钨矿资源高效开发利用技术战略情报分析报告（2022）

2022年·第二十三期 钨矿资源高效开发利用技术 战略情报分析报告（2022） 中国工程科技知识中心 江西省科学院科技战略研究所 中国2工0程22科年技1知2识月中心 报告图解 知领报告 2022年第23期 编辑： 武丽丽 执笔： 魏昌婷江西省科学院科技战略研究所 冯雪娇江西省科学院科技战略研究所 杜俐颖江西省科学院科技战略研究所 衡超江西省科学院科技战略研究所 审核： 蔡志勇 目录 1.钨矿资源基本情况1 1.1世界钨矿资源分布2 1.2我国钨矿资源分布4 2.钨产业发展现状6 2.1全球钨产业发展概况10 2.2我国钨产业产业概况13 3.钨加工利用产业技术分析17 3.1专利申请趋势分析17 3.2全球专利技术构成分析18 3.3全球主要申请国家/地区专利地域布局分析20 3.4全球主要专利来源国家/地区分析20 3.5全球主要申请人分析22 3.6我国申请情况分析23 4.高精度梯度硬质合金涂层刀片关键技术23 4.1梯度结构硬质合金及涂层刀片技术研究进展.24 4.2硬质合金涂层刀片专利态势分析37 5.钨溅射靶材技术专利分析48 5.1专利申请国家/地区和时间分布48 5.2专利技术区域分布49 5.3主要申请人分析50 5.4钨溅射靶材技术主题分析54 6.结论及建议55 I 图表目录 表12020-2021年中国钨资源储量（单位：万吨WO3）5 表22016-2021年全球主要钨生产国钨精矿产量统计（吨）10 表3国外主要硬质合金企业13 表4钨加工利用IPC主题分布18 表5全球主要创新主体信息表22 表6硬质合金涂层刀片的主要专利申请人39 表7中国硬质合金涂层刀片的主要专利申请人44 表9硬质合金涂层刀片专利技术TOP15高被引专利46 表10钨溅射靶材的主要专利申请人50 表11钨溅射靶材专利IPC主题分布54 图12020-2021年全球钨矿储量3 图2中国钨矿资源分布5 图3我国钨矿资源类型现状6 图4钨产业链7 图5主要国家钨消费占比11 表8硬质合金涂层刀片专利IPC主题分布45 图62021年全球钨金属消费结构12 图7钨加工专利申请量变化趋势18 图8全球各技术分支申请趋势与申请量占比20 图9主要专利申请国家/地区专利申请量分布20 图10主要申请国家/地区专利申请趋势21 图11钨加工领域主要专利来源国技术市场布局情况22 图12我国各省（市、自治区）专利申请情况23 图13硬质合金涂层刀片主要国家专利申请时间演化图38 图14各硬质合金涂层刀片专利技术来源国市场分布39 图151970年以来前10位专利申请人年代分布图41 图16专利权人技术市场分布图42 II 图17专利权人技术分布图43 图18钨溅射靶材国内外专利申请时间演化图49 图19钨溅射靶材专利技术国家（地区）分布50 图201983年以来前10位专利申请人年代分布图51 图21专利权人技术市场分布图52 图22专利权人技术分布图53 图23前10位专利权人合作关系图54 III 摘要 钨是稀有金属，也是一种重要的战略性资源，其具有高熔点、高硬度、高耐温性、高化学稳定性等诸多优点。钨及其合金作为功能材料广泛应用于机械加工、兵器工业、航天航空、信息产业等各个领域，在现代工业、国防及高新技术应用中极为重要，被誉为“工业牙齿”。 我国钨于国际上有着近乎垄断的 资源优势，但在钨的应用和开发技术上受到欧美各国的钳制。虽然我国长期保持着全球第一钨品出口国的国际地位，但产品都以粗加工产品为主。 因而，调优产品结构、提升产业能级，对我国钨产业发展十分重要。 本报告从全球钨资源入手，梳理全球钨资源分布，再由全球钨生产、消费、贸易等角度呈现全球钨产业发展情况，从专利申请趋势、主要参与国家、技术构成、地域布局、主要专利申请人等角度分析钨产业整体技术水平，再对部分关键技术，如，硬质合金涂层刀片技术、钨溅射靶材技术等进行多角度分析，展现世界主要钨工业国家在各细分领域的竞争力，为我国钨产业未来发展布局提供参考。 