有色金属—锆

s 锆分析报告
一、锆的简介
锆的元素符号Zr，位于化学元素周期表中IV-B族，它的原子序数是40，是一种银白色的过渡金属。

锆的表面易形成一层氧化膜，具有光泽，故外观与钢相似。

有耐腐蚀性，但是溶于氢氟酸和王水；高温时，可与非金属元素和许多金属元素反应，生成固体溶液化合物。

锆的可塑性好，易于加工成板、丝等。

锆在加热是能大量吸收氧、氢、氮等气体，可用作贮氢材料；锆的性能比钛好，接近铌、钽。

锆主要以矿物形成存在于大自然，锆在地壳中的含量居第20位，比常见的金属铜、铅、镍、锌多，却被称为“稀有金属”，是因为制取工艺较复杂，不易被经济地提取。

另外，在已发现的40多种锆铪矿床中，具有工业开采价值的只有10种左右，用于工业生产的仅有锆英石和斜锆石两种。

二、锆资源储蓄量丰富、供应集中
据美国地质调查局（USGS）统计，全球锆储蓄量51百吨、基础储蓄量77万吨（以ZrO2计），其中澳大利亚和南非拥有世界上最大的锆英砂储蓄量，储蓄量占比分别为44.6%和25%，基础储蓄量占比45.45%、18.18%。

我国资源储蓄量相对比较缺乏，储蓄量和基础储蓄量分别占世界的0.98%和4.81%。

表一：世界锆资源储量
国家矿产量（千吨）储蓄量储蓄基础储蓄储蓄基础2007 2008 （百万吨ZrO2) 占比占比
澳大利亚605 575 20 35 39.22% 45.45%
南非400 405 14 14 27.45% 18.18%
乌克兰35 35 4 6 7.84% 7.79%
美国0 0 3.4 5.7 6.67% 7.40%
印度29 29 3.4 3.8 6.67% 4.94%
巴西31 31 2.2 4.6 4.31% 5.97%
中国180 160 0.5 3.7 0.89% 4.81%
其他国家145 120 3.5 4.2 6.86% 5.45%
世界合计1430 1360 51 77 100% 100% 锆英砂主要产地集中于澳大利亚、南非Richards Bay Deposit 地区、美国佛罗里达以及非洲的莫桑比克和非洲的印度尼西亚、越南、印度等。

目前世界年产锆英砂在120—130万吨之间。

澳大利亚是世界第一大锆英砂生产国，目前世界市场份额总量1/3以上。

南非是世界第二大锆英砂生产国，产量仅次于澳大利亚，目前占世界市场份额总量约1/3。

表二：世界各国锆英砂产能分布
国家产能（吨）比例
澳大利亚460000 35.38%
南非430000 33.08%
美国180000 13.85%
印尼100000 7.69%
中国20000 1.54%
其他国家110000 8.46%
表三：锆英砂主要供应商
公司基本情况及产能国家
Iluka Resources Ltd Iluka 是世界第一大生产商，也是我国最大的锆英砂供应商，
分别在美国和澳洲两个国家从事开采工作。

