本
文
摘
要
铌在钢铁工业方面主要用于制造各种合金钢、耐热合金、铌基合金和碳化铌等；铌是钢的主要合金元素之一。在普通钢中加入0．02％～0．05％的微量金属铌，便可以使钢的强度提高20％～25％，同时能够改善钢的机械和焊接性能，并且可以提高钢的抗热性和抗腐蚀性，降低钢的脆性，由于铌钢具有这些优良的性能，所以，可以用于火箭发动机制造、宇宙飞行器热屏蔽、电子反应堆的结构材料和核燃料的包覆材料。铌在低温超导领域和其它领域中，也得到广泛的应用。在超导材料方面主要用于加速器和核磁共振的制造；高纯铌是生产电光学系统中激光控制晶体的主要材料，也可以用于切削工具、喷气发动机的涡轮叶轮及火箭的喷涂层。我国是世界上最大的铌资源消费国，2015年消费铌资源约1.866万吨。受宏观经济增速放缓和钢铁行业产能过剩影响，钢铁领域的消费在不断下降，2015年钢铁领域消费的铌铁为1.613万吨，占国内消费总量的86.4%。我国国内每年生产的300吨钽铌精矿远远不能满足需求，我国铌资源主要依赖进口。主要进口国家为巴西非洲和加拿大，其中巴西占87%、非洲占9%，加拿大占3%。
目前，全世界的钪储量约2000kt，其中90-95%赋存于铝土矿、磷块岩及铁钛矿石中，少部分在铀、钍、钨、稀土矿石中，主要分布于俄罗斯、中国、塔吉克斯坦、美国、马达加斯加、挪威等国家。我国钪资源非常丰富，与钪有关的矿产储量巨大，如铝土矿和磷块岩矿床、华南斑岩型和石英脉型钨矿床、华南稀土矿、内蒙古白云鄂博稀土铁矿床和四川攀枝花钒钛磁铁矿床等。其中铝土矿(Sc)矿床和磷块岩(Sc)矿床占优势，其次是钨(Sc)矿床、钒钛磁铁(Sc)矿床、稀土(Sc)矿床和稀土铁(Sc)矿床。据估计铝土矿和磷块岩矿的钪储量约29万吨，占所有钪矿类型总储量的51%，其含量一般是世界铝土矿钪平均含量(按Sc2O3为38μg?g-1)的1-4倍。
钪的提取方法主要有：萃取法、离子交换法和沉淀法，由于含钪矿物种类较多，含钪矿石的矿物组成复杂，钪含量又很低，因此，目前尚无一种通用的提取工艺，研究和生产中往往要将这几种方法结合起来。根据不同体系的特点，常用的提钪方法有TBP-草酸沉淀法、硫酸分解-碳酸盐沉淀-二乙醚萃取法、碱处理-水解-草酸沉淀-TBP萃取-氨沉淀法、草酸沉淀-硫代硫酸盐沉淀-碘酸沉淀法、萃取-沉淀综合法、TBP-CCL4萃取法、甲基异丁基酮萃取-草酸沉淀法、萃取-离子交换-沉淀法等。
第一节 2015-2017年世界铌、钪及铌、钪合金行业概况
一、世界铌、钪及铌、钪合金技术发展分析
日本东北大学研究小组发明一种超轻形状记忆镁钪合金，与常见的镍钛诺记忆合金比，密度仅有其70%，有望应用于航天等领域。新的超轻镁钪合金除了具有以往镁合金的六方最密堆积结晶构造还可形成体心立方结构，在零下150摄氏度时展现出超弹性特征。此外，还可通过改变钪的含量来改变镁钪合金发生超弹性效应的操作温度。这种合金因此弹性极好且有形状记忆特性，在高强度和高延展性方面具有很好的平衡性。
三、世界铌、钪及铌、钪合金价格走势分析
随着国际上对于钪及钪类产品生产提炼技术的开发投入力度不断加大，从各类废弃矿渣中回收利用技术的日趋成熟，同时各个领域需求方式多样化趋势明显，未来将会出现适合大规模商业化运作的提取方法和新型合金材料，届时氧化钪及钪类产品价格将出现一定幅度的下降。但由于全球钪资源的稀缺特性，其下降幅度维持在一定水平内。
