輕稀土鑭、鈰和鐠等元素具有獨特的4f電子層結構,在化學反應中具有良好的助催化性能,因此被用作優良的催化材料。目前已進入工業生產的稀土催化材料包括分子篩稀土催化材料、稀土鈣鈦礦催化材料、以及鈰鋯固溶體催化材料等,主要應用於石油催化裂化(FCC催化劑)、機動車尾氣淨化、工業有機廢氣淨化、催化燃燒和固體氧化物燃料電池等方面。2011年中國稀土催化材料產量29,200噸,消費稀土4380噸(中國稀土協會估算)。我們預計隨著中國政府加強環境治理,特別是對城市廢氣的治理,2013-2015年稀土催化材料的市場規模有望保持20%的年均複合增速。

2013年以來北上廣深等中國東部主要城市遭遇持續霧霾天氣,機動車尾氣排放量的增加是重要的因素。2002年中國私人汽車擁有量968.98萬輛,2012年擁有量達到8838.6萬輛,10年間複合增速25%。私人汽車保有量的快速增長使得尾氣成為城市中最主要的大氣汙染源。

2013年9月中國政府頒發《大氣汙染防治行動計劃》,提到強化移動汙染防治,加強機動車環保管理:環保等部門聯合加強新生產車輛環保監管,嚴厲打擊生產、銷售環保不達標車輛違法行為;加強在用機動車年度檢驗,對不達標車輛不得發放環保合格標志,不得上路行駛;鼓勵出租車每年更換尾氣淨化裝置。美國、日本和歐洲發達國家通過執行嚴格的汽車尾氣排放標准來控制尾氣汙染。中國在2000年開始也對汽車尾氣排放進行控制(實施國I標准),2011年開始執行國IV標准(相當於歐IV)。環保部計劃在2014年底前柴油車也實施國IV標准,京津冀、長三角和珠三角汽柴油車提升為國V標准,到2017年推廣至全國。

汽車尾氣排放的主要有害成分包括一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)和氮氧化合物(NOx)等,尾氣淨化主要原理就是通過氧化和還原反應將這些汙染物轉化為二氧化碳、水和氮等無害物質。催化劑是尾氣淨化效果的關鍵因素。目前世界上最廣泛應用的汽車尾氣淨化催化劑為三元催化劑(TWC),其結構由活性組分、載體、塗層和助劑構成,其中貴金屬鉑(Pt)、銠(Rh)和鈀(Pd)是最重要的催化活性組分,稀土(主要為鈰、鑭和鐠)則在催化過程中起一系列作用:替代部分貴金屬作為活性組分以提高CO和HC的催化轉化活性;機動車尾氣中Pb和S易致催化劑中毒從而失效,加入稀土後能提高催化劑的抗中毒能力;用於塗層材料以防止載體中γ-Al2O3轉化為α-Al2O3而導致表面積降低;氧化鈰在氧化/還原反應中通過變價釋放和儲存氧,更好的控制空燃比(A/F)和改善催化效果。

根據對中國國產催化劑市場規模的匡算,中國汽車市場的快速發展、國產汽車尾氣催化劑市場份額的迅速提升,以及失效催化劑的更新等將推動需求繼續快速增長。

預計2014/2015年中國乘用車產量有望分別增長12%和10%,重卡商務車分別增長0%和5%。而根據萬得統計,中國乘用車的平均排量為1.74升,汽車尾氣催化劑裝載量與發動機排量的經驗比為0.9:1(貴研鉑業2013年配股募集說明書),則平均每輛乘用車需1.57升催化劑。假設商務車排量平均為5升,即每輛車需4.5升催化劑。預計2013-2015年國產催化劑的市場份額將從20%逐步提高到30%(此前中國汽車尾氣淨化催化劑的市場份額基本由優美科、莊信萬豐和巴斯夫國際三大巨頭占有)。由此得到新增汽車2014年和2015年淨化催化劑的市場規模分別將達到1289.6萬升和1672.7萬升。

