从灯丝到高端制造的“脊梁”!解析矿产之王“钨”的缘起、优势、战略应用

材料人柱力 2023-11-18
2962 字丨阅读本文需 7 分钟

矿产资源已经成为现代各国综合实力中一项重要内容,谁掌控越多的矿产资源并可以充分的利用,就能在未来的竞争中赢得先机。

钨是关系国家国防安全和经济命脉的“战略性矿产”。钨金属因为其硬度大,熔沸点高,能耐高温,耐侵蚀等特点,通常被加工成硬质合金工具,钨特钢等,被应用于交通运输、采掘、工业制造、军工等领域,是加工国之重器的关键工具,素有“工业牙齿”之称,更是“高端制造业的脊梁”。因为钨资源的稀缺性和不可替代性,钨被我国列为24种关键战略性矿产之一,它的开采受到国家的严格管控。

钨的缘起

钨的历史可以追溯到17世纪。当时,德国萨克森州厄尔士山脉的矿工注意到,锡石的还原会被一些不知名的矿石干扰,这些矿石在冶炼过程中会产生矿渣,好像如狼吞食食物一般降低锡的产出率,人们便用德文狼(wolf)、泡沫(rahm)组合成一个复合词将这种矿石命名为“wolfrahm”,可见钨的登场在最开始并不受人欢迎。

1758年,瑞典化学家和矿物学家克朗斯泰德将该矿石正式命名为“tungsten”,瑞典语里意为“重石”,他深信这种矿物中含有某种未知的元素。1781年瑞典化学家卡尔·威廉·舍耶尔发现了白钨矿,并从中提取出了钨酸。1783年西班牙人德普尔亚发现了黑钨矿,也从中提取出钨酸,同年,用碳还原三氧化钨第一次得到了钨粉,钨这种元素才最终展现在世人眼中。

19世纪,随着冶金技术和化学学科的不断进步,人们开始逐渐将钨投入到工业生产中去。1841年,化学家Robert Oxland取得了钨酸钠、钨酸和金属钨生产方法的英国专利权,这是钨现代化学历史上的一个重大进步,为钨的现代化生产开辟了道路。1864年,马歇特首次将5%的钨加入到工具钢中,制成的刀具使金属切削速度一下子提高了50%。这也是钨首次在工业行业崭露头角。

1900年巴黎世界博览会上首次展出了加入了钨元素的高速钢,从这里开始,钨开始受到全世界工业强国的关注,钨的提取工业的也得到了迅猛发展,钨开始成为最重要的合金元素。1925年施劳特尔获得发明碳化钨钴硬质合金的美国专利权,这种专利方法于1926年首先在欧洲用于工业生产,这是现代钨工业生产工艺的基础。1927年,以碳化钨为主成分研制出硬质合金开始被广泛使用,钨进入了其工业发展史中的一个重要阶段,在这一时间段内钨合金各方面的性质都超过了传统工具钢,钨开始在现代技术中得到广泛应用。

由于其优秀的金属特性,钨已被广泛应用于几乎所有的工业行业,在哪里都能找到钨及其衍生产品的应用。

工业的“牙齿”

钨的初级消费领域看,2022 年下游总消费量或将同比增长 5.34%至 6.82 万 吨,其中,硬质合金行业的钨消费量最大约为 4.25 万吨,同比增长 11.11%,占 比 62%。钨下游消费领域还包括钨材、钨特钢以及钨化工,除了钨特钢,其他领 域将同样实现增长,2022 年钨材、钨特钢以及钨化工消费量或将分为 1.28 万吨、 1.02 万吨、2680 吨,同比变化 2.06%、-9.91%、2.80%。

钨精矿的供应受指标控制难有大的增量,然随着制造业复苏,对于精矿的需求 将提升,钨精矿供应预计将偏紧。2021 年钨精矿供需平衡变为供应紧缺,为-3313 吨,预计 2022 年-2025 年缺口将由 4780 吨变化至 4036 吨;受供需关系影响,钨精矿等价格或将继续上升。

在硬质合金的下游消费结构中,占比最大(45%)的是切削工具合金,其次是 耐磨工具合金(27%),矿用工具合金(25%)。

中国硬质合金行业产量呈增长态势,产品的国际竞争力在不断提升,逐步推进 国产化替代进程。国内硬质合金行业产量从 2017 年的 3.38 万吨增长至 2021 年 的 5.1 万吨,CAGR 为 10.83%。虽然 2022 年 1-10 月我国出口的硬质合金产品 单价均价约为 11 万美元/吨,较进口单价 42 万美元/吨还有一些差距,但是自 2017 年开始,我国出口产品单价均价就在逐步提升,不断缩小国内外差距。2023 年在 国家自主可控的政策鼓励下,产品创新将更上一个台阶,将更多的输出高端的硬质 合金产品,逐步实现国产替代。