图表：2012-2017年全球高纯度氧化钪价格走势与预测
数据来源：中研普华
第九章 中国铌及铌合金材料行业发展综述
第四节 2014-2017年中国铌及合金材料行业发展现状及前景分析
一、2015-2017年中国铌及合金材料行业发展趋势分析
1、2015-2017年中国铌及合金材料行业发展趋势分析
稀有金属材料技术是新世纪材料科学与工程领域中最受重视的学科之一，是高新技术发展关键材料，钽铌新材料在其中扮演着重要的角色。现代高科技诸如信息技术、新能源技术、空间技术、生物技术、超导技术等发展都与稀有金属材料尤其是钽铌新材料息息相关。钽铌新材料在高科技领域有越来越广泛的发展空间，首先是钽铌电容器向高容量领域拓展；其次，硬质合金的切削工具朝着超硬、微精尖方向发展，应用市场预计将保持稳步攀升态势；再次是钽铌应用在航空航天工业上，钽铌基合金及其它特种合金上会继续平稳发展。近年来，特种铌钢需求继续增长，除发达国家外，第三世界国家也有了需求。特别超导材料将大量用于磁体材料以及高新计算技术等，并正在进一步拓展，钽铌材料的新应用还将不断被开发。依据世界高科技产业发展的进程，今后5-10年钽铌工业仍将保持12%以上的增幅持续发展。钽铌新材料的开发具有广阔发展空间和市场前景。当前钽铌新材料应用的相关高技术产业领域包括电子、精密陶瓷和精密玻璃工业；电声光器件；硬质合金，宇航及电子能工业；生物医学工程；超导工业；特种钢等产业。
2、2015-2017年中国铌及合金材料行业的景气度分析
目前钽铌行业中的主要产品有钽粉（电容器级冶金级）、钽丝、碳化钽、钽及其合金锭、钽及其合金加工材（板、带、管、棒、线）、钽靶材、氧化钽（工业、光玻、高纯）、钽酸锂单晶；铌粉（电容器级、冶金级）铌条、铌及其合金锭、铌及其合金加材（板、带、管、棒、线）、氧化铌（电器级、工业、光玻、高纯）、碳化铌、铌酸锂单晶、铌及其合金超导材等。
钽粉和钽丝是制造钽电容器的关键材料。广泛地用于手机、计算机、数码产品、汽车和航空航天电子等领域，全世界60%左右的钽用于制造钽电容器。钽、铌靶材用于半导体装置和液晶显示技术，氧化铌、铌粉、铌丝用于制造陶瓷电容器和铌电容器，铌丝主要用于生产高强度低合金钢、不锈钢、耐热钢、间隙钢、碳钢、工具钢、轨道钢、铸造钢，全世界90%左右的铌用于钢铁工业。将钽或铌添加到钨、钼、镍、钴、钒、铁基合金中或以钽、铌为基添加其它金属元素可生产超合金，超合金是航天航空发动机、陆基气流涡轮发动机、现代武器、恶劣工业环境设施的重要结构材料。用碳化钽、碳化铌等硬质合金制造的刀具、钻具等工具能经受近3000℃的高温，其硬度可与金刚石媲美。由于铌和钽具有良好的超导性，在制造电线、电缆的材料中加入铌和钽，可以大大减少电能的损耗，从而节省电能。钽铌是优质耐酸和耐液态金属腐蚀的材料，在化学工业中可用于蒸煮器、加热器、冷却器和各种器件器皿等。此外，钽铌金属及其合金还可用作原子能反应堆包壳材料和高能物理超导装置，同时，钽是理想的生物适应性材料，被广泛应用于医学外科手术之中。
3、2018-2023年我国铌及合金材料行业增速预测
图表：2018-2023年中国氧化铌市场规模增速
数据来源：中研普华
