铋(Bi smuth),元素符号为Bi,位于元素周期表第六周期VA 族,原子序数为83,相对原子质量为208.98,具有一系列优良的物理化学特性。纯铋为银白色固体,带有淡粉色金属光泽,易被氧化形成超薄氧化层。铋晶体在不同波长光照射时会发生变色折射,表面呈现彩虹色外观。纯铋密度大(9.84 g/cm3),质地柔软,便于加工,机械性能优越;常温下性质稳定,不与碱、非氧化性酸反应,可溶于热的浓硫酸;熔点(271℃)低,沸点(1564 ℃)高,具有最强的抗磁性、最低的热导率(除汞外),常被用来制作易熔合金;铋的硒化物与碲化物具有半导体性质,是优良的半导体材料。金属铋及其化合物毒性小,不易被人体吸收且对环境破坏能力弱,常用于取代铅、锑等有毒金属,被公认为健康环保的“绿色金属”。
铋是重要的战略稀有金属,被美国、欧盟、日本等列为战略性矿产,也是我国的关键矿产之一。早在2009 年,日本出台《稀有金属保障战略》,将铋列为现代工业以及未来伴随着技术革命所形成的新型工业所必需的金属;欧盟在2017、2020 年将铋列入关键原材料清单;美国在2018 年将铋列入关键矿产目录。为了维护国家安全和利益、履行防扩散等国际义务,2025 年2 月,我国商务部、海关总署公布对钨、碲、铋、钼、铟相关物项实施出口管制。其中,铋相关物项包括金属铋及制品(包括但不限于锭、块、珠、颗粒、粉末等形态)、锗酸铋、三苯基铋、三对乙氧基苯基铋以及生产以上相关物项的技术及资料。铋行业的上游为采选冶炼,中游为铋产品深加工,下游为医药化工、冶金、电子及半导体等应用领域。
1)上游:采选冶炼
通过综合回收方式从含铋原料、铋矿石中提取粗铋(<=2N),含铋原料主要包括废铋、铋渣等。铋在地壳中的丰度与银相当,主要以伴生矿的形式存在于铅、钨、铜、锡等金属矿床中,在中国和越南,铋主要作为铅、钨冶炼的副产品生产;在日本和韩国,铋主要作为锌冶炼的副产品生产。我国铋储量世界第一,约占全球总储量的65%。根据USGS,截至2016年底,全球铋储量为37 万吨,其中,中国铋储量为24 万吨,集中在湖南、广东、江西等地,湖南郴州更被誉为“世界铋都”,其铋储量占据全球的半壁江山。除此之外,越南、墨西哥和玻利维亚等国也有部分铋储量。
2)中游:铋产品深加工
经过电解精炼得到精铋(4N),进一步提纯去杂可生产出高纯铋(5N-7N),进一步精深加工则生产出铋基合金、氧化铋、铋药等系列产品。依托充足的铋原料资源,我国是精铋及铋相关产品的主要生产国。精铋生产企业市场集中度较高,主要企业包括靖远高能、贵溪大三元集团等,其中,靖远高能隶属于上市公司高能环境,随着二期产能全面释放,预计2025年精铋产能将达6000 吨,精铋生产规模在全国乃至全球居于领先;而中钨高新铋储量居世界前列,柿竹园公司拥有全球最大的铋单体矿山,占全球储量的35%,预计2027 年柿竹园公司技改完成后,铋金属产量将相应增加。高纯铋、氧化铋及铋相关产品生产企业集中度更高,先导科技集团2024 年11 月获得上市公司万业企业控股权后加速整合铋业务,2024 年铋金属及产品产量达10,000 吨,全球市占率约50%,预计2025 年完成新增产能建设,金属铋粉、氧化铋、氢氧化铋等铋产品产能将进一步稳定提升。
3)下游:医药、冶金、电子及半导体等
目前,铋主要以氧化物及铋盐的形式广泛应用于医药、冶金、电子及半导体等领域。铋单质可用作制备易熔合金、合金添加剂和焊料等;氧化铋可用于制备颜料、电子陶瓷、医药等;铋盐则主要用于医药和催化剂。由于铋对铅等有毒金属的替代作用,其应用领域也不断延伸至蓄电池、半导体、阻燃剂、化妆品、核工业等领域。
