核心观点摘要
钨作为一种不可替代的战略性金属,凭借其高熔点、高硬度和优异的耐磨性,在机械制造、金属切削机床、矿山采掘等领域发挥着关键作用。从供给端来看,中国是全球钨资源的主要供应国,占全球储量的52%和产量的80%,但长期开采导致资源品位下降,原矿品位从2000年0.35%降至目前的0.28%左右,储采比降至37年,叠加环保政策趋严(国内2024年全年开采指标11.4万吨,同比+2.7%),国内产量增长受限,全球供应压力日益凸显。需求端呈现传统需求+新兴需求双轮驱动的局面,传统硬质合金领域占钨消费65%,未来受益于制造业升级。钨在光伏钨丝、航空航天、汽车、钨化工等新兴领域的应用推动需求持续增长,其中光伏钨丝凭借细线化优势(较碳钢丝寿命提升10倍)有望成为硅片切割新一代技术方案。
正文
钨:全球重要的战略资源
钨金属基本介绍
钨性能优越,不可替代,应用广泛。钨(化学符号W,原子序数74)是一种分布较广泛的元素,几乎遍见于各类岩石中,但含量很低,在地壳中的含量为0.001%。钨具有优良的物理化学性能,包括高熔点、高密度、高强度,以及良好的导电性和导热性。此外,钨还具有较强耐磨性、较强耐腐蚀性、高导电性、高导热性等优势。因而,钨及其制品广泛应用于机械制造、金属切削机床、矿山采掘、航空航天、汽车工业、新能源、国防等领域,难以被其他金属材料替代。具有不可或缺的关键作用。
钨是稀有的全球重要的战略资源。由于钨的稀缺性和不可替代性,目前被世界各国列为重要战略金属,被誉为“高端制造的脊梁”。钨在实际消费应用上以各类合金系产品为主,包括硬质合金、合金钢、耐磨合金和强热合金等。硬质合金广泛应用于工业领域中的刀具制造,被誉为"工业牙齿"。
目前具备经济开采价值的钨矿石主要为黑钨矿((Fe,Mn)WO₄)和白钨矿(CaWO₄)。我国白钨矿富矿少,品位低,占68.7%;黑钨矿富矿多,品位高,占20.9%,混合型黑白钨混合矿与其他矿物伴生,成分复杂难选难冶,占10.4%。由于近些年发生持续开采活动(有12座矿山开采历史超过100年),黑钨矿资源日趋枯竭,品位低、回收成本高的白钨矿逐步取代黑钨矿成为主要的钨矿开采矿种。
钨的工艺流程
钨产业链价值集中于上游资源和下游加工端。从产业链看,上游主要是钨矿开采及钨精矿生产,选矿包括破碎与研磨、重力选矿及浮选(适用于低品位矿)等步骤,冶炼环节为APT(仲钨酸铵),中间产品主要有钨粉、碳化钨粉、RTP粉料(用于生产硬质合金的粉末原料)等,下游产品主要为硬质合金,其次为钨特钢(钨系高温合金、高速钢等)、钨材(钨丝、钨棒等)、钨化工(钨酸、钨酸钠、钨酸钙等)。
钨的中游冶炼包括精矿分解、提纯和钨粉制备等关键步骤。
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精矿分解是采用湿法冶金将采选后的钨精矿中钨化合物转化为钨酸或仲钨酸铵溶液。
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纯步骤致力于去除钨酸或钨酸铵溶液中的杂质,以获得高纯度的钨化合物,APT煅烧可获得WO₃。钨粉制备步骤常采用氢还原、碳还原或金属热还原等方法,将钨化合物还原为钨粉。
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最后,钨粉经过球磨、过筛和合批处理用于制备碳化钨粉,而碳化钨粉则是硬质合金和热喷涂的主要原料之一。由于中游冶炼端的市场竞争较为激烈且技术门槛较高,中游企业通常需要投入更高的成本和应用更复杂的技术,中游行业整体盈利水平较低。
钨的供给分析
供给:全球钨储量及产量情况
