美國本土的稀土永磁體供應鏈(尾聲,隨想和討論)

insoine2 (2025-10-22 15:23:34) 評論 (1)

在討論Ramaco公司之前,先把稀土磁體方麵的行家裏手btpine在我博客上留言貼上來:

“上文和此文標題都是“美國本土的稀土永磁體供應鏈”,講的都是釹鐵硼稀土永磁體,實際上美國還用另外一種稀土永磁體--釤鈷永磁體,特別是美國軍方,例如F35戰機用的稀土永磁體就不是釹鐵硼磁體,而是第二代的釤鈷磁體(Sm2Co17),每台戰機用量大概是22公斤左右,釤鈷磁體在高溫和惡劣環境中的表現強於釹鐵硼,使用溫度可高達攝氏350度,相比之下添加了金屬DyTb的高矯頑力釹鐵硼磁體使用溫度也超不過250度,釤鈷磁體的磁能級略低於釹鐵硼“。

我認為他說的很對, 雖然我在“中國卡全世界脖子的稀土永磁體” 那篇提到了釤鈷永磁體, 但沒提到中稀土Sm(釤)的供應鏈, 這裏做個補充。Sm目前也是中國限製的稀土之一, 其實Sm 在MP公司的中重稀土混合物SEG+中含量是最多的,達0.8% 。 在Lynas公司的中重稀土混合物 SEGH含量更高, 達2.5%, 現在Lynas網頁的產品目錄就有Sm,如果美軍方沒有Sm儲備, 現在就能在Lynas 買到。 1-2年美國本土MP的中重稀土量產, 按6000噸NdPrO規模對比算了算, Sm氧化物的理論年規模可達294噸,這個量應該遠遠超過製造軍用Sm2Co17磁體所需要的Sm用量了。

回到Ramaco公司(美股代號METC)

7月下旬我在本城時壇的一個帖子提了這家公司,這是當時我寫的那段:

“懷俄明的一家煤礦公司Ramaco跳出來了,它的煤礦裏居然有重稀土和其它關鍵金屬蘊藏(https://www.forbes.com/sites/christopherhelman/2025/07/15/the-american-rare-earth-mine-you-havent-heard-ofyet/),其老板自吹自擂,說比起美國的其它競爭對手,他的稀土礦不是石頭,開采和初加工容易。比起Mountain Pass, 他的稀土礦主要是重稀土,而且沒有放射性元素,環保處理也簡單”。

隨後花時間對Ramaco做了一番研究,這個發現稀土和其它關鍵礦產的煤礦名為Brook Mine,除了稀土,還有镓(Ga)鍺(Ge)鈧(Sc)3個重要的非稀土金屬氧化物,這些都是關鍵金屬氧化物(CMO,critical metal oxides)。所有的稀土氧化物(TREO)和镓鍺鈧氧化物的量,夯不郎當加在一起就等於CMO的量,下表百分比那行是值得我們關注的磁體稀土氧化物和镓鍺鈧氧化物的含量,數據來自Ramaco網頁上該礦的技術報告。



這個礦的儲量還不錯,有130萬噸CMO。現在正在建pilot plant,如果pilot plant驗證了工藝路線及商業可行性,2026年建商業性分離廠,預計2027年投產,規模是3400噸CMO。這個時間表是不是有點過於樂觀了,可能吧,但考慮到煤老板拿到開采稀土礦許可的高效率,我覺得還是應該給他一些credit,希望他的稀土夢想成真。順便提一下,就在同一州另外一家公司的稀土礦The Bear Lodge Project還沒有拿到開采許可,雖然它有pilot plant。

規模3400噸CMO對應的各個關鍵金屬氧化物產量是多少呢?上麵表格的最後一行是我計算的理論產量。一個個說吧,NdPrO 產量580噸,估計會占那時美國5-8%的產能(取決於Lynas德州廠是否建成);Dy/Tb氧化物71噸/13噸,對比MP公司6000噸NdPrO 規模產能,才有Dy/Tb氧化物17噸/22噸,這就看出了煤老板對美國最重要的重稀土Dy/Tb的貢獻了。

