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工业牙齿、新能源味精!下一次“钴牛”来临之前 这份产业链百科值得细读

2016年到2017年的一场“钴牛”,让全中国人民在A股相关的股票上目瞪口呆地认识了这个神奇的金属。在巅峰时期,钴价一度冲高到70万人民币左右一吨,虽然现在已经腰斩快一半,但只要新能源车的大趋势不改,钴价回来恐怕只是时间的问题,在这个价格低迷的时候,我们正好好重温一下整个钴产业链的相关知识,说不定,下一次“钴牛”再来的时候,就用上了呢?

钴是具有钢灰色和金属光泽的硬质金属,它的主要物理、化学参数与铁、镍接近,属于铁族元素。18世纪,瑞典的布朗特在锻烧钴矿时得到钴,其熔点1495℃,沸点3520℃。它具有延展性及很强的磁性,与镍、铝等共熔可生成良好的磁性钢,素有“工业味精”和“工业牙齿”之称,是一种重要要的小金属资源。

常见的钴化合物有氧化钴、硫酸钴、氯化钴、碳酸钴、氢氧化钴等。钴的熔点高达1500度,磁性优良,这些特质使得钴成为制造耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金的重要材料,广泛用于航空、航天、电器、机械制造、化学和陶瓷工业。钴酸锂由于综合性能突出,比容量、结构稳定被广泛使用于锂电池正极材料。此外,由于氧化钴的电导率比镍化合物要高出100多倍,广泛应用于镍镉和镍氢电池的添加剂。

钴的应用


钴虽然分布广泛,但含量低,钴资源的分布极度不均,我们中国更是贫钴。自然界已知的含钴矿物多达上百种,但世界上纯钴矿床很少,钴资源主要伴生在砂岩型铜矿、红土型镍矿和岩浆型铜镍硫化物矿床中。

世界上的主要钴矿有四种类型:①、铜钴矿②、镍钴矿,包括硫化矿和氧化矿:③、砷钴矿;④、含钴黄铁矿,主要的钴矿物为:硫钴矿、纤维柱石、辉砷钴矿、砷钴矿、钴华等。

由于钴的广泛应用,加之国内钴资源量稀少,对中国来说,钴是一种重要的战略金属。同其他有色金属相似,钴的产业链包括了钴矿石到中间产品,再到钴的各种化合物,再到下游应用。同其他金属不同的是,钴的应用多以其各种形式的化合物为主,而不是直接的金属钴。

四氧化三钴是最重要的钴产品。在整个钴产业中,硫酸钴和氯化钴是最重要的中间产品,其他产品基本都由这两个中间品得来。从下游应用来看,应用与电池正极材料生产的四氧化三钴是需求量最大的钴产品,占比在80%以上,其次是硫酸钴、氢氧化钴等。

钴矿储量分布高度集中于刚果金、澳大利亚和古巴。根据美国地质调查局(USGS)的数据,全球已探明钴的资源量2500万吨,储量720万吨,储量高度集中在刚果(金),澳大利亚和古巴。

世界钴资源的分布呈现高度的不平衡状态,刚果(金)、澳大利亚和古巴三国储量之和就占了全球总储量的69.4%,特别是刚果(金)钴储量极为丰富,高达340万吨,居世界第一位。其次是澳大利亚和古巴,分别有100万吨和50万吨。中国储量仅为8万吨,占全球储量的1.1%。

此外,在大洋海底深处的锰结壳中还含有大量的钴资源,主要分布在太平洋海域,潜在资源量较大。

国内单独的钴矿床极少,多伴生于铜镍铁等矿床中,钴品位较低,平均0.02%左右,高的也仅为0.05-0.08%。

而世界上最主要的钴资源国家刚果(金)和赞比亚的铜钴矿,钴为0.1%-0.8%,高的达到2%~3%,是我国十几倍到几十倍。加拿大、俄罗斯和澳大利亚的铜镍硫化矿床,含钴品位也达0.05%~0.1%。国内储量主要分布于甘肃、山东、云南、河北等24个省(区、市),其中以甘肃省储量最多,占全国30%,金川是我国最大的镍钴资源和生产基地。