供给端:中国供给端全球主导地位难以撼动,产能扩张瓶颈在于原料短缺
中国供给端全球主导地位难以撼动,美欧没有完全能够替代中国的铋进口来源。根据安泰科,2021-2023 年全球铋产量基本维持稳定,2023 年全球铋产量23,940 吨,其中,中国产量占比75%,占全球主导地位。除中国外,老挝、韩国、日本和哈萨克斯坦等国也有部分精铋产量,但受限于资源品位下降与开采冶炼成本攀升等因素,海外铋供给弹性持续收缩。美国于1997 年停止初级铋生产,回收铋仅占国内表观消费量的3%-10%,高度依赖进口;且美国国内最后一个铅精矿冶炼厂也于2013 年关闭,作为铋生产原料的所有铅精矿也都需出
口冶炼。因此,美国对中国铋供应依赖度极高,2020-2023 年,其近七成的进口量来自中国。欧盟则完全依赖进口纯度至少为99.8%的精铋。受限于提纯成本高、环保等因素,回收铋也无法替代初级铋抵消欧美铋供应短缺——回收铋的提纯成本达18-22 美元/公斤,远高于初级铋14-16 美元/公斤的提纯成本。
铋产能扩张瓶颈在于冶炼原料短缺,库存压力逐渐减弱。精铋生产原料主要为铋矿石以及铜、铅、钨等金属生产过程中产生的综合回收物料,目前精铋冶炼原料持续紧缺:1)铋矿石方面,只有柿竹园公司、江钨、厦钨等少数企业能够供应铋精矿,且铋精矿的品位下降明显;2)含铋废料方面,受国家开采配额管控、环保监管趋严以及在产矿产品位自然下降等多因素影响,含铋冶炼废渣供应持续受限。从库存水平看,目前国内铋显性库存呈去库状态。由于生产商原料库存不足,铋锭产量下降,叠加部分参与者对后市乐观,采货量有所增加。截至2025 年7 月末,溧阳中联金铋仓单库存为7,290 吨,较出口管制前下降明显, 但需注意的是社会隐形库存仍然存在,整体库存压力或仍较大。
需求端:国内铋消费仍以传统领域为主,半导体、新能源等高科技需求打造铋第二增长曲线
1、铋当前需求现状
2023 年以来铋消费量整体稳中有升,我国铋消费仍以传统领域为主。随着经济和工业生产复苏,2023 年起铋市场供需格局迎来改善,全球铋整体消费呈现较强韧性。全球铋消费主要集中在中国、美国、欧洲、日本等国家和地区,各国铋消费领域有所侧重。我国铋消费仍以医药化工、合金及焊料和冶金添加剂等传统领域为主,美国铋消费主要用于化妆品、工业和制药等,欧洲以医药、化工为主,日韩铋消费则以电子行业为主。
我国是最大的铋出口国,超60%铋金属用于出口,长期看铋金属出口总量或回归正常水平。根据海关数据和中联金,2024 年中国共出口铋产品约12,752 金属吨,其中金属铋出口3,878 吨,占总出口的30%,氧化铋出口8,498 吨,占比67%。2022 年以后,中国铋产品主要出口形式从金属铋转化为氧化铋,而作为出口大头的氧化铋并未受到出口管制的影响。短期看,出口管制对铋出口总量有一定扰动,根据海关数据,2025 年1-6 月铋相关物项月均出
口872.4 金属吨,同比下降22%,主要出口至荷兰、印尼、墨西哥、比利时和德国; 但中长期看,金属铋主要用于生产氧化铋,对金属铋的管制会相应刺激国内氧化铋的产量, 氧化铋出口量或将继续增长,2025 年1-6 月,氧化铋出口同比增长18%,一定程度上弥补了金属铋出口量下降。随着铋相关物项出口管制政策长期化,国内生产商或进一步转型为高附加值产品出口,铋出口总量或将回归至正常水平。