更不得了的是镓鍺鈧(Ga/Ge/Sc)氧化物的預計產量,分別是285噸/34噸/260噸。這三都是中國限製出口或者禁止出口美國的關鍵金屬。鈧(Sc)全球需求在2024年也不過30-40噸(折合金屬計算),生產國有中國菲律賓還有前蘇國家。好家夥,要是一下來了260噸Sc氧化物(折合成金屬約170噸),這Sc國際市場還不得崩潰,價格會猛跌的,煤老板的那個技術報告裏 Sc價格是按現行市場價格算的, 那就不對的, 因為煤老板塊頭太大會嚴重扭曲市場價格。

鍺(Ge)的美國進口量折合成金屬30噸左右,其中從加拿大進口的約7噸實際上是美國貨,小跨國公司Teck把在美國生產鋅的副產品鍺粗品運到加拿大總部,精煉及生產成鍺化合物,再賣給美國客戶。這個例子可見川普對加拿大征稅的荒唐,本來是一家不分彼此,現在說不定一進一出被雙重征稅。

2023夏中國宣布對美限製出口镓鍺,有趣的是至2024年底為止美國統計的鍺進口量不受影響,空缺主要由歐洲進口填補,歐洲產能新增30噸 (實際上是剛果出產粗品到比利時精製,算作歐洲產能),鍺的歐洲市場還有歐洲國家回收來源的鍺,還有中國出口貨,以及可能的經轉手或走私來的俄國貨(中國對美限製出口镓鍺後,中國的“親密戰友“老毛子宣布擴大鍺產能),所以美國從歐洲進口來的鍺實際上也不能排除部分鍺是經第3方轉手的中國貨或俄國貨,但這很難追蹤來源,可以說至2024年底為止中國對美的鍺限售是失敗的。2024年底中國對镓鍺又發布更嚴厲的措施加緊控製中國企業出口並禁止對美出口,但我估計對鍺很難奏效,因為中國產量占全球的60%。不是絕對控製,而美國進口量不大,減掉加拿大的進口量,就20餘噸,歐洲市場也容易調劑。

如果Ramaco將來能出產鍺氧化物34噸,折合成鍺金屬計約是24噸,加上加拿大的7噸,就完全取代了進口,這對於美國還是很有意義的。順便提一下,在我的帖子或博文裏,有人說鍺是用於f35戰鬥機生產,這是不對的,鍺的軍事主要用途是士兵的夜視儀,還有衛星的太陽能電池,如果這個衛星是軍用的話。另外,與民用比,軍用市場總是很小的,無論對稀土還是镓鍺,美國軍用量一般就占美國市場的5%,最多不會超過10%。

镓(Ga)就更有趣了,中國生產了98%的粗镓,其餘2%是日韓和俄國,中國應該具有絕對控製力。2023年中國發布對美出口限令後,美國來自中國的镓在紙麵上的比例不斷縮小。但美國進口量和消耗量也基本保持不變,折合成金屬20噸左右,2024年底中國對镓鍺又發布更嚴厲的措施,對美完全出口禁止。理論上,美國進口貨應該是其盟友國家的回收镓,但今年大約在8月我讀到一篇報道,說雖然中國在紙麵上對美出口镓數據是0,但實際上還有不少轉口來的中國貨,還感歎中國商人找Loophole的本領令人驚歎, 但問題是, 美國和西方的下遊產商是不可能一直依賴這些不可靠和不正規渠道的

美國沒有镓生產廠,在紐約有來源邊角餘料的镓回收廠,該廠同時也有把粗镓提純成精镓的生產線。砷化镓和氮化镓是所謂的2/3代半導體(這名稱嚴重誤導,應該改為非矽半導體),做半導體是需要高純度原料,所以精镓純度可高達7個N(99.99999%)。這裏要提一下美國加州的AXT公司,它是精镓和2代半導體材料的生產商, 該公司把生產線搬到中國大陸去了,在中國分公司叫通美晶體(看這名取得!),出口產品是大頭, 但現在通美公司的镓出口就通不了美了。該公司技術總監在中國接受采訪時說,他的公司是中國第2代半導體的黃埔軍校。該公司技術人員很多被中國本地公司挖走,這樣中國本土企業也可以規模化生產精镓了。

