前言
1824年第一個銅壟斷組織卡特爾—銅冶煉協會 （Copper Smelters Association）在英國的斯旺西成立。憑借著先進的冶煉工藝，世界各地的銅礦被運送到斯旺西的冶煉廠的進行加工，其精煉銅的產量占到了世界產量的45％以上。冶煉廠發行“銅票”并投標從各種礦山購買礦石，這種模式間接的決定了銅價。后來隨著冶煉、勘探技術的發展，冶煉和開采逐漸分散化，斯旺西的銅卡特爾也在1867年就早早解散。
進入21世紀后，銅的冶煉模式似乎又回到了這種“礦山至冶煉廠”的模式里，只不過這一次中國成為了新的世界冶煉中心。那么目前銅的冶煉模式又是如何影響銅價的？通過碎片化銅的冶煉環節去研究冶煉企業的工藝、產能、成本、利潤等問題，有助于我們對精煉銅供需以及銅價的波動產生更加深刻的理解。
1，從礦石到市場—銅冶煉工藝的發展和進步
19世紀早期，斯旺西冶煉廠使用的威爾士冶煉工藝讓冶煉燃料由木材變為了煤炭，并通過新型的反射爐將銅礦石冶煉成精銅。1865年歐洲人James Elkington發明了電解精煉法，更高純銅的銅被生產出來。隨著技術的進步越來越多的冶煉技術層出不窮，目前世界上生產電解銅的冶煉方法主分為兩大類：火法冶煉和濕法冶煉。目前精煉銅產量的85％以上是用火法冶煉生產的，濕法冶煉生產的精煉銅占15％左右。
1.1火法煉銅
火法冶煉是目前銅冶煉的主要形式。在這個過程中，開采出銅礦在礦場被粉碎、研磨、浮選成含銅量在20-30％的銅精礦，除了銅外，銅精礦中鐵和硫各約占30％，金、銀和其他貴金屬也有微量回收。銅精礦是火法冶煉的原料，然后通過熔煉、吹煉、精煉等環節形成陰極銅。更細節的流程見下表。
火法煉銅主要應用的方法主要有三種類型反射爐、電爐、閃速爐。中國的冶煉技術主要是恩菲工程和白銀有色等公司自主研發的氧氣底吹熔煉和白銀爐熔煉。
閃速爐在冶煉的過程可以利用硫化物氧化的反應熱進行冶煉，非常的節能。2000年，閃速/連續技術的使用占銅冶煉總產能的59％。到2020年，這一比例上升到65％。反射爐則由于沒有充分利用硫的熱值，而且它們的廢氣中二氧化硫濃度很低，硫酸的回收是不經濟的，大氣污染也很嚴重。它的產能占比從2000年的20％下降至2020年的7％。電爐一直被限制在電力非常便宜的地區占比一直較低。中國的技術也在迅速擴張，其最高出現在2004年。目前的產能占比約為18％。
1.2濕法煉銅
濕法冶煉又被成為SX-EW（solventextractionandelectrowinning/溶劑萃取-電積），它與浸出技術相結合，主要可分為兩步：第一步，溶劑萃取（SX）。主要是從浸漬溶液中提取銅富液（通過浸出獲得）。第二步，電積（EW）。是一種電鍍工藝，使提取的銅富液被電鑄。在這一步驟中，電流通過被提取材料的鍍液，使銅沉積到金屬板上，產生高純度的銅。濕法冶煉占銅生產量的10％～20％，主要用于處理低品位銅礦石、氧化銅礦和一些復雜的銅礦石。
2，世界銅冶煉現狀
2.1 粗銅冶煉現狀
粗銅是火法煉銅中粗煉環節的產物，粗煉環節是指從銅精礦到冰銅再到粗銅的過程，2020年，全球粗銅產量達到2110萬噸。最近，通過浸出工藝直接從礦石中回收銅的趨勢有所增加。一級冶煉廠使用銅精礦作為他們的主要原料來源（有些也使用廢銅）。二級銅冶煉廠以廢銅為原料
2021年全球粗煉產能最大的冶煉廠是中國江西銅業的貴溪冶煉廠，在產能排行前20的冶煉廠里中國冶煉廠的產能為3250千噸，占比達到40.4％。除了中國以外，智利、德國、日本也是重要的粗銅產出國。
2.2 精煉銅冶煉現狀
精煉銅是濕法煉銅以及火法煉銅中精煉環節的產物，精煉環節是指從粗銅到陽極銅再到精煉銅的過程。2020年世界精煉銅產量達到2450萬噸。隨著濕法煉銅（SX-EW）技術的出現，從浸出礦石中提煉出的精銅數量逐年增加，上世紀60年代末，占全球精煉銅產量的2020年這一比例增加到16％。
