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如今,稀土特别是重稀土的战略意义不言而喻,其不仅是产业升级的催化剂,更是大国地缘政治的博弈焦点。

2023年,美国将钕铁硼磁材列入《国防生产法》关键清单,拨款2.3亿美元重建本土产能,但受制于技术积累不足,目前自给率不足5%。2024年3月,欧盟《关键原材料法案》将重稀土列为"极度战略依赖"材料,要求2030年自给率提升至40%,但受资源禀赋限制,实际进展缓慢。

今年4月,作为全球稀土的供应大国,中国对几种关键稀土元素和磁体实施出口限制后,福特、铃木等车企因磁体短缺停产,欧洲库存或仅能维持至2025年中,使得其他各国紧急寻找有限的替代方案。7月23日,欧盟和日本针对经济安全保障以及有关推进自由贸易的合作达成一系列共识,特别提到提升关键矿产的供应链韧性,减少战略依赖,包括加强和多元化关键矿产供应链。

由于中国的出口管制与产能调控,欧美、日本等国家和地区开始重启或扩大稀土开采项目,并投资于稀土加工设施,以减少对中国的依赖。同时,通过技术创新来降低产品中稀土材料的使用量或者寻找性能相近的替代材料。其中,日本Proterial公司是探索这条路径的代表企业之一,且近日被传研发出了不含重稀土元素的电机磁铁。然而,这一替代方案可能要在2035年才被纯电动汽车采用。这意味着中国在稀土技术领域仍然具备绝对技术和供给优势。

重稀土磁体:国家竞争力的"磁极"

稀土元素由镧系15种元素(镧到镥)及钪、钇共17种元素组成,其独特的磁性、发光性和催化特性使其成为可再生能源技术、机器人、航天航空、国防军事等领域的核心材料。尤其是重稀土磁体更是国家竞争力的“磁极”。

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以新能源汽车为例,重稀土电机磁铁是电动汽车驱动电机的核心材料,每辆电动汽车需消耗2-3公斤钕铁硼磁材。其高磁能积特性使电机体积缩小40%、重量减轻60%,同时效率提升15%-20%。比如,特斯拉Model 3的永磁同步电机通过优化钕铁硼布局,实现97%的峰值效率。在磁悬浮列车领域,永磁补偿式悬浮技术利用重稀土磁铁的开放磁场特性,使列车悬浮能耗趋近于零,运行成本比高铁降低30%。

同时,工业机器人伺服电机对动态响应精度要求极高,重稀土磁铁的矫顽力可达35kOe以上,确保电机在高速运转中保持转矩稳定性。以库卡KR QUANTEC系列机器人为例,其关节驱动电机采用钕铁硼磁材后,定位精度提升至±0.02mm。人形机器人领域,每台机器人需使用2公斤以上重稀土磁铁,用于驱动关节、触觉传感器及电池系统,成为商业化落地的关键材料。

在风力发电领域,永磁直驱电机替代传统齿轮箱方案后,发电效率提升15%-20%,维护成本降低40%。在智能电网中,稀土永磁同步调相机通过快速动态调节无功功率,将电网故障恢复时间从秒级缩短至毫秒级,保障新能源大规模并网稳定性。

更为重要的是,重稀土磁铁推动电机系统能效革命,使工业设备能耗普遍下降10%-30%。以中国为例,稀土永磁电机在泵、风机等领域的渗透率每提升10%,年节电量可达450亿度,相当于减少1.2亿吨二氧化碳排放。在家电领域,空调压缩机采用钕铁硼磁材后,APF能效比提升15%,推动行业向一级能效标准全面升级。

此外,重稀土磁铁还涉及航空航天与国防安全。现代战斗机如F-35的电传飞控系统依赖重稀土磁铁实现高精度舵面控制,其磁稳定性在-55℃至125℃极端环境下仍保持优异。卫星姿态控制电机采用钐钴磁铁后,寿命突破15年,满足深空探测长期在轨需求。导弹定向系统中,重稀土磁铁构成的磁编码器定位精度达0.001°,成为精确制导的技术基石。

资源主权掌控:从“贱卖资源”到“战略定价”

中国是全球稀土资源最丰富的国家之一。然而,长期以来,中国稀土产业却陷入“越卖越贵,越贱越卖”的怪圈。1990年至2006年间,中国稀土出口量增长了近10倍,但平均价格却下降了36%,被压低到最初价格的64%。这种现象的背后,既有国内无序开采和恶性竞争的原因,也有国际上西方国家通过囤积和操纵价格来削弱中国稀土定价权的策略。

2000年至2015年,我国政府开始实施总量控制和出口配额制度,淘汰落后产能,推动技术突破与垂直整合。2016年至今,六大稀土集团整合完成,开采技术革新,全球价值链攀升,高端应用主导,技术壁垒巩固。这一阶段,中国通过政策手段逐步实现了对稀土产业的集中化管理。