在澳大利亚有9
个矿区在美国有2个矿。

澳大利亚
Tiwest Tiwest 是重要的钛精矿、锆英砂、钛白粉厂家，锆英砂的产
量为8-9万吨左右。

澳大利亚
RichardsBay Minerals(RBM) 澳大利亚和美国的合资公司，主要生产钛渣，锆英砂年产约
25万吨。

南非
NamakwaSands Limited 美国在南非的全资公司，年可开采400万吨矿石，锆英砂计
划产能6万吨。

南非
中国锆英砂产地主要分布在海南的文昌和万宁、广东的湛江，年产量约为2万吨。

加工粗砂的能力为4-5万吨。

国内只有海南文昌的锆英砂精矿的品质最好，万宁和湛江主要生产普通锆英砂。

从地区消费结构来看，中国和欧洲是主要的锆消费地区，各占约30%。

三、锆制品产业链
锆的应用领域非常广泛，主要以硅酸锆、氧化锆的形式应用于陶瓷、耐火材料等领域，这部分的应用占锆消费的90%以上。

另外，由于金属锆具有优异的核性能，它的热中子吸收截面小，仅为0.18×l0-28。

锆及其合金的一个重要用途就是作为核动力反应堆的燃料包覆材料和其他结构材料。

因此，锆及锆金的研究与发展是与核工业的发展密切相关联的，最初是用于核动力舰船，后来则大力发展原子能发电站。

锆是一种活性金属，对氧有很高的亲合力，这就导致在室温的空气中会形成保护氧化膜，这层保护氧化膜使得锆及其合金具有优良的抗腐蚀性能。

具有优异耐蚀性的锆对很多腐蚀介质有很强的抗力，同时又具有良好的力学和传热性能，以及显著的成本优势，使它成为当今石油化工领域优异的耐蚀结构材料。

工业锆产品广泛用于各类耐蚀工艺设备中，主要应用包括压力容器、热交换器、管道、槽、轴、搅拌器及其它机械设备以及阀、泵、喷雾器、托盘、除雾器和
塔衬料等。

据统计，仅有3%-4%左右的锆被加工成金属锆（或称海绵锆）的形式，再进一步加工成各种锆合金，应用于核燃料组件或者普通工业领域。

从加工难易程度、工艺水平、科技含量等方面而言，金属锆制品处于产业链最高端。

锆制品的应用领域如下表所示。

锆制品的应用领域：
我国锆产业链结构，为了便于行业内的协调和政府的管理，按专业特点将锆行业分为五大产业，分别为锆英砂采选、硅酸锆（锆英粉）加工、化学锆制品生产、电熔二氧化锆生产、锆冶炼和加工等五个单元
我国锆的消费结构中，陶瓷占63.09%，化学锆（不包括锆金属）占22.08%，电熔锆占8.04%，金属锆占3.63%.
四、金属锆及下游产业链分析
金属锆制品分为两大类，一种为核级锆，主要用作核动力航母、核潜艇和民用发电反应堆的结构材料、铀燃料原件的包壳等，是重要的战略金属；另一种为工业级锆，主要用于制作化工耐酸碱的设备、军工、电子行业。

主要部件主要用途
核燃料及附属材料锆可以作固体燃料铀合金的添加剂；锆及锂的氟化物可用作液体燃料的熔岩
结构材料反应堆的高压容器，高压水箱等
减速材料使用ZrH2等，在反应堆中，高能中子与之发生弹性碰撞时，能够有效的吸收中子的能力
屏蔽材料屏蔽目的，首先是尽可能的减少人体所受的照射，此外防止材料设备受射线照射后性能恶劣。

工业锆及其合金材料的应用
应用领域性能
生产食品和药物的设备即可以解决酸的腐蚀问
题，又保证了食品和药品
的纯净。

各种容器和设备的衬里或复合板设备工业锆板衬里的容器耐腐蚀。

也用作高温
耐热合金钢的保护层
石油化工设备中的蒸汽喷嘴，耐酸排风扇叶，搅拌器，离心机，泵，阀，接管零件，机械封口，热交换器等，例如：农药反应器、染料中间产品搅拌器、双氧水水解管、焦炉回收硫反应罐、酸再生塔、酸反应罐、乙烯生产反应器、乙烯生产设备中的阀门、管道等。

耐各类腐蚀性介质的腐蚀，用以代替不锈钢、钛等。

金属锆的生产过程：锆矿石经过精选提取锆矿砂（精矿），然后冶炼成海绵锆，在冶炼海绵锆的同时进行锆铪分离，冶炼出海绵铪。

再将海绵锆熔铸成锆铸锭（和钛铸锭相同），锆铸锭再经过加工制成锆坯（锆管坯、锆板坯、锆棒坯等），最后经过挤压等压力加工制成锆材。

核级锆材料的生产流程：
目前金属锆的主要生产方法是镁热还原法，即利用金属镁还原四氯化锆制取海绵锆的方法。

目前金属锆的主要生产方法是镁热还原法，即利用金属镁还原四氯化锆(ZrCl4)制取海绵锆的方法。

主要包括3个主要环节：锆英砂的分解和四氯化锆的制备；锆和铪的分离；四氯化锆精制和镁热还原制取海绵锆。

3个程序完成就可生产出核级海绵锆，若制取一般工业级海绵锆，则无需分离铪，完成1、3步骤即可得到工业级海绵锆。

用镁还原ZrC14获得的海绵锆不具备可塑性，不能直接加工，且锆加热时可与空气中的氧气发生反应，因此海绵锆必须根据核反应堆的特点添加少量锡、铁、铌等元素后再熔成锭。

在冶炼海绵锆的过程中，锆铪萃取分离，制取原子能级海绵锆是其生产的核心技术。

如果不能做到锆铪分离，那就只能制造工业级别的海绵锆（其中大约含有4～5％的铪）。

五、核级锆材国产化进程渐行渐近
海绵锆的下游是锆材，海绵锆必须根据工业需要或者核反应堆的特点添加少量锡、铁、铌等元素后再熔成锭，将
海绵锆熔铸成锆铸锭，锆铸锭再经过加工制成锆坯（锆管坯、锆板坯、锆棒坯等），最后经过挤压等压力加工制成锆材。