从钴的产业链来看,矿山钴是产业链的源头,钴精矿冶炼后得到各种钴的化合物,然后再进一步应用到下游。

由于钴资源分布的高度不平衡,钴矿的生产和终端消费地有很大不同。矿山钴的产能主要集中于资源地,而精炼钴的产能主要集中于消费地,因此钴的供给一般从钴矿和精炼钴的产能两方面来分析。

矿山钴:矿山扩产放缓

矿山钴的主要产地也在这些钴资源丰富的地区。自2000年以后,随着刚果(金)政局逐步稳定,政府大幅调整经济政策,推行市场经济,放松经济管制,宏观经济状况逐步改善,其矿山钴的产量持续大幅增加,年均复合增长16%,是产量增速最快的国家,远高于同期需求增长。

资源集中地区是未来矿山产能扩张的重点。据不完全统计,全球钴矿山产能主要分布在刚果(金)、赞比亚、澳大利亚等地区。嘉能可、ENRC等几大国际钴业巨头在刚果(金)、赞比亚等地资源集中地都有矿山,未来随着钴需求的提升,产能也会继续扩张。

钴资源行业集中度较高。国际上主要的六大钴业公司控制的矿山产能占全球总产能的绝大部分,整体来看,行业的集中度是比较高的。

未来钴资源开发投资区域仍将集中在非洲、北美和澳大利亚。中部非洲(刚果(金)、赞比亚)将是矿山钴的主要来源。由于钴矿资源开发的寡头垄断性,产能扩张有序。非洲地区基础设施和经济条件也使得矿山项目的扩产建设周期较长。

精炼钴:国内产能过剩,但集中度在不断提升

全球精炼钴产能分布与矿山钴有很大不同,精炼钴主要生产国有中国、芬兰、加拿大、澳大利亚和赞比亚等地。刚果(金)这样的资源大国实际精炼钴产量仅占3.1%,这与其国内政治经济环境和基础设施建设不足有很大关系。目前国内精炼钴的产能占比在40%左右,居全球第一。

中国是全球精炼钴产能主要扩张区域。2000年以后由于钴应用的扩大,特别是锂电池应用对钴需求的大幅增加,精炼钴的产量大幅增加。

与此同时,中国国内锂电池工业的迅速崛起带来了对精炼钴的需求大幅增长,全球精炼钴的生产一直在向中国集中,年均复合增长21.6%,可以说近10年来,全球精炼钴新增产能绝大部分都来自中国。

不过国内钴冶炼厂数目众多,大多产能较小,规模在3000吨以上的只有少数几家,但从前几大企业的产能产量来看,行业集中度在不断提高,中国前10大冶炼厂产量占比从2010年的73%提高到2013年的91%,产能利用率都在80-90%以上,而一些小型冶炼厂的产能利用率不足50%。

由于钴资源特性,随着钴冶炼环保标准的提高,大企业成本优势将显现,未来行业集中度会进一步提高。

再生钴受低钴价影响暂时低迷,但未来光明。除了原生钴外,钴的回收一直是精炼钴的重要来源。1995-2011年之间,全球钴产量中约有18%-20%的量来自于再生钴,其数量从1995年的4200吨增加到2011年的1.1万吨。

国外对再生资源回收利用比较重视,有立法推进,因此国外钴的回收率较高。国内方面,废钴资源的利用十分有限,回收体系也不健全,因此钴资源的回收率不算太高。随着国内对废旧金属回收的重视和推动,未来我们相信再生钴的回收量会有很大增长,特别是在钴价高涨的时候,再生钴将是一股重要的力量。

动力锂电池将持续提升对钴的需求量

国内此前的钴价爆发,主要与锂电池主导钴的需求变迁有关。

电池是钴的下游最大需求行业。在锂离子电池出现之前,钴由于其高熔点、高硬度的特性被广泛应用于超级合金、硬质合金及高温合金,是最重要的应用领域。镍氢、镍镉等二次电池虽然也用到钴,但用量一直较小。

1999年锂电池产业化以后,相较于镍氢、镍镉电池等,锂电池在循环寿命、能量密度、性价比等方面都远远胜出,因此锂离子电池获得了快速应用。钴酸锂由于能量密度和安全性等综合性能优异成为锂离子电池中使用量最大的正极材料,进而随着消费电子的蓬勃兴起,全球消费电子行业迎来了长达十年的高速增长时期,对锂电池的需求量大幅增加,带来了对钴需求的不断增长。

