張生輝，王振濤，李永勝，莫宣學，董慶吉，陳叢林，耿林，王利，張海啟，譚秀民，薛迎喜，周尚國，田郁溟，姚超美，焦森，陳正國，陳軍元，王壽成0，張浩鈺0，付水興，王春連，王永

1.中國地質(zhì)調(diào)查局, 北京 100037；

2.中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037；

3.自然資源部礦產(chǎn)勘查技術指導中心, 北京 100037；

4.中國地質(zhì)大學(北京), 北京 100083；

5.中國地質(zhì)科學院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所, 河南 鄭州 450006；

6.中國地質(zhì)圖書館, 北京 100083；

7.中國冶金地質(zhì)總局, 北京 100025；

8.中化地質(zhì)礦山總局, 北京 100013；

9.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心, 北京 100035；

10.有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心, 北京 100012；

11.北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限責任公司, 北京 100012；

12.中國地質(zhì)科學院地質(zhì)力學研究所, 北京 100081

1 引言

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展、技術進步和人們生活水平提高，礦產(chǎn)資源使用量越來越大。據(jù)經(jīng)合組織數(shù)據(jù)[1]，全球原材料使用總量從1970 年的270 億t 增長到2017 年的890 億t，增長了2.3 倍；預計到2060 年將進一步增長到1 670 億t，其中金屬礦產(chǎn)使用量將從2017 年的90 億t 增長到2060 年的200 億t，非金屬礦產(chǎn)從440 億t 增長到860 億t，化石燃料礦產(chǎn)從150 億t增長到240 億t。

礦產(chǎn)資源應用范圍越來越廣，從現(xiàn)代通信到可再生能源發(fā)電，從健康醫(yī)療到綠色交通方式。制造現(xiàn)代計算機芯片需要元素周期表中超過一半的元素，盡管許多元素用量很少，但每個元素對于芯片的功能和性能都至關重要[2]。智能手機要用到約75 種元素，手機構(gòu)件中的化合物、金屬和復合材料都來自于礦產(chǎn)，芯片、顯示器、電池和揚聲器等都由礦產(chǎn)品制成。

經(jīng)濟增長、生活質(zhì)量提高、國家防衛(wèi)和現(xiàn)代社會的整體運行對更多樣化礦產(chǎn)品的需求不斷增加，人們再次認識到關于礦產(chǎn)資源的競爭和沖突可能對依賴這些礦產(chǎn)品的制造業(yè)構(gòu)成重大風險；雖然大多數(shù)礦產(chǎn)品還能為未來許多年提供足夠的供應，但隨著近地表高品位礦床的枯竭，滿足礦產(chǎn)資源需求變得更加具有挑戰(zhàn)性[2]。

當今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進，全球治理體系和國際秩序深度調(diào)整。當前，國際貿(mào)易爭端跌宕起伏，逐漸由經(jīng)濟領域擴展到高科技領域，并蔓延至礦產(chǎn)資源領域。世界各主要國家對礦產(chǎn)資源，尤其是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)所需關鍵礦產(chǎn)的爭奪日益加劇，紛紛發(fā)布戰(zhàn)略報告，搶占新一輪礦產(chǎn)資源爭奪的制高點[3]。美國、歐盟、日本、英國、加拿大、澳大利亞等均發(fā)布了關鍵礦產(chǎn)/原材料清單，并圍繞清單制訂相關政策措施（其中美、歐、日、英著眼于確保供應鏈安全，加、澳則更多考慮獲取經(jīng)濟利益）。中國作為世界最大發(fā)展中國家和第二大經(jīng)濟體，正在朝向第二個百年目標邁進，世界局勢變化對中國礦產(chǎn)資源安全保障提出了新的挑戰(zhàn)，也帶來了新的機遇。

本文對關鍵礦產(chǎn)清單、應用與全球格局進行討論。首先介紹具有代表性的美歐日關鍵礦產(chǎn)/原材料清單，分析關鍵礦產(chǎn)的競爭態(tài)勢，提出中國關鍵礦產(chǎn)建議清單。然后對本文建議的37 種中國關鍵礦產(chǎn)，分別梳理每種礦產(chǎn)的應用領域，全球資源、生產(chǎn)和貿(mào)易格局。文章最后對中國關鍵礦產(chǎn)安全戰(zhàn)略進行討論。

2 美歐日關鍵礦產(chǎn)/原材料清單簡介

2.1 美國國家安全關鍵礦產(chǎn)

美國國家科學技術委員會將關鍵礦產(chǎn)定義為“供應鏈容易中斷，在產(chǎn)品制造中至關重要，而缺少這些產(chǎn)品會造成重大經(jīng)濟或安全后果的礦產(chǎn)”，將戰(zhàn)略性礦產(chǎn)定義為“關鍵礦產(chǎn)的子集，國家安全應用不可缺少”[2]。2018 年美國地質(zhì)調(diào)查局制訂了關鍵礦產(chǎn)清單，按照航空航天（非國防軍用）、國防軍用、能源、通信和電子、運輸（非航空航天）、其他等六大領域詳細分析了每種礦產(chǎn)的重要技術應用，同時分析了每種礦產(chǎn)的最大生產(chǎn)國和（美國的）最大供應國，將35 種非化石燃料礦產(chǎn)確定為美國國家安全關鍵礦產(chǎn)[4]。2022年更新為50 種，包括：鋁/鋁土礦、銻、砷、重晶石、鈹、鉍、銫、鉻、鈷、螢石、鎵、鍺、天然石墨、鉿、銦、鋰、鎂、錳、鈮、鎳、鉑族金屬5 種（鉑、鈀、銥、釕、銠）、稀土元素16 種（鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔）、銣、鉭、碲、錫、鈦、鎢、釩、鋯、鋅[5]。

2.2 歐盟委員會關鍵原材料

歐盟委員會2018 年發(fā)布關鍵原材料和循環(huán)經(jīng)濟研究報告[6]認為，關鍵原材料對于高科技產(chǎn)品和新興創(chuàng)新尤為重要，技術進步和生活質(zhì)量依賴于獲得越來越多的原材料。例如，關鍵原材料在太陽能電池板、風力渦輪機、電動汽車和節(jié)能照明中是不可替代的，對于應對氣候變化和改善環(huán)境也非常重要，到2030年歐盟實現(xiàn)其氣候和能源目標所必需的低碳技術的發(fā)展預計將使對某些原材料的需求量增加20 倍。報告對電氣和電子設備，便攜式、工業(yè)和汽車電池，燃油、混合和電動汽車，風電和光伏發(fā)電，國防工業(yè)，化工和化肥等領域關鍵原材料的應用及其循環(huán)利用前景進行了詳細分析，將原材料對應到相關的最終用途和相應的制造部門，而不只是對應大的行業(yè)。早在2011年，歐盟委員會就將14 種達到或超過經(jīng)濟重要性和供應風險閾值的原材料確定為關鍵原材料，2014 年調(diào)整為20 種， 2017 年調(diào)整為27 種，2020 年第3 次調(diào)整為30 種，包括：銻、鈹、鋁土礦、鋰、鍶、硼酸鹽、鈷、焦煤、螢石、鎵、鍺、銦、鎂、天然石墨、鈮、磷礦石、金屬硅、鎢、鉑族金屬、輕稀土、重稀土、重晶石、鉍、鉿、天然橡膠、磷、鈧、鉭、鈦、釩[7]。

2.3 日本稀有金屬

日本從20 世紀60 年代就開始對工業(yè)生產(chǎn)所需礦產(chǎn)資源進行分析，并對海外資源進行調(diào)查以應對國家資源匱乏狀況。1974 年將銅、鎳、鉻、鎢等作為儲備礦種，1983 年進一步明確將鎳、鉻、鉬、錳、鎢、鈷等金屬作為國家儲備礦種，之后根據(jù)日本經(jīng)濟發(fā)展需要不斷對國家儲備礦種進行調(diào)整修訂。2009 年日本制訂稀有金屬保障戰(zhàn)略[8]，將稀有金屬定義為地球上存量稀少、因技術和經(jīng)濟因素提取困難、現(xiàn)代工業(yè)以及未來伴隨著技術革命所形成的新型工業(yè)所必需的金屬。日本認為，稀有金屬是汽車和 IT 等高附加值、高性能產(chǎn)品制造產(chǎn)業(yè)不可缺少的原材料，尤其是在今后將要普及的混合動力馬達、蓄電池、太陽能電池板等新能源領域，高效照明等節(jié)能領域以及燃料電池觸媒等領域?qū)ο∮薪饘俚男枨蠖紝U大。2009 年日本列出31 種重點關注的稀有金屬，此后又更新為34 種，包括：鋰、鈹、硼、鈦、釩、鉻、錳、鈷、鎳、鎵、鍺、硒、銣、鍶、鋯、鈮、鉬、鈀、銦、銻、碲、銫、鋇、鉿、鉭、鎢、錸、鉑、鉈、鉍、稀土元素、碳（天然石墨）、金屬硅、氟（螢石）。

3 關鍵礦產(chǎn)競爭態(tài)勢

3.1 美歐日關鍵礦產(chǎn)/原材料清單重合度高

目前，美、歐、日公布的清單共涉及44 種關鍵礦產(chǎn)/原材料1為便于比較，這里（及后文表1）對美歐日關鍵礦產(chǎn)/原材料清單進行了歸并處理。美國2022 年發(fā)布的關鍵礦產(chǎn)清單包括50 種，將稀土按元素分列為16 種，將鉑族按元素分列為5 種；歐盟2020 年關鍵原材料清單將稀土分列為3 種；日本稀有金屬清單將鉑族分列了2 種。此處歸并為“稀土” “鉑族”兩類。另，歐盟清單中“天然橡膠”不屬于礦產(chǎn)品。，其中，三家均列入清單的有18 種，兩家列入的有14 種，只有一家列入的僅12 種（圖1）。重合度最高的礦產(chǎn)包括稀土，主要稀有金屬、稀散金屬，部分有色金屬，以及鉑族、天然石墨和螢石。

圖1 美歐日關鍵礦產(chǎn)/原材料清單比較示意圖Fig. 1 Schematic comparison of list of the key minerals/raw materials between the USA, Europe and Japan

3.2 美歐日均出臺并實施供應鏈安全戰(zhàn)略

關鍵礦產(chǎn)供應鏈的安全已經(jīng)成為一個戰(zhàn)略問題，其涵義不僅僅在于能否獲得這些礦產(chǎn)，還在于能否在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)特別是清潔能源產(chǎn)業(yè)等先進制造業(yè)中保持或提高競爭力。關鍵礦產(chǎn)供應鏈的脆弱性會影響先進制造業(yè)的部署速度，對關鍵礦產(chǎn)的供應以及將其轉(zhuǎn)化為先進制造產(chǎn)品的技術能力的競爭正在加劇。美歐日等主要經(jīng)濟體紛紛制訂相關戰(zhàn)略，運用政策工具，或者推出行動計劃，以改善或維護關鍵礦產(chǎn)供應鏈的安全。

2019 年美國商務部發(fā)布確保關鍵礦產(chǎn)安全可靠供應的聯(lián)邦戰(zhàn)略[9]指出，關鍵礦產(chǎn)供應的所有階段都很重要，僅靠某一階段的措施是不能解決問題的。例如加大開采力度而不增加相應的加工制造能力，只會將經(jīng)濟和國家安全風險進一步轉(zhuǎn)移到供應鏈下端，導致加工制造能力依賴國外。提出推進關鍵礦產(chǎn)供應鏈的轉(zhuǎn)型研究、開發(fā)和部署，加強美國關鍵礦產(chǎn)供應鏈和國防工業(yè)基礎，加強與關鍵礦產(chǎn)有關的國際貿(mào)易和合作，提高對國內(nèi)關鍵礦產(chǎn)資源的認識，改善聯(lián)邦土地上關鍵礦產(chǎn)資源的準入并縮短聯(lián)邦許可審批時限，增加美國關鍵礦產(chǎn)勞動力等6 項措施。除了將關鍵礦產(chǎn)研究和創(chuàng)新焦點集中于國內(nèi)資源調(diào)查、分離加工、替代、回收技術等方面，在國際上大搞結(jié)盟。2022 年6 月，美國國務院宣布美國和加拿大等已建立“礦產(chǎn)安全伙伴關系”（MSP），這些伙伴還包括澳大利亞、芬蘭、法國、德國、日本、韓國、瑞典、英國和歐盟委員會。

歐盟委員會認為，精煉和冶金領域的技術和能力是關鍵原材料價值鏈的關鍵環(huán)節(jié)，影響整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。歐盟關鍵原材料清單提供了支撐歐盟委員會政策研發(fā)的實用工具。這份清單幫助識別投資需求，指導歐盟及其成員國規(guī)劃研究和創(chuàng)新，尤其是在新的采礦技術、替代和回收方面。這份清單也與循環(huán)經(jīng)濟、原材料可持續(xù)供應以及產(chǎn)業(yè)政策相關。歐盟委員會指出，歐盟應該緊急行動起來確保安全、可持續(xù)的原材料供應，行動計劃應包括：為歐盟工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)彈性價值鏈，通過資源循環(huán)利用、可持續(xù)產(chǎn)品與創(chuàng)新減少對一次關鍵原材料的依賴，加強歐盟內(nèi)原材料采購和加工，通過從第三國采購使供給多樣化[7]。目前，歐盟正醞釀提出“關鍵原材料法案”，并謀劃與智利、墨西哥、新西蘭、澳大利亞、印度等國的原材料貿(mào)易合作。

2020 年日本出臺新的國際資源戰(zhàn)略[10]，強化JOGMEC（日本石油、天然氣和金屬礦產(chǎn)資源機構(gòu)）關于從勘探項目轉(zhuǎn)移過來的開發(fā)項目、冶煉廠單獨項目、單獨出資項目等的風險資金供給功能，尋求供應來源的多元化；將稀有金屬儲備范圍擴大到全部34 種、儲備用量擴大到60 d，強化供應安全；與參與供應鏈各個階段的多個國家開展雙邊或多邊合作進行礦山開發(fā)、冶煉和產(chǎn)品制造，以及通過技術支持和數(shù)據(jù)信息共享，加強國際合作；培養(yǎng)資源領域全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)人力資源，強化產(chǎn)業(yè)基礎。日本還限制外國資本在日本國內(nèi)稀有金屬應用領域進行投資，最大限度地減少日本關鍵原材料供應鏈的脆弱性，同時提高日本汽車、電池、航空母艦等各個行業(yè)在國際上的競爭地位。

3.3 關鍵礦產(chǎn)對碳中和進程至關重要

《巴黎協(xié)定》確立了2020 年后國際社會合作應對氣候變化的基本框架，提出把全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高幅度控制在2 ℃以內(nèi)，并為把升溫控制在1.5 ℃之內(nèi)而努力。根據(jù)碳中和承諾各國（包括中國）已經(jīng)聲明的政策，實現(xiàn)碳中和主要通過三大技術路徑：一是清潔能源轉(zhuǎn)型，二是節(jié)能減排，三是負排放。其中清潔能源轉(zhuǎn)型是實現(xiàn)碳中和的最重要技術路徑，是碳中和進程所有技術得以實現(xiàn)的基礎。

清潔能源轉(zhuǎn)型包括新的能量來源和新的能量利用方式兩大技術領域。新的能量來源，主要是發(fā)展太陽能光伏發(fā)電、陸上和海上風電、聚光太陽能發(fā)電、水電、地熱和生物質(zhì)能發(fā)電等可再生發(fā)電和核電技術，推動一次能源生產(chǎn)清潔低碳轉(zhuǎn)型；新的能量利用方式，主要是發(fā)展電網(wǎng)（輸電和配電）、電動車、電池儲能和氫能（電解槽和燃料電池）等技術，推動能源消費終端電氣化。

國際能源機構(gòu)（International Energy Agency）2021年5 月出版的世界能源展望特別報告[11]指出，清潔能源技術提供電力的能源系統(tǒng)深刻不同于傳統(tǒng)烴類資源提供燃料的能源系統(tǒng)。清潔能源轉(zhuǎn)型是從傳統(tǒng)的化石燃料密集型能源系統(tǒng)向礦產(chǎn)密集型能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，礦產(chǎn)資源特別是那些關鍵礦產(chǎn)的需求大幅增長是一個不變的趨勢。礦產(chǎn)供應在清潔能源安全中處于突出地位，供應中斷或者價格急劇波動可能延緩清潔能源轉(zhuǎn)型和推高其成本。報告估計，為適應《巴黎協(xié)定》要求，到2040 年清潔能源技術對礦產(chǎn)的總需求將翻兩番，其中與鋰電池（包括電動汽車和電池儲能）相關的關鍵礦產(chǎn)鋰、鈷、鎳和石墨的需求將分別增長42 倍、21 倍、19 倍和25 倍；與可再生發(fā)電、儲能和電網(wǎng)相關的稀土（主要是電動汽車馬達和風力渦輪機）、銅和硅的需求將分別增長7 倍、2.7 倍和2.3 倍。氫能的快速增長也會導致鎳和鋅（用于電解槽）、鉑族金屬（用于燃料電池）需求的增長。此外，光伏的發(fā)展會導致鎵、銦、碲等礦產(chǎn)供不應求。

4 中國關鍵礦產(chǎn)建議清單

4.1 本文建議的清單

美國、歐盟、日本等在進行礦產(chǎn)資源關鍵性評價時所采用的方法各有不同，但基本上都將那些對經(jīng)濟和國家安全至關重要不可缺少而又不能完全依靠本國供應滿足需求的定義為關鍵礦產(chǎn)/原材料。一般是供應風險高、經(jīng)濟影響大的首先入選；但一些特殊關鍵應用的礦產(chǎn)/原材料也會列入清單，例如美國的銣、銫，歐盟的焦煤等。本文將中國的關鍵礦產(chǎn)定義為對中國經(jīng)濟社會發(fā)展和國家安全至關重要，由于供應短缺存在較大風險、或者我國具有一定優(yōu)勢對全球供應具有較強影響力的礦產(chǎn)資源。中國關鍵礦產(chǎn)的選擇也是從經(jīng)濟與技術重要性和供應風險性兩個大的方面進行分析。

中國礦產(chǎn)資源稟賦不足，人均探明儲量為世界平均水平的58%，位居世界第53 位；鐵礦、銅礦和鋁土礦分別相當于世界平均水平的70.4%、28.4%和14.2%[12]。另一方面，稀土、鎵、鍺、銦等“三稀”金屬礦產(chǎn)，鎢、錫、銻、鉍等有色金屬礦產(chǎn)，天然石墨、螢石等非金屬礦產(chǎn)是中國的優(yōu)勢礦產(chǎn)，中國是全球主要生產(chǎn)國和供應國，除滿足國內(nèi)需求外，還大量供應國際市場。立足于這一礦產(chǎn)資源基本國情，在經(jīng)濟與技術重要性方面，需要將大宗礦產(chǎn)與戰(zhàn)略新興礦產(chǎn)一并納入考慮；在供應風險性方面，首先要考慮凈進口的礦產(chǎn)，同時也考慮凈出口的優(yōu)勢礦產(chǎn)或供需基本平衡的礦產(chǎn)。

本文通過公開文獻資料梳理提出一份37 種中國關鍵礦產(chǎn)建議清單。為便于與其他國家清單進行比較，這份清單未包括石油、天然氣、鈾等燃料礦產(chǎn)。建議清單如下：

大宗礦產(chǎn)：鐵、錳，銅、鋁，鉀鹽。

“三稀”金屬礦產(chǎn)：稀土，鋰、鈹、鈮、鉭、鍶、銣、銫、鋯、鉿，鎵、鍺、銦、錸、碲。

關鍵黑色有色貴金屬礦產(chǎn)：鉻、釩、鈦（金紅石型），鎂、鎳、鈷、鎢、錫、銻、鉍，鉑族、金。

戰(zhàn)略非金屬礦產(chǎn)：高純石英、石墨、螢石、硼。

特種氣體礦產(chǎn)：氦氣。

這一建議清單中有31 種與美、歐、日關鍵礦產(chǎn)/原材料清單重合；美、歐、日三家均列入清單的18 種全部列入了本文建議清單。本文建議清單與美、歐、日清單不重合的6 種礦產(chǎn)是：鐵、銅、鉀鹽、金、高純石英、氦氣。