未来制造业将迎来复苏,下游切削刀具对硬质合金的需求量将逐步提升,预计 硬质合金需求量或将从 2021 年的 5.1 万吨,增长至 2025 年的 7.4 万吨,CAGR 为 10.3%。

硬质合金刀具行业将稳步增长,国内市场具备较大的国产化替代的空间。预计 2021 年-2025 年,中国硬质合金刀具消费市场规模将由 238 亿元增长至 283 亿 元,CAGR为4.5%。2015年-2021年我国刀具进口依赖度从37.18%降至23.9%, 2021 年我国进口刀具规模为 106.32 亿元,国产替代空间仍然较大;在国家政策 指引下,国内高端应用领域企业对国产刀具的尝试意愿加强。

国内具有领先的硬质合金刀具生产企业,它们将带领着行业走出创新升级,国 产替代的道路。切削工具生产行业上市公司中,中钨高新 2021 年营收最高约为 33.09 亿元,毛利率约为 35.37%,虽然厦门钨业营收低于中钨高新,但是毛利率 较高。行业中领先的企业还有欧科亿、华锐精密,2021 年切削刀具部分营收分别 为 4.55 亿元、4.85 亿元,毛利率分别为 45.92%、50.30%。在细分的数控刀片领 域中,2021 年中钨高新的产销量约为 1.1 亿片,国内市占率达到 24.4%,领先于 同行业的厦门钨业、欧科亿、华锐精密等公司。中钨高新的数控刀片均价约为 10 元/片,毛利率约为 45%,刀片均价高于欧科亿和华锐精密,与厦门钨业接近,毛利率高于欧科亿。

钨金属不断迈向高端制造领域

我国的钨资源丰富,钨储量及矿山钨产量世界第一,2021年占比分别为51%和83%。2021年全球钨资源储量约467万吨,中国钨资源储量为240万吨,占比最大为51%;全球矿山钨产量约10万吨,中国矿山钨产量为8.3万吨,占比最大为83%,且1994年以来,我国一直贡献世界最大的钨矿产量。

人们对钨最熟悉的用途还是爱迪生发明电灯以来主要作为电灯的发光材料,但是现在钨金属已经慢慢脱离了最低级的工业品用途,不断迈向高端制造领域,钨金属的成长性也得到了凸显。

钨的初级消费领域看,2022年下游总消费量或将同比增长5.34%至6.82万吨,其中,硬质合金行业的钨消费量最大约为4.25万吨,同比增长11.11%,占比62%。钨下游消费领域还包括钨材、钨特钢以及钨化工,除了钨特钢,其他领域将同样实现增长,2022年钨材、钨特钢以及钨化工消费量或将分为1.28万吨、1.02万吨、2680吨,同比变化2.06%、-9.91%、2.80%。

钨精矿的供应受指标控制难有大的增量,然随着制造业复苏,对于精矿的需求将提升,钨精矿供应预计将偏紧。2021年钨精矿供需平衡变为供应紧缺,为-3313吨,预计2022年-2025年缺口将由4780吨变化至4036吨;受供需关系影响,钨精矿等价格或将继续上升。在硬质合金的下游消费结构中,占比最大(45%)的是切削工具合金,其次是耐磨工具合金(27%),矿用工具合金(25%)。

中国硬质合金行业产量呈增长态势,产品的国际竞争力在不断提升,逐步推进国产化替代进程。国内硬质合金行业产量从2017年的3.38万吨增长至2021年的5.1万吨,CAGR为10.83%。虽然2022年1-10月我国出口的硬质合金产品单价均价约为11万美元/吨,较进口单价42万美元/吨还有一些差距,但是自2017年开始,我国出口产品单价均价就在逐步提升,不断缩小国内外差距。2023年在国家自主可控的政策鼓励下,产品创新将更上一个台阶,将更多的输出高端的硬质合金产品,逐步实现国产替代。

未来制造业将迎来复苏,下游切削刀具对硬质合金的需求量将逐步提升,预计硬质合金需求量或将从2021年的5.1万吨,增长至2025年的7.4万吨,CAGR为10.3%。硬质合金刀具行业将稳步增长,国内市场具备较大的国产化替代的空间。

预计2021年-2025年,中国硬质合金刀具消费市场规模将由238亿元增长至283亿元,CAGR为4.5%。2015年-2021年我国刀具进口依赖度从37.18%降至23.9%,2021年我国进口刀具规模为106.32亿元,国产替代空间仍然较大;在国家政策指引下,国内高端应用领域企业对国产刀具的尝试意愿加强。

文章来源: 前沿材料,未来智库,宇宙天文眼,九方金融研究所

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