供应:全球钨的供给集中度较高,中国钨的储量、产量均位居全球第一。据美国地质调查局(简称USGS)统计,截至2023年底,全球钨资源总储量为440万吨,全球钨储量CR3为74%;我国钨资源储产量为230万吨,占比约52.3%,产量6.3万吨,占比约80.8%。中国钨的供给集中度也较高,截至2022年底三氧化钨资源储量和钨精矿的产量主要集中在江西、湖南、河南,三地合计占全国比重分别为82%和85%。2023年五矿集团、江钨集团、厦门钨业、洛阳钼业、章源钨业五家大型企业合计钨精矿产量占全国50%以上,C5达50%以上。
储采比:据USGS估算,2023年全球钨的储采比为56年,高于中国37年的储采比。但由于前期中国钨资源被过度开发,中国钨的储采比从1995年的46年降至2023年的37年水平。
现状:中国钨储量的全球占比在2010 年达到峰值65.5%后开始下降,2023年降至52.3%。但中国钨产量占比却保持在高位,在2004年达到峰值90.9%,2023年仍然高达80.8%。由此可见,中国是钨金属的生产大国,海外钨资源储量虽然高但由于开采难度大、进展缓慢,导致海外钨产量不及预期。
供给:国内情况
中国钨资源经历了长期过度消耗,矿石品位持续下降,再生钨发展较慢,供应压力逐步增加。据中国有色金属工业协会统计,2000年-2021年,中国钨原矿品位从0.35%下降0.06ppt 至0.29%,中国生产的钨精矿品位从68.20%下降13.03ppt 至55.17%。
中国钨精矿超采率自2020年加速下降。据中国有色金属工业协会、亚洲金属网统计,钨精矿超采率(实际产量超过总量指标的比例)从41%降至11%。从相关性看,2005-2017年钨精矿超采率和钨精矿年均价走势存在一定的正相关性,反映出产业内的超采行为很大程度上与价格刺激有关。但从2020年起,中国钨精矿超采率从32%加速降至2023年11%,钨精矿产量增速和钨价走势转为负相关。在钨价中枢走强背景下,钨矿超采率反而加速下降,这很大可能与中国钨矿总量控制指标趋紧,以及环保督查趋严有关。
从1991至2005年,中国开始对钨矿开采实施总量控制,并明确环保要求,成立各地督查小组,且近几年政府对国内钨矿开采总量指标控制偏紧。从短期看,2024年8月,中国自然资源部下达2024年全年指标11.4万吨,同比增长2.7%(2023年为11.1万吨),较去年增速+0.9ppt,符合预期,表面政策维持偏紧态势。回顾来看,近几年钨矿开采指标增速总体趋缓。2018年12月自然资源部发布通知,强化钨矿矿业权申请条件和环保要求,开采指标增速从2018年的+10%回落,2019-2024年为+5.0%/持平/+2.9%/+0.9%/+1.8%/+2.7%,2018-2024年CAGR仅+2.2%。
受品位变化、环保要求等影响,中国供给增速明显放缓。据中国钨业协会统计,1H24全国钨精矿产量约5.6万吨,同比下降1.72%,2024年,全国钨精矿产量12.7万吨,同比下降0.78%;APT产量12.5万吨,同比下降0.79%。
供给:海内外矿山产量预测
全球钨矿分布不均衡,主要分布在环太平洋成矿带分布,占钨矿总量超过1/2以上,国内钨矿集中在中南部,是世界钨矿床分布最密集的地区,有朱溪钨矿、 大湖塘钨矿、柿竹园钨矿、三道庄钼钨矿床等8个超大型钨矿床。
国外钨矿储量与我国相比仍有一定差距,我国在钨矿供应端具有主导权。由于过去几年钨价低迷,企业存在资金压力,CAPEX投资较少,投产进程较慢,且单体钨矿缺乏成本优势,加之国内对开采总量控制较为严格,国内外新建项目较少且短期增量有限,国外钨资源的开发不会对供应造成大的波动,钨资源供应或将持续紧张。
再生钨是全球钨供给的重要组成部分,我国回收利用率低于发达国家。根据江西省钨与稀土研究院统计,目前全球钨的供给由两部分组成,一是原生钨精矿供应,占比76%,其中66%成为最终的钨产品,10%为生产过程中的废料重新生产,剩余24%为钨的二次资源利用,如废旧的硬质合金、钨材、合金钢、钨触点材料以及催化剂等。