從全球精煉銅產量的地區分布來看，1990年精煉銅產量最高的地區是:美洲（4250千噸），其次是歐洲（3004千噸）。2020年世界主要地區:亞洲（14169千噸），而1990年這一數值為2505千噸。
根據2021年的基準，全球精煉產能排行前五的冶煉廠都集中在中國境內，分別為貴溪冶煉廠、山東方圓冶煉廠、大冶冶煉廠、金川冶煉廠、云南銅業冶煉廠。在全球排行前20的精煉產能里，中國境內產能合計5550千噸，占比達到55％。
3，銅冶煉的成本
3.1 火法煉銅成本構成
從火法煉銅到陰極銅所產生的成本主要分為五個部分，分別是粗煉成本、電解成本、煙氣制酸成本、渣選礦成本及陽極泥處理成本。其中粗煉成本是最主要的成本構成，并且不同方法之間技術和成本都有較大的差異。
采用火法煉銅方法有很多，大至來看有兩種類型的閃速爐熔煉法，分別是Outokumpu （奧托昆普閃速熔煉）和INCO（因科閃速熔煉）。熔池熔煉根據鼓入的風口位置不同又被分成底吹、側吹、頂吹這三種方式。其中有富氧底吹工藝（水口山法）、富氧側吹（諾蘭達法、瓦紐科夫法、金峰法、白銀法等）、富氧頂吹（三菱法、艾薩法、奧斯麥特法等）。
Ali Bunjaku， Hannu Johto， Lauri Pesonen用HSC-SIM對現代不同的煉銅技術進行了詳細的運營成本比較，具體數據數據入下表所示：
表5的信息已在圖7中轉換為按人民幣計算的單噸成本。總的來說，結果清楚地表明，粗煉成本在很大程度上取決于冶煉過程中使用的銅冶煉技術。其中奧托昆普閃速熔煉、因科閃速熔煉、艾薩法和頂吹法在成本類型分項和單位總成本下表現最好，平均成本在1500元/噸左右。這主要是由于它們的過程是平衡的，沒有任何明顯的缺點，如過度使用電力或不良的銅回收。
電解成本主要包括電解消耗和凈液消耗中的硫酸和蒸汽來源等；冶煉煙氣制酸成本主要包括尾氣脫硫成本；渣選礦成本一般按來料加工形式進行計算。總體來說國內火法煉銅的總成本在1790-2500元/噸左右。
3.2濕法煉銅成本構成
目前世界上純粹采用濕法煉銅SX-EW技術的礦山較少，本文參考嘉能可集團在剛果的Kamoto礦山。根據Kamoto年報數據里顯示在不包含資本開支的情形下SX-EW技術的硫化礦石綜合加工成本為178.6美元/噸。氧化物礦石綜合加工成本為166.52美元/噸。SX-EW技術的成本構成里主要包括直接人工和維修成本、硫酸、萃取劑等溶劑成本、電力以及其他成本。
可以看出濕法煉銅與火法煉銅相比在成本端有相對優勢，但是SX-EW最大的缺點就是幾乎為零的副產品收入。除了少數例外，SX-EW礦山只生產一種主要的可銷售商品-陰極銅。而火法煉銅則有硫酸以及金銀等利潤豐厚的副產品收入。這或許也是SX-EW技術一直難以大面積推廣的原因之一。
4，銅冶煉的利潤
銅冶煉的利潤來源主要包括冶煉費、副產品、額外金屬、品質升水。冶煉費又分為粗煉費和精煉費；副產品收入主要是指從冶煉產煙氣里提取的硫酸，以及從陽極泥里提取的微量金銀等金屬；額外金屬是指冶煉廠實際回收率與理論回收率之差；品質升水是指市場對高品質精煉銅的溢價。由于后兩者與冶煉廠的冶煉技術有關，我們接下來只討論冶煉費和副產品。
4.1 冶煉費TC/RC
>TC/RC的含義及其換算
TC（Treatment charge），意為粗煉費，是指由銅精礦經熔煉爐、轉爐、精煉爐加工到陽極銅（板）的費用，單位：美元/噸（干礦）。RC（Refining charge），意為精煉費，是指由陽極板經電解精煉加工產出電銅的費用，單位：美分/磅（電銅）。
目前TC/RC長單基準價每年由礦商和中國銅原料談判小組（CSPT）之間進行談判。談判通常在10月份開始，通常在年底前結束。基準條款通常是在主要礦山和冶煉廠商定年度條款后制定的。
所謂銅精礦的綜合加工費，既是粗煉費加精煉費，但又不是簡單的TC+RC，因為二者單位不同，但只要經過換算把二者單位統一，就可相加很容易算出了。例如：進口銅精礦含銅30％，回收率96.5％，TC為 80美元/噸，RC為 8美分/磅，計算如下：
