新材料之金属系列，海绵锆产业链跟踪笔记：三祥新材、东方锆业……（2023年10月）

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新材料之金属系列，海绵锆产业链跟踪笔记：三祥新材、东方锆业……（2023年10月）

并购优塾产业链研究

2023-10-31

导读：万万没想到

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锆（Zr，原子序数40），是一种在自然界中以矿石形式存在的金属元素。

锆石的使用历史可以追溯到古希腊时期，当时它已经被人们用作装饰物。然而，锆这个名字是在1783年首次正式使用，当时用来描述来自斯里兰卡的绿色锆石晶体。

一直到1925年，荷兰化学家Anton Eduard van Arkel和Jan Hendrik de Boer，由分解四碘化锆（ZrI4）制取纯净的锆，才标志着锆化合物开始大规模得到应用。

后续，国外将氧化锆大规模应用在卫生陶瓷方面，如马桶、洗漱台等，因为氧化锆是一种非常强且耐用的材料，它能够承受很大的压力而不易损坏，并且具有硬度和韧性，不容易腐烂。

到了20世纪70、80年代由于氯氧化锆的生产工艺高耗能，环境污染严重，发达国家几乎把这个低利润、高能耗、高污染的产能陆续关停。产业转移下，中国锆工业开始发展，国内依然主要用于卫生陶瓷领域。

20世纪90年代年以后，锆陶瓷颜料、釉料需求量大增，因为锆能提供稳定的颜色，特别是在高温下，它不会像其他材料那样容易发生颜色变化或退色，特别适合制造白色和淡色陶瓷颜料和釉料。西方国家在中国建立了许多生产陶瓷釉料的合资企业，导致氧化锆的需求量大幅增加。

整体来看，从90年代至今，我国拉动锆材料需求的主要因素，还是以房地产为代表的固定资产投资，新兴领域对锆材料的拉动仍然较小。

我国对于锆矿需求量的顶峰出现在2012年前后，同时这一时期锆矿的价格也达到历史高点。主要因为随着改革开放，我国开始大规模基础设施建设，在生产玻璃、钢铁、水泥等工业材料时需要使用高温工业窑炉，并大量使用耐火材料。电熔氧化锆属于高温氧化物材料，具有良好的抗侵蚀性能，用于高温工业窑炉的特殊功能部位，可有利于延长耐火材料使用寿命。

图：澳大利亚和南美锆矿平均价格
来源：谷歌

参考《中国锆业的现状和发展的前景》，2012年前后中国的锆化学制品的年产量大约在70000-75000吨，库存量在10000-15000吨，全行业产能过剩。总体需求在2014到2020年没有巨大增长，锆矿价格达到顶峰后，一直呈现疲弱态势，卫生事件后巨头减产才有一定改善迹象。

图：2010至2020年海南锆英砂价格
来源：百川数据

目前锆材料中，总需求疲软，但是存在结构性亮点，工业海绵锆（不同于此前的氧氯化锆初加工产品，海绵锆技术难度较高）开始得到大规模应用。

2007 年以前，我国工业级海绵锆总产量较少，2007年以后，国内工业级海绵钛产能开始逐步发展，国内产能龙头的工业海绵锆企业辽宁华锆已经在2018年被三祥新材收购。

2014年以后，海绵锆由于其物理化学特性得到新领域应用。例如，在电子行业中，锆被用于制作电容器，因为锆介电常数、介电强度和稳定性；在医药领域，二氧化锆被用于制作人工关节和假牙，因为锆生物相容性、硬度、抗磨损性和抗压强度较好；在航空航天领域，锆被用于制作发动机叶片等，因为二氧化锆具有耐高温、耐磨性和耐腐蚀性的特点。

锆金属产业链，具体包括：

图：金属锆产业链
来源：并购优塾

上游——锆的主要来源是锆石，化学名为硅酸锆，化学式为ZrSiO₄，锆石在各种火成岩中作为副矿物产出。

据美国地质调查局(USGS)2022年统计，全球锆储量6800万吨、已探明锆石资源量超6000万吨（以ZrO2计），其中澳大利亚锆储量份额首位，储量占比70.59%。我国锆资源储量相对比较匮乏，储量仅占世界储量的0.7%。

