基于计量分析法的江西稀土产业专利布局研究

魏昌婷，冯雪娇，王俊姝，章东亮

(江西省科学院，330096，南昌)

0 引言

稀土元素是指位于化学元素周期表IIIB族的17种化学元素，包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆等轻稀土元素，及铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇等重稀土元素。稀土元素因其独特的4f电子结构而显现出丰富的光电磁性能，20世纪50、60年代以来，陆续被应用到冶金、石油化工、电子信息、新能源、航空航天、国防军工等各个领域，并以“工业维生素”“新材料宝库”的美称享誉世界。

由于稀土资源的不可再生性，美国、日本、欧盟等国家及地区纷纷将稀土列为本国关键矿产目录清单。当前，国际政治、经济环境正在发生深刻变化，稀土产业链供应链安全性、稳定性、可持续性再次受到来自世界各主要经济体前所未有的高度关注；另一方面，新能源、电子信息、节能环保、高端装备等战略新兴产业快速发展，对稀土永磁、催化材料、发光材料等新材料的需求与日俱增，供需矛盾越发凸显。江西是我国稀土资源大省，元素配分齐全、稀缺珍贵稀土储量大，尤其以离子型稀土闻名。据江西省工信厅资料显示，江西离子型矿产资源占全国比重达80%。凭借优越的稀土资源优势，到2020年底，江西共有89家规上稀土企业，营业收入达269亿元，居全国首位。资源是基础，技术是关键，掌握了关键核心技术才能掌握产业发展命脉。摸清江西产业技术布局现状，为前瞻谋划江西稀土产业高质量发展路径、提升江西稀土产业乃至我国稀土产业的战略地位都具有重要意义。

稀土产业技术进展历来受到广泛关注，许多学者以提取与分离、稀土金属制备等单一技术环节为研究对象，以综述形式论述最新技术进展[1-2]；另一方面，专利作为技术研发成果的集中体现，同时还承载丰富的市场和商业信息，许多学者从专利视角，以计量学方法对稀土产业技术开展研究。许振亮等[3]针对稀土上游产业技术，从技术成熟度、区域特征、高产研发机构等方面，对其研发状况了计量分析。黄莉等[4]对离子吸附型稀土矿的提取技术领域的专利信息进行多维度分析。张博等[5]比较研究了中国、日本、美国稀土磁性材料在全球主要市场的发展概况。但截至目前，围绕江西稀土产业技术布局开展的研究却鲜有被报道。本文以江西稀土产业技术为研究对象，从专利视角，对专利申请趋势、产业技术构成、重点研发机构、研发热点、技术流向、法律状态等维度呈现江西稀土产业技术布局现状，提出强化优势领域核心能力、加速研究成果转移转化、建设企业为主体的技术创新体系、加速全球技术布局等建议，供有关部门决策参考。

1 数据来源与研究方法

本文选取全球权威专利检索平台——Derwent Innovation平台开展专利检索，专利数据来源Derwent World Patent Index数据库，该数据库覆盖全球100余个国家和地区的专利文献，超过11 000万件专利。为保证对江西稀土产业链各环节的专利实现应检尽检，故以稀土各元素作为检索内容，采取关键词+专利权人地址进行检索，检索式为TAB=("rare earth" or lanthan*OR Cerium OR Praseodymium OR Neodymium OR promethium OR Samarium OR Europium OR Gadolinium OR Terbium OR Dysprosium OR Holmium OR Erbium OR Thulium OR Ytterbium OR Lutetium OR Yttrium OR Scandium) and PAOD=(jiangxi)。结合人工筛查，获得最终有效数据。利用Derwent Data Analyzer、Excel等软件对专利信息进行分析和整理，以掌握该领域技术发展趋势、近年来技术分布、研究热点等。文中所指一项专利是指在多个国家或者地区提出的基于相同优先权的专利申请，即通过同族合并的专利；一件专利是指申请人在不同的国家、地区或者组织所提出的专利申请，即经过申请号合并的专利。

2 结果与讨论

截至检索日期2021年9月20日，获取江西稀土产业领域相关专利6 217条，DWPI同族专利4 877项，其中申请实用新型1 670项，申请发明专利3 098项，授权发明专利1 306项。因专利从申请到授权周期限制，检索到的部分专利尚在审查阶段或未公开阶段，2020年的专利数量仅供参考。同时由于发明专利具有更高的创造性，因而本文仅选取申请日期2020年之前(含2020年)的发明专利用于江西省稀土产业技术发展态势分析。经人工判读，剔除不相关专利，共获取申请日期2020年之前的江西稀土产业技术发明专利2 871项。

2.1 专利申请整体趋势

图1是江西稀土产业发明专利年度申请趋势。受我国专利制度影响，目前能查阅到的国内最早的稀土相关专利申请于1985年。江西于1985年申请发明专利5项，是国内最早开始该领域研究的省份之一。1985—2005年的20 a时间里，该领域的年度专利申请量均在10项以内，发展较为缓慢。2006—2015年，该领域专利年度申请量不断增加，到2016年专利申请量突破250项，江西稀土产业技术开发迎来快速发展期，近年来年度申请量均维持在400项左右。

