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钽行业深度研究中游毛利顺势而上,下游空间

发布时间:2023/3/13 1:59:30   
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(报告出品方/作者:东方证券,刘洋、张斌梅)

一、钽金属行业:中游冶炼加工产品成行业关键枢纽

1.1金属概况:仅次于钨、铼的第三难熔金属

钽为一种金属元素,原子序数为73,化学符号为Ta,属于VB族元素,对应的单质为刚灰色金属,主要存在于钽铁矿石之中,常与铌共生。

钽的物理性质十分优越,硬度适中,富有延展性,可拉成细丝式制薄箔。含有钽元素的钽金属属于难熔金属,是仅次于钨、铼的第三难熔金属。钽的塑脆转变温度很低,需要达到零下度,其单质和合金都具有非常高的熔点,钽单质熔点为度,沸点需达到度。其热膨胀系数很小,每升高一摄氏度只膨胀百万分之六点六,韧性强,在室温下也具有高于大部分金属元素的优良物理性质,更适用于加工。钽的化学性质十分出色,具有极高的抗腐蚀性,对盐酸、王水均不产生反应。钽金属具有冷加工性能好,化学稳定性高,抗液态金属腐蚀能力强,表面氧化膜介电常数大等一系列优良的性能。其抗腐蚀性强的主要原因是表面生成稳定的五氧化二钽保护膜。钽金属在电子、冶金、钢铁、化工、硬质合金、原子能、超导技术、汽车电子、航天航空、医疗卫生等高新技术领域均有重要应用。

1.2钽产业链:全球一体化,中国初级产品最大生产商地位形成

在全球一体化的背景下,钽金属产业链的集中度较高,每个环节均已形成固定龙头,中国面临产业链集中度高,高端化转型受阻的挑战。钽金属产业链主要可分为原材料、中游湿法火法冶炼加工、下游应用产品、终端市场销售四个环节。原材料环节:全球重要的钽矿主要分布于西澳、南美的巴西、非洲的刚果、卢旺达等地,其中西澳的Wodgina、Greenbushes、BaldHill、MountCattlin四大矿山钽储量最高,在这四座矿山中,钽矿作为锂矿的伴生矿,供给易受到锂矿开发的影响。根据USGS不完全统计,澳大利亚的钽矿资源占全球近70%;世界第二大钽储量国为巴西,巴西的皮廷加与Mibra矿山也具有一定储量,据USGS统计,巴西的钽矿资源占全球28.57%。

中游湿法火法加工环节:钽粉、钽丝等中游产品生产商主要以美国CABOT、德国H.C.Starck,中国东方钽业为主,钽丝生产商除以上提及的龙头生产商,还包括奥地利公司PLANSEE。中国中游竞争格局清晰,行业集中度高,龙头东方钽业市占率第一,其余较知名的钽加工企业还包括港股上市企业稀美资源、株洲硬质合金集团有限公司、肇庆多罗山蓝宝石稀有金属有限公司。下游应用产品+终端应用场景:钽电容占钽下游需求占比最高,约为24%,终端应用场景可分为军用领域与民用领域,军用领域以钽电容为主,民用领域包括消费电子、冶炼金属、超导技术、汽车、钽靶材、医疗器械等领域。钽金属作为小金属类别,需求量的绝对值较小,却是电子行业、汽车行业、军用行业等行业缺一不可的必需品,市场空间不容小觑。

由于钽矿石的严重稀缺与生产纳米级钽粉等高端产品的技术壁垒高,钽金属行业已经逐渐形成全球一体化的格局。世界超过70%钽矿由非洲国家(包括刚果民主共和国、卢旺达、尼日利亚、塞拉利昂等)生产及供应,之后运送至中国、巴西、泰国、德国、美国等湿法冶金加工厂,年开始,中国湿法冶金公司向下游运送的初级产品占全球运输逾78%,成为初级产品的最大生产商及卖家。湿法冶金后再运送至中国、德国、美国等火法冶金加工厂,湿法冶金与火法冶金厂常为同一公司两项业务,目前全球湿火法冶炼厂竞争格局基本确立,以美国Cabot、德国H.C.Starck、中国东方钽业为主,此三大原材料加工商生产的电容级钽粉占全球的80%以上。东方钽业为我国钽行业的绝对龙头,金属钽产量占国内市场约60%,钽丝、钽粉产量分别占全球约25%、60%。