2024年,中国实施《稀土管理条例》,对镝、铽等7种重稀土元素及其加工产品实施出口许可证制度,建立全流程追踪系统,严控贸易伙伴转口规避管制。2025年4月,中国管制升级后,稀土磁体出口需经三级审批,仅25%申请获批,且主要客户为欧、日、韩及部分美企。

当前,中国稀土储量保持4400万吨,仍位居世界第一。与此同时,中国掌控全球85%的重稀土精矿产量和90%的钕铁硼磁材产能,形成从矿山开采到终端应用的完整产业链。最近几年,中国通过出口管制与产能调控,构建起覆盖全球的稀土供应链网络,成为维护产业安全的战略支点。

这一垄断地位使中国具备“资源定价权”。德国汽车研究中心的报告显示:“没有中国稀土,欧洲电动车产业将倒退10年。 ”

面对国际上对稀土价格的质疑和WTO的指控,中国采取了多种措施来维护自身利益。其中,中国通过限制稀土出口、提高出口税、加强监管等手段,抑制非法采矿和无序开发。此外,中国还试图通过建立稀土期货交易市场,将稀土定价权掌握在自己手中。

如今,稀土作为战略金属,广泛应用于高尖端武器、电子、激光、通讯等领域。中国通过掌握稀土的定价权,不仅能够保障自身国家安全和经济发展,还能在国际事务中发挥更大的影响力。比如,中国通过出口管制,可防止关键资源被用于制造针对中国的军事装备。

未来趋势:从资源竞争到循环经济

稀土元素的形成是一个漫长而复杂的过程,经历了地球内部化学反应、岩石风化和地壳运动等多个阶段,需数亿年时间。而人类开采速度远超其自然再生周期,符合非可再生资源定义。

根据美国地质调查局(USGS)发布的2024年全球稀土资源储量数据,截至2024年底,全球稀土储量大约9000万吨,与2023年底的1.1亿吨相比减少0.2亿吨,降幅18.18%。这使得世界各国均在探索这一资源矛盾的解决路径。

目前,美国和日本在稀土资源开发方面采取了不同的策略。美国重启了位于加利福尼亚州的芒廷帕斯稀土矿(Mountain Pass),并计划扩大其产能。该矿是美国目前唯一在运营的稀土矿山,也是中国境外最大的轻稀土矿之一。MP Materials公司(MP Materials Corp.)作为该矿的运营方,获得了美国国防部的资金支持,并计划在德克萨斯州建设分离和精炼设施。但巴克莱分析称,到2030年中国仍将控制60%以上全球精炼产能。

与此同时,日本也在积极寻求稀土资源的多元化供应。日本政府牵头投资海外采矿项目,并在澳大利亚、法国等地构建了供应链。日本还计划在2026年启动海底稀土采矿试点,以进一步减少对中国稀土的依赖。然而,日本经产省在北海道试验海水提稀土技术,每公斤成本高达2300美元,是中国的15倍。此外,日本还与法国合作,计划在2027年开始提炼稀土,以实现供应来源的多样化。

与此同时,供应短缺正推动着世界各国研发稀土元素含量较少或不含稀土元素的替代永磁体。据悉,日本京都大学的一个团队在研发一种轻质、低成本、高性能、无需稀土矿物的碳磁体方面取得了重大进展。传统磁体通常由钕制成,重量较重且面临供应风险。该团队专注于使用石墨烯纳米带(一种超薄碳结构)作为替代磁体材料。该研究成果于2025年1月8日发表在国际学术期刊《自然》上。

而日本Proterial(前身为日立金属)早在几年前也在研发铁氧体磁体技术。近日该公司试制了一款采用不含“钕”稀土的磁铁,改为以氧化铁为主要成分的磁铁,以用于电机,但这一方案短期内还无法量产应用。

此外,打造“稀土资源”循环经济也是重要的途径之一。日本建立“城市矿山”体系,计划通过电子废弃物回收满足国内30%的稀土需求。但实际上,日本电子垃圾回收成本高达50美元/公斤,是中国稀土出口价格的2-3倍。而欧盟“地平线2020”计划研发稀土回收技术,试图绕开中国专利,但因无法达到中国设定的环保标准,至今未能实现商业化。

因此,尽管稀土回收技术(如从废旧永磁体中提取钕、镝)已逐步成熟,但回收率受材料纯度、分离技术限制,且回收成本通常高于原生开采。目前全球稀土回收率不足5%,难以替代原生资源。

综上,稀土特别是重稀土已超越传统材料范畴,成为衡量国家科技实力与产业安全的核心指标。从驱动绿色能源革命到支撑智能制造升级,从保障国防安全到重塑地缘经济格局,其战略价值正随着技术迭代与产业变革持续放大。未来,谁掌握重稀土磁铁的技术主导权,谁就将主导全球高端制造业的发展方向。

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