4.2 基于經(jīng)濟與技術重要性選擇

各國考量經(jīng)濟與技術重要性的側(cè)重點有所不同。美國對關鍵礦產(chǎn)的關注已由重點考慮國防應用擴展到整個經(jīng)濟安全和產(chǎn)業(yè)競爭力，最近又將減緩氣候變化確定為清潔能源技術部署的關鍵驅(qū)動因素，強調(diào)供應鏈安全與美國加快其在清潔能源技術方面領導能力之間的聯(lián)系。歐盟重點關注清潔能源轉(zhuǎn)型領域諸如電氣設備、電池和電動汽車，風電和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)競爭力，當然也重視國防工業(yè)。日本非常關注其產(chǎn)業(yè)競爭力，而視稀有金屬安全為產(chǎn)業(yè)競爭力的核心。日本認為，在電動汽車、物聯(lián)網(wǎng)、半導體零件生產(chǎn)等尖端產(chǎn)業(yè)中，稀有金屬對于實現(xiàn)產(chǎn)品的高功能化至關重要。

對中國而言，經(jīng)濟與技術重要性需要具體考慮：（1）作為中國經(jīng)濟社會發(fā)展的物質(zhì)保障、維系經(jīng)濟安全和糧食安全的大宗礦產(chǎn)；（2）作為國家安全和高質(zhì)量發(fā)展的物質(zhì)保障，維系戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和國防軍工安全的戰(zhàn)略新興礦產(chǎn)。

中國大宗礦產(chǎn)資源需求將長期保持高位運行的態(tài)勢。至2035 年基本實現(xiàn)現(xiàn)代化時，中國還將需要消費83 億t 粗鋼、2.05 億t 精煉銅、4.95 億t 原鋁，以及種類更多的其他礦產(chǎn)資源[13]。即便步入了后工業(yè)化發(fā)展階段，中國仍需要大量的大宗礦產(chǎn)資源作為支撐。

戰(zhàn)略新興礦產(chǎn)需求將持續(xù)保持增長態(tài)勢。新一代信息技術、高端裝備制造、新能源、新材料、健康環(huán)保等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，5G 基站、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新型基礎設施建設，風電、光伏、核電、儲能、新能源汽車、電網(wǎng)等清潔能源轉(zhuǎn)型技術發(fā)展以及現(xiàn)代國防建設對“三稀”金屬、關鍵黑色有色貴金屬、戰(zhàn)略非金屬、特種氣體等戰(zhàn)略新興礦產(chǎn)提出了新需求。如新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2035 年相比2017 年將增加10 倍的鋰、2.3 倍的鈷、1.5 倍的鎳、2.7 倍的稀土以及1.8 倍的石墨、1.69 倍的鉑需求[14]。

本文參考美、歐、日關鍵礦產(chǎn)/原材料清單相關研究報告，參考《自然·化學》50 多種元素的綜述文章，并結(jié)合國內(nèi)有關研究文獻，系統(tǒng)梳理了本文和美、歐、日清單所列各種礦產(chǎn)的重要應用領域（表1），以期能夠大致反映這些關鍵礦產(chǎn)的經(jīng)濟與技術重要性。經(jīng)梳理發(fā)現(xiàn)，無論是對中國還是對其他國家，這些關鍵礦產(chǎn)都是當今世界經(jīng)濟社會發(fā)展不可或缺的重要物質(zhì)基礎，也是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展、清潔能源轉(zhuǎn)型、國防軍工技術發(fā)展不可替代的重要物質(zhì)保障。這些關鍵礦產(chǎn)是當今和未來礦產(chǎn)資源爭奪的焦點。

表1 本文和美、歐、日清單所列關鍵礦產(chǎn)/原材料重要應用領域一覽表Table 1 The list of important application fields of key minerals/raw materials by this paper and the USA, Europe and Japan

續(xù)表1

續(xù)表1

4.3 基于供應風險性選擇

世界各國對供應風險性的考量大同小異，都是將原材料、技術和行業(yè)結(jié)合在一起進行分析。宏觀層面，供應鏈中斷的原因可能包括自然災害、勞資糾紛、貿(mào)易摩擦和貿(mào)易壁壘、資源保護主義、地區(qū)沖突等等。微觀層面，供應風險性體現(xiàn)在生產(chǎn)高度地理集中、資源稟賦下降、日益嚴格的環(huán)境和績效審查、越來越高的氣候風險、勘查開發(fā)項目投資大周期長、礦產(chǎn)品價格大幅上漲等方面。

對中國而言，供應風險性也需要綜合考慮各方面因素。具體到進出口百分比這一量值，則應考慮：（1）凈進口比例大于50%的礦產(chǎn)，或凈進口比例雖小于50%但未來應用需求會快速增長而國內(nèi)勘查開發(fā)進展緩慢的礦產(chǎn)；（2）凈出口比例較大、在國際上有一定控制力和話語權(quán)的礦產(chǎn)，或凈出口比例不大但產(chǎn)量占比大有利于提升國際競爭力和話語權(quán)的礦產(chǎn)。

經(jīng)梳理各種參考文獻，系統(tǒng)列出了中國關鍵礦產(chǎn)進出口百分比（表2），作為反映這些礦產(chǎn)供應風險性的一個量值。

表2 中國關鍵礦產(chǎn)進出口百分比Table 2 The percentage of Chinese import and export of key minerals

盡管美、歐、日等在制訂關鍵礦產(chǎn)/原材料清單時都將中國視為最主要的生產(chǎn)國和供應國，但分析表2可以發(fā)現(xiàn)，中國凈進口的礦產(chǎn)遠多于凈出口的礦產(chǎn)。37 種關鍵礦產(chǎn)中，中國凈進口礦產(chǎn)22 種，凈進口超過50%的19 種、其中進口超過90%的10 種，不僅大宗礦產(chǎn)，一些戰(zhàn)略新興礦產(chǎn)也嚴重依賴進口。凈出口礦產(chǎn)11 種，凈出口超過50%的5 種、其中鎵超過90%。全部11 種凈出口礦產(chǎn)產(chǎn)量超過全球產(chǎn)量的50%?？偟膩碚f，中國關鍵礦產(chǎn)凈進口品種多、進口量大。近年美國挑起并不斷升級的貿(mào)易摩擦使得全球資源供應鏈愈加脆弱，中國獲取境外資源的風險加劇，關鍵礦產(chǎn)供應形勢不容樂觀。

5 關鍵礦產(chǎn)應用領域分述

5.1 大宗礦產(chǎn)

5.1.1 鐵

98%以上鐵礦石用于鋼鐵冶煉。鋼鐵產(chǎn)品用途廣泛，是建筑、汽車、機械等工業(yè)的核心構(gòu)件。在當前中國鋼鐵實際消費中，一半以上用于建筑行業(yè)，其余主要用于機械行業(yè)、汽車行業(yè)、能源行業(yè)等。除了傳統(tǒng)用途，出現(xiàn)了一些新的應用領域?！笆炙轰摗?，即軟態(tài)不銹鋼精密箔材用于鋰離子電池及電容器外裝材料、電池集流體、薄膜太陽能電池、OLED 顯示器及紙式電子顯示產(chǎn)品等柔性產(chǎn)品基材，硬盤驅(qū)動器懸掛裝置，清潔汽車氣體排放物金屬蜂窩式觸媒吸收裝置，通信衛(wèi)星等的熱發(fā)動機隔熱屏（鍍鎳不銹鋼），信號干擾屏蔽裝置，發(fā)動機燃燒室葉片以及防護服。鐵的應用也在向化工催化領域拓展，已用于合成氨氣和醇類，未來或?qū)⒂行娲斍暗馁F金屬催化劑[15]。

5.1.2 錳

因為錳太脆而不被單獨作為金屬使用，95%的錳進入合金中，主要是生產(chǎn)鋼鐵，其中約1%用于生產(chǎn)“錳鋼”。錳鋼含有大約13%的錳，非常堅固，用于鐵軌、土方機械、保險柜、軍隊頭盔、步槍管等。錳也用來與鋁、銅等有色金屬生產(chǎn)合金。錳的非冶金應用包括鋅錳電池負極（主要是二氧化錳）、電子信息材料軟磁體（錳鋅鐵氧體）、肥料和動物飼料中的微量營養(yǎng)素添加劑（硫酸錳和氧化錳）。二氧化錳用作橡膠添加劑、工業(yè)催化劑和著色劑，一氧化錳用作缺錳土壤的肥料，高錳酸鉀用于去除廢氣和廢水中的有機雜質(zhì)；“錳紫羅蘭”用于化妝品、藝術家使用的釉料、塑料和粉末涂料的著色[2,16]。

5.1.3 銅

銅作為“電氣之王”廣泛應用于工業(yè)各領域。電力行業(yè)消費40%的銅，電子與通信、日用品各消費15%。未來銅的需求在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領域會持續(xù)旺盛。一臺混合動力汽車含銅約40 kg、一臺純電動汽車含銅約80 kg，風電、光伏、充電樁、磁懸浮軌道等也都大量使用銅。未來電網(wǎng)建設需要大量的銅。用于集成電路和半導體分立器件的銅基引線框架材料、射頻電纜、用于印刷電路板基板和鋰離子電池負極載體的銅箔等是支撐半導體、通信、消費電子、電動汽車等產(chǎn)業(yè)的重要技術材料。

5.1.4 鋁（鋁土礦）

鋁用途廣泛，從建筑到運輸、電纜、包裝材料和日用品。90%以上的鋁土礦用于生產(chǎn)原鋁，其余用作耐火、研磨材料等。在中國124 個產(chǎn)業(yè)部門中，有114 個部門使用鋁土礦資源產(chǎn)品。特別是作為“飛機金屬”，鋁是各種航空飛行器中用量最多、最廣的金屬。波音767 飛機使用鋁合金約占機體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的81%。C919 大飛機鋁合金材料的用量約占材料總量的70%（其中，鋁鋰合金材料在機體結(jié)構(gòu)用量達到8.8%）[17]。鋁及鋁合金也是車輛、艦船大量使用的結(jié)構(gòu)和功能材料，美國“福特”號航母電磁炮發(fā)射軌道和炮彈都由鋁合金制造。鋁金屬用于芯片焊盤鋁基板、硅鋁合金用于半導體封裝殼體，鋁-空氣等燃料電池技術也在研發(fā)中。

5.1.5 鉀鹽

世界上95%的鉀鹽產(chǎn)品用作肥料，5%用于工業(yè)。工業(yè)用途包括生產(chǎn)潔凈劑，以碳酸鹽和硝酸鹽形式用于玻璃和陶瓷工業(yè)，紡織和染色，制化學藥品以及罐頭、皮革、電器和冶金工業(yè)等。鉀的氯酸鹽、過磷酸鹽和硝酸鹽是制造焰火、炸藥和火箭燃料的重要原料。鉀的化合物還用于印刷、電池、電子管、照相等工業(yè)部門，此外也用于航空汽油及鋼鐵、鋁合金的熱處理。智能手機屏幕石英玻璃中添加鉀元素以增加強度。

5.2 “三稀”金屬礦產(chǎn)

5.2.1 稀土

稀土永磁材料占稀土用量的35%以上，典型應用包括計算機硬盤驅(qū)動器，智能手機揚聲器、拾音器和振動裝置，機器人步進電機和伺服電機，飛行器慣性導航系統(tǒng)，飛機發(fā)動機控制器，高鐵永磁牽引電機，新能源汽車電動機，風力發(fā)電機，核磁共振等[18]；以及衛(wèi)星、雷達等的行波管、環(huán)行器，導彈制導系統(tǒng)中的電子束致聚焦和方向舵驅(qū)動[19]。稀土永磁材料主要是釹鐵硼磁體，使用元素釹、鐠，含少量鏑、鋱等以提高高溫性能和抗退磁性能。另一種釤鈷磁體具有更好的耐熱性，在飛機和軍事領域高溫環(huán)境使用。

稀土作為添加劑為玻璃提供顏色和特殊的光學性能。鑭和镥極大地提高光學玻璃折射率，鑭在相機鏡頭使用，镥在浸入式光刻物鏡使用。許多稀土單獨或復合用于為平板顯示器和發(fā)光二極管制造熒光粉。釓熒光粉用于X 射線成像和各種醫(yī)療應用，如核磁共振成像（MRI）[2]。稀土熒光粉和摻鑭玻璃成功應用于夜視系統(tǒng)，海灣戰(zhàn)爭中多國部隊就是用這種夜視鏡一次又一次地觀測伊軍目標，以小小代價換取大勝利[19]。

催化劑是稀土的另一個重要用途。鑭基催化劑用于煉油，鈰基催化劑用于汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器；少量的釹、鐠和釔被用作催化劑以減少汽車一氧化碳的排放[2]。1997 年第一批大規(guī)模生產(chǎn)的鎳氫電池驅(qū)動汽車開始在日本的道路上行駛[20]，鎳氫電池使用鑭基合金作為陽極，每輛混合動力電動汽車中的鎳氫電池鑭使用量高達10～15 kg[2]。

早期稀土在冶金中的應用是打火石Fe-Ce 合金，美國軍火中的稀土合金底火70%來自中國。鋼鐵和鑄鐵工業(yè)一直是稀土應用最多的領域之一。有色金屬及其合金中加入少量的單一或混合稀土金屬后，可以提高耐熱性、強度、抗蝕性和加工性能。鐠、釹用作鎂鑄件的合金添加劑，這樣的鎂合金用于飛機發(fā)動機的生產(chǎn)[21]。添加混合稀土的銅基合金用于集成電路引線框架[22]，稀土金屬硅化物廣泛用于微電子器件中的源、漏、柵極與金屬電極間的接觸[23]，添加稀土元素的無鉛焊料、基板用于集成電路封裝[24]。

大約 90% 的激光材料都涉及到稀土。釔鋁石榴石（YAG：Y3Al5O12）晶體是當今普及的一種在室溫下可獲得連續(xù)高功率輸出的激光晶體，用于激光測距、激光制導、激光通信。釔鐵石榴石是微波雷達控制高頻信號的組分，在雷達遙控遙測、導航及電子對抗中有特殊用途[19]。釹摻雜釔鋁石榴石激光器等設備常用于醫(yī)學和工業(yè)部門。摻釹玻璃激光介質(zhì)對高功率應用（包括激光聚變研究）非常重要。鈥摻雜、銩摻雜釔鋁石榴石常用于外科激光器。鉺激光器用于口腔和皮膚護理。摻鈥、銩、鉻的釔鋁石榴石用于一種最重要的、高效率的2 μm 激光晶體，廣泛應用于醫(yī)療和氣象等領域，還被用于導彈防御系統(tǒng)的激光雷達，可以明顯提高測距和彈道估算的精確度。

鑭改性膨潤土可抑制藍綠藻類繁殖，從而控制湖泊富營養(yǎng)化[25]。含氧化鈰的水溶液用于對半導體晶片、平板顯示器及其他光學玻璃表面進行化學機械拋光，氧化鈰用于固體氧化物燃料電池以促進水汽化學反應[26]。氧化鐠在一種潛在的高溫超導材料（Pr4Ni3O8）中被用作間隔層[27]。將氧化釹熔化到玻璃中會根據(jù)環(huán)境光源產(chǎn)生從熱粉紅色到藍色不等的色調(diào)[28]。釤可用于核反應堆控制棒，SmI2用于合成治療癌癥的藥物[29]。以紅色的Eu3+、綠色的Tb3+和藍色的Eu2+構(gòu)成的磷光體能將紫外線轉(zhuǎn)化為可見光，在X 射線增感屏、等離子體屏幕、節(jié)能熒光燈和發(fā)光二極管中都會用到它們。以銪和其他鑭系元素制作的熒光生物探針廣泛用于生命科學研究。摻入二價銪和一價銅的塑料能夠高效地將陽光中的紫外線轉(zhuǎn)化為可見光，使用這種塑料建造溫室可使作物收成提高大約10%[30]。釓用作核磁共振造影劑。釓及其合金或鹽在磁制冷中起著突出的作用。釓可以吸收紫外線輻射，并將其能量轉(zhuǎn)移到其他鑭系元素。釓可用于反應堆控制棒[31]。含有鋱的化合物已被用作生物醫(yī)學領域的探針，如氟免疫測定和超分子發(fā)光傳感器。鋱鏑鐵合金是一種磁致伸縮材料，已用于致動器和水下傳感器[32]。鏑的磁性也可以用于核磁共振造影劑。夾在酞菁環(huán)之間的鏑離子層的行為像“單分子磁體”，開辟了存儲信息新的可能性[33]。鈥的高磁化率意味著它可被用于高強磁體，特別是作為磁通集中器，但鈥的磁性僅在低溫下表現(xiàn)顯著[34]。摻雜三價鉺離子的摻鉺光纖放大器實現(xiàn)一根光纖中多路光信號同時放大，支撐更大容量、更高速度、更長距離通信。三價鉺離子理論上是紅外探測器的完美材料，利用其超激發(fā)態(tài)實現(xiàn)光子探測。人們正探索在含鉺固體中引入少量三價鐿雜質(zhì)獲得可以高效地將近紅外光轉(zhuǎn)化為綠光的材料，以便應用于激光筆、太陽能電池，或者作為可見光光纖摻雜材料[35]。放射性同位素170Tm 是便攜式設備的X 射線來源，歐元紙幣紫外線下的藍色熒光可能產(chǎn)生于防偽油墨中Tm3+離子[36]。鐿在高壓下變?yōu)榘雽щ?，已?jīng)用于制造應力計。放射性同位素169Yb 也用于便攜式X 光機。最近的一個應用是原子鐘，使用超冷174Yb 可以保證500 億年誤差1 s 的精度，鐿原子鐘可能進入導航和通信系統(tǒng)，并可能最終幫助重新定義國際制秒（SI 秒）[37]。莫特沙芬镥在動態(tài)光療中可能是一個很好的光敏劑，并且一直在進行抗前列腺癌的第一階段人體試驗。镥同位素177Lu 成功地用于實驗和臨床治療一些嚴重的癌癥[38]。镥基閃爍晶體用作醫(yī)用正電子成像儀（PET）的探頭材料。鈧鋁合金用于制造俄羅斯先進米格噴氣式戰(zhàn)斗機的一些部件。氧化鈧可用作紫外線探測器的專用光學涂層，還被用于核反應堆的中子濾波器。鈧添加到汞蒸氣燈中產(chǎn)生更類似于陽光的柔和光，常用于運動場的泛光燈。鈧化合物顯現(xiàn)了作為氫化催化劑的潛力，硫酸鈧同樣具有種子發(fā)芽劑的作用[39]。在固體氧化物燃料電池應用中，鈧添加到氧化鋯基電解質(zhì)中以提高功率密度和降低電池反應溫度。摻雜鈰的釔鋁石榴石被作為熒光體與藍色發(fā)光二極管結(jié)合使用，從發(fā)光二極管中發(fā)出的藍光“流”過熒光體后降頻轉(zhuǎn)換為黃光，其后黃光又依次與藍光疊加產(chǎn)生類日光的白光。釔鋇銅氧陶瓷在93 K 發(fā)生超導現(xiàn)象，這一臨界溫度高于液氮沸點（77 K），是一個實際可行的制冷溫度[40]。高純氧化釔粉末使用等離子噴涂方法，可生成飛機發(fā)動機渦輪熱障涂層、燃油噴嘴耐火涂層、集成電路刻蝕工藝腔保護涂層。

在所有元素中釓吸收中子的能力最強，釓與鈾混合可促進燃燒、降低鈾的消耗并提高能量輸出，還防止了核燃料棒膨脹，全世界計劃興建的115 座壓水堆核電站應用氧化釓。稀土釤、銪和鏑已用作中子增殖反應堆的中子吸收劑，稀土釔可用作熔鹽反應堆的管材，添加稀土釓和鏑的薄箔材料可用作航天、核工業(yè)工程中的中子探場儀，少量的稀土銩和鉺用作密封管中子發(fā)生器的靶材料，涂有含氧化釓的特殊涂料的裝甲車可防中子輻射[19]。