另外,隨著中國汽車保有量的增長,更新需求也將增加汽車尾氣淨化催化劑需求。《大氣汙染防治行動計劃》中強調汽車年檢中加強環保檢驗,鼓勵出租車每年更換高效尾氣淨化裝置。假設2014年和2015年分別有1.5%和2%的汽車催化劑失效後進行更新,由此測算出國產汽車淨化催化劑的更新需求分別為133.6萬升和246.8萬升。總體來說,中國2014年和2015年國產汽車催化劑的需求將達到1423.1萬升和1919.5萬升,分別同比增長39%和35%。

城市廢氣的另一個主要來源是工業生產(石化、油漆和塗料等)排放的有毒有害廢氣,特別是揮發性有機廢氣(VOC)。根據“中國稀土”報道(稀土淨化催化領域的應用-2009/01/16),稀土催化材料因為獨特的催化氧化性質,能在中高濃度環境下對有機廢氣進行淨化。另外,稀土較好的能級結構和光譜特性,可在與納米TiO2混合時有效提高光催化效率,在室溫下催化消除CO、O3等有害氣體。中國目前在工業廢氣中稀土的應用仍較少,但美國1997年市場規模已達到10億美元。預計隨著中國政府對工業廢氣排放要求的逐步嚴格,將推動稀土在該領域的需求增長。

稀土在石油化工催化材料(FCC催化劑)中的應用是當前稀土在催化材料中使用最多的領域,全球每年約消耗3-4萬噸的氧化鑭和氧化鈰。中國規模化的FCC催化劑企業包括中石化催化劑分公司、中石油蘭州催化公司、樂山潤和稀土催化劑公司(盛和資源的子公司)等。根據公司在建生產線規模,FCC催化劑產能將在2015年超過5萬噸/年,因此認為FCC產能的增長有望推動稀土需求繼續增長。


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天然石墨是戰略性礦產資源

1.石墨及製品已成為高技術產業的基礎性材料

天然石墨與稀土一樣，有“工業味精”的稱號，石墨新材料已成為新興產業的重要組成部分，產業關聯性極強，膨脹石墨、各向同性石墨、氟化石墨、鋰離子電池石墨負極材料、金屬—石墨複合材料等已廣泛應用於節能環保、新能源、新一代資訊技術、新能源汽車、高端裝備製造、新材料產業等新興產業。2010年，歐盟委員會將石墨列為14種“對歐盟生死攸關的原料”之一。2013年，石墨烯和人腦工程入選歐盟“未來新興旗艦技術專案”，各獲得10億歐元的專項研發計畫資助。

2.天然石墨是我國寡占型礦產資源

石墨原料分為天然鱗片狀石墨（晶質石墨）、天然土狀石墨（隱晶質石墨）、人造石墨（原料主要為石油焦和瀝青焦）3種。根據美國地質勘探局資料，世界天然石墨儲量為7100萬噸，中國儲量為5500萬噸，占世界的77%，其中晶質石墨資源儲量占全世界的2/3，隱晶質石墨資源占全世界的1/10。

雖然在很多領域，人造石墨和天然石墨差別不大。但天然石墨由於其優良的特性，有一定的不可替代性。例如，隱晶質石墨由於其本身的物理性質，是做各向同性石墨的最佳原料；在膨脹石墨方面，人造石墨無法取代晶質石墨；在阻燃方面，天然石墨製品不但物理性能穩定，還不會像磷系、氯系、溴系等其他阻燃劑產生有害物質。

3.天然石墨的戰略價值隨技術進步不斷提升

例如金屬—石墨複合材料不僅具有金屬基體的性能，還能充分發揮石墨，特別是高純石墨自潤滑性好、化學穩定性高、減震性好、導熱導電、線膨脹係數小等特點，在航空航太、冶金、機械等領域有廣泛用途。最新開發的石墨烯未來應用空間更為巨大，石墨烯可替代矽材料應用在晶片領域，將晶片速度提高到THZ級別。據有關機構測算，全球每年半導體晶矽的需求量在2500噸左右，石墨烯如果替代1/10的晶矽製成高端積體電路，市場容量至少在5000億元以上。石墨烯製成的超級電容器，充電時間只需1毫秒。2010年全球超級電容市場規模在50億美元，並保持20%的增長率。