根据国际钨业协会(ITIA)测算,近年来全球再生钨资源回收利用率(再生利用量占消费量的比例)逐步提升至30-35%,欧美等发达国家再生钨利用率超过40%,知名刀具品牌瑞典山特维克再生钨资源回收利用率已达50%,未来目标是超过90%。我国尚未形成有效的再生钨回收体系,2023年再生钨(废钨)消费为1.1万吨,钨消费合计为6.42万吨,废钨回收率仅为20.7%,并且我国面临着回收来源较窄,回收质量差,环境污染较重等问题,有待进一步的技术突破和推广应用。随着未来大型公司在再生钨技术层面的提升,通过技术创新和人才培养来标准化和规范化回收过程,回收率有望改善。
钨的需求分析
需求:传统需求受益于制造业转型升级和新兴需求拉动
根据国际钨业协会估算,目前全球钨的消费结构为硬质合金65%、钨特钢14%、钨材12%、钨化工及其他占9%。根据弗若斯特沙利文统计,按金属量算,2023年全球钨消费量为12.41 万吨,其中我国原钨消费为5.32万吨,占比43%,中国以外的钨消费量为7.09 万吨,占比57%。
硬质合金:碳化钨为主要原材料,硬质合金是钨最大的消费领域,广泛应用于制造加工行业。据安泰科统计,2023年硬质合金占中国钨消费量的56%,是中国钨下游消费的最大领域。从中国硬质合金的消费结构看,据中国钨业协会估算,2023年切削工具、耐磨零件、矿用工具、其他领域占硬质合金消费的比重为51%、24%、20%、5%。其中切削刀具作为硬质合金的最大应用领域,新兴需求多点开花,传统需求则受益于制造业转型升级。
传统需求:国产替代背景下,中国硬质合金刀片走向高端化,具有广阔空间。高端化方面,据中国机床工业协会估算,2022 年我国切削机床数控化率为46.3%,与发达国家机床约70%的数控化率相比差距不小,高端数控刀片具备较大发展空间。从销售单价看,海外产品走高端化路线,据海关总署统计,截至2024年8月我国硬质合金刀具进口刀片均价为国产同类出口产品均价的2倍以上。国产替代方面,据中国机床工业协会测算,2019-2022 年中国刀具市场国产化率从65%升至73%,预计在追求国产高端化和国产替代的影响下,2022-2025 年国内市场数控刀片需求有望从5.7亿片提升至8.1亿片左右,CAGR达+12%,预计我国刀具市场规模在2030年将达631亿元,CAGR达 4.14%。
矿用合金是中国硬质合金的另一大应用领域,消费占比约20%,有望受益于中国采矿业资本开支的加速增长。近三年矿业金属价格抬升,中国采矿业capex增速也保持较高水平。据国家统计局,2023/2024年国内有色金属矿采选业固定资产投资完成额累计同比增长达43%/27%的较高水平。
需求:新兴需求方兴未艾
新兴市场:当前航空航天+新能源领域+3C电子全球用钨量合计占比约4.5%-6%(4500-6000吨),仍属小众市场,但增速快。
一是新能源汽车领域,相较传统燃油车新增“三电系统”(电池、电驱、电控),新能源车加工的复杂程度、数控化程度及加工精度要求较高,对于高端数控刀具存在较大需求。钨丝还可用于制造高精度磨具,满足汽车、精密仪器的加工需求,并可加工成碳化钨、钨铜合金(W-Cu)和纳米钨复合材料,应用于动力电池、电机、高压电子元件等,若碳化钨负极、多孔钨轻量化材料商业化成功,需求可能爆发式增长。
二是航空航天领域,航空航天结构件形状复杂、精度要求高,在加工中对刀具的使用寿命、加工精度、稳定性要求很高。钨丝因其高熔点、高强度和耐腐蚀性,被广泛应用于高温合金、火箭发动机等关键部件。依赖卫星星座和军事冲突频率,需求更稳定但增速较慢。