5.2.2 鋰

全球約3/4 的鋰用于鋰離子電池，鋰離子電池技術是發(fā)展可再生能源（儲能）和電動汽車所必需。陶瓷和玻璃是鋰的第二大應用領域。鋰也被用來制作高溫潤滑劑，為合金增加強度，以及用于熱交換。有機鋰化合物在精細化工中得到廣泛應用。鋰制劑被作為情緒穩(wěn)定藥物使用。利用中子轟擊6Li 可以制取3H（氚）[41]。鋰是電解鋁工藝所需的一種少量但關鍵的成分，氫氧化鋰用于壓水堆水化學（pH 值）控制，氟鋰鈹可用于釷基熔鹽反應堆冷卻劑。

5.2.3 鈹

鈹?shù)淖畲笥猛臼呛辖?，其次是氧化鈹陶瓷。?銅合金（通常含有高達2.5%的鈹）無磁性可在陀螺儀或核磁共振設備中使用，也用于制造觸點和連接器、開關、繼電器。鈹-鎳合金用于生產(chǎn)耐磨和尺寸穩(wěn)定的高溫彈簧、觸點和連接器，鈹-鋁合金對于生產(chǎn)具有高剛度重量比和低表面振動的飛機和衛(wèi)星結(jié)構(gòu)部件具有價值。鈹金屬用于光學瞄準系統(tǒng)和火控系統(tǒng)，在核電廠和核武器中作為中子反射器，也被用于大型強子對撞機加速器。鈹玻璃和薄箔用于衛(wèi)星鈹鏡、天文望遠鏡、光學制導系統(tǒng)。在硅芯片和金屬安裝底座之間使用氧化鈹陶瓷的半導體器件在發(fā)熱回路（如氣流少或暴露于高環(huán)境溫度的電路）持續(xù)時間更長，用于導彈制導系統(tǒng)、雷達和手機發(fā)射器。氧化鈹陶瓷用于制造高性能微波器件、真空管、磁控管和氣體激光器的部件，對于核磁共振成像（MRI）儀、醫(yī)療激光器和便攜式除顫器等關鍵的醫(yī)療技術設備至關重要。目前正在努力開發(fā)一種可行的同時含有鈹氧化物和鈾氧化物的核燃料制造工藝，盡管鈹?shù)某杀颈肉櫢?，但含鈹燃料可能比傳統(tǒng)燃料更持久、更高效、更安全。鈹離子還可能作為量子計算機的處理器[2,42]。高純度鈹金屬已被作為國際熱核聚變實驗堆面向等離子體第一壁材料。

5.2.4 鈮、鉭

鈮和鉭都是高溫合金元素。全球約3/4 的鈮用來生產(chǎn)各種鋼合金，用于管道、道路和建筑等領域。鎳基、鈷基和鐵基超合金中都含有鈮，用于噴氣發(fā)動機部件、核反應堆包殼、燃氣輪機、火箭組件、渦輪增壓器系統(tǒng)以及其他耐熱和燃燒設備。鈮合金（如NbTi和Nb3Sn）超導磁鐵用于核磁共振、粒子加速器以及超導電動機、超導電纜、磁懸浮機車等。國際熱核聚變實驗堆計劃，中國承擔了總計174 t NbTi 和35 t Nb3Sn 超導股線的制造任務。鈮鋯合金作為牙科合金和骨植入物已得到應用。鈮與錫或鍶的合金具有類超導性，有望被用于儲能材料。摻雜鈮氧化物可以作為太陽能電池的薄膜電容器。鈮酸鹽有望作為太陽能光解水制氫催化劑。用鈮構(gòu)建新型無機框架用于生物質(zhì)轉(zhuǎn)化和太陽能收集[43]。鈮酸鋰是非線性光學儀器中的重要材料。未來鈮金屬可能用作超級電容器電極。

鉭的最大用量在鉭電容，占一半以上。鉭電容是保障集成電路完整性的重要器件，在手機、硬盤驅(qū)動器和植入式醫(yī)療設備（用于助聽器和起搏器）中廣泛使用，迄今尚未發(fā)現(xiàn)可不損失性能的替代品。鉭可用作更堅固基材（如不銹鋼）上的涂層，用于血管支架、板、骨置換、縫合夾和線等醫(yī)療應用。長壽命核同質(zhì)異能素180Ta 可能迫使其衰變到基態(tài)而以伽馬射線形式釋放能量，這可能導致伽馬射線激光器或者一種新型核電池的發(fā)展[2,44]。鉭環(huán)件被用于半導體芯片磁控濺射過程以提高產(chǎn)額。鉭酸鋰是激光技術、紅外技術、電子工業(yè)中廣泛應用的鐵電材料。碳化鉭耐超高溫陶瓷應用于工具鋼、耐磨損部件、硬質(zhì)涂層、導電薄膜、光學涂層以及飛行器前緣和鼻錐等領域。含Ta2O5或Nb2O5的高折射率低色散光學玻璃是重要兵器材料，對于提高攝影觀測瞄準系統(tǒng)成像質(zhì)量和簡化設計有重要意義。

5.2.5 鍶

鍶的最大消費是鐵氧體陶瓷磁鐵的生產(chǎn)。鍶鐵氧體具有較高的矯頑力和磁能積、單軸磁晶各向異性等優(yōu)點而被廣泛用作永磁材料、微波毫米波段材料、微波吸收材料和高密度垂直磁記錄介質(zhì)等，是電子工業(yè)的一種基礎功能材料[45]。鍶鐵氧體是最常見的鐵氧體永磁體之一，用于冰箱磁鐵、揚聲器和小型電機等設備。鍶的其他日常用途包括仿鉆石（鈦酸鍶）、夜光玩具（銪摻雜的鋁酸鍶）和用于敏感牙齒的牙膏（氯化鍶）。今天，煙火仍然占初級鍶化合物使用量的30%。鍶對人體基本無害，甚至已被研究用于預防和治療骨病如骨質(zhì)疏松癥。在受控劑量范圍內(nèi)，89Sr 和90Sr 也用于骨癌放射治療[46]。

5.2.6 銣、銫

特種玻璃和夜視裝置是銣的主導市場，另一個極重要應用是銣原子鐘。超冷（銣）原子氣體是原子鐘或傳感器（重力、旋轉(zhuǎn)、磁性）等技術的關鍵。銫和銣都設定了時間標準，低成本、更小尺寸和更大穩(wěn)定性使銣鐘成為許多商業(yè)應用（包括全球定位系統(tǒng)）的理想選擇。如今，銣鐘已經(jīng)小型化到火柴盒大小，卻僅有10-12誤差[47]。銣原子鐘是衛(wèi)星導航系統(tǒng)應用最多的星載原子鐘，被譽為中國北斗衛(wèi)星的心臟。碳酸銣用來降低導電率，以提高光纖遠程通信網(wǎng)絡穩(wěn)定性和耐久性。銣鹽用于抗休克劑和癲癇、甲狀腺機能障礙治療，放射性同位素82Rb 用作正電子發(fā)射斷層成像血流示蹤劑，氯化銣用作抗抑郁癥藥。量子計算設備是具有大量銣消費潛力的一種未來應用，預計10 年內(nèi)達到原型階段。銣的光發(fā)射特性使其成為運動傳感器設備、光電電池（太陽能電池板）、光電倍增管中電信號發(fā)生器的有用之物。

從用量上看，銫主要應用于油氣勘探開發(fā)高壓高溫鉆井的甲酸銫鹵水。銫只有一種是穩(wěn)定的同位素（133Cs），最常見的放射性同位素是鈾或钚的裂變產(chǎn)物137Cs，是高能輻射的長期來源，在諸如測井裝置和水平計等工業(yè)領域以及癌癥治療中都已發(fā)現(xiàn)其用途。1967 年，國際單位系統(tǒng)（SI）將秒定義為133Cs 原子基態(tài)的兩個“超精細”能階之間躍遷時所輻射電磁波周期的9 192 631 770 倍時間，從那時起，銫原子鐘得到了廣泛應用[48]。銫化合物可潛在地用于光電池。溴化銫用于紅外探測器、光學器件、光電池、閃爍計數(shù)器和分光光度計。碳酸銫用于有機化合物的烷基化和能量轉(zhuǎn)換裝置，諸如燃料電池、磁流體發(fā)電機和聚合物太陽能電池。氯化銫作為試劑用于分析化學、高溫焊劑、醫(yī)療、殺蟲劑等。氫氧化銫作為電解液用于堿性蓄電池。碘化銫用于透視設備-傅里葉變換紅外光譜儀，以及用于閃爍器。硝酸銫用于煙火、石油裂化、閃爍計數(shù)器以及X 射線磷光體。硫酸銫主要用于水處理、燃料電池，以及改進科學儀器的光學質(zhì)量。銫同位素131Cs 用于電子、醫(yī)療（癌癥）、冶金等。137Cs可用于工業(yè)儀表，采礦和地球物理儀器，食品、污水和設備的滅菌。

5.2.7 鋯、鉿

陶瓷、鑄造砂、不透明劑和耐火材料是鋯石的主要終端用途，金屬鋯的主要消費是核能工業(yè)。鋯石本身是一種耐火材料，可作為熔爐的內(nèi)襯、鑄造模具等。鋯石可耐受3 000 ℃以上的高溫，可用作航天器的絕熱材料。二氧化鋯熔點高達2 500 ℃，且不易開裂，用于制造耐火坩堝。二氧化鋯陶瓷層能保護噴氣發(fā)動機渦輪葉片以及燃氣渦輪機，并兼具隔熱作用。純二氧化鋯用于化妝品、止汗劑、食品包裝，甚至被制成仿鉆。鋯-錫合金用作氧化鈾燃料組件的包殼[49]。金屬鋯在高溫下仍能穩(wěn)定，可用來保護重返大氣層的太空飛行器。

金屬鉿的主要用途是高溫合金，也用作核反應控制棒。核反應控制棒中的鉿通過調(diào)整中子通量來控制反應堆的能量輸出。鉿在高溫陶瓷中也有應用，與鉭一樣，鉿的硼化物、氮化物和碳化物耐火性極強，熔點超過3 000 ℃（碳化鉿甚至高于3 800 ℃）[50]。

5.2.8 鎵

超過80%的鎵用于半導體行業(yè)。砷化鎵的應用包括手機里的高速邏輯芯片和前置放大器等，而鋁鎵砷和銦鎵砷是藍光激光二極管的發(fā)光材料[51]。砷化鎵能夠直接將電轉(zhuǎn)換為激光，用于制造光電子器件（激光二極管、發(fā)光二極管、光探測器和太陽能電池）。砷化鎵還用于生產(chǎn)高度專業(yè)化的集成電路、半導體和晶體管，是國防應用和高性能計算機所必需。氮化鎵主要用于發(fā)光二極管和激光二極管、電力電子和射頻電子器件的制造，在有線電視傳輸、商業(yè)無線基礎設施、電力電子和衛(wèi)星市場應用。銅銦鎵硒薄膜光伏發(fā)電具有較高的吸收系數(shù)。由于鎵的高沸點，用于制造測量極高溫度的溫度計。液態(tài)鎵金屬熱對流的基本特性被用來研究行星和天體物理磁流體動力學的各個方面[2]。相控陣雷達大量使用單片微波集成電路作為發(fā)送/接收單元，砷化鎵基金屬-半導體場效應晶體管是單片微波集成電路的核心。

5.2.9 鍺

光纖、紅外、太陽能、半導體等是鍺的重要應用領域。四氯化鍺用于制造光纖電纜，在硅芯中加入鍺成分以增加其折射率，并最大限度地減少長距離信號損耗。用于瞄準和測距的砷化鎵基激光器需要使用鍺透鏡和窗口。軍事和執(zhí)法機構(gòu)廣泛使用紅外成像設備監(jiān)視、偵察和獲取目標，越來越多地用于遙控無人武器和無人機；紅外光學設備也用于邊境巡邏和應急小組進行搜索和救援行動。鍺基板砷化鎵多結(jié)太陽能電池是目前效率最高的太陽能電池，是天基太陽能電池首選，也可作為陸基集光器用于大規(guī)模發(fā)電站。鍺基板還用于高亮度發(fā)光二極管作為液晶顯示器背光源以及車輛大燈和尾燈[2]。1947 年，隨著點接觸晶體管的發(fā)明，鍺在開啟信息時代方面起到了關鍵作用。20 世紀60 年代以來硅精煉的改進暫時減少了工業(yè)對鍺的需求，但近年來在7 nm（＜60 個 Ge 原子）微芯片硅鍺（Si-Ge）合金中找到了鍺的新用途[52]。鍺的其他用途包括化療、冶金和熒光粉，以及作為生產(chǎn)塑料聚乙烯對苯二甲酸酯（PET）樹脂的催化劑。

5.2.10 銦

銦的主要用途是氧化銦錫，超過銦所有應用的2/3。其他包括焊料、合金、半導體等。用于觸屏設備、智能手機和液晶電視的氧化銦錫是一種獨特的材料，既導電又透光，其透光性是這些應用所需的關鍵性能。氧化銦錫還是大多數(shù)太陽能電池的重要組成部分，無論電池的主成分是何種材料，其外側(cè)吸光層的電路通常都用透明氧化銦錫實現(xiàn)。氧化銦錫的脆性不能很好匹配柔性顯示產(chǎn)品的需求，碳納米管、石墨烯等無銦透明導電材料或可部分替代氧化銦錫，以使更多的銦滿足光伏需求[53]。合金和焊料是銦的第二大用途，含銦的焊料具有抗裂紋、耐熱和抗疲勞性，在電子設備上使用，同時抑制金成分的析出。某些類型的銦合金可用作非金屬材料如玻璃、釉面陶瓷和石英之間的黏合劑。銦也用于牙科合金和白金合金。銀銦鎘合金還用作核反應控制棒。銦的另一個重要用途是半導體材料，包括銻化銦、砷化銦、磷化銦、銦鎵砷等，用于發(fā)光二極管和激光二極管，發(fā)光二極管主要用于光學數(shù)據(jù)傳輸、少量用于顯示屏，激光二極管用于光纖通信[2]。

5.2.11 錸

大部分錸被用來制造超合金，用于噴氣發(fā)動機零件。在制造無鉛和高辛烷值汽油的過程中，錸和鉑的組合是首選的催化劑。錸催化劑在各種工業(yè)過程中的氫化反應中非常有用。二硼化錸是所有已知物質(zhì)中最硬的，與其他超硬材料（如鉆石）不同，它不必在高壓下制造[54]。高溫合金和鉑-錸催化劑分別占錸終端用途的80%和15%，使用錸的鎳基超合金主要用于制造噴氣式飛機發(fā)動機和陸基渦輪發(fā)電機渦輪葉片，錸的高溫特性能使發(fā)動機實現(xiàn)更高的推力和更高的運行效率。鎢-錸和鉬-錸合金還可制造電氣接觸點、閃光燈、加熱元件、真空管、X 射線管和標靶[2]。鉬錸合金是空間核電源中最佳反應堆芯結(jié)構(gòu)材料[55]。

5.2.12 碲

碲的主要工業(yè)用途是太陽能電池和熱電產(chǎn)品，分別占消費量的40%和30%。冶金和橡膠也是碲的重要應用領域。碲作為冶金合金劑，添加到鋼和銅中使之更易加工，添加到鑄鐵中以減少熱沖擊并減少疲勞。橡膠工業(yè)中作為加速器和硫化劑。電子行業(yè)新開發(fā)的相變存儲器芯片以及可重寫的 CD、DVD 和藍光光盤都使用碲（鍺銻碲）。碲化鉍廣泛應用于熱電冷卻裝置，如便攜式食品冷卻器、汽車座椅冷卻系統(tǒng)。碲對于我們生活的最大影響可能來自碲化鎘太陽能電池板[56]。碲也用作陶瓷和玻璃中的著色劑。碲-硒合金用于復印機感光器。碲鎘汞合金半導體用于低溫紅外探測。超導體材料-二碲化鈾可以用來設計量子比特。

5.3 關鍵黑色有色貴金屬礦產(chǎn)

5.3.1 鉻

黑色鉻（Ⅳ）氧化物因具有鐵磁性在磁帶的黃金時代被廣泛使用。含有8%鉻和18%鎳的常規(guī)不銹鋼是鉻的主要用途之一，鉻能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因此常在鋼的表面鍍上薄薄一層高亮度的鉻[57]。鉻鎳不銹鋼是造船、汽車、航空航天、核電以及國防軍工不可缺少的材料。鉻鹽是無機鹽的主要品種之一，用于電鍍、鞣革、印染、醫(yī)藥、燃料、催化劑、氧化劑等。鉻鐵礦還用來制造鉻磚、鉻鎂磚和其他特殊耐火材料。

5.3.2 釩

釩主要用作鋼鐵的合金化劑，改善鋼的品質(zhì)，提高鋼的強度和硬度，尤其能改善鋼的熱處理品質(zhì)。軍用車輛要求極好的越野性能，含釩鋼能滿足這一點，幾乎所有的坦克和汽車都離不開含釩鋼，無論是結(jié)構(gòu)件還是重要的彈簧。釩的主要非冶金用途是用作馬來酸酐和硫酸生產(chǎn)的催化劑。全釩液流電池是儲能裝置的選擇之一。當冷卻到室溫以下時二氧化釩從導電金屬過渡到非導電絕緣體，這種金屬-絕緣體轉(zhuǎn)換可以使用一系列外部參數(shù)（如壓力、摻水和應用電場）進行控制，因而二氧化釩廣泛用于涂料和傳感器[58]。

5.3.3 鈦

世界上約93%的鈦被用于鈦白粉（TiO2）顏料，約2.5%的鈦被用于生產(chǎn)具有高強度和耐腐蝕性的鈦合金。人們有很多使用鈦的方式，無論是耳環(huán)、婚戒，用來固定骨折的某些針腳和緊固件，或是含有二氧化鈦增白粉的牙膏，臥室墻壁油漆或藥品涂層中的白色顏料。單晶鈦半導體將很快在太陽能電池板和平板電腦中找到位置。鈦甚至被內(nèi)置于美國航天飛機的耐熱船體中被射入太空。從制藥到油漆，從化學到珠寶，鈦隨處可見[59]。在航空發(fā)動機上，高溫鈦合金主要用于制造壓氣機和風扇的盤件、葉片和機匣等零件，中國Ti-60 合金加人了約1%的稀土元素釹（Nd），在一定程度上改善了合金的熱穩(wěn)定性。鈦還用于焊接桿涂層以保護焊接表面免于與大氣產(chǎn)生反應，以碳化物和其他鈦化學品形式用于電子設備的陶瓷部件，以合金形式用于造船、深海石油探采以及地熱發(fā)電設施。在鋼鐵行業(yè)，鈦用于脫氧、粒徑控制以及控制和穩(wěn)定碳和氮含量。鈦越來越多地用于制造醫(yī)療器件，如髖關節(jié)和膝關節(jié)、骨螺釘和板以及牙科植入物[2]。C919大飛機鈦合金材料用量約10%。長征五號火箭氫泵渦輪由鈦合金制成。幾乎所有超聲波儀器中都要用到鈦酸鋇壓電陶瓷。鈦酸鋇可以置于鐵軌之下測量火車通過時候的壓力，醫(yī)生用它制成脈搏記錄器。用鈦酸鋇做的水底探測器可以看到暗礁、冰山和敵方潛艇等。鈦酸鋇還是一種不錯的雷達吸波劑。

5.3.4 鎂

氧化鎂和鎂金屬是鎂的兩種主要應用方式。氧化鎂用作耐火材料、電子封裝陶瓷基板、各種磁性材料。鎂金屬由于低密度、較強的延展性和良好的導電導熱性使其成為有魅力的合金組分，在建筑、飛行器制造、光學和電子器件行業(yè)都廣泛應用。Al-4.5wt%Mg鋁合金擁有高抗腐蝕性、良好的可焊性和中等的強度，被廣泛應用于艦艇、汽車、飛機、制冷裝置、醫(yī)療器械、壓力容器、鉆探設備、導彈零件、裝甲等領域。鎂是一種常見的肥料添加劑，也用于藥物。含有鎂-碳鍵的有機金屬化合物格氏試劑適合作為大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的中間產(chǎn)物，許多重要的藥物都是通過利用格氏試劑來進行工業(yè)制備[60]。雷達探空系統(tǒng)采用鎂電池作為電源。鎂也可以被用于閃光燈和焰火。