我國石墨產業正在重蹈稀土的覆轍

1.通過低價值應用和出口獲取短期利益

總體來看，我國基於高純石墨深加工及高端材料製備技術仍較為落後，石墨產品多數是中、低檔原料產品。我國石墨或石墨製品現在的主要消費領域為，耐火材料占總消費量的26%、鑄造15%、潤滑劑14%、制動襯片13%、鉛筆7%、其他（碳刷、電池、膨脹石墨等）25%。

在後端應用難以打開的情況下，石墨與稀土一樣，作為礦產資源低價出口供應全球。我國在1954年就開始向歐洲出口鑄造用鱗片石墨，1980年後含碳耐火材料由於鋼鐵工業大量使用使石墨出口量迅速增加。20世紀90年代以來，中國成為全世界天然石墨最大供應國，由於石墨過量出口，1993—2004年國際市場石墨價格在穀底徘徊，這期間國際市場天然石墨90%來源於中國。2005年後石墨出口價出現回升，我國出口量穩步增加，近年穩定在40萬噸以上。

2.發達國家利用天然石墨資源攫取高額利潤

世界上有60多個國家和地區進口石墨，進口量超過萬噸的主要是日本、美國、韓國、荷蘭、德國、義大利、英國、新加坡和印尼等。目前，德國、法國、美國、瑞士、日本等發達國家都對自己國內的天然石墨資源進行封閉，不予開採，卻從石墨礦產輸出國低價購進石墨初加工產品經過深加工後高價返賣，賺取巨額利潤。例如，我國往往以5000元/噸以下的價格出口天然鱗片石墨，卻分別以25000元/噸、超過200萬元/噸的價格從國外進口由此石墨生產的球形石墨和氟化石墨。美國有90個石墨製品企業，天然石墨完全依靠進口。

發達國家的企業在產業下游往往形成了寡頭壟斷的態勢。例如氟化石墨主要由美、日、俄生產；膨脹石墨，美、日、德、法等國的產業居領先地位，而且高純膨脹石墨只有日本生產。國外企業在很多領域已經做了專利覆蓋，例如美國一家公司將柔性石墨作為導熱材料的相關專利進行全覆蓋，很難突破。

制約我國石墨產業高端化發展的主要因素

1.技術創新能力不足

雖然我國在采選環節技術優勢明顯，但多年來採礦、選礦工藝沒有大的突破和變化，傳統酸堿法、高溫提純法等方法還存在較嚴重的環保、能耗問題。同時，產業鏈後端應用層面技術創新明顯不足。低硫可膨脹技術、柔性石墨系列化、球化包敷改性、金屬—石墨複合材料製備等眾多關鍵技術還仍需突破。裝備水準與產業的發展需求不匹配。雖然在柔性石墨、燃料電池、人造金剛石、石墨複合材料等領域，取得了一定進展，但受到了相關設備的嚴重制約。

2.創新組織存在結構性缺陷

目前石墨產業的企業集中在產業鏈前端，有少量分佈在電池負極材料等領域。企業特別是產業鏈前端的企業，開展的技術創新活動還偏少，水準不高。前端企業同質化較嚴重，往往陷入價格戰—利潤下降—無力投入研發—繼續模仿的惡性循環。

在石墨領域，目前大學和科研院所是技術創新的主要承擔者，但我國石墨材料學科建設和研究力量還比較薄弱，僅有極少數高校曾開設碳素專業，沒有專門的天然石墨研究機構。同時石墨的基礎研究明顯不足，對不同類型石墨礦物學特性研究還不夠，前瞻性強的石墨新材料以及新概念、新原理和新方法的研發重視也不足。