目前，国外生产厂商它们从铸锭到成品管的成材率约为60％～80％。

从终端用途分类，可以分为核电用锆材和工业用锆材。

1、我国生产能力情况。

我国目前共有两条生产线具备生产锆合金管棒材的能力。

西北锆管：西北有色金属研究院和宝钛集团有限公司在获得国家资金支持的基础上并自筹部分资金建设了锆铪材生产线（西北锆管有限责任公司，目前已划拨为国核锆业的全资子公司）公司拥有一条先进完备的核级锆材生产主要设备从德国等发达国家国引进。

公司以核级锆材加工制造为主营业务，曾多次荣获国家级科研奖。

其研发制造的我国首批核级锆材用于我国第一座核电站秦山一期核反应堆燃料组件的制造环节中。

目前，中核建中核燃料元件有限公司、中核北方核燃料元件有限公司所生产的燃料组件部分锆管亦由公司供应。

除为核反应堆燃料组件提供核级锆材外，公司还向石油、化工等产业提供工业级锆管生产能力达到年产6×105m。

目前公司锆管年生产能力已达到60吨，其它异型材、锆材、棒材等生产能力40吨，总体年生产能力达到100吨。

西北锆管的产品已经通过国家核工业总公司、中国核
动力院和宜宾核燃料厂等国内专家的联合质量认证和用户鉴定。

公司还分别同法国、加拿大、俄罗斯等国外大公司签订核燃料组件锆材的生产技术转让合同，具备了向引进核电站重水核反应堆提供锆材的资格。

2005年3月公司生产出首批重水堆用锆-4合金板、棒、线材。

上海高泰稀贵金属股份有限公司：上海高泰也建立了一条锆管材生产线，公司成立于1998年5月，注册资本9320万元，公司专门从事核电用核燃料包壳管和稀贵金属材料及高精密金属管材的生产和研发。

目前，中核建中核燃料元件有限公司持有公司5082万股股份，占总股本的54.53%；嘉宝集团（600622）持有2178万股股份，占总股本的23.37%。

公司生产各种核反应堆用Zr-4合金管棒、Zr-704合金管棒，并生产φ2.0～φ30mm规格、符合各种标准的化工锆及锆合金无缝管产品。

公司引进法国、加拿大先进的核电管材制造技术，先后为中核建中核燃料元件公司提供了300Mwe级核电站用锆合金包壳管，该产品在核反应堆内运行状况良好；同时也为秦山三期提供了重水核反应堆用CANDU管。

目前公司锆合金管生产能力70吨/年，拟扩建至150吨/年。

2.工业锆材合金
工业用海绵锆材市场受益于我国化工业的飞速发展呈现出了升温趋势。

锆由于其优异抗腐蚀性而广泛应用于化工设备制造，尤其是醋酸、农药、塑料等行业用反应器、热交
换器、泵、阀、管道等。

近年来，我国每年民用锆材（锆铪不分离的锆材）约500吨。

2009年10月，经专家组严格评审，宝钛生产的工业级锆合金——Zr-3锆板(管) 材质量与国外先进水平相当，已满足ASME 压力容器使用的要求，完全可以替代进口产品用于压力容器的建造。

六、全球核级海绵锆的供需平衡
海绵锆包括核级海绵锆和工业级海绵锆。

锆合金由于其与核燃料优良的相容性和优异的耐蚀性和加工性能，用于核燃料的包壳、格架、端塞和其它堆芯材料，由于燃料消耗及辐照，每年要更换三分之一，使其成为经常性消耗材料。

核级海绵锆是加工锆合金关键原材料。

1.全球核级海绵锆供需情况
（1）全球核级海绵锆产能造8500-8600吨左右
目前全球生产核级海绵锆的厂家主要包括美国华昌、西屋电气公司、法国CEZUS和俄罗斯切别兹基机械厂四家，合计总产能为8500吨。

国别美国法国俄罗斯加拿大日本总计4000 2500 1000 500 500 8500
海绵锆
产能t/a
（2）目前全球核级海绵锆需求大约在5000-6000吨左右目前关于全球合计海绵锆的需求方面，没有比较一致
的数据。