5.3.5 鎳

鎳在不銹鋼、合金、電鍍、電池等領域廣泛應用，不銹鋼和合金占總用量的80%以上。鎳基合金（Ni、Cr 為主，根據(jù)不同用途添加適量Ti、Al、Mo、W、Cu以及Nb、Ta、In、Y 等）在材料領域占據(jù)重要地位，鎳基高溫合金廣泛用于燃氣輪機葉片、渦輪盤、火箭發(fā)動機、核反應堆，鎳基耐磨合金用作石油化工設備、原子能設備以及噴氣飛機和內(nèi)燃機等的閥門、泵件、活塞、活塞環(huán)、密封件、制動器、挺桿、輪葉及葉片等，鎳基耐蝕合金用于能源、化工和海洋工程中高溫及中溫的耐蝕部件。鉻鎳鋼既是裝甲鋼和炮鋼，也是制造航空發(fā)動機和軍車的各種軸和連桿的重要材料。鎳基形狀記憶合金（NiTi 合金）用于制造航天器自動張開結(jié)構(gòu)件、宇航設備自激勵緊固件、人造心臟馬達等。Invar（鐵鎳合金）被稱為金屬之王，用于航天遙感器、精密激光設備、光學測量系統(tǒng)、波導管結(jié)構(gòu)件、光刻掩膜板等。鎳也作為硬幣的成分。鎳還用于催化氫化，并能給玻璃帶來綠色色調(diào)。今天，科學家們更感興趣的是應用含鎳酶來解決當今世界能源和環(huán)境問題：氫酶化學對氫燃料電池技術很有吸引力，而一氧化碳脫氫酶和乙酰輔酶A 合成酶可用于煤電廠降低二氧化碳排放[61]。

5.3.6 鈷

在全球范圍內(nèi)，鈷的主要用途是生產(chǎn)鋰離子、鎳鎘和鎳氫等可充電電池的正極材料，用于消費電子、電動和混合動力汽車、儲能裝置和電動工具。電池占鈷用量的60%以上。鈷基超合金主要用于噴氣發(fā)動機、工業(yè)燃氣輪機、艦船燃氣輪機的導向葉片和噴嘴導葉等部件。由鈷和碳化鎢制成的復合硬質(zhì)合金被金屬加工、采礦、油氣鉆探以及建筑行業(yè)用作切削工具和耐磨部件。金剛石工具中，鈷是將耐磨顆粒結(jié)合在一起的基質(zhì)。鈷用于制造永久和軟磁性合金。含鈷的鋼包括用于切削刀具的高速鋼和強度大、韌性強、可加工性強的鑲結(jié)鋼。其他含鈷合金具有耐腐蝕和（或）磨損或特定的熱膨脹特性。鈷的其他化學應用包括動物飼料添加劑，鋼帶子午線輪胎的黏接劑，化工、石油和其他行業(yè)的催化劑，油漆干燥劑，玻璃脫色劑，瓷釉質(zhì)的底釉，濕度指示器，磁性記錄介質(zhì)，顏料[2]。鈷也是人類必需的微量元素，存在于維生素B12 和一系列稱為鈷胺的其他聯(lián)合酶中。在催化領域，鈷可替代鉑和鎳調(diào)節(jié)交叉耦合反應。科學家正在研究用鈷基催化劑調(diào)節(jié)光解水制氫反應過程的技術，這一技術的發(fā)展或可最終促進氫能的綠色利用[62]。

5.3.7 鎢

鎢主要作為硬質(zhì)合金成分用于各種切割工具耐磨零部件，占用量的60%。其次作為金屬材料用于電氣組件（燈絲、電阻和X 射線管）以及超合金。高速鋼、碳化鎢金屬陶瓷等硬質(zhì)合金是消耗量極大的軍工材料，含鎢結(jié)構(gòu)鋼是現(xiàn)代兵器應用最多的鋼種之一，鎢是制造火箭、導彈噴管的關鍵金屬，鎢合金在穿甲彈、火箭彈和炮彈、藥型罩等戰(zhàn)斗部材料中得到廣泛應用。高純鎢及其合金（W-Ti、W-Si 等）材料常用作物理氣相沉積用濺射靶材，用于制造半導體集成電路的柵電極、連接布線、擴散阻擋層等。三氧化鎢是第一種被確定的電致變色材料，在顯示器和智能窗戶中應用能夠限制光和熱量的傳遞。智能窗戶將很快出現(xiàn)在技術最先進的汽車和建筑物中[63]。

5.3.8 錫

焊錫、鍍錫板、合金普遍使用錫金屬，其中焊錫約占錫消費的一半。錫焊材料應用于電子電器產(chǎn)品的裝聯(lián)，錫以及錫基合金（Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Bi）用于制作集成電路及各類其他電子器件引腳可焊性電鍍層。印刷電路板使用錫鉛合金焊料，用于連接復雜電子電路中的觸點。這一光亮的銀色金屬獨特的導電性、電子結(jié)構(gòu)和容易形成合金的傾向使其在太陽能和下一代電子設備中具有新的作用。錫基納米粒子有望成為鋰離子電池的下一代陽極材料。錫化合物出現(xiàn)在防污涂料、PVC 管內(nèi)甚至可能在骨骼中[64]。鍍錫板在包裝領域大量使用。錫基（錫銻銅或錫銅）軸承合金是一切耐磨金屬滑動軸承中應用最廣的材料，用于制造飛機、坦克、艦船等的軸承和軸套。碲錫金屬互化物SnTe 半導體制成的激光器可以檢測出空氣中濃度10-10的氣體污染，已用于環(huán)保和醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)。

5.3.9 銻

在美國，銻40%用于阻燃劑，36%用于鉛銻合金和彈藥，24%用于陶瓷、玻璃、橡膠等。三氧化二銻（Sb2O3）用于黏合劑、油漆、紙張、塑料和密封劑中的阻燃劑，也用作橡膠和紡織品內(nèi)飾的阻燃背襯，通常與溴或氯基鹵化物一道使用，阻燃劑的主要市場包括電子、塑料和用于制造兒童服裝、飛機和汽車座椅罩以及床上用品的織物。利用銻的抗腐蝕性，鉛酸蓄電池中含有4%～6%的鉛銻合金。在滾珠軸承、穿甲子彈和鉛彈中，銻是一種金屬硬化劑。橡膠工業(yè)使用銻作為硫化劑。在陶瓷和玻璃制造中也使用銻，例如使用合適的穩(wěn)定劑和著色添加劑，除長波紅外線外，三氧化二銻玻璃可對所有可見光不透明。高純度的銻金屬（≥99.999%）被半導體行業(yè)用在硅晶片中制造紅外探測器、二極管和其他器件?？鼓Σ凛S承、機械排版型活字合金、焊料（含銻可多達10%，但通常要少得多）以及大不列顛金屬（含銻5%）的裝飾鑄件和紫砂（現(xiàn)代產(chǎn)品中含銻7.5%）也含有銻。石墨軸承用銻浸漬以提高熱耐受性。在核反應堆中，銻和鈹被用于啟動中子源。“黑銻”是精細研磨的金屬銻，用于金屬和石膏鑄件青銅鍍。硫化銻是制造彈藥引體、雷管、煙幕發(fā)生器、視距探測殼、示蹤彈和安全火柴電弧觸發(fā)面的關鍵助燃成分，還提供煙花中的“閃光”效果[2]。一些5 價銻的化合物可被用于治療黑熱病。銻化鋰（Li3Sb）具有較高的理論容量而被認為是高能量密度鋰離子電池有前途的陽極材料[65]。

5.3.10 鉍

鉍化學品是鉍的最大應用領域，用于化妝品、工業(yè)品和藥品，占鉍消費的60%以上。鉍及其化合物對人體無害，贏得“綠色元素”的地位。氯氧化鉍被用于化妝品和護膚品以散發(fā)銀光，硝酸氧鉍用于手術殺菌，最著名的鉍基藥物水楊酸氧鉍用于治療腸胃紊亂及燒傷。鉍在工業(yè)領域用于制作陶釉、水晶器皿和珠光顏料。鉍有著廣泛的冶金應用，包括用作鑄造添加劑以改善可鍛鑄鐵的金屬完整性，在黃銅、易加工鋼和焊料中用作鉛的無毒替代品。鉍是各種易熔合金的重要成分，這些合金可以用于研磨光學透鏡的夾持裝置、廢棄油井的堵頭、消防噴頭的觸發(fā)機構(gòu)等。在焊料中經(jīng)常使用鉍，越來越多的場合鉍正在替代具有高毒性的鉛金屬。鉍和石墨一樣是最具反磁性的材料之一，被用于制造磁懸浮列車。最近在有機合成中，作為路易斯酸，環(huán)保的三價鉍化合物催化劑得到了重要應用[66]。在核醫(yī)學成像（XCT、PET）、工業(yè)無損檢測、安全檢查、高能物理及核物理等領域有著廣泛應用的閃爍晶體鍺酸鉍是綜合性能最好的閃爍晶體之一，占PET 市場用閃爍晶體的50%以上。碲化鉍半導體熱電材料用于環(huán)境友好型制冷和廢熱發(fā)電。鉍碲氧合金薄膜漿料用于半導體器件制作。

5.3.11 鉑族

鉑族最主要的應用在于催化劑，特別是催化汽車尾氣中低濃度的未燃燒烴類完全燃燒成二氧化碳、水和氮氣、裂解長鏈烴。鉑族納米材料用于制備燃料電池以便于環(huán)保地制取氫。鉑族的另一個重要應用領域是抗癌藥物的研制。一系列鉑的化合物和聚合物已經(jīng)被用于制作各種傳感器、光敏劑和有機光伏電池材料[67]。化學工業(yè)需要鉑或鉑-鉻合金制造一氧化氮，用作制造炸藥、化肥和硝酸的原料。鉑族還用于生產(chǎn)特種硅酮，用作汽車安全氣囊的涂層、防水涂料和便箋黏合劑。鉑族合金非常堅硬且耐用，是用于制造化學品和合成材料（如用于生產(chǎn)發(fā)光二極管的高純度單晶）的工業(yè)坩堝中最著名的涂層。鉑族被用于玻璃纖維、平板和液晶顯示器的生產(chǎn)。鉑金用于醫(yī)療植入物如心臟起搏器。鉑族也用于超級合金添加劑。在電子行業(yè)，鉑族用于計算機硬盤以提高存儲容量，在電子設備、混合集成電路和多層陶瓷電容器中無處不在[2]。髙純鉑、釕金屬及合金在半導體分立器件和集成電路制造中用作金屬硅化物、擴散阻擋層及電極等材料。

5.3.12 金

黃金既是首飾，也是各國央行本位貨幣儲備，還是電子行業(yè)高端材料。全球黃金消費估計為：首飾47%，金條21%，中央銀行和其他機構(gòu)14%，官方硬幣、獎牌和仿制硬幣10%，電氣和電子7%，其他1%。導電金球是目前世界上電子行業(yè)超細間距柔性連接所不可缺少的關鍵材料，包含導電金球的各向異性導電膠膜（ACF）主要用于平板顯示器、硬盤驅(qū)動器磁頭、微波高頻通訊、存儲器模塊、光耦合器件、表面封裝（ SMT）等[68]。金納米線在負載型傳感器、催化型傳感器及應變型傳感器等生物傳感器領域都有實際應用[69]。當分成僅由幾個原子組成的納米碎片，金就會成為異常有效的催化劑。除了一氧化碳和乙炔氫氯化的最佳催化劑之外，金對烯烴環(huán)氧化和醇氧化的催化也是高效的。金與鈀結(jié)合還能極好地催化由氫和氧直接產(chǎn)生過氧化氫的反應[70]。金等貴金屬還是先進半導體封裝材料。

5.4 戰(zhàn)略非金屬礦產(chǎn)

5.4.1 高純石英

石英礦物原料以三種形式被工業(yè)利用：一是直接利用石英礦物晶體，二是為玻璃、陶瓷、耐火材料等提供SiO2成分，三是制取金屬硅。石英礦物晶體和金屬硅利用方式要求高純石英（SiO2含量＞99.9%）原料。當今利用電爐加熱二氧化硅與碳的混合物來實現(xiàn)金屬硅的大規(guī)模生產(chǎn)，超過90%的金屬硅用于制造合金及化學品，如汽車鋁合金以及廣泛用作潤滑脂、樹脂、橡膠或者密封膠的硅脂。二氧化硅氣凝膠是非常有效的絕緣材料。一小部分（約5%）高純金屬硅用于電腦芯片、功率晶體管、太陽能電池、液晶顯示器和半導體探測器等各種電子器件。多孔硅由于其發(fā)光特性以及巨大的表面積也促進了一系列傳感器的發(fā)展，納米多孔硅膠顆?？梢杂糜诖呋?、分離、環(huán)境清理、藥物釋放以及納米科技等領域。“黑硅”通過將可見光捕獲在表面尖峰之間而大大增強了光吸收性能，這使其在太陽能產(chǎn)量的應用更有前景[71]。將金屬硅轉(zhuǎn)變成四氯化硅（SiCl4）或三氯氫硅（SiHCl3），經(jīng)分離提純后由氫還原制成多晶硅。將超純多晶硅置于石英坩堝中用提拉法（Czochralski 法）制成單晶硅。多晶硅和單晶硅均可制作太陽能電池。將單晶硅錠切成薄片經(jīng)過拋光后作為硅半導體基片使用。

半導體制程氧化、擴散等工序需將硅基片置于石英舟和石英管中進行。這些石英坩堝、石英舟、石英管，均需采用二氧化硅含量大于99.998%的高純石英原料。這種純度的高純石英還用于制造航天器光學系統(tǒng)、紅外跟蹤系統(tǒng)、分光器、準分子激光器、光電探測器等窗口玻璃。二氧化硅含量在99.99%～99.998%之間的高純石英原料，可用于制作石英光纖、激光玻璃、導彈和雷達天線罩等。二氧化硅含量在99.9%～99.99%之間的高純石英原料，可用于制作金屬硅、氣凝膠、光伏玻璃、信息顯示玻璃、航空玻璃和石英球形微粉等，其中石英球形微粉除了用于印刷電路板，還用于飛機、火箭、衛(wèi)星等防熱部件等。

5.4.2 石墨

電池、剎車片、潤滑劑、粉末冶金、耐火材料、煉鋼等是當今石墨的主要應用領域。手機、平板電腦芯片散熱均要使用天然石墨散熱薄膜。高導熱柔性石墨（散熱）膜是航天器三線陣電荷耦合立體相機成像質(zhì)量的重要保障條件。天然石墨是高溫高壓法合成金剛石的原料。球化石墨用作鋰離子電池負極材料，氟化石墨用作鋰原電池正極材料，膨脹石墨用作燃料電池雙極板可能成為未來石墨最主要用途。膨脹石墨（柔性石墨）也用作核電閥門、飛機發(fā)動機氣缸墊等密封材料，船舶防腐涂料，紅外屏蔽（隱身）材料，雷達遮蔽材料等。氟化石墨也是飛機發(fā)動機潤滑劑。美國研制的石墨 /環(huán)氧樹脂復合材料（超黑粉），對雷達波的吸收率達到99%，且在低溫環(huán)境下具有良好的韌性。等靜壓石墨是制造單晶硅爐、有色冶金連鑄石墨結(jié)晶器、電火花石墨電極、高溫氣冷堆堆芯結(jié)構(gòu)等的高附加值材料。石墨烯作為一種透明導電材料，可能替代傳統(tǒng)的氧化銦錫薄膜用于觸摸屏，未來石墨烯可能用于制作高頻電子器件和光電器件。

5.4.3 螢石

超過50%的螢石用于氟化工，氟化工對螢石的利用首先是轉(zhuǎn)化為氟化氫（氫氟酸），作為生產(chǎn)其他含氟化學品的主要原料。其他主要用途包括陶瓷、玻璃、煉鋼（助熔劑）、鋼鐵鑄件以及焊條涂層。氫氟酸是煉鋁的關鍵原料。電子級氫氟酸應用于大規(guī)模集成電路、薄膜晶體管等刻蝕和清洗工藝，是半導體制程應用最多的化學品之一。氫氟酸還是溶解精制氫氧化鈹制取核純級金屬鈹?shù)年P鍵材料。六氟化鈾是現(xiàn)行鈾濃縮提純流程氣體擴散-離心法的關鍵材料。六氟化硫被用作電氣設備內(nèi)的絕緣介質(zhì)。氟化合物最著名的例子莫過于不粘鍋上廣泛使用的特氟龍（聚四氟乙烯）。當今大約20%的醫(yī)藥產(chǎn)品、30%的農(nóng)用化合物都含有氟[72]。在電池領域，改性聚偏氟乙烯是鋰離子電池隔膜材料、六氟磷酸鋰是鋰離子電池電解液的主要成分。氟橡膠用作航空發(fā)動機、導彈和飛船燃料系統(tǒng)等密封材料，二氟化鎂用作導彈紅外跟蹤器窗口材料和宇宙飛船紫外光學儀器透鏡材料，含氟涂料作為雷達表面涂層、艦船防腐涂料等。氟氣用于氟原子激光器已經(jīng)實用化，聚偏氟乙烯作為壓電材料已經(jīng)在海底偵測網(wǎng)絡、聲納等方面得到應用。

5.4.4 硼

制作玻璃和陶瓷是硼的主要用途，磨料、清潔劑、殺蟲劑、隔熱絕緣材料等也是重要應用領域。硼有兩種穩(wěn)定同位素10B 和11B，富含10B 的材料是良好的中子吸收劑，應用于核電領域。硼作為半導體摻雜劑用于制作p型半導體，由于11B 的中子吸收截面小，用作半導體摻雜劑可有效提升電子設備的抗輻射、抗干擾能力。高純度硼粉（99%）用于固體火箭含硼富燃料推進劑，硼化物用作空間核反應堆控制棒和飛行器鼻錐、機翼前緣、發(fā)動機渦輪風扇等超高溫部件材料。二硼化鎂超導材料在核磁共振、磁懸浮列車、高效電力傳輸?shù)确矫嬗袘们熬啊Ｅ疬€是釹鐵硼永磁材料的成分。

5.5 特種氣體礦產(chǎn)-氦氣

物理學家、醫(yī)生和核工程師們依靠液氦進行原子撞擊實驗，進行核磁共振，并冷卻核反應堆到適當?shù)牡蜏?。其中核磁共振是氦氣最大應用領域。除了作為物理、醫(yī)學和核能應用的低溫劑起到輔助作用外，電弧焊工用作惰性防護罩，火箭科學家用來加壓燃料箱，深海潛水員使用它與氧氣混合以防止在長時間潛水期間遭受氮麻醉。氦氖激光器廣泛用于產(chǎn)生可見波長相干光，1978 年第一個商用光盤存儲介質(zhì)使用氦氖激光來讀取信息。最近，科學家已經(jīng)證明氦離子束可用于納米電子和納米光子器件的制造和成像。氦也可以與其他元素結(jié)合形成受激分子，由氦和另一個元素（例如碘、鎢或硫）組成的受激分子在高壓和電刺激條件下形成，它們最常用于制造用于半導體加工和眼科手術等的激光器[73]。在半導體工業(yè)中，高純氦氣用作生長硅和鍺晶體的保護氣。氦氣還被用作光纖生產(chǎn)冷卻氣體。

6 關鍵礦產(chǎn)全球格局分述

6.1 大宗礦產(chǎn)

6.1.1 鐵

2020 年全球鐵礦產(chǎn)量（鐵精粉）24.7 億t，產(chǎn)量超過1 億t 的有澳大利亞9.12 億t、巴西3.88 億t、中國3.6 億t、印度2.04 億t、俄羅斯1 億t，五國合計占全球產(chǎn)量的80%。全球鐵礦資源充足，但分布極不均勻。2021 年全球鐵礦儲量（含鐵量）850 億t，超過百億噸的國家有澳大利亞250 億t、巴西150 億t、俄羅斯140億t，三國合計占全球儲量的64%[74]。

目前有工業(yè)開采意義的鐵礦床主要有（BIF）沉積變質(zhì)型、矽卡巖型、巖漿型、火山巖型、沉積型等成因類型。其中（BIF）沉積變質(zhì)型鐵礦床及其氧化礦床占全球儲量的60%～70%，占全球富鐵礦儲量的70%以上，占全球鐵礦產(chǎn)量的90% 以上。沉積變質(zhì)型鐵礦亦是中國主要的鐵礦類型，儲量占一半以上，但礦石品位低、伴生組分多，絕大多數(shù)需經(jīng)復雜的選礦工藝處理才能入爐。中國四川攀西地區(qū)與基性層狀巖體有關的巖漿型釩鈦磁鐵礦分布區(qū)是全球最大的釩鈦磁鐵礦集中區(qū)，對世界釩、鈦資源格局具有重要意義。

