稀土永磁材料是金屬系和鐵氧體系之后開發(fā)成功的第三代永磁材料。稀土永磁材料自60年代問世以來,一直高速發(fā)展,按其開發(fā)應(yīng)用的時(shí)間順序可分為四代:第一代為SmCo5系材料;第二代是Sm2Co17系磁體;第三代則為80年代初期開發(fā)成功的釹鐵硼(NdFeB)系磁性材料,因其優(yōu)異的性能和較低的價(jià)格很快在許多領(lǐng)域取代了Sm2Co17型磁體,并很快實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn);第四代為稀土鐵氮(Re-Fe-N系)和稀土鐵碳(Re-Fe-C系),當(dāng)前仍處于研究開發(fā)狀態(tài)。釤鈷永磁是最先發(fā)展起來的一種稀土磁性材料,具有高居里溫度、高矯頑力特點(diǎn),因含有昂貴的戰(zhàn)略金屬鈷使其發(fā)展受到很大限制。目前用量維持在600-700噸,主要應(yīng)用于軍工領(lǐng)域;稀土鐵氮永磁主要指2:17型釤鐵氮化合物及我國楊應(yīng)昌原始發(fā)明的1:12型釹鐵氮化合物,同時(shí)具有較高的磁性能和耐蝕性,由于工藝問題,目前應(yīng)用較少。釹鐵硼永磁發(fā)明于1983年,正值電子計(jì)算機(jī)、辦公自動(dòng)化、家電產(chǎn)品普及和微型化的關(guān)鍵時(shí)刻,迫切需要強(qiáng)力磁體,釹鐵硼不僅磁性能高,而且價(jià)格低廉,它的問世給磁體帶來了革命性變化,同時(shí)使全球計(jì)算機(jī)、通訊等產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展,目前是稀土磁性材料的主力軍,是當(dāng)之無愧的永磁之王。
西方國家稀土永磁的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橛?jì)算機(jī)、家電、汽車及各種工業(yè)電機(jī)。
日本是計(jì)算機(jī)、家電、汽車的生產(chǎn)大國,釹鐵硼磁體在日本的應(yīng)用是發(fā)達(dá)國家的典范,日本釹鐵硼在2000年之前,用量最大的是VCM,占比50%左右,自1995年以后在電機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用就有明顯的增長,07年占到磁體用量44%。
用量的增長與磁體性能以及電機(jī)設(shè)計(jì)的改進(jìn)直接相關(guān),如由于采用了高性能燒結(jié)釹鐵硼磁塊,IPM型電機(jī)的出現(xiàn)采用矩形磁體代替了瓦型磁體,使磁體的加工和裝配大為簡化,擴(kuò)大了其在伺服電機(jī),壓縮機(jī)電機(jī),電梯電機(jī)以及混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)方面的應(yīng)用,稀土永磁的用量穩(wěn)定增長。
我國的釹鐵硼磁性材料傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域主要包括MRI,VCM,DVD/CD存儲(chǔ)器,CD拾音器,電動(dòng)自行車(EB)和電動(dòng)助力車(EAV)、揚(yáng)聲器、磁分離器、磁化器以及用于油田和石油工業(yè)的脫蠟器,用量穩(wěn)定增長。
節(jié)能效率王,低碳顯身手
和傳統(tǒng)電機(jī)相比,稀土永磁無鐵芯電機(jī)具有高效節(jié)能、重量輕、體積小、控制調(diào)速性好、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車、工業(yè)電機(jī)、家用電機(jī)等領(lǐng)域。
在工業(yè)節(jié)能電機(jī)方面,我國重點(diǎn)耗能行業(yè)的風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等通用設(shè)備耗電約占40%以上,年用電量超過5000億千瓦時(shí)。據(jù)保守估計(jì),采用稀土永磁無鐵芯電機(jī)拖動(dòng)通用設(shè)備的系統(tǒng)運(yùn)行效率平均可提高20%—40%,節(jié)電潛力1000—2000億千瓦時(shí)。