三是3C电子领域,3C电子领域年消耗钨约 1200-1500吨,占全球钨消费的1.5%-2%,主要集中于半导体靶材(占60%)和高端消费电子结构件(30%)。
需求:光伏钨丝硅片大尺寸、薄片化趋势明确
2023年光伏钨丝占中国钨消费的1%左右,作为细分领域是钨下游增速最快的。根据中国光伏行业协会(CPIA)测算,用于光伏晶硅切片的金刚线需求量占总需求量的90%以上。在光伏产业持续降本增效的背景下,硅片加工环节呈现“大尺寸+薄片化+细线化+自动化及智能化”发展趋势,金刚线线径有下降需求,相比之下,钨丝金刚线线径下降5μm,寿命是前者的十倍以上,随着钨丝生产技术的成熟以及光伏产业技术升级趋势下,假设未来几年钨丝金刚线渗透率有望提升至50%以上,那么钨丝将成为下一代母线材料。
一是参考CPIA测算和公开资料,2023年N型单晶硅片的市场占有率继续提升,硅片大尺寸、薄片化趋势不断明确。
二是碳钢丝金刚线线径已接近极限,光伏钨丝不仅能做到细线化发展,而且抗拉强度也更强。
三是钨丝金刚线的经济性有望不断提高。钨丝金刚线线径在30μm时,经济性和主流碳钢丝金刚线基本打平,钨丝金刚线线径在28μm时经济性优于碳钢丝金刚线。
全球光伏装机量有望持续增长,叠加渗透率提升空间广阔,钨丝金刚线有望成为钨下游增长最快的细分领域。据Solar Power Europe的中性预测,2022-2026年全球光伏行业新增装机量有望从239GW增至534GW,CAGR+17%。参考美畅股份、高测股份等公司公告,假设单位硅片需求(GW)为单位光伏装机量(GW)的1.25倍,以及单GW线耗约50万km等条件,预计钨丝金刚线渗透率有望从2022年约10%提升至2026年的60%。按钨金属量算,假设1亿米光伏钨丝需求量对应1.86金属吨钨消费量,预计全球光伏钨丝消费量有望从2022年278吨增至2026年3728吨,CAGR高达+68%,光伏钨丝占全球原钨消费的比重也有望从2022年0.2%升至2026年2.8%,成为钨下游消费增长最快的细分领域。
钨的价格及成本分析
影响钨价的主要因素
1. 供需关系(最重要),供需直接决定价格长期趋势。
供应端:1)中国占全球钨供应80%以上,开采配额、矿山产能及环保政策(如环保限产导致环保不达标矿山被关停)直接影响供应量;2)新矿开发周期长(5-10年),短期供应弹性低。
需求端:硬质合金(占65%)需求受制造业、采矿业影响;新能源汽车(电池、电机)、航空航天(高温合金)等新兴领域增长迅速。
2. 监管政策(次重要),中国对钨的战略资源管控是关键。
开采配额:中国每年设定钨精矿开采总量指标,超采受限.
出口管制:中国对钨制品出口加征关税或限制配额,抬高国际市场价格。
3. 库存水平(第三重要),库存反映市场短期供需平衡状态。
4. 关税与贸易政策(次要),关税调整主要作用于国际贸易成本。
钨价具有较强的成本支撑,含税成本在10万元/吨左右。根据百川盈孚的数据,2023年钨精矿生产成本基本处于9.6-10.7万元/吨范围。2024 年 1-3 月,钨精矿生产成本小幅增长,处于9.8-10.8万元/吨范围。
持续偏紧的供需平衡表也驱动了全球钨产品的显性库存去化至历史低位。据亚洲金属网披露,截至2024年7月,中国APT 生产商、碳化钨生产商的库存水平分别为1200、500 吨左右,处于历史低位。据USGS 统计,美国钨库存也从1960年代约6000吨高位降至2019年的1050 吨,处于历史低位。
全球钨精矿成本上行压力日益凸显,海外矿山资本开支的加速需要更高的激励价格。只有钨价上行才能激励全球钨矿开采,对冲钨矿成本抬升困境。
风险提示
钨供给增量超预期;下游需求不足;关税政策限制贸易等。
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