前言：
核級海綿鋯生產(chǎn)的核級鋯合金材料是核電站運行的第一道安全屏障。隨著(zhù)國家低碳戰略需求的提出，國內核電迎來(lái)高速發(fā)展時(shí)期，為核級海綿鋯帶來(lái)增長(cháng)機遇。新建核電機組將密集投產(chǎn)，我國核級海綿鋯需求有望爆發(fā)，預計2030年超4000噸。
核級海綿鋯制取技術(shù)工藝壁壘高，早期僅有少數海外企業(yè)掌握完整技術(shù)，我國則長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口，但近年來(lái)隨著(zhù)本土企業(yè)技術(shù)水平不斷提高，核級海綿鋯市場(chǎng)國產(chǎn)化進(jìn)程有所加快。其中國核維科、中核晶環(huán)等企業(yè)憑借技術(shù)優(yōu)勢、資源掌控能力和規模效應，在行業(yè)中占據主導地位。這些頭部企業(yè)在高端應用領(lǐng)域也具有較強技術(shù)壁壘，使得新進(jìn)入者難以在短期內形成有效競爭。因此，現階段國內核級海綿鋯行業(yè)集中度相對較高。
我國分離技術(shù)與海外發(fā)達國家相比仍存在差距，這是行業(yè)發(fā)展面臨的主要挑戰。預計未來(lái)一段時(shí)間，具備高性能核級海綿鋯生產(chǎn)能力的企業(yè)將占據更大市場(chǎng)空間。我國核級海綿鋯行業(yè)集中度將進(jìn)一步提升。
一、隨著(zhù)核電機組密集投產(chǎn)，國內核級海綿鋯需求有望爆發(fā)
根據觀(guān)研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國核級海綿鋯行業(yè)發(fā)展現狀研究與投資前景預測報告（2025-2032）》顯示，核級海綿鋯是一種外觀(guān)似鋼、有光澤的活性金屬，具有高強度、硬度和優(yōu)異的抗腐蝕性。核級海綿鋯主要用于制造核級鋯合金材料，這些材料在核電站中作為核燃料棒的包殼，具有很好的密封性，能夠長(cháng)期封存裂變產(chǎn)物，是核電站運行的第一道安全屏障。
21世紀初期，隨著(zhù)國家低碳戰略需求的提出，國內核電迎來(lái)高速發(fā)展時(shí)期，為核級海綿鋯帶來(lái)增長(cháng)機遇。
截至2023年底，全球共有437臺核電機組在運，總裝機容量高達391.17GWe。美國以21.28%的堆數占比領(lǐng)跑全球，而中國以12.59%的堆數占比位列第三。盡管我國核能產(chǎn)業(yè)起步較晚，但近年來(lái)發(fā)展迅猛，有望迎頭趕上。2023年底，全球有17個(gè)國家在建58臺核電機組，其中中國以23臺在建機組高居榜首，堆數占比達到39.66%，總裝機容量為23.72GWe，容量占比也高達39.63%。截止 2024 年底，我國在運核電機組數量達 57 臺（不含臺灣地區），年內投產(chǎn) 2 臺核電機組，裝機容量合計為 59431.7MW。
數據來(lái)源：觀(guān)研天下數據中心整理
新建核電機組將密集投產(chǎn)，核級海綿鋯需求有望爆發(fā)。預計2030年我國新增核電裝機容量為10GW,在運核電裝機容量達108.43GW。假設每 GW 核電首次裝機約需鋯材 45 噸,按每年更換 1/3 組件測算，建成機組每年更換鋯材需求為 15 噸，核級海綿鋯的成材率在 50%，測算2030年我國核級海綿鋯需求達4153噸，其中新增核電鋯材、核電更換鋯材、核級鋯材需求量分別為450噸、1626.48噸、2076.48噸。
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二、核級海綿鋯國產(chǎn)化進(jìn)程加快，市場(chǎng)向具備技術(shù)優(yōu)勢企業(yè)傾斜，行業(yè)趨向集中
核級海綿鋯與工業(yè)級海綿鋯的主要區別在于，核級海綿鋯采用鋯鉿分離技術(shù)將工業(yè)級海綿鋯中含有的鉿金屬分離出來(lái)。鋯鉿分離分為火法、濕法路線(xiàn)，火法分離路線(xiàn)對設備和操作要求較高，相比之下，濕法分離路線(xiàn)在環(huán)境、生產(chǎn)效率和操作上更具可行性。
鋯鉿分離技術(shù)路線(xiàn)
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技術(shù)路線(xiàn) |
工藝 |
工藝原理 |
優(yōu)缺點(diǎn) |
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火法 |
MEGY工藝 |
利用鋯鉿帶正電性異實(shí)現鋯鉿分離 |
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鋯鉿熔鹽精餾法 |
利用四氯化物的相對揮發(fā)性差異分離 |
對設備 材料要求高，投資大，適合大型工廠(chǎng)使用。 |
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利用金屬電化學(xué)特性的差異分離 |
操作復雜，產(chǎn)品回收率低，僅在實(shí)驗室完成過(guò) |
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濕法 |
MIBK法 |
依據Zr4+和HP與SCN。離子絡(luò )合能力的不同優(yōu)先萃取出鉿，鋯留在水相中，從而實(shí)現鋯鉿的分離 |
MIBK易揮發(fā)，氣味大，水污染較大 |
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TBP法 |
根據Zr4+和Hf4+與NO3-和C1-絡(luò )合物穩定性的不同優(yōu)先萃取鋯， |
優(yōu)點(diǎn)是萃取容量大，鋯鉿分離因數高，萃取設備產(chǎn)能大，缺點(diǎn)是萃取時(shí)分相困難，混酸容易腐蝕設備，并存在TBP乳化等問(wèn)題，影響操作 |