不斷有人說中國稀土怎麽怎麽高純度,我懷疑這些人是不是把稀土與2/3代半導體原料高純度镓混為一談,生產NdFeB稀土永磁體的稀土工業原料,純度達到一定標準就可以了,比如NdPrO質控的benchmarks大都99.5%, 少數是99.9%,沒必要越純越好,因為成本上劃不來。NdFeB永磁體的級別主要是按磁性能和使用溫度分的,取決於多種因素:重稀土的成分,晶粒控製,晶界擴散, 以及加工方式等。如果個別稀土的用途(我猜, 比如光學應用)可能需要極高純度,多花錢再提純也不是啥大事,多過幾趟各種柱子,不行再電解,或轉成化合物提純再還原,手段有的是,隻要肯花錢。

再回到镓,2年前我以為美國政府或盟友澳大利亞會在氧化鋁廠裏建一個小型副產镓廠, 來對付中國的镓限令。可是, 美國軍方僅提出一個資助廢舊電子產品裏回收镓的項目,似乎也有道理,軍用量很小,每年最多2噸就夠了,簡單地說軍用主要就是雷達,民用主要是通訊射頻芯片(手機裏就有,美國生產射頻芯片公司有好幾個,都是此行業的頭部企業,他們才是進口镓的主要用戶),當然也有軍用射頻和民用雷達,我這裏就是圖省事。 中文媒體常有有啥啥“中國禁镓美國f35戰機造不出來”的傳聞, 估計他們說就是飛機雷達,為啥就盯f35呢,這就不知道原因了,美國別的飛機也有雷達,導彈也有雷達,馬斯克的starlink那麽多低軌衛星也要通訊射頻,為啥沒聽說老馬缺镓呢?

隨著2024年底中國對镓出口更嚴厲的措施,我猜美國應該坐不住了,應該說是整個西方都坐不住了,2個項目在規劃或進行之中,一個是歐盟要在希臘的氧化鋁廠區裏建一個镓廠,歐洲很多國家以前是有镓產能的,但在2018年前就因為中國便宜粗镓的衝擊紛紛關閉,現在不一樣了,是國家,哦不,是歐盟的安全問題了,虧本也要重開,預計要到2027年投產,2028年產出達50噸設計規模。另一個是日本官辦的日本金屬和能源安全組織和日本Sojitz集團與美國鋁業(Alcoa)合作,在後者位於澳大利亞的Pinjarra氧化鋁廠那裏建一個镓廠,今年年底做最後投資決定,如果投資獲批,期待2026年內就能投產,到2028年達到規模生產每年55噸。Alcoa這個氧化鋁廠不是第一次做副產镓了,1980年代法國公司就在那建了個镓廠,但因為虧本關閉,1990年代又重開,後又關閉。另外,現在澳洲和加拿大還各有一個公司也在計劃建镓廠,這裏就不贅述了。

不得不再次糾正中文圈又一個錯誤說法,即中國镓生產至所以占絕對優勢,是因為中國有大規模電解鋁生產這套體係, come on,镓與電解鋁沒一點關係,镓是氧化鋁(alumina)的副產,氧化鋁廠西方那裏都有(其實西方電解鋁也是那裏都有),澳大利亞是鋁土生產大國,也生產大量氧化鋁,中國都要從澳洲進口。中國镓生產至所以占絕對優勢,道理很簡單,環保和人力成本低,用中國某退休高官說法,中國人吃草都能活。镓來自電解鋁這個錯誤說法2年前我就糾正過,現在又有人在給我的回帖裏提起,嘿,估計以後還會有人說的。

回到Ramaco煤老板,預期285噸的氧化镓產量,折合成镓金屬是212噸! 這要是投放西方市場,那就徹底解決西方世界的镓問題了,澳洲和希臘那2個氧化鋁副產镓項目怎麽辦(如果他們下定決心做)?他們會不會又破產?不同的是, 這次可能是被同盟軍衝擊破產。

關於稀土永磁體,稀土氧化物及其它,囉裏囉唆說了這麽多,該做個總結了。

1.