粗煉費＝1÷Cu％÷回收率％×TC ＝ 1÷30％÷96.5％×45＝276.3美元/噸
精煉費＝ RC×2204.62÷100 ＝ 8×2204.62÷100 ＝ 176.37美元/噸（1噸＝2 204.62磅，1美元＝100美分）
由此，綜合加工費＝粗煉費＋精煉費=276.3+176.3=452.6美元/噸。按美元兌人民幣匯率6.73亦可換算為：452.6×6.73＝3046元/噸。
確定了TC/RC就等于確定了銅精礦的進口價格。例如，按最終結算LME銅價7500美元/噸，則：
銅精礦含銅價＝LME銅價-綜合加工費＝7500－452.6＝7047.4美元/噸
折算成銅精礦單價＝銅精礦價×含銅比例×回收率 = 7047.4×30％×96.5％＝2040.22美元/噸（干礦）
以上舉例僅為銅精礦不含金銀情況。如果含計價金銀時（Au＞1g/t，Ag＞30g/t），又有金銀的精煉費RC（但沒有TC），還涉及金銀的價格，計算稍微復雜一些，此處不再贅述。
TC、RC是進口銅精礦合同中最核心的條款。在LME銅價相對穩定的情況下，TC/RC越高表明銅精礦價格越低，越有利于進口方；相反，TC/RC越低，表明銅精礦價格越高，越有利于出口方。
>TC/RC對銅價影響
21世紀之前銅冶煉產能和銅礦資源高度匹配，礦山擁有自己的冶煉廠，TC與銅價呈現出一定的正相關性。進入21世紀后銅礦的開采和冶煉分離，中國做為世界的冶煉中心并沒有相應的銅礦資源作為匹配。這導致了精煉銅的增速變化滯后于銅礦的增速變化。冶煉產量增速開始與銅礦產量增速的波動軌跡錯位。銅礦產量增速成為精煉銅的領先指標。TC/RC的價格也變為了反應礦山的冶煉需求與冶煉廠的產能供應之間的平衡。如果礦山銅礦產量大增，但是冶煉產能并沒有明顯增加，那么冶煉費價格TC/RC就會上升，反之亦然。所以在冶煉產能穩定的時候現貨TC更多是反應了市場對未來銅礦供應的預期，具有一定的前瞻性，且與LME銅價呈現出一定的負相關。
中國銅業、銅陵有色、江西銅業以及金川集團與Freeport確定的2022年銅精礦長單加工費Benchmark為65美元/噸與6.5美分/磅，較2021年上漲5.5美元/噸與0.55美分/磅。TC/RC水平根據精礦的復雜程度而變化。持續的高銅價激勵礦山最大化產量，并帶來新的礦山生產能力，以增加精礦供應。除了反應冶煉需求和供應的變化，TC/RC的價格水平還受到生產中斷、罷工、出口限制等其他方面的影響。
>TC/RC與銅冶煉廠的成本
以Wood Mackenzie的冶煉廠成本模型為參考，目前的TC基準水平對于68％的銅冶煉廠產能來說是不可持續的，因為這些產能的運營成本高于62美元/噸隨著冶煉廠項目管道的干燥和濃縮能力在展望期間的提高，Wood Mackenzie和CRU預計TC基準水平將穩步上升，直到2024年.
4.2 硫酸的供需現狀
>產業鏈
硫酸（sulphuric acid），化學式：H2SO4。純凈的硫酸為無色油狀液體，是一種最活潑的二元無機強酸。硫酸主要通過硫磺、冶煉煙氣和硫鐵礦（硫精礦）制取。其中硫磺主要來自天然氣脫硫和煉油回收。按照濃度劃分，硫酸又分為93％酸、98％酸、發煙酸等。其主要應用于制造肥料、藥物、炸藥、顏料、洗滌劑、蓄電池等，也廣泛應用于凈化石油、金屬冶煉以及染料等工業中，是一種重要的化工原料。
>硫酸的供應
硫酸主要通過硫磺、冶煉煙氣和硫鐵礦制取。其中硫磺制酸產能占比為44％，冶煉煙氣制酸占比為36％，硫鐵礦制酸占比為18％。中國、美國、俄羅斯及沙特阿拉伯等國是硫磺的主要生產地。據USGS，2020年，世界硫磺產量為7980萬噸，其中中國硫磺產量 為1730萬噸，美國硫磺產量為789萬噸，俄羅斯硫磺產量為753萬噸，沙特阿拉伯硫磺產量為650萬噸。中東地區是全球硫磺最大的供應地，同時也是全球硫磺貿易中心，其供應商掌握著全球硫磺市場的話語權。在俄烏沖突背景下，俄羅斯原油、天然氣 出口受阻，硫磺產量受到影響，同時全球原油、天然氣價格居高不下，供給側因素導致2022年以來硫磺價格飛速上漲。