加工后的钽粉、钽丝作为原材料运送至美国、德国、英国及法国等欧洲国家、日本、韩国、中国等下游应用产品钽电容,钽靶,医疗器械等厂商进行进一步加工。因为钽电容是下游场景中占比最高的应用产品,故钽电容行业对于中游加工品有着举足轻重的影响。全球钽电容企业主要为美国三大巨头,KEMET、AVX、Vishay,中国钽电容厂商目前有振华集团下的新云企业,七星电子以及两家上市企业宏达电子、火炬电子。受技术壁垒较高的影响,钽电容行业亦属于集中度较高的行业。最终,中游钽电容等产品被运送至以美国、日本、德国为首的电子业发达国家。目前全球分工明确,中国为初级产品的最大生产商及卖家地位已经形成。因为中国制造生产钽粉的能力有限,仍以中低端为主,纳米级高端产品产能受限,每年仍有大批量进口钽粉进入中国市场,而中低端产能过剩不利于中国在钽产业链的转型。

1.3钽金属产品:中游冶炼加工产品成行业关键枢纽

钽行业价值链中,中游的加工产品起到承“上”启“下”的作用,在行业中承担着关键枢纽的位置。上文介绍了钽行业全球一体化的产业链格局,若需了解产业链附加值最高的产物,则需进一步拆分每个环节进行分析。根据稀美资源招股说明书披露,钽行业价值链中常见的钽制产品可分为六个环节,上游为原材料采矿阶段的钽矿,附加值最低,大多来自落后的非洲资源国。中游环节可分为湿法冶炼产品、火法冶炼产品、加工产品,其中钽粉为行业中游数量占比最高的产品,其本身及进一步加工产品钽丝均为钽电容的原材料,故一定程度上钽粉的发展可代表着整个行业的发展趋势。湿法冶炼生产出氧化钽、氟钽酸钾等初级产品,后再进行火法冶炼生产出碳化钽、钽粉等产品,此部分加工环节以赚取加工费为主,湿火法完成后工厂会根据下游应用产品生产钽丝、钽锭、钽合金、钽条等产品。钽金属产品下游应用场景广阔,涉及终端产品粗略可分为5大类,分别为添加物、靶材、表面声波的滤波器、电容器、钽加工材,下游应用涉及光学玻璃、玻璃表面涂层、电子产品应用、航空零件、化学设备、半导体、硬质合金,近几年中国随着医疗体系的逐渐健全。

从产品大类划分,钽产品可以分为钽及其合金,钽碳化物,钽氧化物和钽醇盐。目前钽制品下游占比最高的产品为电容器,约占到全世界钽产量的60%。钽具有非常优秀的物理及化学性质,其下游应用领域十分广泛,在对于材料有严格要求的应用领域都能看到其身影。钽及其合金的应用包含电容器、耐高温制品、靶材、武器、耐腐蚀制品、航空航天工业、捕气剂;钽碳化物主要用于硬质合金,因为钽具有极强的抗腐蚀能力,碳化钽可以提高刀具、磨具的硬度、强度、熔点,但是由于钽碳化物的成本较高,国外经常使用钽铌复合碳化物替代单一的碳化钽;钽氧化物主要用作制造人工晶体、催化剂、靶材,钽醇盐用作陶瓷材料。

钽金属产品价格、附加值随着产业链逐步向下游递增。从产品价格端看,我们对比钽矿、氟钽酸钾、氧化钽、钽条、钽锭、钽粉价格,可发现钽的产品附加值是随着产业链向下游递增的。从单价看,3%-9%钽矿最低到岸价为整个产业链价格底部,-年分别为.09、.83、.39、.92元/公斤;湿法冶炼初步加工后产生氟钽酸钾和氧化钽两种产物,氟钽酸钾的价格显著高于钽矿价格,根据国泰集团披露的氟钽酸钾售价,、年分别为.98、.74元/公斤,湿法冶炼的另一种产物氧化钽价格更高,-年99.5%江西普通级氧化钽最低价分别为.41、.15、.53、.65元/公斤,价格显著高于前三种产品;而目前中游产品价格最高的为钽粉,-年江西kv钽粉最低价分别为.04、.01、.3、.74元/公斤。从单吨毛利端看,氟钽酸钾工业级氧化钽高纯氧化钽钽条。我们对比氟钽酸钾、工业级氧化钽、高纯氧化钽、钽条,可发现产品单吨毛利也随着产业链向下游递增,说明加工程序越多的产品所具有的附加值越高。