从公开资料可以查到数据有一定的差距。

1）据美国Ux-Consulting公司数据，全球核级海绵锆需求大约在5000吨左右；
2）据美国西屋的数据，其海绵锆年产量在2000-2200吨，占全球的40%左右，可以推算出全球需求在5000-5500吨；
3）据Matamec勘探公司的数据，目前全球大约消耗7000吨海绵锆，其中85%左右用于核能方面，即大约6000吨左右。

》数据，全球海绵锆的实际产量只占产能
4）根据《中国新材料产业发展报告（2004）的71%。

根据世界核电装机容量来的情况来，目前和2004年的水平仅有小幅增长，所以预计海绵锆的需求也基本持平。

所以按照全球产能8500吨计算，海绵锆需求在6000吨左右，其中核级海绵锆在5100-5400左右。

所以综合来看，全球核能级海绵锆的需求在5000-6000吨左右。

全球现阶段
供给8500-8600吨
需求5000-6000
产能利用率58.8%-70.6%
我国核级海绵锆供需现状：
我国现阶段2020年
供给0 2500吨
需求242 1500-1800
产能利用率——60%-72%
总体来看，我国到2020年核级海绵锆的供给平衡情况与目前或者2020年全球核级海绵锆的供给平衡情况基本一致。

在目前全球核级海绵锆锆供需的状态下，核级海绵锆毛利率处于较高的水平。

从这个角度来看，按照我国规划的核级海绵锆的产能来看，未来不不用担心产能过剩的局面，核级海绵锆依然能够保持目前的高盈利水平。

八、金属锆相关上市公司
（1）东方锆业（002167）
东方锆业是以研发、生产和销售锆制品为主营业务的高新技术企业，是国内锆系列制品产销最齐全的公司之一。

在产品结构上，目前公司以生产高品质传统锆制品氯氧化锆、二氧化锆、硅酸锆以及高附加值的新兴锆制品复合氧化锆和氧化锆结构陶瓷为主营业务收入和毛利的来源。

近期公司通过收购朝阳百盛锆（拥有3000吨四氯化锆、600吨工业级海绵锆、150吨核
级海绵锆的生产能力）拥有了核级海绵锆的生产技术，并拟投资5.2亿建设1000吨核级海绵锆生产线。

预期项目2010年下半年建设，2012年上半年投产。

根据公司公告，项目完全达产后预计实现年销售收入 4.36亿元，利润总额10,843万元。

但我们预计项目完全达产的周期会比较长，但是长期（5-10年）的发展前景非常可观。

（2）嘉宝集团（600622）
公司主营业务为房地产，同时涵盖商业贸易、电子及电容器制造业务。

公司持有上海高泰稀贵金属股份2178万股股份，占总股本的23.37%。

目前上海高泰锆合金管生产能力70吨/年，拟扩建至150吨/年。

2、民用锆材相关上市公司：锆业务仅仅是锦上添花
（1）西部材料（002149）
公司主营业务为稀有金属复合材料（钛钢复合板）、钛材、难熔及贵金属、金属纤维制品等。

公司IPO募投项目包括建设60吨锆板材生产。

目前国内使用的锆板材基本上是从美国华昌公司及法国欧洲锆公司进口的，预计公司的锆板材指标与国际知名公司产品性能相近，具有较强的性价比优势，一定程度上可以替代进口。

该项目实施建成后，将填补国内锆板材生产空白，解决锆板材国产化问题，部分满足核反应堆及民用化工部门的需求，目前仍在建设中。

（2）宝钛股份（600456）
公司的主营业务为钛产品，占公司主营业务的75%以上。

宝钛股份拥有国内锆材加工行业唯一的国家级企业技术中心和国际科技合作基地，公司于1967年开始锆及其合金的熔炼试制与生产，1969年基本形成了较完整的锆材及合金材生产线；2009年10月，经专家组严格评审，宝钛生产的Zr-3锆板(管) 材质量与国外先进水平相当，已满足ASME 压力容器使用的要求，完全可以替代进口产品用于压力容器的建造。

未来公司将逐步建立和完善工业级锆加工材标准和工艺体系，形成一条完整的工业锆材大型化、产业化生产体系。

2009年年报显示，公司锆业务收入为5084万元，占比2.2%，毛利率高达41.07%，毛利为2087万元。

公司的锆板售价较进口低30%左右，目前公司的锆材订单主要来自替代
进口，作为打破了我国工业级锆材长期依赖进口格局的龙头企业，后期的增长空间依然很大。

九、总结
由于日本核泄漏等问题，世界各国的核工业发展受阻，我国的核电站发展也受到严重冲击，因此对于海绵锆需求也将受到巨大冲击，所以对海绵锆的需求前景看淡。