3.政府對產業規制尚不到位

目前中國石墨產業總體規模還偏小，礦產資源分佈廣泛，涉及到的產業部門寬泛而分散。政府的產業管制還不到位，還沒有通過有效的政策手段來改善競爭秩序，激勵企業進行技術創新。石墨產業整體的競爭特別是上游企業之間的競爭還比較粗放。眾多中小企業將污水、煙塵、粉塵超標隨意排放。石墨浮選回收率僅有60%—80%，排放的尾礦中仍然含有較大量的石墨，導致嚴重的資源浪費。

相關政策建議

1.加強行業規制，進行保護性開發

制訂相關技術標準。加快制訂石墨采選、深加工等環節的技術標準，鼓勵發展綠色製造技術及工藝，儘快淘汰落後、污染的技術和工藝，逐步引導石墨礦產資源向高附加值、高技術的企業、產品配置。鼓勵行業和企業推廣應用石墨新的技術工藝，通過評估應用前後節能減排的指標量，給予相應的稅收優惠，繼續優化調整享受出口退稅石墨產品種類，引導國內企業發展膨脹石墨等技術含量較高的產品。

2.打造創新型龍頭企業，推動石墨產業集約和集群發展

通過重大技術專案或示範工程帶動企業的研發體系建設和新產品開發，加快形成一批具有較強創新能力和核心競爭力的石墨龍頭企業。完善產業鏈的重點環節，依託資源優勢，加快形成以高集約度為特徵的初級產品加工環節，以多批次、小批量、定制生產為特徵的深加工環節，以高端應用為特徵的應用環節，以優勢資源為基礎的產業集群，在此基礎上構成多層次的產業鏈。依託高新技術產業開發區、特色產業基地等區域，在礦山所在地或具有研發生產優勢的地區，形成若干特色突出、國內外知名、具有國際競爭力的產業集群。

3.創新研發組織管理機制，促進新技術商業化

支持石墨產業技術創新戰略聯盟的發展，增強行業協會在收集技術需求、編制技術路線圖等方面的功能。依託國家科技計畫，跨領域、跨計畫組織實施一批石墨重大創新產品（工程）的應用示範，帶動石墨產品向高端化發展。制定石墨產業專利戰略。持續支持開展石墨產業專利地圖研究，在負極材料等重點領域，明確石墨產業專利佈局方向，構建專利池。作者單位：中國科學技術發展戰略研究院


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近日，經龍岩連城縣人民法院決定，連城縣公安局刑偵大隊依法對涉嫌非法采礦的犯罪嫌疑人滕某、塗某等七名犯罪嫌疑人執行逮捕。

據了解，2012年以來，滕某、塗某等人涉嫌違反國家法律的規定，未取得采礦許可證擅自在連城縣莒溪鎮非法采挖稀土礦。


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在我國江西、福建、湖南、廣東、廣西、雲南等南方省份的崇山峻嶺之間，蘊藏著豐富的離子型重稀土資源，這是我國等少數國家才擁有的特殊稀土礦床，其已經探明的儲量，占全球已探明離子型重稀土資源的90%以上。

近些年來，南方離子型重稀土礦區普遍採用原地浸礦的工藝開發稀土。對此，稀土業界相關人士在接受本刊記者採訪時指出，雖然與過去回收離子型重稀土礦的池浸工藝相比，原地浸礦的離子型重稀土開採工藝在環保指標等方面已經有了長足的進步，但是利用這種工藝開發離子型重稀土資源，容易破壞礦區的地質結構，進而引發山體滑坡。同時，由於礦場設計上存在缺陷，在浸取稀土過程中使用的部分化學藥劑也存在洩漏風險。

他們呼籲有關部門能對潛在的安全隱患給予重視，並採取有針對性的防範措施。

稀土是寶貴的戰略資源，由於其獨特的磁、光、電等理化特性，被廣泛應用於航空航太、電子資訊、核工業、新能源、先進製造等高技術領域，對戰略性新興產業發展具有重要的戰略意義。