二、钽中游概况:“先发优势+高技术壁垒”铸就寡头垄断市场

2.1中游行业发展:世界发展历史超百年

世界钽工业的发展开始于上世纪20年代,以西方发达国家为首,而中国的钽铌工业始于上世纪中期,50年代中国开始进行基础研究,60年代开始逐步采选、冶炼、加工以及应用生产,初期的冶炼、加工生产规模、技术水平、产品档次、质量状况都较为落后。20世纪80年代前,钽基本为军用材料,后开始进入民品范畴。20世纪90年代开始,中国的钽铌工业与世界的钽铌工业接轨,呈现快速发展的态势。进入21世纪后,中国钽铌工业企业数量渐增,产能不断扩张,工艺技术提升,产品不断更新,在国际的行业地位逐步提升,市场格局发生新的变化。

目前钽加工的世界竞争格局已成型,三大巨头垄断加工行业,分别为美国的Cabot、德国的H.C.Starck的钽子公司Taniobis,中国的东方钽业。Cabot与德国H.C.Starck发展早于东方钽业,通过不断兼并重组,均已发展成国际化企业,产业布局广,涉略金属多样化。20世纪80年代中期,德国H.C.Starck公司兼并了美国NRC公司及日本V-TECH公司,美国Cabot公司兼并了日本昭和电工钽生产相关资产,-年,美国FANSTEEL公司被泰国的TTA公司收购,年德国HCST公司又兼并了泰国TTA公司,从而在国际上形成了德国HCST公司、美国Cabot公司两大体系集团,HCST钽铌公司于年宣布未来将以Taniobis品牌进行经营。东方钽业则走更加专业化的路线,自年在深交所上市后,东方钽业发展迅速,年钽丝已经在国际市场占到60%份额,钽粉占国际市场25%以上,技术水平也已经达到世界级先进水平。两大国际巨头加上中国东方钽业确立钽加工行业竞争格局。

2.2中游竞争格局:寡头垄断,国际三大体系确立

国际:钽金属加工行业全球主要以三大体系为主,国内市场集中度高,东方钽业占据龙头位置,地位不可动摇。目前全世界每年只有少数国家能够进行钽金属的工业规模化生产,其中主要的生产企业为美国的Cabot、德国的H.C.Starck、中国东方钽业,主要的消费国为美国、日本、德国等。从东方钽业的配股说明书显示,H.C.Starck是世界上最大的难熔金属粉末生产商,钽粉的全球市占率位居世界第一,东方钽业钽粉市占率在25%之上,钽丝在60%之上。营收:Cabot、H.C.Starck都已经发展为大型化工国际企业,其收入结构较为复杂且披露信息较少,我们选取Cabot高性能化学品业务(包含钽金属加工业务)与东方钽业的钽铌及其合金制品业务的营收进行对比,-年Cabot高性能化学品营收分别为60、71、70、64、74亿元,东方钽业分别为5.95、7.74、5.61、5.8、7.74亿元,两家公司体量相距较大,-年东方钽业钽金属业务占Cabot高性能化学品业务占比分别为9.92%、10.9%、8.01%、9.06%、10.46%。中国东方钽业与美国Cabot在营收体量上还存在较大差距。

毛利率:-年Cabot总毛利率分别为24%、24.09%、20.53%、19.13%、23.44%,东方钽业总毛利率分别为1.29%、15.19%、14.63%、18.22%、22.55%,从两家公司总毛利率分析,盈利能力相近,近五年来东方钽业的毛利率呈现快速上升态势,主要得益于业务结构的调整,降低毛利率低的钛合金业务,提高盈利能力较强的钽及其合金业务。东方钽业的钽业务毛利率近五年增速显著,自年13%上升至年22.38%。

国内:国内的钽铌加工行业集中度高,东方钽业为绝对龙头。国内的钽铌工业源于军事国防的需要,产业布局以三线城市为主,全国按照地理位置分为一、二、三线:“一线”指东北及沿海各省,“三线”指长城以南、京广线以西的内陆地区,“二线”指介于一、三线之间的广大地区。由于钽铌属于稀有金属,钽铌冶炼技术主要集中于现有厂商手中及少数研究机构,潜在进入者相对较少。国内目前有约15家钽铌冶炼加工企业,东方钽业与广东肇庆多罗山蓝宝石稀有金属有限公司、广东从化钽铌冶炼厂、湖南株洲硬质合金有限公司、江西九江有色金属冶炼厂组成国内钽铌冶炼的主要力量。相比国内其他冶炼企业,东方钽业具有绝对优势,年东方钽业钽粉产能达吨/年,钽丝为80吨/年,远超过其他企业。