全球有50 多個國家生產(chǎn)鐵礦石，對世界格局影響大的國家主要有澳大利亞、巴西、印度和南非。澳大利亞赤鐵礦粉具有較好的燒結(jié)性能，是亞洲鋼鐵廠燒結(jié)勻礦配料的主要礦種；褐鐵礦絕大多數(shù)含磷低，部分礦石由于Al(OH)3含量較低，大量使用后不僅可以降低成本而且可降低高爐渣量，目前被日本鋼鐵廠和中國寶鋼等企業(yè)大量使用。巴西鐵礦石具有品位高、鋁含量低、有害雜質(zhì)少、燒結(jié)性能好等特點，加之巴西港口條件好，被世界各國鋼鐵廠普遍使用。歐洲離巴西近，運費低，是巴西鐵礦出口的主要市場。印度礦因具有較好品質(zhì)和運距優(yōu)勢，受到亞洲鋼鐵廠的普遍歡迎。南非塊礦是非常好的高爐直接入爐原料，粉礦則適合在寒冷地區(qū)使用。但南非鐵礦石鉀、鈉等堿金屬含量高，長期使用對高爐壽命不利。南非塊礦主要出口歐洲市場，粉礦則主要供應中國中、小型鋼鐵廠[75]。

全球鐵礦石貿(mào)易已基本形成由澳大利亞、巴西、南非等向中國、日本、韓國及歐盟等出口的局面。鐵礦供應高度集中于澳大利亞、巴西兩個國家，其出口量約占全球3/4；高度集中于淡水河谷、必和必拓、力拓和FMG 四大公司，其出口量約占全球2/3。2020 年中國進口鐵礦11.7 億t，來自澳大利亞、巴西的進口量分別占總進口量的60%、20%以上。按2020 年數(shù)據(jù)，中國鐵礦進口比例為76%。

6.1.2 錳

2020 年全球錳礦產(chǎn)量1 890 萬t，其中產(chǎn)量超過百萬噸的國家有南非650 萬t、澳大利亞333 萬t、加蓬331 萬t、中國134 萬t，四國合計占全球產(chǎn)量的76%。2021 年全球錳礦儲量15 億t，其中儲量超過億噸的國家有南非6.4 億t、澳大利亞2.7 億t、巴西2.7 億t、烏克蘭1.4 億t，四國合計占全球儲量的88%[74]。烏克蘭錳礦品位低且含磷高。加蓬錳礦儲量雖不足1 億t（6 100 萬t），但礦石品位高，對全球錳礦供應具有較大意義。

錳礦床的類型主要有沉積型、火山沉積型、沉積變質(zhì)型、熱液型、風化型和海底結(jié)核-結(jié)殼型等。世界高品位錳礦（含錳35%以上）資源主要分布在南非、澳大利亞、加蓬和巴西等。南非錳礦是冶金級優(yōu)質(zhì)富錳礦石，在南非東北部以生產(chǎn)化學級錳礦石為主。澳大利亞是世界主要的高品級錳礦石生產(chǎn)國和出口國。加蓬是世界著名的富錳礦石和電池級錳礦石產(chǎn)地和出口國。巴西錳礦資源分布廣泛，產(chǎn)出高品級的電池級錳礦石[76]。中國錳礦資源表現(xiàn)出“小、貧、雜、細”的特點，開采條件復雜，選冶困難。近年貴州東北部發(fā)現(xiàn)的埋深超過1 000 m 的沉積型碳酸錳礦床規(guī)模大，品位高于目前國內(nèi)開采錳礦石品位，科學利用有可能改變中國錳礦供需格局。

2020 年中國錳礦石消費量為4 206 萬t，其中國內(nèi)生產(chǎn)錳礦石1 031 萬t，進口3 166 萬t。錳礦進口主要來自南非1 370 萬t、澳大利亞535 萬t、加蓬474 萬t、巴西280 萬t、加納187 萬t、科特迪瓦117 萬t、馬來西亞86 萬t、緬甸56 萬t。按礦石量計算2020 年中國錳礦對外依存度為75%。因國內(nèi)錳礦石品位低，按金屬量計算2020 年中國錳礦對外依存度超過90%[77]。

6.1.3 銅

2020 年全球礦山銅產(chǎn)量2 060 萬t，產(chǎn)量超過百萬噸的國家有智利573 萬t、秘魯215 萬t、中國172 萬t、剛果（金）160 萬t、美國120 萬t，五國合計占全球產(chǎn)量的60%；精煉銅產(chǎn)量2 530 萬t，產(chǎn)量超過百萬噸的國家有中國1 000 萬t、智利233 萬t、日本158 萬t、剛果（金）135 萬t、俄羅斯104 萬t，五國合計占全球產(chǎn)量的64%。2021 年全球銅儲量8.8 億t，儲量超5 000 萬t的國家有智利2 億t、澳大利亞9 300 萬t、秘魯7 700 萬t、俄羅斯6 200 萬t、墨西哥5 300 萬t，五國合計占全球儲量的55%[74]。

世界上銅礦主要類型有斑巖型、沉積巖型層狀、巖漿硫化物型、火山塊狀硫化物型、鐵氧化物銅-金型、矽卡巖型等，分別占世界總資源儲量的69.0%、11.8%、5.1%、4.9%、4.7%、2.2%，合計為97.7%[78]。斑巖型銅礦是世界最重要的銅礦資源，伴生的金、鉬或鋅也具有較大經(jīng)濟價值。超大型（500 萬t 以上）斑巖銅礦集中分布于環(huán)太平洋成礦域（智利、秘魯、美國、巴拿馬、印度尼西亞、菲律賓、巴布亞新幾內(nèi)亞等）、特提斯-喜馬拉雅成礦域（中國、巴基斯坦等）和古亞洲成礦域（蒙古、哈薩克斯坦等），環(huán)太平洋成礦域尤以南美安第斯成礦帶集中分布。主要產(chǎn)于中非成礦區(qū)（剛果（金）、贊比亞等）的沉積巖型層狀銅礦床具有十分重大的經(jīng)濟價值，也是鈷的主要來源。此類銅礦亦產(chǎn)于俄羅斯、波蘭、阿富汗、哈薩克斯坦、智利、澳大利亞等國。巖漿硫化物典型礦床有俄羅斯諾里爾斯克-塔爾納赫鎳銅礦、美國德盧斯銅鎳礦、加拿大肖得貝里鎳-銅-鉑族元素礦床以及中國甘肅金川銅鎳礦等，火山塊狀硫化物典型礦床有葡萄牙的內(nèi)維升-科爾沃鋅銅礦床等，鐵氧化物銅-金典型礦床有澳大利亞奧林匹克壩銅-鈾-金-稀土-鐵礦床等，矽卡巖型典型礦床有美國南瓜谷銅礦和中國安徽銅陵冬瓜山銅礦等。

全世界有50 多個國家開采銅礦。除了產(chǎn)量超百萬噸的5 個國家，澳大利亞、贊比亞、俄羅斯、墨西哥、加拿大、哈薩克斯坦、印度尼西亞、波蘭等也都是重要的銅生產(chǎn)國，以上13 個國家產(chǎn)量占全球的86.2%。智利國家銅業(yè)、瑞士嘉能可、澳大利亞必和必拓、美國自由港-麥克莫蘭、美國南方銅業(yè)、加拿大第一量子礦業(yè)、波蘭銅業(yè)集團、英國力拓、智利安托法加斯塔、英國英美資源等10 大公司2020 年銅產(chǎn)量占全球的45%。

銅精礦主要出口國有智利、美國、印尼、加拿大、巴西、澳大利亞等；主要進口國是中國、日本、印度、韓國、德國、西班牙、菲律賓、保加利亞、巴西和瑞典等，這10 個國家的進口量占全球進口量的80%以上。精煉銅主要出口國有智利、贊比亞、印度、秘魯、日本、澳大利亞、俄羅斯、波蘭等，進口國主要有中國、德國、美國、意大利等。全球銅材貿(mào)易的主要國家有美國、英國、法國、德國、意大利、日本和中國，德國和日本是凈出口國，美國和中國是凈進口國。

目前中國已成為全球最大銅生產(chǎn)國和進口國。智利、秘魯、蒙古、墨西哥和澳大利亞是中國銅精礦主要進口來源，智利、印度、哈薩克斯坦、日本和秘魯是中國精煉銅主要進口來源，贊比亞和智利是中國陽極銅主要進口來源[79]。2020 年中國精煉銅產(chǎn)量1 003萬t，其中國內(nèi)礦山銅產(chǎn)量172 萬t、廢雜銅利用約50萬t，計算銅精礦對外依存度78%；精煉銅表觀消費量約1 190 萬t，計算銅金屬對外依存度為82%。

6.1.4 鋁（鋁土礦）

2020 年，全球鋁土礦產(chǎn)量3.91 億t，超過2 000 萬t的國家有澳大利亞1.04 億t、中國9 270 萬t、幾內(nèi)亞8 600 萬t、巴西3 100 萬t、印度尼西亞2 080 萬t、印度2 020 萬t，六國產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的90.7%。全球原鋁產(chǎn)量6 510 萬t，其中中國產(chǎn)量3 710 萬t，占比57%。俄羅斯、印度、加拿大、阿拉伯聯(lián)合酋長國以及澳大利亞、巴林、挪威、美國、冰島等也都是重要的鋁生產(chǎn)國。2021 年全球鋁土礦儲量320 億t，20 億t 以上的國家有幾內(nèi)亞74 億t、越南58 億t、澳大利亞53 億t、巴西27 億t、牙買加20 億t，五國合計占全球的72.5%[74]。

世界鋁土礦主要有紅土型和巖溶型兩大類，紅土型占90%，巖溶型約占10%。紅土型主要含鋁礦物為三水鋁石，巖溶型主要含鋁礦物為一水硬鋁石和一水軟鋁石。非洲西部紅土型鋁土礦是世界鋁土礦主要來源之一，鋁土礦資源較為豐富的國家包括幾內(nèi)亞、喀麥隆、加納等。南美洲北部紅土型鋁土礦主要分布于巴西、圭亞那、蘇里南和委內(nèi)瑞拉等國。印度也是紅土型鋁土礦重要資源國。東南亞紅土型鋁土礦主要分布在越南和印度尼西亞。澳大利亞鋁土礦資源亦為紅土型，昆士蘭北部和西澳達令山脈是兩處世界上最大的已探明可開發(fā)的鋁土礦集中區(qū)。歐洲及地中海國家希臘、土耳其、意大利、葡萄牙、西班牙、法國、匈牙利、克羅地亞、波黑等廣泛發(fā)育巖溶型鋁土礦。加勒比海地區(qū)牙買加巖溶型鋁土礦在全球鋁土礦供需格局中占有重要地位。伊朗也是重要的巖溶型鋁土礦資源國。中國的鋁土礦資源90%以上為巖溶型[80]。

全球鋁土礦海運量從2012 年的7 600 萬t 增長到2019 年1.39 億t，出口國以幾內(nèi)亞、澳大利亞、印度尼西亞為主，進口國以中國、歐洲、北美為主。2019 年，幾內(nèi)亞（6 628 萬t）、澳大利亞（3 700 萬t）、印度尼西亞（1 400 萬t）、巴西（711 萬t）四國占全球出口量的89%，中國（10 051 萬t）、歐洲（1 932 萬t）、北美（739 萬t）占全球進口量的91%。當前，中國、歐洲和北美仍然是全球鋁土礦需求的中心。幾內(nèi)亞鋁土礦主要出口到中國和歐洲，澳大利亞、印尼和馬來西亞鋁土礦的95%以上都出口到中國，巴西、牙買加鋁土礦主要出口到美國、歐洲[81]。鋁土礦生產(chǎn)集中度高，2019 年前三家企業(yè)（力拓、美鋁、贏聯(lián)盟）產(chǎn)量占全球的41%。2019 年中國國內(nèi)鋁土礦產(chǎn)量6 840 萬t，按實物量估算對外依存度60%。

6.1.5 鉀鹽

2020 年，全球鉀鹽產(chǎn)量4 400 萬t，加拿大（1 380萬t）、俄羅斯（811 萬t）、白俄羅斯（740 萬t）、中國（600 萬t）四國合計占全球產(chǎn)量的80%。2021 年全球鉀鹽儲量超過35 億t，加拿大（11 億t）、白俄羅斯（7.5億t）、俄羅斯（4 億t）、中國（3.5 億t）、美國（2.2 億t）五國合計占全球的80%。此外，以色列和約旦從死海提取鉀鹽，包含約20 億t 氯化鉀[74]。

鉀鹽資源分為兩種類型，一種是以固體鉀礦石形式存在，如鉀石鹽礦床、光鹵石礦床和鉀長石礦床；另一種是以含鉀的鹵水形式存在，包括硫酸鹽型、氯化物型和硝酸鹽型等含鉀鹵水。固體鉀礦占比在85%左右，鹵水鉀鹽占比在15%左右。固體鉀礦資源集中分布在加拿大、俄羅斯、白俄羅斯、泰國、老撾、歐洲等地區(qū)，礦床類型以海相成因為主，主要礦石為鉀石鹽和光鹵石。美國含鉀鹵水為硫酸鹽型，以色列與約旦為氯化物型，智利為硝酸鹽型。中國察爾汗和羅布泊均為氯化物型。加拿大薩斯卡徹溫盆地、俄羅斯烏拉爾邊緣的上卡姆盆地和白俄羅斯涅帕盆地呵斯塔羅賓三大鉀礦探明儲量占全球總量的71%。鉀鹽生產(chǎn)高度集中，加拿大Nutrien、俄羅斯Uralkali、白俄羅斯Belarusk Ali、加拿大Mosaic、中國鹽湖股份、德國K+S、以色列ICL、約旦Arab Potash、中國藏格鉀肥和國投羅鉀等十家公司產(chǎn)量占全球的90%[82]。

中國、美國、印度和巴西是世界主要的鉀肥消費國，約占世界總量的70%；因自身鉀資源分布少，均需大量進口鉀肥。加拿大、俄羅斯和白俄羅斯等主要鉀鹽生產(chǎn)國自身消費量少，其生產(chǎn)量的約3/4 用于出口。2019 年中國鉀肥總產(chǎn)量966 萬t（實物量，下同），進口量921 萬t，自給率超過50%。主要進口來源國為加拿大（325 萬t）、俄羅斯（217 萬t）、白俄羅斯（187 萬t）、以色列（88 萬t）、約旦（68 萬t）、老撾（20 萬t）[83]。

6.2 “三稀”金屬礦產(chǎn)

6.2.1 稀土

2020 年全球稀土礦產(chǎn)量（稀土氧化物，下同）24萬t，其中中國產(chǎn)量14 萬t，占58%。其他產(chǎn)量較大的國家還有美國3.9 萬t、緬甸3.1 萬t、澳大利亞2.1 萬t。以上四國占全球產(chǎn)量的96%。2021 年全球儲量1.2億t，其中中國4 400 萬t、越南2 200 萬t、俄羅斯和巴西各2 100 萬t，以上四國合計占全球的90%。其他儲量較多的國家地區(qū)還有印度690 萬t、澳大利亞400萬t、美國180 萬t、格陵蘭150 萬t[74]。

自20 世紀90 年代末以來，中國平均提供了全球90%以上的稀土供應?！爸袊南⊥敛牧稀⑵骷约肮?jié)能燈、微特電機、鎳氫電池等終端產(chǎn)品，滿足了世界各國特別是發(fā)達國家高技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求”（中華人民共和國國務院新聞辦公室，中國的稀土狀況與政策，2012 年6 月）。中國稀土資源經(jīng)過多年高強度開發(fā)，儲量減少，尤其是中重稀土儲量減少，中國稀土資源優(yōu)勢逐漸減弱。近年來世界各國對稀土礦產(chǎn)勘查開發(fā)逐漸重視。據(jù)不完全統(tǒng)計，有37 個國家的261家公司開發(fā)了共計429 個稀土項目, 新啟動了8～10萬t 稀土礦山產(chǎn)能[84]。2021 年，美國加州芒廷帕斯的氟碳鈰礦和美國東南部的獨居石礦都被開采。中國也不再是全球稀土冶煉分離產(chǎn)品唯一來源。澳大利亞萊納斯公司是中國以外最大的稀土冶煉分離產(chǎn)品供應商，產(chǎn)量約占全球10%。澳大利亞萊納斯公司與美國藍線公司計劃合資在美國建立稀土分離生產(chǎn)線，由萊納斯公司每年提供1 200 t 原料。美國MP Materials 公司位于德克薩斯州沃斯堡的首個稀土金屬、合金和磁體制造工廠已經(jīng)開工建設，建成后擁有每年生產(chǎn)約1 000 t 釹鐵硼磁體的能力以及規(guī)模擴展空間。美國國防部已授予MP Materials 資金用于在加州芒廷帕斯稀土材料生產(chǎn)廠精煉和分離重稀土元素。澳大利亞Peak Resources Limited 計劃在英國蒂斯谷（Tees Valley）建設稀土分離廠，加工坦桑尼亞Ngualla 項目生產(chǎn)的稀土礦。據(jù)美聯(lián)社2022 年8 月23 日報道，總部設在加拿大多倫多的稀土加工企業(yè)新性能材料公司購買了在格陵蘭島的采礦權(quán)，計劃開采格陵蘭島西南部的薩爾法托克礦，并將礦石運往該公司位于愛沙尼亞的工廠。

2008-2018 年，中國稀土礦進口額增長了20 倍，永磁類產(chǎn)品出口額增長了1 倍，稀土金屬、混合稀土及鈦合金類出口在2011 年前后大幅增長后逐漸趨于穩(wěn)定。上游產(chǎn)品稀土礦的進口主要源自澳大利亞、智利、緬甸、伊朗等國，而面向日本、韓國、丹麥及美國出口。中游產(chǎn)品稀土金屬及合成物的進口主要源自馬來西亞，美國、日本既是進口來源國也是主要出口市場。下游稀土永磁產(chǎn)品的進口主要源自日本和菲律賓，出口則較為分散，面向美、歐、日及“一帶一路”沿線國家[85]。中國雖進口部分稀土原礦，但稀土金屬及合成物、稀土永磁等產(chǎn)品大量出口，屬于稀土凈出口國，出口比例約為40%。當前，中國并非在稀土領域占據(jù)絕對優(yōu)勢。盡管是第一大稀土產(chǎn)品出口國，但高端材料（高性能釹鐵硼永磁材料、高純稀土金屬等）及其應用技術與日、美等發(fā)達國家仍有差距。中國目前仍然只是稀土產(chǎn)業(yè)大國而非稀土產(chǎn)業(yè)強國。不斷提高中國稀土生產(chǎn)開發(fā)的技術水平，才能真正保持并強化中國的稀土優(yōu)勢地位。

6.2.2 鋰

2020 年，全球生產(chǎn)鋰礦產(chǎn)品（鋰含量）8.25 萬t，澳大利亞（3.97 萬t）、智利（2.15 萬t）、中國（1.33 萬t）三國產(chǎn)量占90%。阿根廷（0.59 萬t）和巴西（0.14 萬t）也是重要的鋰礦生產(chǎn)國。2021 年全球鋰礦儲量2 200萬t，智利（920 萬t）、澳大利亞（570 萬t）、阿根廷（220 萬t）、中國（150 萬t）四國儲量 占84%。美國（75 萬t）和津巴布韋（22 萬t）也是重要的鋰礦資源國[74]。