图：2022年全球锆矿储量
来源：USGS

全球主要三家锆英砂供应商分别为澳禄卡资源有限公司、特诺钛白粉公司和力拓集团，这三家供应商的年产量均在 15 万吨以上， 2020 年合计锆英砂供应量为 64.2 万吨，占全球供应总量的 63.56%。

图：全球锆英砂供应商
来源：西部证券

中游——锆英砂经过烧碱、水洗等处理后可以制成氧氯化锆、硅酸锆、电容锆等初级产品。其中，氯氧化锆可以进一步制成碳酸锆、硫酸锆、符合氧化锆、二氧化锆、核级海绵锆；电容锆可进一步制成工业级海绵锆。

下游——从元素大类来看，锆的下游需求中，46%为陶瓷， 19%为耐火材料，11%为铸造，22%为锆化工，2%为高新应用。其中高新应用包括 3D 打印、半导体、太阳能电池、植入物、燃料电池、合金、催化剂等。

图：锆下游产品
来源：浙商证券

从产业链上的参与者近期的增长情况来看：

三祥新材（福建省，宁德市）——2023前三季度实现收入7.32亿元，同比+15.09%；归母净利润0.82亿元，同比-35.70%。

东方锆业（广东省，汕头市）——2023前三季度实现收入10.19亿元，同比+3.90%；归母净利润-0.08亿元，同比-105.8%。

从产业链上的参与者近期的增长情况来看：

图：机构一致预期增长和景气度情况
来源：并购优塾

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（一）

锆是一种灰白色、坚硬且带有光泽的过渡金属，与同组元素铪极为相似，与钛的相似性稍低。具有一些独特的物理和化学性质，例如：抗腐蚀性、耐高温、耐核辐射、密度和硬度相对较高（低于钛和钢）。

图：元素周期表
来源：维基百科

抗腐蚀性——来自于能在表面形成一层稳定的、致密的氧化锆层（锆与氧之间的强烈化学亲和力），这层氧化物层能够阻止进一步的氧化或腐蚀。

耐高温性——锆的高熔点（1855℃）是由于其原子间强烈的金属键合力导致的。

耐核辐射能力——其原子核具有较低的中子截面，这使得它能够在核反应堆中传输中子而不会吸收太多。这对于核反应的进行是非常重要的，因为核反应的本质是中子的裂变。

锆英砂经过烧碱、水洗等处理后可以制成氯氧化锆、硅酸锆、电容锆等初级产品，我国技术已经较为成熟。

以电容氧化锆为例，我国氧化锆生产技术接近国外发达国家的水平，目前国内的电熔氧化锆市场代表公司主要是：三祥新材、凯盛科技下属公司蚌埠中恒、郑州振中等少数几家企业占主导，合计市场份额约占据90%以上。

图：金属锆产业
来源：三祥新材公告

整个锆材料产业链上，技术难度相对较高的是海绵锆。近年来，海绵锆下游应用从军工、烟花领域增至化工设备、锆合金、靶材、液态金属等领域，用量增大几十倍，所有锆材料中，海绵锆的使用率也从0%提升至约1%（总体新应用约2%），其余主要为二氧化锆（陶瓷、耐火材料占到锆总需求的65%以二氧化锆的形式呈现）。

海绵锆按用途可分为核级海绵锆（主要用于核电）和工业级海绵锆（主要用于军工、化工设备等）两大类别，两者各占一半。其中，全球工业级海绵锆的年需求约8000吨，核级海绵锆的需求约4000吨，目前国内能做核级别海绵钛的，仅有东方锆业一家。