>硫酸的需求
硫酸的下游消費行業主要集中在化肥和工業耗酸兩大類，其中2021年化肥消耗占比達到了53％，工業耗酸占比達到了45％。具體的消費項目主要為磷酸一銨、磷酸二銨、硫酸法鈦白粉等領域，其中磷肥的硫酸消費占比到達53％。
2021年，尿素、磷酸一銨、磷酸二銨等產品價格快速上漲，抑制了農施需求，隨著糧食價格的上漲，農民對肥料高價接受能力提高，預計今年全球磷肥需求量為49.5％，同比增長3.1％。中長期來看， 隨著糧食需求增加以及各國政府對本國糧食安全問題越來越重視，預計全球化肥需求量將以1.4％左右的速度緩慢增長，其中磷 肥將以每年1.8％的增速增長。
>硫酸的價格與銅冶煉制酸利潤
2020年以來，硫酸價格呈現快速上漲趨勢，截至2022年7月14日，東北、山東、西北地區平均冶煉酸價格約為660元/噸。當前價格下與155元/噸左右的加工成本相比，單噸硫酸凈盈利約為505元/噸。根據江西銅業和銅陵有色的數據顯示，目前國內冶煉一噸陰極銅大概能產出3噸硫酸。這樣來看，銅冶煉廠的副產品硫酸盈利能達到1515元/噸的高位。
4.3 銅冶煉的利潤匯總
截至2022年7月8日現貨TC上漲至73.1美元/噸。按照當前的加工費計算折合人民幣約3620元/噸，根據上文得出的中國銅冶煉成本為1790-2500元/噸的數據，我們按照中間偏上的成本價2300元/噸來計算，再加上1515元/噸的硫酸利潤，目前銅冶煉廠利潤約為2935元/噸。國內銅冶煉廠正處于明顯的利潤改善周期。
總結與展望：
>銅冶煉端碎片的拼接——冶煉成本和利潤直接影響著精煉銅供應，TC成為重要的預判價格指標。
世界冶煉格局：2020年，中國陽極銅和陰極銅產量全球占比分別達到了41％和50％。2021年全球粗煉和精煉產能最大的冶煉廠是中國江西銅業的貴溪冶煉廠。
冶煉方法：目前世界上生產電解銅的冶煉方法主分為兩大類：火法冶煉和濕法冶煉。目前精煉銅產量的85％以上是用火法冶煉生產的，濕法冶煉生產的精煉銅占15％左右。在火法冶煉中由于良好的硫酸回收率，閃速/連續技術的使用占銅冶煉總產能的65％。
冶煉成本：從火法煉銅到陰極銅所產生的成本主要分為五個部分，分別是粗煉成本、電解成本、煙氣制酸成本、渣選礦成本及陽極泥處理成本。閃速技術里奧托昆普閃速熔煉、因科閃速熔煉、艾薩法和頂吹法在成本類型分項和單位總成本下表現最好，平均成本在1500元/噸左右。總體來說國內火法煉銅的總成本在1790-2500元/噸左右。SX-EW技術的成本構成里主要包括直接人工和維修成本、硫酸、萃取劑等溶劑成本、電力成本，總體成本在1150美元左右。
冶煉利潤：銅冶煉的利潤來源主要包括冶煉費、副產品、額外金屬、品質升水。由于TC/RC的回升以及副產品硫酸的價格上漲。截至2022年7月8日銅冶煉廠利潤約為2935元/噸。國內銅冶煉廠正處于明顯的利潤改善周期。TC/RC的價格也變為了反應礦山的冶煉需求與冶煉廠的產能供應之間的平衡，具有一定的前瞻性，且與LME銅價呈現出一定的負相關。
>銅冶煉行業利潤修復，產能持續擴張，下半年精煉銅供應偏寬松。
據ICSG數據，2022年5月全球精煉銅產能2614千噸，全球精煉銅產量2189千噸，精煉銅產能利用率繼續攀升至83.7％。另外銅冶煉的高利潤驅使著國內銅冶煉廠拉高開工率及其產能，國內下半年的精煉銅產量預計維持高增速。
根據SMM的數據2021年國內精煉銅產能為1387萬噸，2022年預計新增76萬噸粗煉產能，113萬噸精煉產能，產能進一步增長。如圖21所示，國內精煉銅產量增速和新增精煉產能增速有較強的正相關性。2022年國內精煉銅產量增速料高于去年4.6％的增速，整體產量料突破1100萬噸。在美元加息周期以及國內外經濟下滑的需求走弱預期之下，下半年的精煉銅供應偏寬松。
（華融融達期貨研究所）
金田銅業專注銅加工領域生產30余年，生產的銅棒、銅帶、紫銅管、電磁線、磁鋼等產品遠銷海外，并在德國、泰國、日本、韓國等都開設了辦事處。