鋰礦常以兩種形式產(chǎn)出，一種是礦物形式產(chǎn)于花崗偉晶巖、花崗巖、云英巖及沉積巖等的硬巖型鋰礦，一種是以離子形式產(chǎn)于鹽湖、地下鹵水及油氣田水等的鹵水型型鋰礦。世界主要鋰礦集中區(qū)包括：加拿大魁北克省魁北克及其北部杰姆斯灣偉晶巖型鋰礦和沃巴赤偉晶巖型鋰礦，美國北卡羅來納州克利夫蘭金斯山偉晶巖型鋰礦、內(nèi)華達州金斯谷沉積型鋰礦和銀峰鹽湖型鋰礦；玻利維亞波托西省烏尤尼鹽湖型鋰礦，智利安托法加斯塔省阿塔卡瑪鹽湖型鋰礦、力拓奧鹽湖型鋰礦和Nx-Uno 鹽湖型鋰礦，阿根廷薩爾塔省翁布雷穆埃爾托鹽湖型鋰礦、Jujuy 省高查理-奧拉羅斯鹽湖型鋰礦、卡塔馬卡省維達鹽湖型鋰礦。津巴布韋維多利亞堡比基塔偉晶巖型鋰礦、卡馬蒂維偉晶巖型鋰礦，剛果（金）加丹加省馬諾諾-基托托洛偉晶巖型鋰礦；澳大利亞耶爾崗地區(qū)格林布什偉晶巖型鋰礦和芒特麥里翁偉晶巖型鋰礦、帕岡谷瑞偉晶巖型鋰礦；塞爾維亞貝爾格萊德雅達沉積型鋰礦，捷克波西米亞高原錫諾維克偉晶巖型鋰礦，奧地利沃爾夫斯貝格偉晶巖型鋰礦；阿富汗烏魯茲甘省塔格豪羅偉晶巖型鋰礦，中國青海察爾汗鹽湖型鋰礦、川西甲基卡偉晶巖型鋰礦[86]。

中國、日本、韓國是全球鋰資源主要消費國，中國更是第一大進口國。2017 年以來，中國鋰輝石精礦和鋰鹽產(chǎn)品進口均呈現(xiàn)增長態(tài)勢，對外依存度超過70%。2020 年中國鋰輝石精礦進口量約為145 萬t，澳大利亞是主要進口來源國。2020 年中國碳酸鋰進口量5.01 萬t，智利和阿根廷是主要進口來源（占比達到99.74%）；出口量7 488 t，90%出口至韓國和日本。全球90%的氫氧化鋰產(chǎn)能集中在中國，中國氫氧化鋰以出口為主，2020 年出口量5.7 萬t，95%出口至日韓。2020 年韓國碳酸鋰進口總量3.12 萬t，87%來自智利、11%來自中國；進口氫氧化鋰3.62 萬t，79%來自中國、15%來自智利、5%來自俄羅斯。2020 年日本進口碳酸鋰1.77 萬t，75%來自智利、13%來自中國、11%來自阿根廷；進口氫氧化鋰3.25 萬t，80%來自中國，16%來自美國[87]。作為當前全球最大的電動汽車生產(chǎn)商，特斯拉正在加大對上游原材料的掌控力度。2022年3 月份，澳大利亞鋰礦商Core Lithium 宣布與特斯拉達成供應協(xié)議，從2023 年開始將在4 年內(nèi)向特斯拉供應11 萬t 的鋰輝石精礦。此前特斯拉則與另一家澳大利亞鋰生產(chǎn)商Liontown Resource 簽署了一項5年供貨協(xié)議，特斯拉將從2024 年開始向其采購鋰輝石精礦合計約70 萬t。此外，特斯拉還與澳洲鋰礦企業(yè)Kidman 和Piedmont Lithium 簽署了鋰精礦供貨協(xié)議，并與中國企業(yè)贛鋒鋰業(yè)簽署了一份為期3 年的電池級氫氧化鋰采購合同。

6.2.3 鈹

2020 年全球鈹?shù)V產(chǎn)量250 t，美國（165 t）和中國（70 t）兩國占94%。全球鈹?shù)V儲量數(shù)據(jù)目前不可獲得，資源量估計大于10 萬t，60%分布在美國[74]。

目前可利用的含鈹?shù)V物主要是羥硅鈹石和綠柱石兩種。美國分布有世界上最豐富的羥硅鈹石型鈹?shù)V。巴西和印度盛產(chǎn)花崗偉晶巖綠柱石型鈹?shù)V。俄羅斯鈹?shù)V多為花崗偉晶巖型或綠柱石-云母交代型。美國不僅是鈹資源大國，而且是全球鈹資源利用歷史最悠久的國家，對世界鈹?shù)V產(chǎn)業(yè)具有重大影響。美國拉什·威爾曼公司生產(chǎn)的鈹足以滿足西方國家的需要。美國既是鈹產(chǎn)品的主要出口國，也是鈹原料的進口國。發(fā)展中國家的鈹資源（綠柱石）流向美國，美國向世界發(fā)達國家提供鈹?shù)陌氤善泛途庸ぎa(chǎn)品。美國只向特定國家出口純金屬鈹。

中國僅有的兩家鈹?shù)V生產(chǎn)廠家主要掌握的是綠柱石型鈹?shù)V選礦和冶煉技術，對羥硅鈹石型鈹?shù)V選礦和冶煉技術掌握較少。因而中國新疆白楊河鈹?shù)V暫時未能開發(fā)利用。目前中國鈹?shù)V產(chǎn)品年需求量在150 t上下，進口比例大于50%。中國主要進口來源國有哈薩克斯坦、馬達加斯加、埃塞俄比亞、美國、挪威等。當前非洲的供應基地還未成熟，中國企業(yè)也未與國際大型鈹?shù)V山企業(yè)簽訂長期供貨合同，鈹?shù)V物原料供應穩(wěn)定性沒有保障[88]。

6.2.4 鈮、鉭

2020 年全球鈮礦產(chǎn)量6.77 萬t，其中巴西5.98 萬t，加拿大0.65 萬t，其他國家0.14 萬t。2021 年全球鈮礦儲量大于1 700 萬t，其中巴西1 600 萬t，加拿大160萬t，美國17 萬t。2020 年全球鉭礦產(chǎn)量（金屬量）2 100 t，其中剛果（金）780 t，巴西470 t，尼日利亞260 t，盧旺達254 t，四國合計占84%。中國生產(chǎn)了74 t。全球鉭礦資源豐富，澳大利亞鉭礦儲量達9.4 萬t，巴西4 萬t。美國5.5 萬t 的資源儲量在2021 年被認為不經(jīng)濟[74]。

碳酸巖型燒綠石礦是鈮礦最主要類型，巴西和加拿大均以此類礦床為主。堿性偉晶巖是另一類與鈮成礦有關的巖石，同時伴生重稀土礦。全球鉭資源主要產(chǎn)自與過鋁質(zhì)花崗巖和花崗偉晶巖有關的礦床。燒綠石型碳酸巖風化后可進一步富集形成品位高的大型甚至超大型鈮礦，如巴西的Morro dos Seis Lagos以及剛果（金）的Lueshe。非洲的鉭礦也以花崗偉晶巖風化后次生成礦為主（鉭礦物主要是鉭鐵礦、細晶石等）。中國花崗偉晶巖型鈮鉭礦床以新疆可可托海、福建南平為代表，但它們均處于閉坑狀態(tài)。近幾年陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的湖南仁里、四川甲基卡、新疆大紅柳灘等鋰-銫-鉭型偉晶巖提供了新的重要鈮鉭（特別是鉭）資源來源。中國白云鄂博鐵-鈮-稀土礦床伴生鈮預計可達660 萬t（以Nb2O5計），是中國最應該重視的鈮資源[89]。

中國每年生產(chǎn)鈮鉭精礦僅數(shù)百噸，遠遠不能滿足需求。在2006 年以后鈮對外依存度高達99%，進口主要來源于巴西（87%）、加拿大（3%）和尼日利亞等非洲國家（9%）。中國鉭礦在2017 年對外依存度上升到84%，主要從非洲直接開采或進口鉭鈮精礦到國內(nèi)再進行加工，主要進口來源國是尼日利亞、盧旺達和剛果（金）。目前中國鈮鉭礦還未形成持續(xù)穩(wěn)定的供貨渠道，由于下游消費電子技術不足，中國目前生產(chǎn)的鉭金屬多數(shù)直接出口發(fā)達國家特別是美國，美國進口的鉭金屬占到全世界鉭生產(chǎn)的30%以上，其中大約1/4 來自中國[90]。

6.2.5 鍶

2020 年全球鍶產(chǎn)量（鍶含量）估計為35 萬t，產(chǎn)自西班牙（15 萬t）、伊朗（9 萬t）、中國（8 萬t）、墨西哥（3.35 萬t）以及阿根廷（700 t）。全球鍶資源估計超過10 億t，但大部分國家鍶儲量數(shù)據(jù)不可獲得[74]。

全球范圍內(nèi)鍶礦資源短缺或枯竭的可能性很低。但優(yōu)質(zhì)資源（天青石原礦品位在80% 以上，且伴生的鋇、鈣等含量相對較低）集中分布在墨西哥、西班牙、伊朗、土耳其等少數(shù)幾個國家。美國廣泛分布鍶礦產(chǎn)地，但自1959 年起就停止了鍶礦開采，2006 年起更是停止了碳酸鍶的國內(nèi)生產(chǎn)。美國主要從墨西哥和德國進口天青石礦和鍶化合物滿足其需求。中國鍶資源品位低、雜質(zhì)含量高。由于國內(nèi)天青石稟賦較差，中國是天青石的主要進口國之一，2008 年前主要從西班牙進口，2011 年起主要從伊朗進口。同時，中國是碳酸鍶凈出口國，主要出口到日本、伊朗、越南、俄羅斯等國[91]。2020 年，中國鍶礦產(chǎn)品產(chǎn)量占全球23%，進出口基本平衡。鑒于鍶鐵氧體在汽車、家電、計算機等領域的應用越來越廣，且在吸波材料領域的應用越來越重要，鍶礦資源保障需提早謀劃。

6.2.6 銣、銫

鋰云母和銫榴石是兩種主要含銣礦物，分別含3.5%和1.5%的氧化銣。銫榴石是銫的主要礦石礦物，大部分銫榴石含5%～32%的氧化銫。2021 年銣、銫產(chǎn)量全球沒有公開報道，但是認為主要在中國生產(chǎn)。納米比亞、加拿大、津巴布韋、澳大利亞等國在過去20 年里陸續(xù)停止了銣、銫生產(chǎn)。近期報道顯示，按照當前位于德國的全球主要銣化合物加工廠的加工速度，中國之外全世界銣礦石存量將于2022 年耗盡。按照當前位于德國的唯一中間精煉廠加工速度，中國之外全世界銫礦石存量也將在幾年內(nèi)耗盡[74]。

納米比亞卡里比布花崗偉晶巖帶估算了890 萬t資源量（礦石量），含0.23%的銣和303×10-6的銫；估算了672 萬t 儲量（礦石量），含2.26%的銣和320×10-6的銫?？ɡ锉炔脊こ涕_發(fā)2021 年在繼續(xù)推進，主要產(chǎn)品將是鋰，銫、鉀、銣是潛在的副產(chǎn)品[74]。

含銣的礦物資源全球存在，重要的含銣花崗偉晶巖已經(jīng)在阿富汗、澳大利亞、加拿大、中國、丹麥、德國、日本、哈薩克斯坦、納米比亞、秘魯、俄羅斯、英國、美國和贊比亞發(fā)現(xiàn)。在智利北部、中國的鹵水中以及在美國（新墨西哥州和猶他州）、法國和德國的蒸發(fā)鹽中也發(fā)現(xiàn)了少量的銣。全球范圍內(nèi)銫與含鋰的偉晶巖伴生，已經(jīng)在澳大利亞、加拿大、美國、津巴布韋發(fā)現(xiàn)。在美國，銫榴石產(chǎn)于阿拉斯加、邁阿密、南達科他州。較低品位的銫出現(xiàn)在智利和中國的鹵水以及德國、印度和中國的地熱系統(tǒng)。中國被認為產(chǎn)出富銫的硅華、鋰云母和銫榴石礦床，品位最高者在江西省宜春市[74]。

全球銣、銫消費量較小。近十年來美國平均每年僅消費2 t 銣、數(shù)噸銫化學品。德國、日本、加拿大、中國也是重要消費國，消費量每年也只有數(shù)噸水平。

6.2.7 鋯、鉿

鋯的主要來源是鋯石，鉿是鋯石（和斜鋯石）加工的副產(chǎn)品。鋯石中鋯和鉿的質(zhì)量比值約為36∶1。2020 年全球鋯礦及其精礦產(chǎn)量（實物量）120 萬t，主要產(chǎn)自澳大利亞（40 萬t）、南非（28 萬t）、中國（14 萬t）和莫桑比克（11 萬t），四國合計占77%。美國生產(chǎn)了3 萬t。2021 年全球鋯礦儲量（ZrO2當量）7 000 萬t，其中澳大利亞5 000 萬t、南非590 萬t、莫桑比克180萬t，三國合計占全球的82%。美國和中國儲量各為50 萬t[74]。

美國約1 400 萬t 鋯石資源與重礦物砂礦中的鈦資源共生，磷酸鹽巖和砂礫石礦床作為副產(chǎn)品潛在產(chǎn)出巨量鋯石。俄羅斯科拉半島的Kovdor 斜鋯石礦是較著名的碳酸巖型鋯礦床。全球極少有內(nèi)生火成巖型鋯礦可供經(jīng)濟開采，太平洋、大西洋和印度洋海岸帶分布的一系列濱海鋯砂礦是目前最經(jīng)濟的鋯資源，目前集中產(chǎn)自澳大利亞東海岸與西南海岸的Murray、Perth 和Eucla 三大盆地以及南非東西海岸的Kwazulu-Natal 等省。堿性花崗巖型鋯鉿礦床是重要的鋯鉿資源類型，內(nèi)蒙古巴爾哲堿性花崗巖是中國最典型的鈮-鋯-稀土成礦花崗巖，鋯石是主要的鋯鉿賦存礦物。中國偉晶巖型鋯鉿礦床規(guī)模小，主要分布于江西和新疆。堿性偉晶巖中鋯資源值得重視。目前中國可供開采的鋯鉿資源主要來源于外生礦床，分為濱海沉積型、河流沖積型和風化殼與殘坡積型三類，其中濱海沉積型鋯鉿資源占絕對優(yōu)勢[89]。

全球鋯的消費主要集中在中國、美國、日本和歐盟等地，中國是第一鋯資源消費國。據(jù)海關信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，2021 年中國鋯礦砂及其精礦凈進口127 萬t，鋯的氯氧化物及氫氧基氯化物凈出口5.6 萬t，硅酸鋯凈出口2.1 萬t，未鍛壓鋯及粉末凈出口65 t，鍛壓鋯及鋯制品凈進口190 t。以鋯礦砂及其精礦計算，進口比例為90%。主要進口來源包括澳大利亞（55%）、南非（15%）、莫桑比克（6%）、塞拉利昂（4%）。

6.2.8 鎵

2020 年全球原生鎵產(chǎn)量327 t，其中中國生產(chǎn)317 t，占97%；俄羅斯、日本、韓國產(chǎn)量分別為5 t、3 t、2 t。中國、日本、斯洛伐克和美國是已知的高純精煉鎵的主要生產(chǎn)者。匈牙利和烏克蘭被認為分別于2015 年和2019 年停止了原生鎵生產(chǎn)。英國于2018 年停止了高純精煉鎵生產(chǎn)。德國原預計于2021 年底重啟原生鎵生產(chǎn)。加拿大、中國、德國、日本、斯洛伐克和美國從鋅廢料中回收鎵[74]。

鋁土礦中平均鎵含量為50×10-6。全球鋁土礦中的鎵含量估計超過100 萬t。另有大量鎵可能賦存于鋅資源，但潛在可回收的鎵不到10%。目前全球90%的鎵源自煉鋁副產(chǎn)品。中國是氧化鋁生產(chǎn)大國，也是鎵生產(chǎn)大國。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局數(shù)據(jù)（2011-2022 年Mineral Commodity Summaries），2010-2021 年美國進口砷化鎵晶圓、金屬鎵總計折合金屬鎵3 880 t，接近同期全球原生鎵產(chǎn)量總和（4 125 t）?？梢钥闯觯袊壋隹诒壤咏?00%。

6.2.9 鍺

2020 年全球精煉鍺產(chǎn)量140 t，其中中國95 t，占67%；俄羅斯生產(chǎn)5 t，其他國家生產(chǎn)40 t。2021 年，美國阿拉斯加生產(chǎn)含鍺的鋅精礦，然后出口到加拿大的精煉廠加工和回收鍺[74]。

可用的鍺資源與某些鋅礦石和鉛鋅銅硫化物礦石共生。全球范圍為，鋅精礦賦存的鍺至少3%得到回收。另外，大量的鍺賦存在某些類型燃煤發(fā)電產(chǎn)生的煤灰中。2021 年中國是最大鍺出口國，1-9 月出口未鍛造鍺、鍺粉和新舊鍺廢料27.8 t，同比增長24%。幾乎全部產(chǎn)品出口到俄羅斯、德國、比利時、日本和美國。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局數(shù)據(jù)（2011-2022 年Mineral Commodity Summaries），2010-2021 年全球生產(chǎn)鍺礦產(chǎn)品折合鍺金屬1 638 t，中國生產(chǎn)了其中的1 090 t，占66%；同期美國進口鍺礦產(chǎn)品333 t，占全球產(chǎn)量的20%。按2021 年中國生產(chǎn)鍺礦產(chǎn)品95 t，鍺金屬出口37 t（按前9 個月出口量推算），出口比例為39%。如考慮氧化鍺出口，則出口比例更高。

6.2.10 銦

銦最通常是從硫化鋅礦石礦物閃鋅礦中回收，這些鋅礦床回收銦的含量從不足10-6到10-4。2020 年全球精煉銦產(chǎn)量960 t，其中中國產(chǎn)量540 t，占56%；韓國產(chǎn)量210 t，占21%[74]。

全球銦消費的80%為氧化銦錫靶材，10%為半導體化合物，10%為焊料及合金、光伏薄膜及其他領域。日本是全球最大的銦消費國，其消費量約占全球的50%。韓國近年來氧化銦錫靶材生產(chǎn)發(fā)展迅猛，憑借其價格優(yōu)勢不斷與日本爭奪市場，成為繼日本之后的第二大銦消費國。美國銦消費量位居全球第三。中國是銦生產(chǎn)大國，但不是消費大國。2010-2021 年，中國平均年生產(chǎn)精煉銦約380 t，年消費約150 t，出口比例約60%。

6.2.11 錸

錸主要從銅礦伴生輝鉬礦中回收。2020 年全球礦山錸產(chǎn)量59.3 t，其中智利產(chǎn)量30 t，占50.5%。其他重要生產(chǎn)國包括波蘭（9.5 t）、美國（8.83 t）、烏茲別克斯坦（4.9 t）、韓國（2.8 t）、中國（2.5 t）。大部分錸在斑巖銅礦中與鉬共生。亞美尼亞、哈薩克斯坦、波蘭、俄羅斯、烏茲別克斯坦的沉積礦床中，錸與銅礦物共生。全球錸儲量很大，2021 年智利錸儲量1 300 t，美國400 t，俄羅斯310 t，哈薩克斯坦190 t，亞美尼亞95 t[74]。

美國是世界最大的錸消費國，消費量約占世界的70%～75%；西歐和中國各占8%～10%；俄羅斯占5%～6%；日本占2%～3%；其他地區(qū)不足2%。近年來，中國的錸消費量每年約8 t，其中催化劑消費約5 t，高溫合金消費約1 t，其他消費約2 t。中國需要從國外進口錸金屬、錸化合物或含錸鉬精礦，估算進口比例在50%以上[92]。預期中國未來航空業(yè)會迅速發(fā)展，對錸的需求將隨之增長。中國的一些斑巖銅（鉬）礦中輝鉬礦可能含有數(shù)百噸錸資源，是國內(nèi)的保障基礎。另一方面，也要積極尋找海外長期穩(wěn)定的合作伙伴，打破美國對錸市場的壟斷。

6.2.12 碲

2020 年全球精煉碲產(chǎn)量估計為562 t，其中中國產(chǎn)量330 t，占比58%。其他重要生產(chǎn)國有俄羅斯（71 t）、日本（70 t）、加拿大（44 t）、瑞典（42 t）。2021 年全球碲儲量3.1 萬t，其中中國6 600 t、美國3 500 t，兩國合計約占1/3。超過90%的碲從電解銅廠的陽極泥中生產(chǎn)，其余從鉛精煉廠產(chǎn)生的浮渣和鉍、銅、鉛鋅礦石冶煉產(chǎn)生的煙塵和氣體中提取。潛在的碲資源包括鉍碲礦和金碲礦礦石[74]。