工业级海绵锆制备过程分为四个阶段，氯化阶段→提纯阶段→镁热还原阶段→真空蒸馏。

图：一般生产步骤
来源：并购优塾

图：核级海绵锆制备流程
来源：并购优塾

相对于工业级海绵锆，核级海绵锆在提纯阶段前增加了锆和铪的分离环节。

核级海绵制备工艺的关键是要分离铪（Hf）。锆和铪是性质非常相近的两种稀有金属，通常都伴生在一起。锆和铪在核级应用不同，锆的热中子俘获截面小，可作反应堆芯结构材料；铪的热中子捕获截面大，可作原子反应堆的控制棒和保护装置，因此，一定要将锆和铪这两种金属进行分离使用。

然而，锆和铪的分离比较困难，因为锆和铪的水溶液化学性质十分复杂。因此，分离主要的分离方法分为两大类：湿法分离和火法分离。湿法分离法主要有分步结晶法和溶剂萃取法。火法分离主要有熔盐精馏法、熔盐电解法等。

其中，常使用的是熔盐精馏法，能实现锆铪有效分离，主要利用四氯化锆和四氯化铪在熔融KCl—AlCl3熔盐体系中饱和蒸气压的差异进行分离。但该方法的缺点是试剂消耗多、流程长、生产成本较高，国内具有核级海绵锆能力的东方锆业就采用此种工艺方法。

（二）

首先，从收入体量和业务结构方面，对各家公司有一个大致了解。

从2022年收入体量来看，东方锆业（13.70亿元）>三祥新材（9.72亿元）。

三祥新材——主营化工新材料，已形成电熔氧化锆、铸造改性材料和海绵锆三大核心产品，同时又外延切入镁铝合金领域，携手宁德时代投资镁铝合金项目（持股35%），初步构建“锆+镁”双主业发展格局。

22年收入构成来看，锆系列产品占比79.72%（海绵锆29.65%，电容氧化锆50.07%），铸造改性材料13.93%。

此外，子公司辽宁华祥投资建设的2万吨氧氯化锆项目完成生产工艺测试阶段，拟计划2023年全面投产，参考市场价来看氢氧化锆价格为29元/千克，对应2万吨产能可贡献收入5.8亿元。

图：收入构成（单位：亿元）
来源：并购优塾

东方锆业——上市以来历经三次股权结构转变，19年钛白粉龙头龙蟒佰利成为东方锆业大股东。2020 年租赁国富选矿厂，开始由加工类公司逐渐转型为上下游一体化公司，目前的业务以“加工+资源端”双轮驱动。

图：东方钽业矿业资源
来源：东方财富

22年收入构成中，金属锆产品为主要来源占比82.96%，具体包括：氯氧化锆、硅酸锆、二氧化锆、电熔锆、复合锆等。

值得注意的是，公司本身具有核级海绵锆和工业级海绵锆能力。2013年时中核工业入股后，核级海绵锆收入占比从4.4%提升至2018年的10.8%，后续不在披露，并且于2020年剥离相关业务；工业级海绵锆产品在龙蟒佰利入股后出售给龙蟒的子公司。

图：收入构成（单位：亿元）
来源：并购优塾

（三）

图：单季度利润同比增速
来源：并购优塾

对增长态势有所感知后，我们接着再将各家公司的收入和利润情况拆开，看新一季度数据。

三祥新材（福建省，宁德市）——2023前三季度实现收入7.32亿元，同比+15.09%；归母净利润0.82亿元，同比-35.70%。

Q3利润下滑受全球经济衰退、通货膨胀、地缘政治等因素综合影响，下游市场需求持续疲软，锆行业产品价格继续波动调整。

图：单季度利润及同环比增速
来源：并购优塾

东方锆业（广东省，汕头市）——2023前三季度实现收入10.19亿元，同比+3.90%；归母净利润-0.08亿元，同比-105.8%。

利润下滑同样由于需求持续疲软，锆行业产品价格继续波动调整。

图：单季度利润及同环比增速
来源：并购优塾

（四）

图：净利润现金含量
来源：并购优塾

图：现金流、固定资产投资
来源：并购优塾

东方锆业现金流波动剧烈主要因为利润波动较大，利润波动收到原材料成本价格波动影响。

东方锆业22年资本支出较大，主要用于建设年产 3万吨电熔氧化锆项目、年产6万吨高纯超细硅酸锆项目。其中3万吨电容氧化锆项目建成公司总计电容氧化锆产能3.6万吨，预计带来增量年收入11.15亿元。

