铜产业链碎片化：冶炼端是如何影响铜价的？

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前言

　　1824年第一个铜垄断组织卡特尔—铜冶炼协会（Copper Smelters Association）在英国的斯旺西成立。凭借着先进的冶炼工艺，世界各地的铜矿被运送到斯旺西的冶炼厂的进行加工，其精炼铜的产量占到了世界产量的45％以上。冶炼厂发行“铜票”并投标从各种矿山购买矿石，这种模式间接的决定了铜价。后来随着冶炼、勘探技术的发展，冶炼和开采逐渐分散化，斯旺西的铜卡特尔也在1867年就早早解散。

进入21世纪后，铜的冶炼模式似乎又回到了这种“矿山至冶炼厂”的模式里，只不过这一次中国成为了新的世界冶炼中心。那么目前铜的冶炼模式又是如何影响铜价的？通过碎片化铜的冶炼环节去研究冶炼企业的工艺、产能、成本、利润等问题，有助于我们对精炼铜供需以及铜价的波动产生更加深刻的理解。

1，从矿石到市场—铜冶炼工艺的发展和进步

　　19世纪早期，斯旺西冶炼厂使用的威尔士冶炼工艺让冶炼燃料由木材变为了煤炭，并通过新型的反射炉将铜矿石冶炼成精铜。1865年欧洲人James Elkington发明了电解精炼法，更高纯铜的铜被生产出来。随着技术的进步越来越多的冶炼技术层出不穷，目前世界上生产电解铜的冶炼方法主分为两大类：火法冶炼和湿法冶炼。目前精炼铜产量的85％以上是用火法冶炼生产的，湿法冶炼生产的精炼铜占15％左右。

1.1火法炼铜

　　火法冶炼是目前铜冶炼的主要形式。在这个过程中，开采出铜矿在矿场被粉碎、研磨、浮选成含铜量在20-30％的铜精矿，除了铜外，铜精矿中铁和硫各约占30％，金、银和其他贵金属也有微量回收。铜精矿是火法冶炼的原料，然后通过熔炼、吹炼、精炼等环节形成阴极铜。更细节的流程见下表。

　　火法炼铜主要应用的方法主要有三种类型反射炉、电炉、闪速炉。中国的冶炼技术主要是恩菲工程和白银有色等公司自主研发的氧气底吹熔炼和白银炉熔炼。

　　闪速炉在冶炼的过程可以利用硫化物氧化的反应热进行冶炼，非常的节能。2000年，闪速/连续技术的使用占铜冶炼总产能的59％。到2020年，这一比例上升到65％。反射炉则由于没有充分利用硫的热值，而且它们的废气中二氧化硫浓度很低，硫酸的回收是不经济的，大气污染也很严重。它的产能占比从2000年的20％下降至2020年的7％。电炉一直被限制在电力非常便宜的地区占比一直较低。中国的技术也在迅速扩张，其最高出现在2004年。目前的产能占比约为18％。

1.2湿法炼铜

　　湿法冶炼又被成为SX-EW（solventextractionandelectrowinning/溶剂萃取-电积），它与浸出技术相结合，主要可分为两步：第一步，溶剂萃取（SX）。主要是从浸渍溶液中提取铜富液（通过浸出获得）。第二步，电积（EW）。是一种电镀工艺，使提取的铜富液被电铸。在这一步骤中，电流通过被提取材料的镀液，使铜沉积到金属板上，产生高纯度的铜。湿法冶炼占铜生产量的10％～20％，主要用于处理低品位铜矿石、氧化铜矿和一些复杂的铜矿石。

2，世界铜冶炼现状

2.1 粗铜冶炼现状

　　粗铜是火法炼铜中粗炼环节的产物，粗炼环节是指从铜精矿到冰铜再到粗铜的过程，2020年，全球粗铜产量达到2110万吨。最近，通过浸出工艺直接从矿石中回收铜的趋势有所增加。一级冶炼厂使用铜精矿作为他们的主要原料来源（有些也使用废铜）。二级铜冶炼厂以废铜为原料

　　2021年全球粗炼产能最大的冶炼厂是中国江西铜业的贵溪冶炼厂，在产能排行前20的冶炼厂里中国冶炼厂的产能为3250千吨，占比达到40.4％。除了中国以外，智利、德国、日本也是重要的粗铜产出国。

2.2 精炼铜冶炼现状

　　精炼铜是湿法炼铜以及火法炼铜中精炼环节的产物，精炼环节是指从粗铜到阳极铜再到精炼铜的过程。2020年世界精炼铜产量达到2450万吨。随着湿法炼铜（SX-EW）技术的出现，从浸出矿石中提炼出的精铜数量逐年增加，上世纪60年代末，占全球精炼铜产量的2020年这一比例增加到16％。

