新興關鍵礦產之爭,我國鎢稀土等優勢資源應被重視

伴隨新一輪技術創新突破,以及全球經濟重心向新興產業轉移,戰略性礦產資源也在發生改變。

關鍵性礦產是指既具有重要經濟性,同時又存在較高供應風險的一類礦產。它們是支撐節能環保、新一代資訊技術、生物、高端裝備製造、新材料、新能源以及新能源汽車等新興產業發展的重要原材料,是產業升級換代不可替代的動力之源。目前已成為國際學術界研究的熱點,也是當前找礦勘查和資源儲備的重要目標。各國從本國資源特點、產業結構及研究目的出發,給出了不同的定義。歐盟、美國、英國等發達經濟體都很重視這些關鍵礦產。

新興關鍵礦產圖片

近年來,歐盟、美國、日本等對關鍵金屬的關注度越來越高。2017年,歐盟委員會列出了14種“至關重要”的金屬原料,包括銻、鈹、鈷、氟礦石、鎵、鍺、石墨、銦、鎂、鈮、鉑族金屬、稀土、鉭、鎢,並提供了政策指導性意見以確保在面臨潛在供應短缺的情況下對這些資源持續利用。

美國“關鍵礦產”選擇的根據:①對美國經濟和國家安全至關重要的非燃料礦產或礦物原材料;②供應鏈比較脆弱,易受破壞或影響的礦產;③在製造一些產品時具有重要功能的礦產,而這種產品的缺失會對經濟或國家安全產生重大影響。

美國國家研究理事會和地調局分別將鉑族金屬、稀土元素、銦、鎢、銻、鎵、鍺、石墨、錳和鈮確定為關鍵礦產。特朗普總統2017年12月20日簽發了美國第13817號行政命令—確保關鍵礦產安全和可靠供應的聯邦戰略。2018年5月18日美國內政部美國公佈了35種關鍵礦產清單:鋁(礬土)、銻、砷、重晶石、鈹、鉍、銫、鉻、鈷、螢石、鎵、鍺、石墨(天然)、鉿、氦、銦、鋰、鎂、錳、鈮、鉑族金屬、鉀鹽、稀土元素族、錸、銣、鈧、鍶、鉭、碲、錫、鈦、鎢、鈾、釩和鋯。值得注意的是,發達經濟體所厘定的關鍵礦產,部分為中國的優勢礦產,如鎢、錫、稀土等。

美國35種關鍵礦產清單

隨著世界各國工業化的推進,未來數十年全球對礦產資源的需求會繼續大幅增長。相對于傳統產業,新興產業所需的大宗常用金屬量保持穩定或有所減少。根據國家發改委公佈的《戰略性新興產業重點產品和服務指導目錄》,所需的礦產資源可以分為四大類:新能源及非常規能源礦產、大宗常用金屬、稀土金屬、稀有金屬、稀散金屬和非金屬礦產。如何滿足可持續發展對新興礦產資源的需求,已成為本世紀關注的焦點之一。

根據我國的社會發展和礦產資源供需特點,專家建議可將我國關鍵礦產分為三類:①資源短缺性礦產,如鈷、鋰、鉻、鉑族元素、錸等稀散元素礦產;②技術制約型礦產,如鈹、銣、鈦、鎵等; ③能夠調控國際市場的中國優勢礦產,如稀土、銦、鈮、鍺、鎢、錫等。

鎢精礦圖片

稀土金屬: 是一組金屬的簡稱,包含化學元素週期表中[鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、鉕(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鑥(Lu)],以及與之密切相關的鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素。

稀土金屬的用途廣泛,廣泛應用於航空航太、特種材料以及新能源等領域,是十分寶貴的戰略資源,有“工業味精”、“新材料之母”之稱,如果石油是工業的血液,那稀土就是工業的維生素,或稱為“工業黃金”。重稀土又是重要的戰略資源。

我國是稀土大國。全國己查明稀土總量的98%分佈在內蒙、四川、江西、廣東、山東等地。其中,輕稀土資源主要集中分佈在內蒙白雲鄂博、四川涼山州等地。全球約98%的重稀土資源來源於我國南嶺地區。近幾十年來,中國稀土的供給,支撐了世界高科技發展之用。