（五）

图：综合毛利率（%）
来源：并购优塾

图：净利率（%）
来源：并购优塾

图：杜邦分析
来源：并购优塾

从盈利能力来看，毛利率方面，三祥新材>东方锆业。

总体来看，中游锆加工环节毛利率并不高，普通的锆产品毛利率约10%~20%。

三祥新材毛利率高于东方锆业，并且在22年开始下游需求疲软时的毛利率表现更好，因为三祥新材开始生产毛利率更高的海绵锆，该产品的毛利率可达到40%。因其毛利率较高，进而形成了较高的净利率和ROE。

图：产业链分析
来源：并购优塾

从产业链价值分配情况看，上游和中游毛利率、净利率和净资产收益率内部较为分化，下游企业相对较为稳定。

纵观整个产业链的成长性，中游环节由于受到需求疲软的影响，因此23年预期增速一般，24年会有一定回升。

（六）

从高频数据来看，上游和中游价格趋于稳定，考虑到锆的下游需求中，46%为陶瓷， 19%为耐火材料，11%为铸造，22%为锆化工，2%为高新应用，Q3经济已经稳中向好。

一、上游

图：锆上游产品价格
来源：百川

图：氧氯化锆高频数据
来源：百川

二、中游

图：氧化锆和海绵锆价格
来源：百川

三、下游

图：PMI数据
来源：wind

（七）

根据Mordor Intelligence的预测，锆市场规模预计将从2023年的162万吨增长到2028年的200万吨，复合年增长率为4.30%。

锆的下游需求中，46%为陶瓷， 19%为耐火材料，11%为铸造，22%为锆化工，2%为高新应用。全行业未来增速不快，因为受到卫生事件对于全球经济受的影响，导致锆市场在钢铁、水泥、能源和化工以及陶瓷等C端用户行业的生产和需求方面受到影响。

尽管高新应用目前占比仅约2%，但是未来几年增速较快。根据PYX Resource的统计和预测来看2023至2025年锆的高科技应用领域市场规模同比增速将达到 35.83%

重点看新型领域应用：

图：各类假牙对比
来源：中金公司

一、牙科

氧化锆在牙科的发展非常迅速，2021年已经有全氧化锆瓷牙，高透明度全氧化锆瓷牙，多层色全氧化锆瓷牙。

此前的氧化锆全瓷由于颜色死白没有透明度，通常要加表面饰瓷，尤其是美观要求高的前牙区必需加用烤瓷，或者需要遮盖变色死髓牙、内染色牙，同时又要表现牙齿的美学层次感。

此外，锆基陶瓷的生物相容性很好，可以直接作为3D打印材料与其他粉末混合。适合小批量、定制的产品制造，能完全适应患者口腔形状的假牙。

二、动力电池

二氧化锆或者氢氧化锆可作为一种添加剂用于正极材料（镍钴锰酸锂）中，也可用于固态电池的固体电解质（如锆酸镧锂）…………………………

以上，仅为本报告部分内容。关于增长空间测算、行业竞争态势、竞争要素分析等内容，后文还有大约6000字及数十张图表，详见《产业链报告库》，可联系工作人员咨询获取，微信：bgys2020。

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来源：并购优塾

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【信息科技】

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【引用资料】本报告写作中参考了以下材料，特此鸣谢。[1]

【数据支持】Wind数据、东方财富Choice数据、智慧芽专利数据库、data.im数据库、理杏仁、企查查、Capital IQ、Bloomberg、路透。

【声明】内容源于网络

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并购优塾，产业链研究者，服务于补链强链、科技创新，主要面向产业园区、产投机构、银行、地方政府等机构人群。创始于2016年。

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