区域:格林兰岛南部、瑞典南部和俄罗斯洛沃泽罗地区。

欧洲目前尚无大量高吨位、高品位的次生稀土矿床,但在许多地方,侵蚀和风化过程形成了低品位的稀土浓度,由于其加工相对容易,因此具有经济潜力。其中包括重矿物砂矿,特别是地中海沿岸的砂矿,以及南欧许多地区的铝土矿。

格陵兰岛是欧盟内部最大的潜在稀土来源,Greenland Minerals公司旗下Kvanefjeld稀土矿项目位于格陵兰岛南部的库贾勒克市,其项目主要由三大矿区组成。Kvanefjeld项目于2015年完成项目可研(FS),并在盛和资源的帮助下于2018年完成了冶炼分离设计优化,盛和资源持有10%的股份。根据Greenland Minerals公司于2019年发布优化可行性研究报告(OFS)表示,Kvanefjeld稀土矿项目总资源量(探明的+控制的+推断的)氧化物含量1114万吨,氧化物品位11000ppm;在储量方面,Kvanefjeld稀土矿项目总储量中矿石量为10800万吨,铀品位0.036%,锌品位0.26%。

瑞典南部Leading Edge Materials Corp公司旗下的Norra Karr稀土矿项目位于瑞典南部15公里处斯德哥尔摩东南约240公里处。根据 Leading Edge Materials 公司2021年公告,Norra Karr项目推测的矿石量为1.1亿吨,稀土氧化物品位为0.5%,其中氧化锆含量 1.7%,氧化铌含量0.05%,霞石正长岩含量 65%。

俄罗斯洛沃泽罗地区的稀土矿为矿床类型碱性火成岩,其中稀土矿物有洛帕石、柚木、灵石、石榴石、芒硝、独居石、水银、氟碳铈矿、黄浩特、青霉素和碳酸盐-氟磷灰石。其中资源量大于10亿吨,稀土氧化物品位约为0.8-1.5%。

2、欧洲本土稀土产量占比极低,超98%依赖中国出口

稀土在工业领域占有重要地位,在各类科技产品制造中都有所运用,包括智能手机、风力涡轮机、核磁共振成像设备、硬盘驱动器、LED、电动机等。据“欧洲安全与国防”网站(European Security and Defence)发布的《稀土对欧洲的安全和国防有多重要?》(How Relevant are Rare Earths to Europe’s Security and Defence?)报告显示,欧洲的电池、燃料电池、风电、牵引电机、光伏、机器人、无人机、3D打印和通信技术都有大量的稀土需求。

欧洲按部门分类的稀土消费量

据统计,用于电池制造所需的原材料中,只有1%的欧洲本土产能。欧盟每年从中国进口约 16,000 吨稀土磁铁,约占欧盟需求的 98%。在欧盟列出的关键原材料清单中,99%的轻稀土元素和98%的重稀土元素都依赖于从中国进口。如在欧盟的风力涡轮机制造所需要的稀土中,稀土的开采、加工都主要依赖于中国,风力涡轮机所需要的稀土金属和稀土磁铁90%以上都需要从中国进口。

二、为提高稀土产业链独立性,欧盟的计划

1、欧盟《关键原材料法案》

欧盟在2011年就发布了第一版“关键原材料清单”(Critical Raw Materials List), 2020年发布最新的第四版清单。在第四版清单中,共有30种“关键原材料”,其中包括重稀土和轻稀土,清单增加了铝土矿、锂、钛、锶四种原材料。

2022年9月14日,欧盟委员会出台《关键原材料法案》,以确保锂和稀土的供应。欧盟委员会主席乌尔苏拉·冯德莱恩日前表示:“锂和稀土很快将比石油和天然气更重要,到 2030 年,仅欧盟对稀土的需求就会增加五倍,我们必须避免如同石油和天然气的对外依赖。”法案提出从聚焦战略应用、简历欧洲机构网络、打造韧性供应链、营造可持续的公平竞争环境提出了欧盟在关键原材料方面的措施。

2、欧洲新材料联盟Rare Earth Magnets and Motors计划

2021年,欧盟出台了Rare Earth Magnets and Motors计划,由 EIT RawMaterials GmbH 管理。总体目标是确保以具有竞争力的成本从初级和回收资源获得可持续生产的磁铁稀土;使欧洲成为稀土金属、合金和磁铁生产的全球领导者;并维持和扩大欧洲在电动机和发电机设计方面的全球领导地位。

仅6个月内,欧洲原材料联盟(ERMA)已确定了在欧洲内的多个稀土矿和稀土磁铁投资项目,总投资额17亿欧元。如果这些项目得以实现,欧洲20%的稀土磁铁需求到 2030 年可以从欧盟采购,是现在的15倍。稀土氧化物产能从每年1000吨增加到每年10000吨,稀土金属从每年几乎0吨的产能增加到5000吨,稀土磁体从每年500吨增加到7000吨。

联盟预计将扩大项目覆盖范围,增加欧洲的稀土材料的生产和回收能力。具体投资子项目如下图所示:

3、欧盟稀土产业链弹性项目

2022年8月,欧盟启动REEsilience项目,专注于欧洲稀土磁性材料的供应链。该项目涉及比利时、法国、德国、荷兰、西班牙、瑞典等10个欧洲国家,由德国普福尔茨海姆应用科技大学战略技术与贵金属研究所负责协调,其他参与单位17家。项目总资金约为1120欧元。

研究项目主要包括:(1)根据地理位置、数量、化学成分、道德和可持续指标、提升情景和定价对可再生能源进行分类;(2)开发新的软件工具以最大限度地利用二次材料;(3)结合合金生产和粉末制备的新技术和改进技术,进一步提高工艺的产量和稳定性,同时减少生产中的浪费、环境破坏和能源消耗。

三、主要观点

欧洲发达的汽车工业和快速发展的动力电池产业对稀土原料的需求日益增加,叠加俄乌危机等地缘事件的影响,为了降低对中国稀土供应链的依赖,海外高度重视稀土资源的开发。同时,欧洲国家稀土矿业开发环境相对严苛,启动建设所需的各类许可获取难度较大,环境和社会影响评估以及土地、用水、放射性等问题都使得项目推进速度极为缓慢。

欧洲稀土资源开发项目逐年增多,但总体来看存在产业链不完整、环保成本较高以及资源品味较低等问题,产能建设或将不及预期。

欧洲提高稀土供应链自主性与韧性的路径,除了通过加大本土稀土产量、丰富稀土进口来源等供给端路径外,还在消费段进行着一些努力。

如通过3D打印技术更有效地利用进口的稀土金属。磁体通过压制和烧结形成基本形状,这一过程涉及压缩和热处理而不熔化,意味着有边角料和浪费。3D打印可以消除这种浪费,但目前,用于制造磁铁的金属粉末无法打印出来。

还有寻找稀土材料的替代品,虽然95%的电动汽车使用稀土磁铁电机,但诸如特斯拉model S、model X等车型使用了带有电磁铁的感应电机,这种电机通过电流获得磁场。不过,感应电动机体积更大,效率更低,限制了行驶里程,在特斯拉更新的车型model 3已改用稀土磁铁。瑞典乌普萨拉大学在近年陆续发现含有铂的合金材料可以作为替代材料,但成本较稀土高很多。

综上而言,欧洲作为能源转型的先锋地区,新能源产业发展迅猛,稀土材料下游需求持续升高,但其迅速摆脱对中国产能的依赖、提升本欧洲产业链自主性的愿望,还有漫长道路要走。

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