稀土圖片

稀有金屬:包括鋰(Li)、鈹(Be)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、銣(Rb)、銫(.Cs)、鋯(Zr)和鉿(Hf)等。是原子能、航空航太、半導體、特種和耐熱合金、新能源汽車等的關鍵原材料。

尤其是鋰作為能源金屬,在高能鋰電池、電動汽車方面,具有儲能功能;在受控熱核反應中的應用,具有生能的功能,受控熱核反應中,1g鋰有效能量最高可達8500~72000kW•h,比相同品質的235U 裂變所產生能量大8倍,相當於3.7t標準煤。聞名於世的新疆可哥托海三號脈曾是我國製造原子彈、氫彈、衛星所用的鋰金屬的主要來源。因此,鋰又被稱為21世紀改變世界的“綠色能源金屬”和“白色石油”,世界鋰資源消耗將呈幾何級倍數增長。

世界鋰資源豐富的國家有南美洲的“鋰三角”(智利、阿根廷、玻利維亞)、中國、澳大利亞等。目前開採應用最多的是澳大利布林格什鋰輝石礦。中國鋰資源豐富,但目前卻是鋰消費和進口大國。鹽湖鋰要達到電池級鋰,技術尚待突破中。主要還是大量進口鋰輝石礦石提鋰。鋰輝石礦石主要產布在四川省甘孜州和阿壩州,資源儲量位居世界前列,將成為我國重要的新興能源資源基地之一。

稀散金屬:包括鎵(Ga)、鍺(Ge)、銦(In)、鎘(Cd)、碲(Te)、硒(Se)、鉈(T1)、錸(Re)等8種元素,在地殼中豐度很低,很難形成獨立礦床,故人們將這些元素稱之為稀散金屬(稀散元素)。隨著高新科技產業的快速發展,使稀散金屬及其化合物,逐漸成為了當今光電、熱電、電腦、數位通訊、航太航空、冶金、精准制導武器製造,以及新能源、農業、醫藥、醫療等領域不可缺少的支撐原材料,被稱為創造人間奇跡的“橋樑”。如,近年來,錸被用於F-22、F-35飛機發動機渦輪上,被譽為改變航空業的金屬。

稀散金屬大多為有色及貴金屬礦床伴生組份,只能隨開採主金屬礦時在選冶中加以綜合回收、綜合利用。在我國也陸續發現有獨立稀散金屬礦床,如石棉大水溝碲礦、沐川—馬邊錸礦,雲南臨滄鍺礦、南華砷鉈礦、濫木廠汞鉈礦、牛角塘鋅鎘礦、魚塘壩硒礦等,均是比較稀缺的金屬。

稀貴金屬:包括鈷(Co)、鉑族元素(PGE)、鉻(Cr)等。鈷是製造高溫合金、硬質合金、磁性合金和含鈷化合物的重要原料,廣泛應用於國防、原子能、航太、電子等工業以及高溫磁性合金等高科技領域,隨著新能源汽車以及儲能技術的發展,鈷的需求急劇上升,中國成為了世界消費第一,95%以上依賴進口,價格也成倍增長,為我國緊缺關鍵金屬之一。

“金銀誠可貴,關鍵價更高”。我國一方面是急缺關鍵礦產資源分佈不清、潛力不明,另一方面稀土、鋰、鎢、錫、銦等雖然具有優勢,但尚未獲得應有的重視,集中度不高,掌控能力有限, 頻繁受到他國以自由貿易為藉口的干擾;有的開發利用程度低,對外依存度高,新技術綜合研究開發利用不夠,開發利用技術不高。

要做好關鍵礦產資源的戰略定位與佈局,加強勘查佈局夯實資源基礎與戰略儲備,整體規劃、統籌聯合發展產業鏈、開展科技創新,加強綜合利用技術,以保障和支撐國家資源安全和可持續發展,並需要捕捉新技術發展和隨之而來的物質需求。

原文:《世紀之爭:新興關鍵礦產》

作者:付小方,四川地質調查院副總工程師/綜合研究室主任

 

 

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