2.3中游技术壁垒:提高钽粉纯度为技术关键

钽为难熔金属,属于难加工材料,加工技术难度较一般有色金属高出很多,难熔金属制品的用户往往对质量的要求较高,并且与供应商之间的关系更加持久,新供应商往往需要较长的时间才能够获得用户的认可。中国钽加工行业已经发展近70年,传统技术已经成熟,目前行业内企业均在往高端化转型,技术门槛高且需要持续的工艺积累。钽粉的制作工艺主要分为生产及提纯两环节,生产为还原钽粉,提纯为原生钽粉的酸浸、水洗以及降氧三个提纯工艺,具体划分为六个步骤。

(1)生产环节:氟钽酸钾钠还原法为主流

生产制作钽粉的第一步为还原钽粉。还原钽粉的方式大致可以分为四种类,分别为氟钽酸钾钠还原法、氧化钽镁/钠还原法、均相还原法、氧化钽电脱氧法(FFC法),目前市场上仍以氟钽酸钾钠还原法为主流,也被称为湿法冶金。氟钽酸钾钠还原法需要经过8个步骤,分别为磨矿、添加氢氟酸和硫酸进行分解后,在矿浆中萃取,萃取后将得到钽液与残液,钽液再经过合成、冷却结晶、过滤洗涤、烘干后得到氟钽酸钾。目前市场上大部分加工商仍使用氟钽酸钾钠还原法,该方法于0年就被提出,是采用氟钽酸钾和金属钠为原料,在反应过程中加入卤素盐或卤素盐混合物作为稀释剂制备出钽粉。这个化学工艺为放热反应,开始反应后即放出大量的热,温度会急剧升高,反应剧烈。这个环节的工艺参数在于通过控制反应的温度来控制反应的速度。此种方法制备成本较低,但是能耗大,环境污染大,并且由于反应在高温中进行,钽粉的晶粒快速生长,容易导致钽粉的平均粒径较大,不适合制作高比容电容器,收率也容易下降。

还原方法较为出名的还有氧化钽镁/钠还原法,由德国Starck公司开发,能得到更高纯度的钽粉。此方法是在度以上的高温环境把金属镁气化,再利用气化的镁对于氧化钽进行还原反应,即可得到细小的金属钽粉末。这种制备方法得到的钽粉有粒度分布可调、纯度高、比容高和表面形貌可控等优点。此类方法制备的钽粉氧和镁含量都较高,但是铁、镍等金属杂质含量比氟钽酸钾钠还原法得到的钽粉低。这种技术方法目前对设备的要求较高,核心技术只掌握在少数龙头中。目前市场上还有均相还原法、氧化钽电脱氧法,但是由于这些方法都还未得到非常良好的应用,均存在一些仍需解决的问题,故市场仍以氟钽酸钾钠还原法和氧化钽镁/钠还原法两种方法为主流。

(2)提纯除杂环节:非金属除杂工艺为技术难点

制作钽粉的第二步为提纯除杂环节,包括水酸洗工序、热处理工序、降氧工序。目前常用的除杂工艺包括酸浸和水洗,其研究对象包括酸洗溶液的配比、温度、搅拌速度、搅拌时间和水洗等关键步骤。根据年苏龙兴发表的《金属钽粉的生产及提纯工艺进展》论文显示,除杂过程中的金属杂质主要包括铁、镍、铬、铜,非金属杂质包括碳、氧、硅等,一般情况下,铜、铁、镍、铬的金属杂质活性较高,容易通过酸溶液洗涤,而碳、氧等非金属杂质因为活性弱,且大量存在于空气中,不可避免会重新污染已经提纯的钽粉,因此非金属杂质的除杂一直是技术难点。美国Cabot、东方钽业目前为除杂工艺做的最优秀的加工商,Cabot于年曾公开其制备钽粉的方法,其在酸洗流程中采用15%的硝酸与2%的氢氟酸先后酸浸,可以得到Scott密度最高为18/3,90%的颗粒粒径尺寸低于55μm的钽粉。中国东方钽业的工艺技术也已达到世界前列。东方钽业不断针对性地在装置、水洗条件和酸洗条件方面做出优化和改善,自研水洗和酸洗装置。

目前行业内高端技术仍掌握在三大巨头手中,中国、美国、日本为专利申请量前三名的国家,Cabot为申请片状钽粉专利数量最多的主体,但是随着届满和未缴年费失效,目前仅拥有5件专利权,东方钽业是中国唯一生产销售片状钽粉的主体,现有效专利有11件。截至年8月12日,东方钽业仍在授权范畴的专利数量达到99个。年7月15日公司申请发明公布专利——高纯钽粉及其制备方法,此申请涉及一种高纯钽粉及其制备方法,该高纯钽粉的W、Mo、Nb含量之和<0.6ppm,Mg含量<1ppm,氧含量<ppm,可用于制备高纯钽靶;年2月6日,东方钽业被授权通过专利——一种高纯钽粉及其制备方法,本发明涉及一种高纯钽粉及其制备方法,该钽粉的GDMS分析纯度大于99.%。优选地,该钽粉的氧含量不高于0ppm,氮含量不高于50ppm,氢含量不高于20ppm,镁含量不大于5ppm,且粒径Dμm。至今为止,各家钽粉企业仍在探索更高纯度的钽粉以及更有效率的生产设备,提高钽粉纯度仍然为中游厂商的技术关键。