i 1.钨矿资源基本情况 的近100年中，钨的消耗量逐年增长，从1910年的2500吨增加到现在的 70000吨，对促进生产力的发展发挥了巨大的作用，仅金属切削加工的效率就 提高了100倍以上。随着现代科学技术的发展，钨在微电子工业、核能工业和航天工业上又有了新的用途，成为重要的战略金属，受到广泛的关注。 钨是一种稀有高熔点金属，在地壳中的丰度只有1x10-4%2，具有高熔点、高密度、高硬度、高耐磨性、高电导率和热导率、高电子发射洗漱、高压缩模量 和弹性模量、低热膨胀系数、抗高温蠕变以及抗磁、耐腐蚀等一系列优良独特的物理、机械性能和化学稳定性能。 在地壳中仅发现有20余种钨矿物和含钨矿物，但最有工业价值的主要为黑 钨是银灰色金属，元素符号为W，原子系数74，原子量183.85。瑞典化学家C.W.Scheele于1781年分离出重的白脉石矿物，1821年以其名字命名为白钨矿（Scheele），并以瑞典文的“重的”“石头”组合成（Tungsten）作为钨的英文名字，直至1847年Oxland取得了有关制造钨酸钠、钨酸和金属物钨的专利后，钨才开始被人们所了解1。19世纪初，钨在高速工具钢上得到了工业应用；1908年，钨丝被用于白炽灯泡中发光的灯丝；1923年，德国首先研究出以碳化钨为基的硬质合金，并制造出拉丝模；1926年，德国克虏伯·维迪阿公司开始工业化生产碳化钨为基的硬质合金，开创了钨产业的新纪元。在以后 钨矿（钨锰铁矿）和白钨矿（钨酸钙矿）。 1赵中伟，《钨冶炼的理论与应用》清华大学出版社，2013年，1 2赵中伟，《钨冶炼的理论与应用》，清华大学出版社，2013，4 表1钨矿物的种类 矿物 钨锰矿 钨锰铁矿 钨铁矿 白钨矿 分子式 MnWO4 (FeMn)WO4 FeWO4 CaWO4 含WO3% 76.5 76.6 76.3 80.6 品系 单斜 单斜 单斜 正方 解理 沿斜轴面 沿斜轴面 沿斜轴面 平行锥面 莫氏硬度 5-5.55 -5.54 -4.5 4.5-5 密度 7.2-7.5 7.1-7.5 6.8 5.9-6.2 磁性 弱磁性 弱磁性 弱磁性 非磁性 全球钨矿资源分布极不均衡，钨矿资源大多环绕太平洋分布，其次是地中海及欧洲滨大西洋地区。钨在环太平洋区域是全球最重要的很有远景的分布区，包括太平洋西海岸，主要集中在两个区域，一是从俄罗斯远东及外贝加尔湖地区，经朝鲜半岛、日本列岛到中国华南、再经印支半岛、马来西亚半岛、印度尼西亚到澳大利亚东部及新西兰；二是在太平洋东海岸的阿根廷、玻利维亚、巴西、秘鲁、美国和加拿大西北部。这个环形区集中了世界上大部分钨资源储量。其中最主要成矿带有：中国华南-朝鲜滨太平洋钨矿带；喜马拉雅-马来西亚钨矿带；西落基山钨矿带；安第斯山钨矿带和东澳大利亚滨太平洋钨矿带。 1.1世界钨矿资源分布 全球的大型和超大型钨矿床的2/3分布于亚洲，1/3分布于北美洲和欧洲，非洲、大洋洲和南美洲尚未发现大型和超大型钨矿床。中国拥有的大型和超大型的钨矿床最多，约占总数的58.3%，其次是加拿大、俄罗斯和美国。全球钨矿供给主要由原生矿（76%，其中66%进入最终产品，10%为生产中产生的废料 后成为再生钨）和再生矿（24%）组成。原生钨由白钨矿、黑钨矿和黑白混合 矿组成，三者占比分别为62%、28%和10%。再生钨主要由生产过程中产生的废料和钨废品回收钨两部分组成3。 根据美国地质调查局2022年数据，世界钨资源储量2021年为370万吨 3江西省钨产业专题研究2013年 储量/万吨 Error!Notextofspecifiedstyleindocument. （金属量），较上一年有所提升。其中中国钨资源储量190万吨，随着越南、葡萄牙等国家及地区新钨矿资源的发现，中国钨资源在全球占比较去年有小幅下降，占世界总储量的51.35%，仍居全球第一位。