在贛州稀土礦業有限公司從事安全生產研究工作的黃紫彬等人介紹說，南方的離子型重稀土礦發現於上世紀70年代，它是在化學、風化等自然作用下，由富含稀土元素的母岩先形成稀土離子，然後進入水溶液並被黏土吸附後形成的。與北方的稀土礦富集在一小片礦區裏不同，南方的重稀土礦品位低，但是分佈區域特別廣。例如，在全球重稀土礦分佈最富集的江西省贛州市龍南縣等地，幾乎漫山遍野都分佈著離子型重稀土資源。

“稀土是鑭、鈰、鐠、釹、鋱、鏑等17種元素的總稱”，中國稀土學會副秘書長張安文介紹說，“鑭、鈰等5種稀土元素被稱為輕稀土;鈧元素一般不與其他稀土元素共生，被稱為分散性元素，鉕是放射性元素，至今在稀土礦物中還沒有發現;鋱、鏑等其他11種稀土元素被稱為重稀土元素。”

自然界中形成的重稀土工業礦床儲量很少。張安文告訴記者，重稀土被譽為“稀土之王”，是稀土中的稀缺品種，目前我國探明的離子型重稀土礦儲量也只有區區幾百萬噸，加之主要用於國防等尖端科技領域，所以戰略意義比輕稀土更大，而且價格也比輕稀土高出很多。

比如，2012年7月稀土行情最好時，輕稀土中的熱門品種鐠、釹金屬的售價每噸在100萬元上下，但是鋱、鏑重稀土的價格分別為每噸2000萬元、1300萬元左右，從價格即可看出，輕重稀土在戰略價值上相差甚遠。

張安文介紹說，南方的重稀土礦埋藏淺，易開採。過去幾十年來，人們不斷改進開採方式，探索出了原地浸礦工藝，即在不剝離和開採礦石的情況下，先在含稀土礦的山體上打許多孔洞，然後注入和回收用於浸出稀土元素的化學藥劑，進而用化學方法分離出稀土元素。與最初的池浸工藝相比，這種工藝的稀土回收率高，而且開採時也不必剝離礦體和破壞植被，勞動強度也小，方法簡單，目前已經廣泛使用。

但是原地浸礦、鑽孔注液這種工藝的缺點也很明顯。張安文說，一般來講，南方重稀土礦區的地貌屬於低山丘陵地形，海拔一般在300米到400米之間，山嶺之間的相對高差一般在50米到100米之間。礦區的岩石以風化的花崗岩為主，山體的岩層構造本身就不夠堅固。

此外，用原地浸礦工藝開採稀土，需要在富含稀土的礦區山體上打一定數量的注液井。一般情況下，需要在含稀土礦的山體上佈置數百個乃至上千個注液井，山體上孔洞多，加上在打孔過程中所產生的震動，會破壞山體內部原本穩定的結構狀態，導致山體疏鬆。

特別是打完注液井後，工人會將大量的浸取液注入山體之中，山體因吸收大量的藥劑而變得鬆軟，山體中土壤的黏性也會隨著含水量的增加而下降，維持原來山體結構的平衡力量也被破壞，容易引起山體滑坡事故。特別是南方地區降雨充分，在雨水的反復沖刷下，已經“喝飽”了浸取液的礦區山體更容易出現坍塌和山體滑坡現象。張安文說，實際情況也顯示，稀土礦區的山體坍塌、滑坡現象多發。本文來源：瞭望觀察網

黃紫彬對此曾專門做過研究。他介紹說，在實際生產中，有些生產者為了儘早產生效益，常常會採用加大注入浸取液量的方式來加快出礦速度，注液量的大量增加，會加重本已經飽和變松的山體的負擔，增加了山體滑坡的概率，江西稀土礦區的一些山體滑坡就是這樣產生的，這嚴重威脅了礦區施工人員和礦區一帶居民的生命和財產安全。