2021 年，加拿大的一家公司宣布為其新的超純碲生產(chǎn)線追加投資。該生產(chǎn)線預期可生產(chǎn)高達7N 純度的碲，用于數(shù)字和固態(tài)輻射探測器以及其他應用。固態(tài)輻射探測器產(chǎn)生高精度成像，應用于醫(yī)療健康、安全和軍用系統(tǒng)[74]。

據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局數(shù)據(jù)（2017-2022 年Mineral Commodity Summaries），2016-2021 年，全球（不包括美國）生產(chǎn)碲礦產(chǎn)品折合碲金屬2 952 t，中國生產(chǎn)1 810 t，占61%；同期美國凈進口502 t，占全球產(chǎn)量17%。假定美國占全球碲進口量的1/3，中國碲出口比例約為30%。值得注意的是，美國碲進口量在2018 年達到192 t 高值后，2019-2021 年大幅下降為59 t、12 t、22 t。

6.3 關鍵黑色有色貴金屬礦產(chǎn)

6.3.1 鉻

2020 年全球鉻礦產(chǎn)量（金屬量）3 700 萬t，其中南非1 320 萬t，土耳其800 萬t，哈薩克斯坦700 萬t，印度250 萬t，芬蘭229 萬t，其他國家398 萬t。2021 年全球鉻礦儲量5.7 億t，其中哈薩克斯坦2.3 億t，南非2 億t，印度1 億t，土耳其2 600 萬t，芬蘭1 300 萬t。全球鉻資源超過120 億t，95%集中在哈薩克斯坦和南非[74]。

南非是最大的鉻礦生產(chǎn)國。中國是最大的鐵鉻合金和不銹鋼生產(chǎn)國，也是最大鉻消費國。中國鉻礦資源匱乏，鉻礦產(chǎn)品嚴重依賴進口。自1999 年后進口依存度在95%以上，2017 年起進口量維持在1 000萬t 以上[93]。主要進口來源地為南非、哈薩克斯坦和印度等，其中南非占一半以上。

6.3.2 釩

2020 年全球釩礦產(chǎn)量10.5 萬t，其中中國7 萬t，俄羅斯1.95 萬t，南非0.86 萬t，巴西0.66 萬t。2021年，全球釩礦儲量2 400 萬t，其中中國950 萬t，澳大利亞600 萬t，俄羅斯500 萬t，南非350 萬t[74]。

釩產(chǎn)于磷酸鹽巖、鈦磁鐵礦、含鈾（粉）砂巖等礦床，這些母巖中包含不到2%的釩。大量的釩也出現(xiàn)在鋁土礦和煤、原油、油頁巖、油砂等含碳物質(zhì)中。中國以釩鈦磁鐵礦為原料的主要產(chǎn)區(qū)在四川和河北，以石煤為原料的主要產(chǎn)區(qū)在陜西、河南、甘肅、湖北和湖南等地。國外大約有20 余家釩制品生產(chǎn)企業(yè)，除利用釩鈦磁鐵礦為原料外，也利用廢催化劑、石油殘渣等含釩廢物為原料，或者利用氧化釩生產(chǎn)釩鐵[94]。中國和美國是全球前兩大釩消費國家。由于螺紋鋼新標的應用和鋼筋產(chǎn)量進一步提升，2020 年中國釩在鋼中消費強度首次超過全球平均值。2018 年中國生產(chǎn)釩礦產(chǎn)品（折V2O5）8.86 萬t，消費及庫存4.69 萬t，出口比例約47%。2020 年，中國釩表觀消費量（折金屬釩）約為76 200 t，進出口量在數(shù)千噸。從年度數(shù)據(jù)看，基本屬于供需平衡。

6.3.3 鈦

2020 年全球海綿鈦產(chǎn)量23 萬t，其中中國12.3萬t，日本4.9 萬t，俄羅斯3.1 萬t，哈薩克斯坦1.5 萬t。2020 年全球鈦礦產(chǎn)量（TiO2當量）為鈦鐵礦800 萬t（其中中國280 萬t、南非102 萬t、莫桑比克96 萬t、加拿大59 萬t、澳大利亞48 萬t、烏克蘭46 萬t、挪威44 萬t）、金紅石60 萬t（其中澳大利亞19 萬t、塞拉利昂11 萬t、烏克蘭9 萬t、南非8 萬t、肯尼亞7萬t）。2021 年全球鈦礦儲量為鈦鐵礦7 億t（其中中國2.3 億t、澳大利亞1.6 億t、印度8 500 萬t、巴西4 300 萬t、挪 威3 700 萬t、加拿大3 100 萬t、南非3 000 萬t）、金紅石4 900 萬t（其中澳大利亞3 100 萬t、印度740 萬t、南非650 萬t、烏克蘭250 萬t）[74]。

世界鈦礦消費90%為鈦鐵礦。中國是世界最大的鈦精礦生產(chǎn)國和消費國。根據(jù)海關信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，2021 年中國國內(nèi)鈦礦產(chǎn)量（TiO2當量）300 萬t，鈦鐵礦及其精礦凈進口376 萬t，鈦的氧化物和鈦白粉凈出口119 萬t，海綿鈦凈進口1.3 萬t，其他鈦材凈出口0.9 萬t。按照鈦精礦含TiO247.5%折算，估算2021 年中國鈦礦進口比例約為17%。2021 年中國鈦礦主要進口國為莫桑比克、澳大利亞、越南和肯尼亞等國，鈦白粉主要出口國家為印度、巴西、韓國、土耳其、越南、印度尼西亞、阿聯(lián)酋、馬來西亞、法國和泰國等。值得注意的是，中國高端航空級金屬鈦的原料90%依賴于從澳大利亞、越南等國進口。

6.3.4 鎂

2020 年全球鎂礦產(chǎn)量（MgO 當量）2 700 萬t，其中中國1 900 萬t，占70%；其他較重要的生產(chǎn)國包括巴西180 萬t，土耳 其147 萬t，俄 羅斯100 萬t。2020年鎂金屬冶煉產(chǎn)量100 萬t，其中中國88 萬t?？纱罅刻崛℃V化合物的資源全球廣泛分布。鎂金屬可以從海水、天然鹵水、白云石、蛇紋石及其他礦物中提取。已探明菱鎂礦資源和水鎂石資源分別為130 億t 和數(shù)百萬t。白云石、鎂橄欖石和含鎂的蒸發(fā)巖礦物以及含氧化鎂的鹵水資源估計共有數(shù)十億噸。海水中可提取氫氧化鎂。蛇紋石儲量巨大，可作為提取氧化鎂的來源。2021 年全球鎂礦儲量（MgO 當量）72 億t，其中俄羅斯23 億t，中國10 億t，其他國家26 億t[74]。

中國原鎂的大規(guī)模生產(chǎn)是通過“硅熱還原”白云石煅燒氧化鎂實現(xiàn)，在美國則使用電解水合氯化鎂而得到。中國是全球最大的氧化鎂和菱鎂礦生產(chǎn)國、消費國和產(chǎn)品出口國，是美國和許多其他國家氧化鎂的主要進口來源國。2020 年，中國各類鎂金屬出口29 萬t，以鎂金屬估計出口比例為48%。2021 年出口達到47 萬t，出口比例超過50%。

6.3.5 鎳

2020 年全球鎳礦產(chǎn)量251 萬t，其中印度尼西亞77 萬t，菲律賓33 萬t，俄羅斯28 萬t，新喀里多尼亞20 萬t，澳大利亞17 萬t，加拿大16 萬t，中國12 萬t。已探明的平均含鎳大約0.5%或更高的陸基資源至少3 億t 鎳，60%為紅土礦，40%為硫化礦。廣泛分布的鎳資源也在海底錳結(jié)殼和結(jié)核中發(fā)現(xiàn)。2021 年，全球鎳礦儲量超過9 500 萬t，其中澳大利亞和印度尼西亞各2 100 萬t，巴西1 600 萬t，俄羅斯750 萬t，菲律賓480 萬t，中國280 萬t，加拿大200 萬t[74]。

2005 年，中國鎳消費量超過日本和美國，成為全球第一大消費國。2019 年中國鎳消費130 萬t，生產(chǎn)12 萬t，如不考慮廢鋼中含鎳，進口比例90%，主要從印度尼西亞和菲律賓進口。2021 年中國鎳消費量達154 萬t，生產(chǎn)12 萬t，如不考慮廢鋼中含鎳，進口比例92%。由于2020 年印尼出臺鎳礦石不出口政策，2021年中國鎳礦超過九成從菲律賓進口。

值得注意的是，2022 年1 月，特斯拉與美國礦商Talon Metals 簽署一份供貨合同，將在未來6 年內(nèi)向Talon Metals 位于明尼蘇達州的Tamarack 礦山至少采購7.5 萬t 鎳精礦。除此之外，特斯拉還與法屬新喀里多尼亞礦業(yè)公司普羅尼資源、澳大利亞礦業(yè)巨頭必和必拓、巴西淡水河谷、加拿大礦業(yè)公司Giga Metals等多家礦產(chǎn)公司簽署了多份鎳精礦供貨協(xié)議。

6.3.6 鈷

2020 年全球礦產(chǎn)鈷產(chǎn)量14.2 萬t，其中剛果（金）9.8 萬t，俄羅斯9 000 t，澳大利亞5 600 t，菲律賓4 500 t，古巴3 800 t，加拿大3 700 t，巴布亞新幾內(nèi)亞2 900 t，摩洛哥2 300 t，中國2 200 t，印度尼西亞1 100 t，馬達加斯加850 t，美國600 t，其他國家7 600 t。剛果占全球產(chǎn)量的69%。美國已探明鈷資源大約100 萬t，分布在明尼蘇達等10 余州，均為伴生礦。全球已探明陸地鈷資源大約2 500 萬t，絕大部分產(chǎn)于剛果（金）和贊比亞的沉積巖容礦的層狀礦床，澳大利亞及附近島嶼國家和古巴的紅土鎳礦，澳大利亞、加拿大、俄羅斯和美國的基性-超基性巖漿銅鎳硫化物礦床。超過1.2 億t 鈷資源產(chǎn)于太平洋、印度洋和大西洋海底多金屬結(jié)核和結(jié)殼中。2021 年全球鈷礦儲量7 600 萬t，其中剛果（金）3 500 萬t，澳大利亞1 400 萬t，印度尼西亞600 萬t，古巴500 萬t，菲律賓260 萬t，俄羅斯250萬t，加拿大220 萬t，馬達加斯加100 萬t[74]。

剛果（金）是世界最大的礦產(chǎn)鈷來源。中國是世界最大的精煉鈷生產(chǎn)國，絕大多數(shù)進口自剛果（金）的不完全精煉鈷生產(chǎn)。澳大利亞、加拿大也是重要的進口來源國。中國是全球最大鈷消費國，超過80%用于可充電電池產(chǎn)業(yè)。預計2021 年中國鈷消費量9.4 萬t，國內(nèi)礦產(chǎn)量2 200 t，進口比例為97%。

6.3.7 鎢

2020 年全球鎢礦產(chǎn)量7.84 萬t，其中中國6.6 萬t，占84%；越南4 500 t，俄羅斯2 400 t，玻利維亞1 350 t，其他國家均不到100 t。世界鎢資源分布廣泛。中國鎢資源和儲量世界第一，并有一些大礦分布。加拿大、哈薩克斯坦、俄羅斯和美國也有大量鎢資源。2021年全球鎢礦儲量370 萬t，其中中國190 萬t，俄羅斯40 萬t，越南10 萬t，西班牙5.2 萬t，朝鮮2.9 萬t，澳大利亞1 萬t[74]。

中國是世界最大鎢生產(chǎn)國、消費國、出口國。世界鎢供應主要由中國生產(chǎn)，從中國出口。出口鎢產(chǎn)品約90%銷往日本、美國、荷蘭、德國等發(fā)達國家。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局數(shù)據(jù)（1996-2020 年Mineral Commodity Summaries），1994-2018 年中國累計生產(chǎn)鎢礦產(chǎn)品約125 萬t，同期累計凈出口約38 萬t，出口比例30%。值得注意的是，近年來鎢礦產(chǎn)品出口數(shù)量呈增長趨勢，2018 年出口比例超過50%。因新冠疫情影響2019、2020 年出口比例才下降。2016-2020 年，中國生產(chǎn)鎢礦產(chǎn)品分別為7.2 萬t、6.7 萬t、6.5 萬t、6.9 萬t、6.6萬t，出口比例分別為34%、48%、53%、40%、27%[95]。

6.3.8 錫

2020 年全球生產(chǎn)錫礦26.4 萬t，其中中國8.4 萬t，印度尼西亞5.3 萬t，緬甸2.9 萬t，秘魯2 萬t，剛果（金）和巴西各1.7 萬t，玻利維亞1.4 萬t。2021 年全球錫礦儲量490 萬t，其中中國110 萬t，印度尼西亞80 萬t，緬甸70 萬t，澳大利亞56 萬t，巴西42 萬t，玻利維亞40 萬t，俄羅斯20 萬t，秘魯15 萬t，剛果（金）13 萬t[74]。

中國是全球最大錫礦生產(chǎn)國和消費國，也是最大貿(mào)易國。中國精煉錫的消費領域包括錫焊料、鍍錫板（馬口鐵）、錫化學品、錫合金，近年來錫在太陽能光伏焊帶、鉛酸電池等的應用得到迅速發(fā)展。錫焊料占總消費量的一半以上，主要是電子焊錫。由于需求大，2007 年開始中國從錫礦凈出口國變成凈進口國。全球錫礦貿(mào)易格局中，中國占據(jù)重要地位。2020 年中國生產(chǎn)精煉錫20.3 萬t，進口錫精礦15.8 萬t（按40%品位折算，合金屬約6.3 萬t），進口比例31%。八成以上自緬甸進口，其他從澳大利亞、剛果（金）、老撾、越南等國進口。

6.3.9 銻

2020 年全球銻礦產(chǎn)量11.1 萬t，其中中國6.1 萬t，俄羅斯2.5 萬t，塔吉克斯坦1.3 萬t。2021 年全球銻礦儲量大于200 萬t，其中中國48 萬t，俄羅斯35 萬t，玻利維亞31 萬t，吉爾吉斯斯坦26 萬t，緬甸14 萬t，澳大利亞和土耳其各10 萬t[74]。

中國是銻金屬第一生產(chǎn)大國、消費大國和出口大國。美國是中國第一大出口目標國，其次是日本、韓國、比利時等。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局數(shù)據(jù)（2016-2022年Mineral Commodity Summaries），2015-2021 年，中國銻礦產(chǎn)品產(chǎn)量（折金屬量）626 600 t，同期美國從中國進口銻礦產(chǎn)品（折金屬量）103 356t。2014-2018 年，中國生產(chǎn)銻礦產(chǎn)品53 萬t，消費30 萬t，出口比例約43%。

6.3.10 鉍

2020 年全球精煉鉍產(chǎn)量1.9 萬t，其中中國1.6 萬t，老撾1 000 t，韓國970 t，日本570 t，哈薩克斯坦230 t。鉍常作為鉛礦石加工的副產(chǎn)品生產(chǎn)。在中國和越南，鉍是鎢礦和其他金屬礦加工的副產(chǎn)品。玻利維亞的塔斯那礦和中國的一座礦山是僅有的可以作為主產(chǎn)品的鉍礦，塔斯那礦自1996 年已停產(chǎn)[74]。

中國是全球最大的鉍生產(chǎn)國、消費國和出口國，2004-2014 年，中國鉍年產(chǎn)量從10 420 t 快速增加到15 300 t，年消費量從4 515 t 增加到7 534 t，年出口量從3 076 t 增加到8 082 t，2014 年凈出口7 789 t[96]，出口比例為51%。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局數(shù)據(jù)（2016-2022 年Mineral Commodity Summaries），2015-2021 年，中國生產(chǎn)精煉鉍95 000 t，出口美國11 318 t，按照美國占中國出口市場22%（2014 年占比）估計，中國鉍礦產(chǎn)品出口比例為60%。

6.3.11 鉑族

2020 年全球鉑鈀礦產(chǎn)量382.19 t，其中南非185.5 t，俄羅斯116 t，津巴布韋27.9 t，加拿大27 t，美國18.8 t，其他國家6.99 t。全球鉑族資源估計超過10 萬t。大部分鉑族儲量賦存于南非布什維爾德雜巖體。2021年全球鉑族礦儲量7 萬t，其中南非6.3 萬t，俄羅斯4 500 t，津巴布韋1 200 t，美國900 t，加拿大310 t[74]。

中國目前鉑消費以首飾為主，鈀、銠等消費以催化劑為主（銠是唯一能減少汽車尾氣中氮氧化物排放量的鉑族金屬）。鑒于質(zhì)子交換膜電解水制氫是面向可再生能源生產(chǎn)“綠氫”的首選方法，鉑族金屬作為質(zhì)子交換膜電解水制氫反應的催化劑，未來需求大，其供應安全對碳中和進程具有重要影響。中國目前僅有兩座礦山生產(chǎn)少量鉑族礦產(chǎn)品，二次資源利用回收產(chǎn)量也有限。2016-2020 年，中國鉑年供應量從4 t 增加到8 t、鈀年供應量從12 t 增加到16 t。2020 年中國進口鉑87.15 t，進口鈀41.88 t。從2020 年數(shù)據(jù)看，中國鉑進口比例達到90%，鈀和銠分別達到70%和80%[97]。

6.3.12 金2020 年全球礦產(chǎn)金產(chǎn)量3 030 t，其中中國365 t，澳大利亞328 t，俄羅斯305 t，美國193 t，加拿大170 t，加納125 t，墨西哥102 t，烏茲別克斯坦101 t。2021 年全球金礦儲量5.4 萬t，其中澳大利亞1.1 萬t，俄羅斯6 800 t，南非5 000 t，美國3 000 t，印度尼西亞2 600 t，巴西2 400 t，加拿大2 200 t，中國和秘魯各2 000 t，烏茲別克斯坦1 800 t，阿根廷1 600 t，墨西哥1 400 t，巴布亞新幾內(nèi)亞1 100 t，加納和哈薩克斯坦各1 000 t[74]。中國是全球第一大黃金生產(chǎn)國、消費國和進口國。據(jù)中國黃金協(xié)會統(tǒng)計，2021 年中國共生產(chǎn)黃金443.6 t，其中利用國內(nèi)原料生產(chǎn)黃金329 t，利用進口原料生產(chǎn)黃金114.6 t。2021 年中國黃金消費量1 121 t，其中黃金首飾消費量711.3 t，金條及金幣消費量312.9 t，工業(yè)及其他領域消費量96.8 t。根據(jù)國內(nèi)產(chǎn)量和消費量計算，進口比例70%。主要進口來源包括瑞士、澳大利亞、加拿大等。

6.4 戰(zhàn)略非金屬礦產(chǎn)

6.4.1 高純石英

2020 年全球硅材料產(chǎn)量（硅鐵、金屬硅，硅含量）812 萬t，其中中國560 萬t，俄羅斯57.6 萬t，巴西40.4萬t，挪威34.5 萬t，美國27.7 萬t，法國11.2 萬t，馬來西亞10.9 萬t，冰島10.3 萬t。大約70%是硅鐵，主要生產(chǎn)國是中國、俄羅斯和挪威。金屬硅的主要生產(chǎn)國是中國、巴西和挪威[74]。

全球生產(chǎn)SiO2含量≥99.9%高純石英砂的國家主要有美國、中國、挪威、加拿大、俄羅斯、巴西等國。2019 年美國產(chǎn)量65.52 萬t，占全球產(chǎn)量的53%中國產(chǎn)量23.7 萬t，占19%。2019 年全球生產(chǎn)SiO2含量≥99.99%高純石英42.58 萬t，其中美國產(chǎn)量36.24 萬t，占全球85%；挪威產(chǎn)量3.79 萬t，占19.17%；中國產(chǎn)量1.36 萬t，占3.2%。2019 年全球消費高純石英121.44萬t，其中用于電光源領域消費占3.90%，半導體領域消費占65.30%，光伏領域消費占11.93%，光通信領域消費占14.80%，其他領域消費占4.04%。中國是高純石英消費大國，中國光伏產(chǎn)業(yè)為全球市場供應超過70%的組件。全球主要高純石英進口國包括中國、日本等；主要出口國包括德國、韓國和美國等，其擁有資源或先進的高純石英加工技術，出口和高附加值的高純石英精加工制品。2019 年，中國進口高純石英14.45 萬t，其中從德國進口5.27 萬t，占36.47%，其他進口量分別為韓國4.89 萬t、馬來西亞2.13 萬t、美國0.59 萬t、日本0.46 萬t[98]。中國主要進口SiO2含量≥99.99%高純石英，按照2019 年數(shù)據(jù)計算，這一等級高純石英進口比例達到91%。此外，用于芯片制造的SiO2含量≥99.998%的高純石英唯有美國科維亞（原尤尼明）公司可以提供，進口比例100%。