目前,我國風(fēng)電發(fā)電設(shè)備市場規(guī)模近千億元,稀土永磁無鐵芯風(fēng)力發(fā)電機(jī)市場需求巨大。在目前裝備的各類風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中,永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)因其效率高、體積小、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn),成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的首選。使用稀土永磁材料,能使發(fā)電機(jī)的效率提高到85%以上,同時(shí)采用永磁發(fā)電機(jī),還可做到風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)的直接耦合,省去變速箱,從而提高可靠性,減小系統(tǒng)噪聲,降低維護(hù)成本。2008年,我國新增風(fēng)電機(jī)組5130多臺(tái),裝機(jī)容量630萬千瓦,總裝機(jī)容量連續(xù)第四年翻番增長,全國累計(jì)裝機(jī)容量已達(dá)到1221萬千瓦。預(yù)計(jì)到2015年我國風(fēng)電有望實(shí)現(xiàn)1億千瓦裝機(jī)容量,按照每臺(tái)1MW級(jí)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)需用釹鐵硼0.6~1.5噸計(jì)算,約消耗釹鐵硼6~15萬噸,這為釹鐵硼永磁材料今后的應(yīng)用提供了極其廣闊的空間。
新能源汽車將是十二五期間重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),根據(jù)最新的規(guī)劃,到2015年,我國在推廣應(yīng)用新能源汽車將達(dá)到100萬輛,國家投入1000億投入基礎(chǔ)研發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),新能源汽車國家隊(duì)投入1000億進(jìn)行企業(yè)層面的研發(fā)。由于永磁同步電機(jī)的能效利用率極高,兼具體積小重量輕的優(yōu)點(diǎn),未來將廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車上。
節(jié)能家電也是未來釹鐵硼重要的替代應(yīng)用領(lǐng)域。目前在日本和歐美等國98%左右的空調(diào)均為變頻空調(diào),但我國目前應(yīng)用較少。變頻空調(diào)由于具有舒適、節(jié)能等特點(diǎn),勢必成為未來的一種趨勢。稀土永磁電機(jī)將被廣泛運(yùn)用于空調(diào)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等家用電器領(lǐng)域。由于我國家電市場巨大,變頻家電的發(fā)展,必將為釹鐵硼永磁開拓一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。
在低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢下,隨著新的應(yīng)用領(lǐng)域不斷開發(fā),預(yù)計(jì)未來5年釹鐵硼行業(yè)全球仍將保持15%的增速,而我國有望保持20%以上的增速。
限制稀土原料出口對下游成品釹鐵硼的出口形成利好。
隨著我國“自上而下”的稀土開采指令性計(jì)劃、出口配額、行業(yè)準(zhǔn)入和污染物排放標(biāo)準(zhǔn)等政策方面控制力度的加強(qiáng),以及強(qiáng)勢企業(yè)進(jìn)駐稀土礦產(chǎn)地“自下而上”式的資源整合步伐加快,供應(yīng)端將從中國式產(chǎn)能擴(kuò)張的無序開采階段逐步過渡到有序的局面。需求端釹鐵硼永磁材料在傳統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用沒有衰退,而隨著低碳經(jīng)濟(jì)的到來,風(fēng)電、新能源汽車、節(jié)能壓縮機(jī)等新的應(yīng)用領(lǐng)域正在快速增長。
從原料供應(yīng)看,生產(chǎn)釹鐵硼的主要原料是稀土金屬中的鐠釹、鏑、鋱等。隨著我國對稀土資源控制的加強(qiáng)以及企業(yè)資源整合的完成,稀土金屬資源供應(yīng)將變得緊缺,價(jià)格上漲,對釹鐵硼的原料成本構(gòu)成一定壓力;另外一方面,我國限制稀土原料出口,也將迫使國外公司多進(jìn)口釹鐵硼成品。國內(nèi)企業(yè)的技術(shù)也逐漸成熟,高端釹鐵硼磁體的生產(chǎn)已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段,產(chǎn)品正實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代和出口發(fā)達(dá)國家市場。