　　从全球精炼铜产量的地区分布来看，1990年精炼铜产量最高的地区是:美洲（4250千吨），其次是欧洲（3004千吨）。2020年世界主要地区:亚洲（14169千吨），而1990年这一数值为2505千吨。

　　根据2021年的基准，全球精炼产能排行前五的冶炼厂都集中在中国境内，分别为贵溪冶炼厂、山东方圆冶炼厂、大冶冶炼厂、金川冶炼厂、云南铜业冶炼厂。再全球排行前20的精炼产能里，中国境内产能合计5550千吨，占比达到55％。

3，铜冶炼的成本

3.1 火法炼铜成本构成

　　从火法炼铜到阴极铜所产生的成本主要分为五个部分，分别是粗炼成本、电解成本、烟气制酸成本、渣选矿成本及阳极泥处理成本。其中粗炼成本是最主要的成本构成，并且不同方法之间技术和成本都有较大的差异。

　　采用火法炼铜方法有很多，大至来看有两种类型的闪速炉熔炼法，分别是Outokumpu （奥托昆普闪速熔炼）和INCO（因科闪速熔炼）。熔池熔炼根据鼓入的风口位置不同又被分成底吹、侧吹、顶吹这三种方式。其中有富氧底吹工艺（水口山法）、富氧侧吹（诺兰达法、瓦纽科夫法、金峰法、白银法等）、富氧顶吹（三菱法、艾萨法、奥斯麦特法等）。

　　Ali Bunjaku， Hannu Johto， Lauri Pesonen用HSC-SIM对现代不同的炼铜技术进行了详细的运营成本比较，具体数据数据入下表所示：

　　表5的信息已在图7中转换为按人民币计算的单吨成本。总的来说，结果清楚地表明，粗炼成本在很大程度上取决于冶炼过程中使用的铜冶炼技术。其中奥托昆普闪速熔炼、因科闪速熔炼、艾萨法和顶吹法在成本类型分项和单位总成本下表现最好，平均成本在1500元/吨左右。这主要是由于它们的过程是平衡的，没有任何明显的缺点，如过度使用电力或不良的铜回收。

　　电解成本主要包括电解消耗和净液消耗中的硫酸和蒸汽来源等；冶炼烟气制酸成本主要包括尾气脱硫成本；渣选矿成本一般按来料加工形式进行计算。总体来说国内火法炼铜的总成本在1790-2500元/吨左右。

3.2湿法炼铜成本构成

　　目前世界上纯粹采用湿法炼铜SX-EW技术的矿山较少，本文参考嘉能可集团在刚果的Kamoto矿山。根据Kamoto年报数据里显示在不包含资本开支的情形下SX-EW技术的硫化矿石综合加工成本为178.6美元/吨。氧化物矿石综合加工成本为166.52美元/吨。SX-EW技术的成本构成里主要包括直接人工和维修成本、硫酸、萃取剂等溶剂成本、电力以及其他成本。

　　可以看出湿法炼铜与火法炼铜相比在成本端有相对优势，但是SX-EW最大的缺点就是几乎为零的副产品收入。除了少数例外，SX-EW矿山只生产一种主要的可销售商品-阴极铜。而火法炼铜则有硫酸以及金银等利润丰厚的副产品收入。这或许也是SX-EW技术一直难以大面积推广的原因之一。

4，铜冶炼的利润

　　铜冶炼的利润来源主要包括冶炼费、副产品、额外金属、品质升水。冶炼费又分为粗炼费和精炼费；副产品收入主要是指从冶炼产烟气里提取的硫酸，以及从阳极泥里提取的微量金银等金属；额外金属是指冶炼厂实际回收率与理论回收率之差；品质升水是指市场对高品质精炼铜的溢价。由于后两者与冶炼厂的冶炼技术有关，我们接下来只讨论冶炼费和副产品。

4.1 冶炼费TC/RC

>TC/RC的含义及其换算

　　TC（Treatment charge），意为粗炼费，是指由铜精矿经熔炼炉、转炉、精炼炉加工到阳极铜（板）的费用，单位：美元/吨（干矿）。RC（Refining charge），意为精炼费，是指由阳极板经电解精炼加工产出电铜的费用，单位：美分/磅（电铜）。

　　目前TC/RC长单基准价每年由矿商和中国铜原料谈判小组（CSPT）之间进行谈判。谈判通常在10月份开始，通常在年底前结束。基准条款通常是在主要矿山和冶炼厂商定年度条款后制定的。

　　所谓铜精矿的综合加工费，既是粗炼费加精炼费，但又不是简单的TC+RC，因为二者单位不同，但只要经过换算把二者单位统一，就可相加很容易算出了。例如：进口铜精矿含铜30％，回收率96.5％，TC为 80美元/吨，RC为 8美分/磅，计算如下：