一般情況下，注入礦體中的浸取液，經過一段時間後，會被回收到迴圈處理池內，然後再用碳銨或草酸等沉澱劑對浸取液進行處理，進而分離出稀土。

據黃紫彬介紹，在設計採礦場時，為了更好地利用浸取液自身的重力，讓其自流，以節省能耗等成本，礦山水冶車間的各類處理池往往沿著礦區山坡，按階梯式佈置，母液池等較早處理工序的池子一般佈置在車間地勢較高的平臺之上，其餘工序的處理池，則按先後順序依次向下佈置。

以贛南的稀土礦為例，礦山水冶車間一般包括母液中轉池、除雜池、沉澱池、溶雜池及配液池等幾類工藝處理池。池子數量根據礦山的實際生產規模，數量在幾個到幾十個不等，單個容積一般在200立方米到300立方米。這些工藝池多為水泥和磚混砌而成，具備一定的抗壓能力。但是，在實際生產過程中，水冶車間均為露天作業，處理池大多直接暴露在陽光下，天長日久，風吹日曬，池壁容易開裂。

黃紫彬舉例說，假如一個處理池的容量為250立方米，在池子蓄滿的情況下，池壁承受的壓力是巨大的。一旦池子發生潰壁坍塌現象，兩三百噸液體夾雜著土石從高坡流下來，會對下方的人員、設施造成極大威脅。因此，工藝池的坍塌在離子型稀土礦生產過程中也是一個巨大的危險源。

危險化學試劑應用欠規範，是南方礦區稀土開發過程中面臨的又一大問題。黃紫彬分析說，利用原地浸礦方式開採稀土礦，在清除雜質的環節，採礦企業往往要使用強酸等化學品來回收廢渣內殘留的稀土，方法一般是先把渣子用強酸溶解，然後重新送入水冶車間進行分離，所用的強酸通常是濃硫酸。

濃硫酸具有極強的氧化性和腐蝕性，同時還具有脫水性、難揮發性等特點，容易對人體造成損害，屬於國家嚴格控制的危險化學品之一。黃紫彬說，部分採礦企業採用金屬罐存放濃硫酸，這種金屬罐下方往往設有閘閥，使用時將閘閥擰開，濃硫酸就會流出。由於硫酸罐一般放在戶外，風吹日曬，容易銹蝕，上面的閥門也往往沒有安全控制裝置，這些因素均可能導致濃硫酸洩漏事故的發生，存在安全隱患。

另外，按照化學品使用規範，稀釋時應將濃硫酸慢慢加入到水中攪拌，否則容易產生溶液沸騰的現象。但是受礦場管理水準和工人素質影響，有些工人對濃硫酸的性質缺乏足夠認識，在稀釋濃硫酸時，存在將水直接加入濃硫酸中混合的現象，容易造成人員傷害。

針對南方稀土礦開採存在的安全隱患，接受本刊記者採訪的專家和企業人士建議：

首先，國家有關部門應加大對南方離子型重稀土礦資源分佈勘查的投入，以摸清“家底”和分佈情況，從而統一制訂開發規劃;本文來源：瞭望觀察網

其次，針對當前採礦工藝存在的不足，建議國家相關部委組織地質科研等部門的科技人員，結合南方稀土礦區的地質情況，進一步改進和完善離子型重稀土礦開採工藝技術;

第三，儘快建立和完善礦區規劃、工藝流程、生產設施防護等安全規範和標準，安監部門要落實責任，通過組織安全檢查等方式，督促企業增強安全生產意識，提高安全生產水準。同時，加大對南方礦區非法開採稀土行為的打擊力度;

第四，對稀土礦山使用的強酸強鹼等危險品，有關部門要加強管理，建立資格審批制度，並督促企業建立和落實相關的操作、管理規範;對相關崗位的操作人員，要進行專門的崗位技能、安全生產意識培訓，考核上崗。


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