美國及西方在稀土和其它關鍵礦產金屬方麵,主要問題有兩,一是主要因環保而導致的嚴厲監管,一家稀土礦開采許可,7-10年最起碼,隻有Ramaco是例外, 它家得益於已有煤礦開采和無放射性,以及稀土問題的緊迫還有煤老板當地的人脈。 二是中國貨低成本衝擊,中國以環境和“人礦”為代價傾銷,利用全球化把西方相關企業擊垮,然後再向下遊發展,一旦市場占據優勢,中國政府就可能以此當“武器”使用了。西方解決方案應該是作為西方總體對中國貨加重稅來保護自己,但川普已經導致西方團結大大減弱, 其次是用補貼保護本國關鍵礦產的生產商了,這隻限於市場不大的領域比如稀土,镓鍺等,因為市場不大,國家補貼也花不了幾個錢,代價還可以接受。

2.

至於生產工藝和技術,從來就不是什麽大問題。中文圈廣泛流傳的所謂中國“串聯迭代萃取“技術如何如何厲害,我從來是不當一回事的,液液萃取曆史悠久,我原以為是18xx年代的技術,直到上周偶爾聽到一海外大V,我認為相對客觀的人,也在說這個技術是中國某院士做得如何如何了得,這才真正引起我的注意,正好我在上一貼文章中也看到一位我很尊重的網友也問了這個問題。這是啥東西?dig-in 查了查,原來是 Multistage Counter-Current Extraction,美國人Lyman Craig上世紀中葉發展出來的,看來我還是小瞧這個技術了,出現時間比我原來想的要遲,但也是與離子交換技術的出現同期,那時就應用於盤尼西林的規模化提純。它現在當然是傳統技術了,廣泛用於製藥/化工/食品/環保工業。根據諾本爾獎檔案,Lyman Craig 從50年代直到到70年代他去世, 獲得32人次諾本爾獎提名(31次化學獎提名,1次生物醫藥獎提名)。美國這邊公司的稀土分離技術, 如果不是特別提起的,應該是用Multistage Counter-Current Extraction這個傳統技術,其實Extraction(萃取)僅僅是稀土分離手段之一,一般是結合其它分離手段比如分步沉澱/離子交換等等達到分離效果。如果美國公司特別提到的,就是相對比較不太老的技術,比如上篇我提到的Ucore公司的固液萃取分離和ReElement公司的配體色譜柱分離,美國現在還有1家公司獲得DARPA資助在搗鼓用蛋白質或peptide來分離稀土,就不細說了,因為我覺得還沒成熟。

3.

稀土這個產業在美國,原來說是夕陽產業都是恭維了,應該是半截身體入土,中國稀土限製加美國政府補貼,被刺激得一下子從墓地裏一躍而起,居然開始稀土大躍進時代,這些稀土公司都趁機發現新股或轉化債來籌錢,另外我也感覺多數公司彼此之間也似乎同行是冤家,各幹各的。要注意的是,即使美國政府補助,美國稀土產業的市場盤子仍然不大,講故事的空間有限,那麽多公司擠進來,最後肯定會淘汰一批或合並一些。MP是美國稀土老大,UUUU核電概念和稀土雙重加持,Ramaco除了稀土還有镓鍺,想象的空間大一些,這三也都擁有各自的active稀土礦,可能相對要安全一些。

4.

至於美國稀土自給的時間表,輕稀土方麵,Ce/La現在就過剩,重要磁體稀土Nd/Pr氧化物現在就夠用,以後也夠用,因為其產能會不斷增加以適配不斷增加的下遊NdFeB永磁體產能。中重稀土方麵,雖然MP的中重稀土含量很低,但架不住它家的整體稀土生產規模大,所以在1-2年內,MP的中重稀土商業化分離就足夠軍用了,MP不過是恢複mountain pass在上世紀60-90年代的榮光,那時各種稀土它都有產。如果2-3年內Lynas美國廠順利的話,那麽除了2個重稀土Dy/Tb以外,其它稀土全部都能滿足美國國內需要。在3-5年內,UUUU和Ramaco會加入Dy/Tb的供貨行列,加上VAC公司那個技術(即無需添加Dy/Tb生產NdFeB 永磁體部分產品的技術),美國的Dy/Tb也應該也夠用了。至於CRML,稀土終級武器,但時間線不確定,我看與Ucore合並在一起吧,一個有巨大資源一個有相當好的分離能力。

5.

如果美國那個Niron公司無稀土新型永磁體鐵氮合金(Fe16N2)成功,會徹底顛覆整個NdFeB 永磁體產業, 哪怕是50%成功,也會引起巨震,需要密切關注這家公司及其領域。