自2005年起,电池行业就一直是钴的最大需求方,主导着钴行业发展变化,占比越来越大,远超其他行业。

除电池外,钴还在硬质合金、陶瓷色釉料、磁性材料、高温合金、催化剂等方面有比较广泛的应用,但需求相比电池要小的多,所以我们只需要大致了解一下就好:

(1)硬质合金
硬质合金领域的钴消费主要应用在硬质合金、硬面材料及硬质合金混合料等产品。硬质合金被广泛用作刀具材料,如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等,用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材,也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。钴作为硬质合金的粘结金属,含量一般在10%左右。

硬质合金的下游是汽车、钢铁及建筑,近年来增速显著放缓,而且由于钴的价格较贵,无钴或少钴的硬质合金推出也越来越多,因此未来硬质合金领域的钴需求量会逐渐减少。

近几年,国内硬质合金产量缓慢上升,对钴的消费量也比较稳定。

(2)磁性材料

钴是磁化一次就能保持磁性的少数金属之一,耐高温,失去磁性的居里点可达1150℃,远高于铁的769℃和镍的358℃。含有60%钴的磁性钢比一般磁性钢的矫顽磁力提高2.5倍。振动环境下,一般磁性钢失去差不多1/3的磁性。而钴钢仅失去2%-3.5%的磁性。由于钴优越的磁特性,被大量应用于高性能磁性材料的制造。钴在磁性材料领域应用分布大致如下:40%用于Al-Ni-Co永磁合金,30%用于Sm-Co合金,30%用于其他稀土永磁材料。

2011年前后,稀土价格的暴涨,使得Al-Ni-Co永磁合金和Sm-Co合金受到广泛关注,但随着13年以来稀土价格的暴跌,钕铁硼永磁体地位再次稳固,包括Al-Ni-Co和Sm-Co的替代永磁体并没有出现快速增长。近年来,Al-Ni-Co永磁合金产量在下降,Sm-Co合金稳定增长。总体来看,磁性材料领域对钴的总消费量在2000吨左右,年增长在100吨上下。

(3)玻璃陶瓷

玻璃陶瓷是国内钴的传统消费领域,主要使用氧化钴,用于上色。钴颜料的蓝色历久弥新,我国古代最早用天然氧化钴(存在于矿石和植物中)作为陶器和瓷器中坯和釉的着色颜料,呈不同色调的蓝色和蓝绿色。作为玻璃和陶瓷的着色剂和颜料,行业对钴的消费比较平稳。近几年玻璃和陶瓷行业产能过剩,产量增长缓慢,对钴的消费量约在2000吨左右。

(4)高温合金

高温合金是指在760-1500℃以上及一定应力条件下长期工作的高温金属材料,具有优异的高温强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金主要用于制造航空、舰艇和工业用燃气轮机的涡轮叶片、导向叶片、涡轮 盘、高压压气机盘和燃烧室等高温部件,还用于制造航天飞行器、火箭发动机、核反应堆、石油化工设备以及煤的转化等能源转换装置。

高温合金是世界第二大钴消费领域,但我国消费量相对比较少,主要因为航空发动机等产业不够发达。但随着我国大飞机项目的推进和新型战斗机的不断涌现,未来肯定会大幅增加。

根据基体材料不同,高温合金主要有铁基、镍基和钴基三大类。相对于铁基与钴基高温合金,镍基高温合金应用最为广泛,地位最重要,镍基高温合金的含钴量在1%-20%之间。其次是钴基高温合金(含钴量40%左右),但钴基高温合金加工难且成本高。随着国内大飞机项目的推进,对高温合金的需求也在逐年增长。

在成熟的美国市场,高温合金需求仍然保持在20%左右的增长。而我国目前很多高温合金下游应用领域刚刚起步,例如短期燃气轮机大变形涡轮 盘的规模化应用前景预期、核电、汽车涡轮增压,中期大飞机国产化等等,因此国内高温合金空间长期看好。

在下面两篇文章里,我们将把目光投到钴大国,刚果金,去探究钴背后的波动因素。

*上海有色(SMM)原创新闻,转载请保留原文链接:https://news.smm.cn/news/100851139
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