　　粗炼费＝1÷Cu％÷回收率％×TC ＝ 1÷30％÷96.5％×45＝276.3美元/吨

　　精炼费＝ RC×2204.62÷100 ＝ 8×2204.62÷100 ＝ 176.37美元/吨（1吨＝2 204.62磅，1美元＝100美分）

　　由此，综合加工费＝粗炼费＋精炼费=276.3+176.3=452.6美元/吨。按美元兑人民币汇率6.73亦可换算为：452.6×6.73＝3046元/吨。

　　确定了TC/RC就等于确定了铜精矿的进口价格。例如，按最终结算LME铜价7500美元/吨，则：

　　铜精矿含铜价＝LME铜价-综合加工费＝7500－452.6＝7047.4美元/吨

　　折算成铜精矿单价＝铜精矿价×含铜比例×回收率 = 7047.4×30％×96.5％＝2040.22美元/吨（干矿）

　　以上举例仅为铜精矿不含金银情况。如果含计价金银时（Au＞1g/t，Ag＞30g/t），又有金银的精炼费RC（但没有TC），还涉及金银的价格，计算稍微复杂一些，此处不再赘述。

　　TC、RC是进口铜精矿合同中最核心的条款。在LME铜价相对稳定的情况下，TC/RC越高表明铜精矿价格越低，越有利于进口方；相反，TC/RC越低，表明铜精矿价格越高，越有利于出口方。

>TC/RC对铜价影响

　　21世纪之前铜冶炼产能和铜矿资源高度匹配，矿山拥有自己的冶炼厂，TC与铜价呈现出一定的正相关性。进入21世纪后铜矿的开采和冶炼分离，中国做为世界的冶炼中心并没有相应的铜矿资源作为匹配。这导致了精炼铜的增速变化滞后于铜矿的增速变化。冶炼产量增速开始与铜矿产量增速的波动轨迹错位。铜矿产量增速成为精炼铜的领先指标。TC/RC的价格也变为了反应矿山的冶炼需求与冶炼厂的产能供应之间的平衡。如果矿山铜矿产量大增，但是冶炼产能并没有明显增加，那么冶炼费价格TC/RC就会上升，反之亦然。所以在冶炼产能稳定的时候现货TC更多是反应了市场对未来铜矿供应的预期，具有一定的前瞻性，且与LME铜价呈现出一定的负相关。

　　中国铜业、铜陵有色、江西铜业以及金川集团与Freeport确定的2022年铜精矿长单加工费Benchmark为65美元/吨与6.5美分/磅，较2021年上涨5.5美元/吨与0.55美分/磅。TC/RC水平根据精矿的复杂程度而变化。持续的高铜价激励矿山最大化产量，并带来新的矿山生产能力，以增加精矿供应。除了反应冶炼需求和供应的变化，TC/RC的价格水平还受到生产中断、罢工、出口限制等其他方面的影响。

>TC/RC与铜冶炼厂的成本

　　以Wood Mackenzie的冶炼厂成本模型为参考，目前的TC基准水平对于68％的铜冶炼厂产能来说是不可持续的，因为这些产能的运营成本高于62美元/吨随着冶炼厂项目管道的干燥和浓缩能力在展望期间的提高，Wood Mackenzie和CRU预计TC基准水平将稳步上升，直到2024年.

4.2 硫酸的供需现状

>产业链

硫酸（sulphuric acid），化学式：H2SO4。纯净的硫酸为无色油状液体，是一种最活泼的二元无机强酸。硫酸主要通过硫磺、冶炼烟气和硫铁矿（硫精矿）制取。其中硫磺主要来自天然气脱硫和炼油回收。按照浓度划分，硫酸又分为93％酸、98％酸、发烟酸等。其主要应用于制造肥料、药物、炸药、颜料、洗涤剂、蓄电池等，也广泛应用于净化石油、金属冶炼以及染料等工业中，是一种重要的化工原料。

>硫酸的供应

　　硫酸主要通过硫磺、冶炼烟气和硫铁矿制取。其中硫磺制酸产能占比为44％，冶炼烟气制酸占比为36％，硫铁矿制酸占比为18％。中国、美国、俄罗斯及沙特阿拉伯等国是硫磺的主要生产地。据USGS，2020年，世界硫磺产量为7980万吨，其中中国硫磺产量为1730万吨，美国硫磺产量为789万吨，俄罗斯硫磺产量为753万吨，沙特阿拉伯硫磺产量为650万吨。中东地区是全球硫磺最大的供应地，同时也是全球硫磺贸易中心，其供应商掌握着全球硫磺市场的话语权。在俄乌冲突背景下，俄罗斯原油、天然气出口受阻，硫磺产量受到影响，同时全球原油、天然气价格居高不下，供给侧因素导致2022年以来硫磺价格飞速上涨。