三、钽中游利润:钽矿价格或维持高位推动中游加工品单吨毛利提升

3.1上游景气度:钽矿价突破上轮峰值,原材料价格或小幅下降,整体仍维持高位

(1)全球供给:世界已探明钽金属储量仅14万吨,短期难以扩张

钽属于稀缺金属,世界已探明储量约为14万吨,其中澳大利亚与巴西占比最高,分别占世界储量的70.71%、28.57%,中国仅占世界储量0.04%。根据USGS披露,年世界钽矿产量总量为2吨,刚果(金沙萨)产量世界最高,约为吨,占世界产量34.13%,其次为巴西,巴西产量为吨,占世界产量22.92%,卢旺达产量排名世界第三,约为吨,占世界总量13.16%,三个国家加总占世界总量超70%。中国年钽矿产量为76吨,占世界总量3.71%,中国钽矿资源相对于巴西,澳洲,部分非洲国家来说较为稀缺,东方钽业曾公开披露,国内钽铌矿石原材料90%以上依赖进口。

目前澳大利亚拥有世界上最大的探明钽储量,主要分布在格林布什矿山与沃吉纳矿山,自19世纪80年代以来,Greenbushes和Wodgina矿山一直通过伟晶岩生产钽。格林布什和沃吉纳均属于LCT伟晶岩矿床类型,钽矿资源品位相对较高,格林布什矿山矿石资源量(含钽元素)达到1.35亿吨,平均五氧化二钽品位为0.%,沃吉纳矿山钽矿矿石资源量达到万吨,平均品位为0.%。年之前,澳大利亚为世界最大的钽矿供应商,但是年之后,世界上最大的钽矿供应商、澳大利亚的瓜利亚家族(SonsofGwalia)有限公司破产,钽矿的生产地从澳大利亚、巴西等投资管理风险较低、采用先进开采技术和完善加工冶炼设备的国家逐渐转移到投资管理风险较高、采用原始手工作坊采矿和国家间供应链很不透明的非洲国家,如刚果(金)和卢旺达。

短期内钽矿供给难以扩张,中长期扩产趋势明显。钽矿常作为伴生矿依附于体量较大的矿产品,大多在尾矿端提炼产生。考虑到西澳矿山受到锂矿需求影响而大幅扩产与非洲为最大的钽矿出产区,下面我们着重分析两地的钽矿扩张情况。澳洲:西澳地区钽矿主要来源于Wodgina和Greenbushes两座矿山,这两座矿山同为世界著名的锂矿山,分别具有锂矿产资源亿吨、亿吨,氧化锂品位分别为1.47%、1.39%,钽矿的资源体量、品位与锂矿相比是相对稀缺的。年之前,澳大利亚矿业公司SonsofGwalia生产的钽矿量近全球一半,年由于其金矿开采部门的失误,SonsofGwalia被迫行政接管,而后钽矿被风险投资基金购买,而且生产仍像以前一样继续进行,采矿已从露天开采转移到地下开采,开采费用大幅上升。好景不长,年成本上升和矿石品位下降迫使SonsofGwalia暂停运营,全球钽总供应量急剧下降。之后TalisonMinerals斥巨资2.05亿美元购买了SonsofGwalia的Wodgina与Greenbushes钽业务,但是由于钽价大幅下跌而暂时关闭了Wodgina,而后于年开放,但是不到一年后再次关闭。GlobalAdvancedMining于年再次宣布,计划一年内重启Greenbushes钽业务生产,故年后,TalisonLithium(天齐锂业占51%,ALB占49%)继续在Greenbushes开采锂,GAM同时进行钽业务。钽金属作为锂矿的伴生矿,其供给与锂矿资源的开采具有高度相关性,故为了确认锂矿资源的开采是否会对钽矿资源造成较大的供给端影响,我们从扩产产量以及步调两方面进行分析。

中长期来看,扩产趋势明显。根据USGS历史数据显示,-年澳大利亚的钽产量约为50%-65%,后面因为SonsofGwalia破产,产能直线下滑,直至年才慢慢回到个位数的占比。年澳大利亚钽矿产量在世界占比仅为2.95%,GAM于年在其

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