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TOA法 |
以硫酸為介質(zhì)，三辛胺為萃取劑，脂肪醇作為改良劑，在HzSO4體系中優(yōu)先萃取鋯 |
設備簡(jiǎn)單，投資低，純度不高 |
資料來(lái)源：觀(guān)研天下整理
獲得高純度的鋯、鉿需要經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗室研究和技術(shù)創(chuàng )新，以降低分離過(guò)程中的能耗和材料消耗，最終實(shí)現商業(yè)化應用。核級海綿鋯的制取技術(shù)工藝壁壘高，早期僅有少數海外企業(yè)掌握完整技術(shù)，如美國華昌公司、西屋公司、法國阿?，m及俄羅斯切別茲基機械廠(chǎng)。我國曾長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口核級海綿鋯，近年來(lái)隨著(zhù)本土企業(yè)技術(shù)水平不斷提高，我國核級海綿鋯市場(chǎng)國產(chǎn)化進(jìn)程有所加快。
其中，國核維科、中核晶環(huán)、金鉑宇、佑天金屬、遼寧華鋯、朝陽(yáng)東鋯等企業(yè)憑借技術(shù)優(yōu)勢、資源掌控能力和規模效應，在行業(yè)中占據主導地位。上述企業(yè)在核能、航空航天等高端應用領(lǐng)域也具有較強的技術(shù)壁壘，使得新進(jìn)入者難以在短期內形成有效競爭。因此，現階段國內核級海綿鋯行業(yè)集中度相對較高。
我國分離技術(shù)與海外發(fā)達國家相比仍存在差距，這是行業(yè)發(fā)展面臨的主要挑戰。預計未來(lái)一段時(shí)間，具備高性能核級海綿鋯生產(chǎn)能力的企業(yè)將占據我國市場(chǎng)更大空間。我國核級海綿鋯行業(yè)集中度將進(jìn)一步提升。
國內核級海綿鋯行業(yè)代表企業(yè)
| 企業(yè)名稱(chēng) | 簡(jiǎn)介 | 核級海綿鋯產(chǎn)能（萬(wàn)噸） |
| 國核維科鋯鉿有限公司 | 成立于 2009年，主要研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售各種核級海綿鋯、工業(yè)級海綿鋯、氧化鉿或海綿鉿以及相關(guān)副產(chǎn)品，年產(chǎn)核級海綿鋯2000噸、海綿鉿30噸，預計年銷(xiāo)售額人民幣5 億元。 | 2000 |
| 中核晶環(huán)鋯業(yè)有限公司 | 隸屬于中國核工業(yè)集團旗下，管理單位是中國原子能工業(yè)有限公司，于2012年5月在江西龍南成立，是國內從事金屬鋯鉿生產(chǎn)的重要企業(yè)。公司主要從事核級氧化鋯、核級氧化鉿、核級海綿鋯、核級海綿鉿、無(wú)水四氯化物(鋯、鉿)以及特種合金材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售。經(jīng)過(guò)長(cháng)期的實(shí)踐，中核晶環(huán)擁有了成熟的鋯、鉿分離技術(shù)和核級海綿鋯、核級海綿鉿生產(chǎn)技術(shù)，是一家能夠同時(shí)實(shí)現從原料生產(chǎn)、鋯鉿分離、到核級海綿鋯鉿制備的全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)。其中，核級海綿鋯的生產(chǎn)填補了國內空白，打破了國外技術(shù)壟斷和進(jìn)口限制，為我國國民經(jīng)濟和國防建設做出重大貢獻。 | 500 |
| 北京金鉑宇金屬科技有限公司 | 成立于 2009 年，自成立以來(lái)，通過(guò)自身堅持不懈的努力，已發(fā)展成為一家從事鉿、鋯金屬材料及其制品研發(fā)、生產(chǎn)及銷(xiāo)售為一體的高科技企業(yè)。工廠(chǎng)地處衡德工業(yè)園區，擁有自主核心技術(shù)及多套專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)設備，目前已形成海綿鉿1噸/ 月的生產(chǎn)能力，所生產(chǎn)的海綿鉿、結晶鉿及各類(lèi)板、棒、絲、靶等，工藝先進(jìn)、質(zhì)量穩定，純度均達到99.95%以上，各項雜質(zhì)元素含量都優(yōu)于國內外同類(lèi)產(chǎn)品，也可按用戶(hù)需求做特殊型材。 | - |
| 南京佑天金屬科技有限公司 | 成立于 2009 年，是一家專(zhuān)業(yè)從事稀有金屬鋯鉿材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的高新技術(shù)企業(yè)。經(jīng)多年技術(shù)攻關(guān)，公司在鋯鉿提純領(lǐng)域擁有多項核心自主知識產(chǎn)權，填補了國內該領(lǐng)域空白，并參與制定了鋯鉿領(lǐng)域多項國標和行標，現已成為國內外知名的鋯鉿材料制造商。 | - |
| 遼寧華鋯新材料有限公司 | 三祥新材旗下子公司，擁有核級海綿鋯鋯產(chǎn)能1300噸 | 1300 |
| 朝陽(yáng)東鋯新材料有限公司 | 龍佰集團2021年收購東方鋯業(yè)旗下朝陽(yáng)東鋯新材料有限公司100%股權，目前擁有年產(chǎn)1000噸工業(yè)級海綿鋯和500噸核級海綿鋯兩條生產(chǎn)線(xiàn)，是目前世界上少數在國內具有自主知識產(chǎn)權、生產(chǎn)技術(shù)達國際先進(jìn)的核級海綿鋯生產(chǎn)企業(yè) | 500 |
資料來(lái)源：觀(guān)研天下整理（zlj）
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