>硫酸的需求

　　硫酸的下游消费行业主要集中在化肥和工业耗酸两大类，其中2021年化肥消耗占比达到了53％，工业耗酸占比达到了45％。具体的消费项目主要为磷酸一铵、磷酸二铵、硫酸法钛白粉等领域，其中磷肥的硫酸消费占比到达53％。

　　2021年，尿素、磷酸一铵、磷酸二铵等产品价格快速上涨，抑制了农施需求，随着粮食价格的上涨，农民对肥料高价接受能力提高，预计今年全球磷肥需求量为49.5％，同比增长3.1％。中长期来看，随着粮食需求增加以及各国政府对本国粮食安全问题越来越重视，预计全球化肥需求量将以1.4％左右的速度缓慢增长，其中磷肥将以每年1.8％的增速增长。

>硫酸的价格与铜冶炼制酸利润

　　2020年以来，硫酸价格呈现快速上涨趋势，截至2022年7月14日，东北、山东、西北地区平均冶炼酸价格约为660元/吨。当前价格下与155元/吨左右的加工成本相比，单吨硫酸净盈利约为505元/吨。根据江西铜业和铜陵有色的数据显示，目前国内冶炼一吨阴极铜大概能产出3吨硫酸。这样来看，铜冶炼厂的副产品硫酸盈利能达到1515元/吨的高位。

4.3 铜冶炼的利润汇总

　　截至2022年7月8日现货TC上涨至73.1美元/吨。按照当前的加工费计算折合人民币约3620元/吨，根据上文得出的中国铜冶炼成本为1790-2500元/吨的数据，我们按照中间偏上的成本价2300元/吨来计算，再加上1515元/吨的硫酸利润，目前铜冶炼厂利润约为2935元/吨。国内铜冶炼厂正处于明显的利润改善周期。

总结与展望：

>铜冶炼端碎片的拼接——冶炼成本和利润直接影响着精炼铜供应，TC成为重要的预判价格指标。

世界冶炼格局：2020年，中国阳极铜和阴极铜产量全球占比分别达到了41％和50％。2021年全球粗炼和精炼产能最大的冶炼厂是中国江西铜业的贵溪冶炼厂。

冶炼方法：目前世界上生产电解铜的冶炼方法主分为两大类：火法冶炼和湿法冶炼。目前精炼铜产量的85％以上是用火法冶炼生产的，湿法冶炼生产的精炼铜占15％左右。在火法冶炼中由于良好的硫酸回收率，闪速/连续技术的使用占铜冶炼总产能的65％。

冶炼成本：从火法炼铜到阴极铜所产生的成本主要分为五个部分，分别是粗炼成本、电解成本、烟气制酸成本、渣选矿成本及阳极泥处理成本。闪速技术里奥托昆普闪速熔炼、因科闪速熔炼、艾萨法和顶吹法在成本类型分项和单位总成本下表现最好，平均成本在1500元/吨左右。总体来说国内火法炼铜的总成本在1790-2500元/吨左右。SX-EW技术的成本构成里主要包括直接人工和维修成本、硫酸、萃取剂等溶剂成本、电力成本，总体成本在1150美元左右。

冶炼利润：铜冶炼的利润来源主要包括冶炼费、副产品、额外金属、品质升水。由于TC/RC的回升以及副产品硫酸的价格上涨。截至2022年7月8日铜冶炼厂利润约为2935元/吨。国内铜冶炼厂正处于明显的利润改善周期。TC/RC的价格也变为了反应矿山的冶炼需求与冶炼厂的产能供应之间的平衡，具有一定的前瞻性，且与LME铜价呈现出一定的负相关。

>铜冶炼行业利润修复，产能持续扩张，下半年精炼铜供应偏宽松。

　　据ICSG数据，2022年5月全球精炼铜产能2614千吨，全球精炼铜产量2189千吨，精炼铜产能利用率继续攀升至83.7％。另外铜冶炼的高利润驱使着国内铜冶炼厂拉高开工率及其产能，国内下半年的精炼铜产量预计维持高增速。

　　根据SMM的数据2021年国内精炼铜产能为1387万吨，2022年预计新增76万吨粗炼产能，113万吨精炼产能，产能进一步增长。如图21所示，国内精炼铜产量增速和新增精炼产能增速有较强的正相关性。2022年国内精炼铜产量增速料高于去年4.6％的增速，整体产量料突破1100万吨。在美元加息周期以及国内外经济下滑的需求走弱预期之下，下半年的精炼铜供应偏宽松。