图1 江西稀土产业发明专利年度申请趋势(单位：项)

2.2 技术构成分析

结合IPC分类号以及人工判读，对江西稀土产业技术构成进行分析，如图2所示，江西稀土产业技术主要包括采选、提取与分离、稀土金属与合金、稀土化合物制备等前端产业技术，稀土磁性材料、光学材料、新能源材料、催化剂等深加工与应用技术，稀土含量检测技术，废弃物处理与回收利用以及生态修复技术等。根据各环节目前申请发明专利数量计算，目前前端产业技术占比33%，其中提取与分离、稀土金属与合金各占10%；深加工与应用技术占比59%，其中磁性材料领域创新活动最为活跃，专利申请量占比11%；此外，稀土含量检测技术占1%，污染物治理与生态修复技术占比约2%，废料回收利用技术占比约8%。

图2 江西稀土产业技术结构(单位：项)

对主要几类细分领域申请趋势进行分析，发现江西稀土前端产业技术起步时间相对较早，自1985年始江西省科学院以及赣州有色冶金研究院即开始稀土提取与分离领域的专利布局，2010年以后该领域创新活动活跃程度明显提升，江西理工大学、南昌航空大学、信丰包钢新利稀土有限公司等单位纷纷涉足该领域。资源回收利用技术在2015年以后迎来快速的繁荣与发展。江西稀土深加工及应用技术大约在1990年左右起步，2000年以后陆续有少量发明专利申请，2010年之后逐步进入稳定发展期，年度专利申请量整体呈现上升趋势，其中稀土磁性材料领域相关专利年度申请量呈现大幅度持续增长，表明该领域持续良好的发展态势。

2.3 核心专利权人

根据各机构在稀土领域申请专利数量，对江西稀土产业各细分领域的主要参与者进行梳理，如表1所示。从开展研发活动的单位性质来看，整体而言，高等院校、科研院所仍然是开展技术创新活动的主要力量，主要有南昌大学、江西理工大学、南昌航空大学以及江西省科学院、赣州有色金属研究院等，且高等院校及科研院所涉足的研究领域相对广泛。相对而言，创新活动较为密集的企业较少。但值得一提的是虔东稀土、信丰包钢新利稀土有限公司等企业在多个领域均表现活跃，其中虔东稀土是国家火炬计划重点高新技术企业。从单个细分领域来看，提取与分离及资源回收与利用领域，涌现出信丰包钢新利稀土有限公司、赣州恒源科技股份有限公司等技术积累较丰富的企业；稀土金属与合金方面，也培育出龙南龙钇等优质企业，龙南龙钇荣获2020年江西省专精特新中小企业。功能材料方面，稀土磁性材料领域表现相对突出，已经培育出一批创新活动较活跃的企业，如江西荧光磁业有限公司、江西金力永磁科技股份有限公司、赣州富尔特电子股份有限公司、信丰包钢新利稀土有限公司等，其中荧光磁业、金力永磁、富尔特电子分别获2020年度江西省瞪羚企业、2021年度江西省制造业单项冠军企业、2018年度江西省专业化小巨人企业，未来将拉动江西稀土磁材产业高质量发展。

表1 江西稀土产业主要细分领域核心专利权人

图3 江西稀土产业前端与资源回收利用发明专利申请趋势(单位：项)

图4 江西稀土产业深加工及应用发明专利申请趋势(单位：项)

2.4 技术热点

深加工环节是提升稀土产业链附加值的关键环节，其中稀土磁性材料是支撑当前绿色节能体系的核心基础材料，也是江西目前较有优势细分领域。如图5所示，在稀土磁性材料领域，绝大多数发明专利聚焦在稀土永磁材料，此外还有少数关于磁制冷材料、磁致伸缩材料等的专利申请。关于稀土永磁材料的开发主要关注新型材料、材料制备工艺、生产设备以及应用等。其中新型材料的研发重点以钕铁硼为主，包括重稀土减量永磁材料、高丰度稀土永磁材料、纳米晶稀土永磁材料等的开发。关于制备工艺方面，钕铁硼磁体仍然以烧结、粘结两种制备工艺为主。表面处理工艺方面，为提升永磁材料的防腐性能，实现在苛刻环境下的正常实用，目前南昌航空大学报道采用微弧氧化、喷涂技术制备烧结钕铁硼磁体耐蚀性双涂层；江西理工大学报道采用双脉冲技术在钕铁硼表面光沉积镍层。

图5 江西稀土磁性材料技术热点

随着江西生态文明省份建设的不断深入，稀土回收环节也被赋予更多关注。目前江西稀土回收环节专利技术主要聚焦废弃磁材、发光材料、陶瓷、合金以及电池废料等固废回收以及“三废”中的物料回收，涉及的工艺技术有湿法回收、火法回收、联合回收工艺以及短流程再造工艺，如表2所示。未来，环境友好、经济性高、全组分综合利用技术发展前景广阔[6]。