2、铋未来应用潜力
凭借超导、量子效应等特质,铋已超越其传统应用领域成为支撑高新技术发展的关键材料。铋晶体具有超导电性,铋基超导材料是最具代表性的高温超导材料之一;高纯铋导热系数低,被用于制作液态铅铋共晶合金,是第四代铅冷快堆冷却剂的首选材料;硒化铋、碲化铋为拓扑绝缘体,在自旋电子器件、光电子器件和量子计算领域有广泛应用场景。除此以外,铋在柔性可穿戴设备、光催化剂、钙钛矿太阳能电池等领域也有巨大应用潜力。
1)超导材料
铋基超导材料是最具代表性的高温超导材料之一,包括Bi-2223(Bi2Sr2Ca2Cu3O10)、Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2O8)等。超导材料具有零电阻、完全抗磁性以及量子隧穿效应,主要应用于高能加速器、磁约束核聚变、医用磁共振成像仪、超导储能、超导量子计算机等领域。Bi -2223 带材是首个实现批量化制备的实用化高温超导材料,日本住友电工是全球Bi-2223 带材的垄断龙头,国内西北有色金属研究院、英纳超导、西部超导等已掌握核心制备技术,但带材性能及具体场景应用等方面较日本住友电工仍有较大差距。Bi-2212 线材则是制备管内电缆导体的理想材料,已有多家公司和研究机构具备批量化制备能力,包括美国牛津仪器公司(BOST)、欧洲耐克森公司(Nexans)、日本昭和电线电缆株式会社等,国内西北有色金属研究院研制的线材性能接近国际领先水平。由于使用银或银合金包套,铋基超导材料产业化的关键在于降低成本、提高机线带材的机械性能,若能突破则有极大潜力在超导储能装置、超导变压器、超导输电电缆等领域起主导作用。
2)核反应堆冷却剂
高纯铋用于制作液态铅铋共晶合金(LBE),是第四代铅冷快堆载热体或冷却剂的首选材料。铅冷快堆具有固有安全、易小型化、可持续性好等特点,在热电联产、供热、浮动核电站、开拓海洋资源等应用场景有独特优势,是第四代先进核能系统发展的主力堆型之一。液态铅铋共晶合金具有低熔点、高沸点、载热和传热能力强等优点,是铅冷快堆和加速器驱动核嬗变系统重要的冷却剂和散裂靶材料。2019 年10 月,国产首座铅铋合金零功率反应堆“ 启明星Ⅲ号”首次临界,标志着我国在铅铋快堆领域进入工程化阶段,并跻身国际前列。中核集团预计2025 年将建成小型铅铋快堆示范堆。
3)电子及量子器件
硒化铋、碲化铋等被广泛用于量子器件原型开发与探究,在自旋电子器件、低能耗器件和量子器件领域有广泛应用潜力。当铋厚度减小到纳米级时,从半金属转变为拓扑绝缘体。
拓扑绝缘体是近年来被发现的新型电介质材料,由于存在强自旋轨道耦合作用呈现内部绝缘而表面导电的独特电学特性,是新一代电子器件的核心候选材料。硒化铋、碲化铋作为拓扑绝缘体,在自旋电子器件、光电子器件和量子计算等领域都有潜在应用前景;钠铋化物为三维拓扑狄拉克半金属材料,可用于制作拓扑晶体管,实现功耗更低、运行效率更高的电子器件。
4)其他前沿领域应用
除此以外,铋还在柔性可穿戴设备、环保及新能源等领域也有巨大应用潜力。如将铋沉积到聚酰亚胺和聚二醚酮的聚合材料上可以制备柔性超薄的霍尔传感器,有望应用在电子皮肤、可穿戴生理监测治疗装置等,目前已从起步阶段迈入实质性发展阶段;由于铋的光电催化、环境友好特性,铋基复合氧化物作为光催化剂,在有害气体处理、新兴污染物处理等领域有很大潜力。铋的卤化物具有钙钛矿结构,有潜力替代钙钛矿太阳能电池中的有毒铅。