其次是俄罗斯，储量40万吨，占比10.81%；加拿大储量26万吨，占比7.02%；越南储量10万吨，占比 2.70%；主要的四个资源国储量合计占世界总储量的71.89%。。 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 其他 国家 26% 越南 3% 中国 51% 中 2020年 俄 罗斯 4 0 4 0 加 拿大 2 6 2 6 越 加俄拿罗大斯 71%1% 西班牙 5 .4 5 .4 朝 澳 葡 国 南 鲜 大利亚萄牙 1 1 2 90 0 .9 1 0 .31 2021 1 9 2 0 90 .5 .9 1 .51 其 他国家 6 2 9 4.39 图12020-2021年全球钨矿储量 1.1.1俄罗斯 俄罗斯钨矿资源主要集中分布在北高加索地区、东西伯利亚地区和远东地区。 已探明的矿藏基本上属于原生综合矿，伴生有钼矿、铜矿、金矿、银矿等。其中约1/3属于易选的黑钨矿，2/3属于相对难选的白钨矿。位于俄罗斯境内的大型钨矿床基本上属于矽卡岩型，规模较大的主要有东方二号矿床和列尔曼托夫斯克矿床(位于滨海边疆区，WO3含量为1.5%~2.6%)、波木格尔汗矿床(位于车 臣地区，WO3含量为1.5%)，以及哈尔达松斯克矿床(位于布里亚特地区，WO3 含量为0.6%)4。 4郭艳玲.俄罗斯矿产资源现状[J].矿业快报,2008,12:9-11+71. 1.1.2玻利维亚 玻利维亚是世界上重要的钨生产国。玻利维亚的钨矿床产于组藏有锡的地区,玻利维亚矿业公司生产的钨产自博尔萨一内格拉、塔斯纳和卡米三个主要矿山,另外的四个中型矿山是乔赫亚矿、恩拉马达矿、坎比拉雅矿和皮尤布罗维志奥矿 5。 1.1.3美国 矿山，选厂日矿石处理能力1800吨，年产白钨精矿1100吨。 1.1.4加拿大 加拿大钨矿藏主要集中在塞汶(Selwyn)钨矿带上，而最具有商业价值的矿床赋存于从英属哥伦比亚的卡斯尔(Cassiar)岩基到育空区域和西北区域边界的麦克米伦(MacMillan)矿床的延伸地带。主要是白钨，通常与金矿或辉钼矿及黄铜矿共生。加拿大最主要的钨矿藏目前属于北美钨业公司所有，其中包括坎通(Cantung)矿及矿藏、迈克通(Mactung)矿藏及英国的赫默顿(Hemerden)矿藏6。 1.2我国钨矿资源分布 美国钨矿资源主要位于美国西部，生产的钨精矿大多数来自加利福尼亚、科罗拉多、爱达荷、内华达和北卡罗来纳等5个州。其中大型的钨矿有派恩克里克、斯普林格、斯特劳伯里和埃默森，均为白钨矿，派恩克里克是美国最大的钨 我国钨资源分布高度集中，主要分布在湖南、江西、河南、甘肃、广东、广西、附件、云南、黑龙江、内蒙古、安徽、新疆等省区，其中资源最多的是江西 （169.8万吨）、湖南（56.44万吨）和河南（20.29万吨），三省钨矿资源储 量合计占全国总量的80%以上。7我国已探明钨矿产地约有252处，广泛分布于23个省（自治区、直辖市）。钨矿床类型主要有矽卡岩型、石英脉型和斑岩型等，其中以矽卡岩型钨矿床为主，约占钨总储量的60%以上。矿石类型主要 5王宏友.玻利维亚钨矿业——世界主要产钨国家钨业介绍之三[J].中国钨业,1992,10:25-29. 6方季云.加拿大钨矿及钨产业[J].中国钨业,2001,02:38+41. 7自然资源部.2021年全国矿产资源储量统计表 Error!Notextofspecifiedstyleindocument. 图2中国钨矿资源分布 表12020-2021年中国钨资源储量（单位：万吨WO3） 有白钨矿、黑钨矿和混合钨矿，储量占比分别约为67%、23%、10%。 2020年2021年 序号 地区 储量（万吨） 占比 储量（万吨） 占比 1 江西 115.7 52% 169.8 57.53% 2 湖南 55.43 24.91% 56.44 19.12% 3 河南 23.20 10.43% 20.29 6.87% 4 其他 28.16