表2 资源回收与利用技术热点分布/项

2.5 技术流向分析

为了解江西稀土产业专利技术的输出情况，对专利申请的目标国进行分析，如表3所示。总体来看，江西稀土产业相关技术主要布局国内市场。从时间维度来看，2008年之前，该领域相关专利暂未布局国外市场，2009年以后，陆续有国际专利申请，并且国际专利申请量呈现震荡上升趋势。主要的目标国家及地区包括美国、欧洲、越南、澳大利亚、韩国等。从研究领域来看，国际专利布局的重点领域主要是磁性材料及提取与分离等环节。参与国外专利布局的专利权人以企业为主，包括江西荧光磁业有限公司、虔东稀土集团股份有限公司、信丰包钢新利稀土有限公司、金力永磁、龙南龙钇、江西江钨稀有金属新材料股份有限公司等。

表3 江西稀土产业专利技术国外布局情况/件

2.6 法律状态

对江西稀土产业领域发明专利的法律状态进行分析，仅对在华专利进行统计。其中有效专利数量占比40.42%，失效专利占比37.56%，在审专利占20.24%。有效专利中，专利的平均有效期为4.6 a，低于我国专利的平均有效期(7.6 a)[7]；失效专利中，驳回和撤回的专利占比较高，分别为35.12%、36.42%，未缴年费的占比27.08%，期限届满的不足1%，这说明江西目前该领域所申请专利质量水平仍有较大提升空间。

3 结论与建议

基于对江西稀土产业专利申请趋势、技术构成、专利权人、技术热点、技术流向、法律状态等进行分析，对江西稀土产业专利布局现状形成以下结论：一是江西稀土产业创新驱动发展态势整体向好，专利申请总量逐年攀升。前端产业起步早，技术积累优势明显，深加工领域专利技术布局相对较晚，正在形成以稀土磁性材料为主的优势领域；二是江西稀土产业领域创新主体仍然以高等院校、科研院所为主，仅有虔东稀土、荧光磁业、金力永磁、龙南龙钇等几家创新型企业，创新型领军企业亟待培育；三是江西稀土产业领域高价值、高质量的专利技术较为缺乏，全球布局方面仍以国内市场为主，国际市场亟待开发。基于以上分析，结合当前形势，提出以下发展建议。

1)强化优势领域核心能力。围绕江西现有产业基础与技术积累，以中国科学院赣江创新研究院为引领，联合江西理工大学、南昌航空大学以及中国稀土集团、虔东稀土等省内重点企业，瞄准稀土提取与分离、磁性材料、资源回收利用等环节的重大科学问题以及核心技术开展科学研究和技术攻关，打好基础研究和应用基础研究两大根基。围绕高附加的稀土深加工领域，应当紧抓省内新能源汽车、智能制造等产业发展机遇，大力发展以高性能烧结钕铁硼为代表的稀土永磁材料，打造“稀土永磁材料—永磁电机—新能源汽车”“稀土永磁材料—永磁电机—智能家电”“稀土永磁材料—永磁电机—工业机器人”等细分产业链，提升稀土磁材产业竞争力。

2)加速研究成果转移转化。目前，江西高等院校、科研院所拥有丰富成果积累，但高质量专利产出较少。这与过去较长一段时间内科研评价重数量轻质量、重指标轻实效、重短期轻长远等问题不无关联。因而应当尽快建立与新时期创新需求相匹配的科研评价体系，在创新过程中强化质量与实效。另一方面，应当加强小试、中试平台建设，打通从实验室的科技成果到产业化技术应用的技术梗阻。此外，应当加强产业技术公共服务平台建设。目前江西已经建有“稀土产业知识产权运营中心”，应当充分发挥平台作用，提升稀土产业知识产权运营服务能力，建立全球稀土专利数据库，做好稀土专利分类检索、供需信息发布以及关键技术动态监测服务，促进稀土新材料产品创新和成果转化。

3)建设企业为主体的技术创新体系。2021年中国稀土集团在江西赣州成立，为江西稀土产业发展带来重大机遇，但江西稀土产业创新型领军企业、中小企业仍然缺乏，因而应当加快培育创新型领军企业及“专精特新”中小企业，尽快确立企业在创新中的主体地位。积极鼓励创新资源向企业集聚，加大政府对企业的科技创新投入力度，积极探索发展以科研项目为牵引的科研院所与高等院校教师到企业挂职的创新制度，使创新人才向企业流动。鼓励中国稀土集团、江钨集团等国有大型企业积极参与国家重大项目和重大技术的研发工作，促进企业自身竞争力的提升，同时增加我国稀土产业综合实力。

4)加速全球技术布局。加大省、市、县各级对专利申请、授权的支持与激励力度，积极引导企业强化知识产权创造、保护、运用、管理意识。引导中国稀土集团、虔东稀土、金力永磁等优势企业积极开展国内外科技合作，在合作中提升国际视野，加快江西稀土行业企业融入全球稀土新材料产业技术创新链。鼓励龙头企业通过并购、控股等多种方式引进、吸收关键技术、前沿技术，提升行业地位。鼓励有条件的企业制定与企业发展相匹配的技术发展路线图与专利申请规划，积极谋划高技术含量成果的国际专利布局，逐步增强自身在全球产业链中的话语权。