6.4.2 石墨

2020 年全球石墨礦產(chǎn)量96.6 萬t，其中中國76.2萬t，巴西6.36 萬t，莫桑比克2.8 萬t，俄羅斯2.5 萬t，馬達加斯加2.1 萬t，烏克蘭1.6 萬t，挪威1.2 萬t。2021 年全球石墨儲量3.2 億t，其中土耳其9 000 萬t，中國7 300 萬t，巴西7 000 萬t，馬達加斯加2 600 萬t，莫桑比克2 500 萬t，坦桑利亞1 800 萬t[74]。

中國石墨大約76%為鱗片石墨、24%為隱晶質(zhì)石墨。大多數(shù)球化石墨也在中國生產(chǎn)。美國一家正在建設的鋰離子動力電池工廠生產(chǎn)電芯、電池組、驅(qū)動單元和儲能裝置，全部投產(chǎn)后預計每年需要35 200 t球化石墨用于電池負極。位于路易斯安那州的一家澳大利亞工廠一直在生產(chǎn)純化包覆球化石墨，以挑戰(zhàn)中國對全球純化包覆球化石墨生產(chǎn)的控制。新的提純技術使得石墨在碳-石墨復合材料、電子、薄箔、摩擦材料、專門潤滑材料中應用成為可能。柔性石墨生產(chǎn)線似乎是增長最快的市場。正在開發(fā)的大規(guī)模燃料電池應用未來可能消費所有其他領域同樣多的石墨[74]。

當前，全球石墨消費主要集中在中國、日本、韓國、印度、加拿大、巴西、美國等國家，主要出口國為中國、巴西、印度、莫桑比克、朝鮮、加拿大、馬達加斯加等國家，主要進口國為中國、日本、美國、德國、韓國、荷蘭等國家。2019 年，中國石墨產(chǎn)量125 萬t，進口量20 萬t，出口量29 萬t，消費量116 萬t。中國主要是從莫桑比克、馬達加斯加等非洲國家進口鱗片石墨，出口產(chǎn)品以石墨原料及各種規(guī)格的石墨粉片、球化石墨產(chǎn)品為主，主要出口到日本、韓國、印度、美國、伊朗、德國、荷蘭、土耳其等國家[99]。按2019 年數(shù)據(jù)，出口比例7%。

6.4.3 螢石

2020 年全球螢石礦產(chǎn)量824 萬t，其中中國540萬t，墨西哥91.5 萬t，蒙古68.5 萬t，南非33 萬t，越南22 萬t，西班牙13.1 萬t，加拿大10 萬t。2021 年全球螢石儲量3.2 億t，其中墨西哥6 800 萬t，中國4 200萬t，南非4 100 萬t，蒙古2 200 萬t，西班牙1 000 萬t[74]。

俄羅斯、日本、美國是全球螢石進口大國，墨西哥、蒙古、中國是全球螢石出口大國。俄羅斯及亞洲國家主要進口氟化鈣含量≤97%的螢石，美國及歐洲國家主要進口氟化鈣含量＞97%的螢石。中國在全球螢石資源中占有舉足輕重的地位。中國早期生產(chǎn)的螢石主要用于出口，1993 年達歷史高點137 萬t，之后出口量基本保持在100 萬t 以上。2013-2018 年，中國螢石年出口量在40 萬t。2018 年中國氟化鈣含量≤97%的螢石出口目標國家前3 位為韓國、印度和日本，氟化鈣含量＞97% 的螢石出口目標國家前3 位為印度、日本和荷蘭。2018 年中國氟化鈣含量≤97%的螢石進口國家前3 位為蒙古、緬甸和墨西哥，氟化鈣＞97%的螢石進口國家前3 位為墨西哥、南非和緬甸。2018年，中國螢石進口量51.07 萬t，進口量首次超過出口量的40.4 萬t，成為螢石（原礦）凈進口國[100]。氫氟酸、氟硅酸、氟化鋁等是中國大量出口的氟化工產(chǎn)品，日本大金，美國 3M、科慕、霍尼韋爾，法國阿科瑪?shù)确て髽I(yè)都以合資或獨資形式進入中國辦廠，因此中國仍是螢石礦產(chǎn)品凈出口國。值得提及的是，2019 年“多氟多”電子級氫氟酸成功進入韓國三星和SK 兩大半導體公司供應鏈，被最終應用于3D-NAND（閃存）和DRAM（內(nèi)存）存儲器工藝制程。

6.4.4 硼

2020 年，土耳其生產(chǎn)精煉硼酸鹽200 萬t，無疑是全球最大生產(chǎn)國。中國生產(chǎn)硼礦（氧化硼當量）38 萬t，智利、玻利維亞分別生產(chǎn)硼鈉石35 萬t、20 萬t，德國生產(chǎn)硼化合物12 萬t，秘魯生產(chǎn)粗硼酸鹽11 萬t。2021 年土耳其硼礦儲量12 億t，美國和俄羅斯各4 000 萬 t，智利3 500 萬t，中國2 400 萬t[74]。

世界范圍內(nèi)，四種硼酸鹽礦物（硬硼鈣石、四水硼砂、粗硼砂和硼鈉石）占工業(yè)開采硼酸鹽礦物的90%。硼酸鹽礦床與火山活動和干旱氣候有關，最大的商業(yè)可行的礦床位于美國莫哈維沙漠、歐亞大陸南緣的阿爾卑斯帶和南美的安第斯帶。美國礦床主要由粗硼砂、四水硼砂以及鹵水中的硼酸鹽構(gòu)成，少量的硼鈉鈣石和硬硼鈣石。土耳其所有礦床的70%是硬硼鈣石，主要用于制造耐熱玻璃。盡管硼酸鹽用于300 多個領域，但超過3/4 的世界消費用于陶瓷、洗潔劑、廢料和玻璃。中國、印度、荷蘭、馬來西亞和墨西哥是從美國進口大量精煉硼酸鹽的主要國家[74]。

土耳其和美國是世界上兩個最大的硼產(chǎn)品生產(chǎn)國和出口國，其他出口較多的國家還有阿根廷、智利和馬來西亞。中國是全球硼產(chǎn)品最大的進口國，日本對硼礦產(chǎn)品的需求也主要依靠進口，另外韓國以及荷蘭和歐洲大部分國家也需要少量進口。1999-2017年，日本、印度、英國、德國、意大利等國的硼消費量總體保持穩(wěn)定，美國硼消費量從40.1 萬t（B2O3）降至2015 年的23.7 萬t，中國硼消費量從16.5 萬t 增至70.4 萬t，全球硼礦消費中心從美國逐漸轉(zhuǎn)移至中國。中國硼礦對外依存度也由20%增加到80%。硼砂主要從美國進口，硼酸主要從美國、俄羅斯、智利進口，硼鈉鈣石主要從土耳其進口[101]。

6.5 特種氣體礦產(chǎn)-氦氣

氦以α粒子（He2+）形式積聚在天然氣田中，供應商通過分餾法將其分離。2020 年全球氦氣產(chǎn)量1.6億m3，其中美國8 300 萬m3、卡塔爾5 100 萬m3、阿爾及利亞1 400 萬m3、俄羅斯500 萬m3、澳大利亞400萬m3。全球氦氣資源（不包括美國）估計為313 億m3，主要分布于卡塔爾101 億m3、阿爾及利亞82 億m3、俄 羅斯68 億m3、加 拿 大20 億m3、中 國11 億m3。2021 年氦氣儲量分別為美國85 億m3、阿爾及利亞18億m3、俄羅斯17 億m3，卡塔爾儲量大[74]。

2021 年美國A 級氦氣表觀消費量4 000 萬m3，用于磁共振成像、提升氣體、分析和實驗室、電子和半導體制造、焊接、工程和科學，以及許多其他小的用途。美國2021 年氦氣產(chǎn)量下降歸因于幾家生產(chǎn)廠家意外停產(chǎn)，包括土地管理局的粗氦濃縮裝置。俄羅斯一家每年生產(chǎn)6 000 萬m3氦加工廠已建成，2021 年秋季第一條年產(chǎn)2 000 萬m3的生產(chǎn)線已投產(chǎn)，另一條計劃2022 年2 月投產(chǎn)[74]。

近年來中國氦氣需求不斷增加，主要用于核磁共振、制冷、磁懸浮列車、焊接、檢漏和科研等領域。2015-2020 年，中國氦氣需求量從1 459 萬m3增長到2 500 萬m3，同期進口量從1 458.47 萬m3增長到2 071.67 萬m3。2020 年中國主要進口來源國為卡塔爾、美國和澳大利亞。預計未來中國將提高從卡塔爾和俄羅斯等地區(qū)氦氣進口份額。鑒于中國目前每年生產(chǎn)氦氣僅數(shù)十萬立方米，進口比例在98%以上[102]。

7 討論

7.1 中國需要制定關鍵礦產(chǎn)安全保障戰(zhàn)略

中國進入新發(fā)展階段，對關鍵礦產(chǎn)資源安全保障提出了更高要求，既要滿足“碳達峰、碳中和”高質(zhì)量發(fā)展的需求，又要適應“以國內(nèi)大循環(huán)為主、國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進”的新發(fā)展格局。無論是保證經(jīng)濟社會平穩(wěn)運行，還是端穩(wěn)糧食和制造業(yè)飯碗，都需要大宗礦產(chǎn)的供應基本穩(wěn)定；無論是大飛機、艦船、高鐵，還是核電、風電、光伏、電動汽車和燃料電池汽車，還是現(xiàn)代計算機、智能手機、通信衛(wèi)星，這些戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展均需要使用更多樣化的礦產(chǎn)品。在當前全球關鍵礦產(chǎn)資源供應鏈和產(chǎn)業(yè)鏈競爭加劇的形勢下，需要從總體國家安全觀的視角制定中國關鍵礦產(chǎn)安全保障國家戰(zhàn)略，提升關鍵礦產(chǎn)資源安全保障能力，鞏固礦產(chǎn)資源在國家安全全局中的基礎地位。

一是制訂、公布并適時更新關鍵礦產(chǎn)清單。二是基于全產(chǎn)業(yè)鏈進行系統(tǒng)布局，掌握一批關鍵核心技術。三是統(tǒng)籌緊缺礦產(chǎn)和優(yōu)勢礦產(chǎn)，提高話語權(quán)和控制力。四是加強國內(nèi)資源調(diào)查、勘查和選冶等技術攻關。五是建立關鍵礦產(chǎn)儲備制度。六是加強海外資源勘查開發(fā)合作。七是完善相關法律制度。其中，基于全產(chǎn)業(yè)鏈布局、統(tǒng)籌緊缺與優(yōu)勢礦產(chǎn)和加大調(diào)查勘查力度等尤為重要。

制訂和公布關鍵礦產(chǎn)清單是目前國際普遍做法。清單是礦產(chǎn)資源安全戰(zhàn)略的核心。一份公開的清單可以全方位調(diào)動政府、科學機構(gòu)、企業(yè)、社會各界力量，為開展戰(zhàn)略規(guī)劃、資源調(diào)查、礦產(chǎn)勘查、理論創(chuàng)新、技術研發(fā)、產(chǎn)業(yè)再造、人才培養(yǎng)等提供引領。一份科學的、符合中國資源、產(chǎn)業(yè)實際和發(fā)展趨勢的清單，可以引導資本、技術、智力投向正確的方向，真正為資源和產(chǎn)業(yè)安全保障作出各自應有的貢獻。關鍵礦產(chǎn)儲備方面，要分類施行儲備政策，大宗礦產(chǎn)實施180 d儲備，三稀金屬礦產(chǎn)，特別是通過綜合回收生產(chǎn)的三稀金屬礦產(chǎn)，實施不限量儲備。海外資源勘查開發(fā)合作宜重點依托“一帶一路”建設，通過投資、貿(mào)易、外交，以及與資源產(chǎn)出國或原材料生產(chǎn)國共享技術和信息、合作培養(yǎng)各類人才、共同建設采-選-運基礎設施、建立聯(lián)合儲備機制等途徑，構(gòu)建穩(wěn)定的、可持續(xù)的供應鏈。關鍵礦產(chǎn)全球供應鏈安全是全球治理的重要內(nèi)容，要通過法治途徑保證中國礦產(chǎn)資源用于增加中國和全世界民生福祉，并發(fā)揮優(yōu)勢礦產(chǎn)資源在國際博弈中的作用。

7.2 基于全產(chǎn)業(yè)鏈進行系統(tǒng)布局，掌握一批關鍵核心技術

當今圍繞關鍵礦產(chǎn)的國際博弈已經(jīng)不是簡單的礦產(chǎn)品供需的博弈，而是全產(chǎn)業(yè)鏈條的博弈。一種礦產(chǎn)從發(fā)現(xiàn)到進入終端消費領域，其生命周期貫穿全產(chǎn)業(yè)鏈，在不同階段發(fā)揮不同作用，支撐不同產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)生不同價值。從全產(chǎn)業(yè)鏈進行系統(tǒng)布局，在產(chǎn)業(yè)鏈的不同環(huán)節(jié)掌握一批關鍵核心技術，真正用好關鍵礦產(chǎn)資源，發(fā)揮其應有的技術和經(jīng)濟效能，是關鍵礦產(chǎn)供應安全最重要的保障。

日本、美國由于其在材料、零部件乃至最終產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)掌握關鍵核心技術，大量利用了他國（包括中國）的關鍵礦產(chǎn)資源。作為美國重要戰(zhàn)略性武器、精密儀器配件供應國，日本是全球最大稀土進口國，但日本不進口稀土礦石，而是采用國家戰(zhàn)略囤積。近年來，日本為一些潛在稀土資源國提供貸款或援助，企業(yè)積極跟進在當?shù)赝顿Y辦廠；日本在中國進行稀土中初級加工端投資，合資企業(yè)在當?shù)卮罅抠I入稀土初加工產(chǎn)品，運到國外進行深加工或儲備，并成功規(guī)避中國出口限制[103]。美國是全球鎵的最大消費國。美國AXT（American Xtal Technology）公 司 在 中 國 共 有10 家子公司和合資企業(yè)，在中國生產(chǎn)砷化鎵、磷化銦和鍺單晶片等高性能半導體基板及其他關鍵原材料和零件，保證了美國航空航天、國防、高性能計算機、通信等領域的關鍵礦產(chǎn)品需求。

中國具有世界上唯一齊全的產(chǎn)業(yè)門類。在關鍵礦產(chǎn)領域，中國生產(chǎn)了全球39%的精煉銅、56%的原鋁、36%的鎳、30%的錫、52%的銻、90%的鎂（金屬）、52%的海綿鈦、90%的稀土和鎢、60%的螢石。但是這種產(chǎn)量和產(chǎn)能優(yōu)勢并不代表技術優(yōu)勢。電動汽車和電力電子高端銅材技術落后于人，發(fā)動機用鎳基高溫合金尚待突破，鋁合金、鎂合金等輕量化技術尚未大量應用，稀土永磁技術還主要處在中低端，新型電池技術研發(fā)不足，氫能也多使用現(xiàn)有舊技術。中國亟待掌握并突破一批關鍵核心技術尤其是終端產(chǎn)品的核心技術，如高端稀土功能材料、高純稀有金屬材料、高溫合金、砷化鎵晶圓等高端新材料技術，飛機發(fā)動機、高安全動力電池、高效驅(qū)動電機、智能制造與機器人等終端應用技術。

7.3 統(tǒng)籌緊缺礦產(chǎn)與優(yōu)勢礦產(chǎn)，提高話語權(quán)和控制力

每個國家都會有許多礦產(chǎn)品既不能滿足需求，也沒有大量已查明礦床供開采，而主要依靠進口。一些礦產(chǎn)（例如鋰、鈹、鈮、鉭、鈷、鎳、鉑族、高純石英等）目前產(chǎn)量基本上僅限于一個或幾個國家，供應存在風險。

中國有11 種凈出口的優(yōu)勢礦產(chǎn)，對清潔能源轉(zhuǎn)型等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)以及國防軍工具有關鍵作用。除了眾所周知的稀土，鎵、鍺、銦、鎢、銻、螢石和石墨等也都具有極為重要的技術和軍事用途。如和砷化鎵半導體是智能手機射頻芯片、F 系戰(zhàn)機、宙斯盾驅(qū)逐艦和國家導彈防御系統(tǒng)相控陣雷達（雷達的關鍵器件是砷化鎵發(fā)送/接收組件）等的關鍵材料，鍺是光導纖維、紅外探測和夜視裝備等的關鍵材料。中國鎵產(chǎn)量占全球鎵產(chǎn)量的95%以上，而美國以砷化鎵晶圓以及金屬鎵的形式進口了幾乎全球所有鎵礦產(chǎn)品。中國可以統(tǒng)籌緊缺和優(yōu)勢礦產(chǎn)，在全球供應鏈中充分發(fā)揮優(yōu)勢礦產(chǎn)的作用，提高話語權(quán)和控制力，間接緩解緊缺礦產(chǎn)的約束，必要時還可用于維護國家利益。

7.4 加強國內(nèi)關鍵礦產(chǎn)資源調(diào)查、勘查和選冶等技術攻關

關鍵礦產(chǎn)中，銣、銫、鉿、鎵、鍺、銦、錸、碲等稀有稀散金屬礦產(chǎn)多是共、伴生礦產(chǎn)，在開采主礦產(chǎn)時被綜合回收。共、伴生礦產(chǎn)的生產(chǎn)受到主礦產(chǎn)生產(chǎn)動向影響，一些礦產(chǎn)（如鋅、鉬等）雖沒有列入清單但因共、伴生礦產(chǎn)而被關聯(lián)上。隨著礦產(chǎn)資源應用領域的變化，關鍵礦產(chǎn)的清單也會不斷更新，例如光伏發(fā)電很可能成為金屬銀的一個重要應用領域，1 億千瓦光伏發(fā)電裝置需消耗約8 500 t 銀，也許不久銀就成了關鍵礦產(chǎn)。

作為關鍵礦產(chǎn)安全保障最基礎的工作，調(diào)查、勘查和利用技術攻關至關重要。一是關鍵礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀與潛力動態(tài)評價。建設貫穿關鍵礦產(chǎn)全生命周期、覆蓋全球和全產(chǎn)業(yè)鏈的基本數(shù)據(jù)庫，并適時進行動態(tài)更新。二是關鍵礦產(chǎn)資源專項調(diào)查。既有針對一種或幾種礦產(chǎn)的全國性摸家底調(diào)查，也有針對一種或幾種礦產(chǎn)重要遠景區(qū)的找礦調(diào)查。三是關鍵礦產(chǎn)資源重點勘查。既有新發(fā)現(xiàn)大型礦產(chǎn)地的集中勘查，也有重要在產(chǎn)礦山的接替資源勘查。四是關鍵礦產(chǎn)資源勘查、開采乃至加工技術的攻關。既包括航空物探、衛(wèi)星遙感等數(shù)據(jù)獲取技術，大數(shù)據(jù)智能預測等數(shù)據(jù)處理技術以及地球深部探測技術等，也包括綠色采礦技術，金屬、礦物分離提純以及深加工技術等。這些工作都是支撐國家關鍵礦產(chǎn)資源安全所必需的基礎研究工作，需由國家財政長期穩(wěn)定支持。

致謝翟裕生院士、葉天竺教授級高工、嚴光生研究員審閱了初稿，為本文內(nèi)容完善提供了建議性意見；王保良、嚴鐵雄、王安建、王高尚、邵厥年、王京彬、林元華、陳仁義、王登紅、馬飛宙、張作衡、邢樹文、琚宜太、唐靖炎、袁繼明、張安文、李建武、陳其慎、王全明、于曉飛、劉長淼、王平戶、易繼寧、郭佳、張之武等專家對清單擬定提供了很好的意見。在此一并致謝！