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稀土永磁材料:節能急先鋒 低碳顯身手

    稀土永磁材料是金屬系和鐵氧體系之后開發成功的第三代永磁材料。稀土永磁材料自60年代問世以來,一直高速發展,按其開發應用的時間順序可分為四代:第一代為SmCo5系材料;第二代是Sm2Co17系磁體;第三代則為80年代初期開發成功的釹鐵硼(NdFeB)系磁性材料,因其優異的性能和較低的價格很快在許多領域取代了Sm2Co17型磁體,并很快實現了工業化生產;第四代為稀土鐵氮(Re-Fe-N系)和稀土鐵碳(Re-Fe-C系),當前仍處于研究開發狀態。釤鈷永磁是最先發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,因含有昂貴的戰略金屬鈷使其發展受到很大限制。目前用量維持在600-700噸,主要應用于軍工領域;稀土鐵氮永磁主要指2:17型釤鐵氮化合物及我國楊應昌原始發明的1:12型釹鐵氮化合物,同時具有較高的磁性能和耐蝕性,由于工藝問題,目前應用較少。釹鐵硼永磁發明于1983年,正值電子計算機、辦公自動化、家電產品普及和微型化的關鍵時刻,迫切需要強力磁體,釹鐵硼不僅磁性能高,而且價格低廉,它的問世給磁體帶來了革命性變化,同時使全球計算機、通訊等產業得到了飛速發展,目前是稀土磁性材料的主力軍,是當之無愧的永磁之王。

  傳統應用領域穩定增長

  西方國家稀土永磁的傳統應用領域為計算機、家電、汽車及各種工業電機。

  日本是計算機、家電、汽車的生產大國,釹鐵硼磁體在日本的應用是發達國家的典范,日本釹鐵硼在2000年之前,用量最大的是VCM,占比50%左右,自1995年以后在電機領域的應用就有明顯的增長,07年占到磁體用量44%。

  用量的增長與磁體性能以及電機設計的改進直接相關,如由于采用了高性能燒結釹鐵硼磁塊,IPM型電機的出現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,擴大了其在伺服電機,壓縮機電機,電梯電機以及混合動力汽車的驅動電機方面的應用,稀土永磁的用量穩定增長。

  我國的釹鐵硼磁性材料傳統應用領域主要包括MRI,VCM,DVD/CD存儲器,CD拾音器,電動自行車(EB)和電動助力車(EAV)、揚聲器、磁分離器、磁化器以及用于油田和石油工業的脫蠟器,用量穩定增長。

  節能效率王,低碳顯身手

  和傳統電機相比,稀土永磁無鐵芯電機具有高效節能、重量輕、體積小、控制調速性好、可靠性強等特點,可廣泛應用于風力發電、電動汽車、工業電機、家用電機等領域。

  在工業節能電機方面,我國重點耗能行業的風機、水泵、壓縮機等通用設備耗電約占40%以上,年用電量超過5000億千瓦時。據保守估計,采用稀土永磁無鐵芯電機拖動通用設備的系統運行效率平均可提高20%—40%,節電潛力1000—2000億千瓦時。

  目前,我國風電發電設備市場規模近千億元,稀土永磁無鐵芯風力發電機市場需求巨大。在目前裝備的各類風力發電機組中,永磁風力發電機因其效率高、體積小、可靠性高、結構簡單等特點,成為風力發電機的首選。使用稀土永磁材料,能使發電機的效率提高到85%以上,同時采用永磁發電機,還可做到風力機與發電機的直接耦合,省去變速箱,從而提高可靠性,減小系統噪聲,降低維護成本。2008年,我國新增風電機組5130多臺,裝機容量630萬千瓦,總裝機容量連續第四年翻番增長,全國累計裝機容量已達到1221萬千瓦。預計到2015年我國風電有望實現1億千瓦裝機容量,按照每臺1MW級永磁風力發電機需用釹鐵硼0.6~1.5噸計算,約消耗釹鐵硼6~15萬噸,這為釹鐵硼永磁材料今后的應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發展的戰略性新興產業,根據最新的規劃,到2015年,我國在推廣應用新能源汽車將達到100萬輛,國家投入1000億投入基礎研發和基礎設施建設,新能源汽車國家隊投入1000億進行企業層面的研發。由于永磁同步電機的能效利用率極高,兼具體積小重量輕的優點,未來將廣泛應用于電動汽車上。

  節能家電也是未來釹鐵硼重要的替代應用領域。目前在日本和歐美等國98%左右的空調均為變頻空調,但我國目前應用較少。變頻空調由于具有舒適、節能等特點,勢必成為未來的一種趨勢。稀土永磁電機將被廣泛運用于空調機、空氣壓縮機、風機等家用電器領域。由于我國家電市場巨大,變頻家電的發展,必將為釹鐵硼永磁開拓一個新的應用領域。

  在低碳經濟的發展趨勢下,隨著新的應用領域不斷開發,預計未來5年釹鐵硼行業全球仍將保持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劃、出口配額、行業準入和污染物排放標準等政策方面控制力度的加強,以及強勢企業進駐稀土礦產地“自下而上”式的資源整合步伐加快,供應端將從中國式產能擴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領域的應用沒有衰退,而隨著低碳經濟的到來,風電、新能源汽車、節能壓縮機等新的應用領域正在快速增長。

  從原料供應看,生產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以及企業資源整合的完成,稀土金屬資源供應將變得緊缺,價格上漲,對釹鐵硼的原料成本構成一定壓力;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口釹鐵硼成品。國內企業的技術也逐漸成熟,高端釹鐵硼磁體的生產已進入產業化階段,產品正實現進口替代和出口發達國家市場。

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