黃 翀，陳其慎，李 穎，柳群義

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；3.全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心，北京 100037)

錸在地殼中豐度極低，屬稀有稀散金屬。關(guān)于錸的用途、供需形勢(shì)等一直以來(lái)并沒(méi)有受到人們的重視。但隨著當(dāng)今世界航空航天事業(yè)的發(fā)展，錸的重要性越來(lái)越凸顯，因此在了解全球和國(guó)內(nèi)錸資源概況的基礎(chǔ)上，分析全球和中國(guó)未來(lái)錸資源的需求形勢(shì)，更有利于我國(guó)制定未來(lái)錸資源戰(zhàn)略。

1 錸資源狀況

1.1 全球錸資源概況

全球錸資源分布不均衡，集中于智利、美國(guó)和俄羅斯等少數(shù)國(guó)家。2012年世界錸儲(chǔ)量2500t，其中智利1300t，占全球錸儲(chǔ)量的半數(shù)以上，其余主要國(guó)家依次為美國(guó)(390t)、俄羅斯(310t)、哈薩克斯坦(190t)和亞美尼亞(95t)等[1](圖1)。

1.2 中國(guó)錸資源概況

我國(guó)錸資源并不豐富，2012年我國(guó)錸的保有資源儲(chǔ)量237t[2]。陜西占全國(guó)錸總儲(chǔ)量的44.3%，其余依次為黑龍江(31.6%)、河南(12.7%)，三省的錸儲(chǔ)量占全國(guó)錸儲(chǔ)量的近90%(圖2)。產(chǎn)錸礦床有11處，分布于9個(gè)省，幾乎全部伴生于鉬礦床中，儲(chǔ)量集中分布在陜西金堆城斑巖鉬礦、河南欒川南泥湖斑巖-矽卡巖型鉬礦、吉林大黑山斑巖鉬礦等大-超大型礦床中[3]。

圖1 2012年全球錸儲(chǔ)量占比圖(數(shù)據(jù)來(lái)源：USGS)

圖2 中國(guó)錸儲(chǔ)量占比圖(數(shù)據(jù)來(lái)源：濕法冶金)

2 錸的用途及消費(fèi)

錸最大的用途是用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片，鎳基錸超合金可以提高合金的蠕變強(qiáng)度和葉片的工作溫度，這是其它金屬無(wú)法替代的作用；其次是用作煉油用的重整催化劑(鉑-錸催化劑)。2012年全球錸消費(fèi)量69t，航空航天領(lǐng)域的消費(fèi)占比高達(dá)65%左右，鉑-錸催化劑的消費(fèi)占比為22%，這兩大部門(mén)主導(dǎo)了錸的消費(fèi)市場(chǎng)。

圖3 2012全球錸消費(fèi)結(jié)構(gòu)占比圖(數(shù)據(jù)來(lái)源：mmta)

美國(guó)是世界領(lǐng)先的航空航天高溫合金生產(chǎn)商，也是世界最大的錸消費(fèi)國(guó)。2012年美國(guó)錸的消費(fèi)量44t，占全球消費(fèi)量的63.8%，是2003年的2.3倍，年均增速9.6%。其中，美國(guó)三大消費(fèi)商Cannon Muskegon Corp、GE、Pratt & Whitney消費(fèi)錸約40t，占全球消費(fèi)量的60%左右。

近年來(lái)，中國(guó)的錸消費(fèi)量穩(wěn)定在10t左右，由于國(guó)內(nèi)含錸鉬礦的綜合利用水平較低，導(dǎo)致錸的產(chǎn)量偏低，需要從國(guó)外進(jìn)口來(lái)滿足部分需求，對(duì)外依存度達(dá)50%。

3 錸資源需求預(yù)測(cè)

全球錸資源需求主要來(lái)自航空航天領(lǐng)域，隨著全球民用航空市場(chǎng)的擴(kuò)大以及低成本航空公司在世界各地的持續(xù)擴(kuò)張，民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)量將保持增長(zhǎng)；由于亞太地區(qū)持續(xù)動(dòng)蕩的政局形勢(shì)以及可能發(fā)生的武裝沖突，亞太地區(qū)是全球增長(zhǎng)速度最快的軍用裝備市場(chǎng)。此外，烏克蘭局勢(shì)的緊張也將導(dǎo)致美國(guó)、歐盟、俄羅斯等軍事大國(guó)加強(qiáng)自身的軍隊(duì)建設(shè)。另外，一旦中國(guó)突破了先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的瓶頸，其產(chǎn)量將也將出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。因此，預(yù)計(jì)未來(lái)10～20年，全球錸資源的需求量可能出現(xiàn)2～3倍的增長(zhǎng)。

由于錸的消費(fèi)領(lǐng)域集中，因此本文采用部門(mén)預(yù)測(cè)法，分別對(duì)航空航天領(lǐng)域及催化劑領(lǐng)域進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。雖然通常情況下，民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪直徑要略大于軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪直徑，但二者在葉片的錸含量、葉片數(shù)量及規(guī)格上各有不同，因此，本文統(tǒng)一按照單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)含錸量25kg(Lipmann Walton & CO LTD數(shù)據(jù))，同時(shí)假設(shè)平均一架飛機(jī)配備2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)(有單發(fā)、雙發(fā)、同時(shí)有備用)[4]進(jìn)行測(cè)算。

3.1 全球錸資源需求預(yù)測(cè)

3.1.1 民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)需求分析

據(jù)波音公司《2012～2031年全球飛機(jī)市場(chǎng)展望》預(yù)測(cè)，到2031年全球民用飛機(jī)新機(jī)交付量為34000架，則發(fā)動(dòng)機(jī)需求數(shù)量約68000臺(tái)，累計(jì)需求錸約1700t，平均每年消耗85t。

3.1.2 軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)需求分析

據(jù)Rolls-Royce(全球四大航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商之一)2012年預(yù)測(cè)，未來(lái)20年，全球軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)新機(jī)市場(chǎng)銷售總價(jià)值為1600億美元。按單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)售價(jià)500萬(wàn)美元計(jì)算[5]，未來(lái)20年新機(jī)銷售量約為32000臺(tái)，累計(jì)需求錸約800t，平均每年消耗約40t。

因此，預(yù)計(jì)2012～2030年全球錸在航空航天方面的需求總量累計(jì)接近2400t，平均每年消耗約125t。

3.1.3 未來(lái)全球重整催化劑對(duì)錸資源需求分析

錸在石油化工方面的主要用途是作為煉汽油用的重整催化劑。每年全球約有15t的錸用以重整催化劑。2012年，全球汽油產(chǎn)量約9億t，粗略估算煉1t油需要錸1.7×10-8t。據(jù)美國(guó)能源咨詢公司Hart energy預(yù)測(cè)，2030年全球汽油需求量約為11億t，所以預(yù)計(jì)2030年在催化劑方面的錸需求量約為18t。

綜合考慮航空發(fā)動(dòng)機(jī)、催化劑及其他方面的需求，預(yù)計(jì)2012～2030年全球錸需求量約2800t，平均每年需求量約150t。

3.2 中國(guó)錸資源需求預(yù)測(cè)

3.2.1 未來(lái)中國(guó)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)需求分析

我國(guó)目前無(wú)法自主生產(chǎn)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，據(jù)新華網(wǎng)報(bào)道，預(yù)計(jì)10～15年后，中國(guó)能研制出自己的先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，2025年以前，我國(guó)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)將繼續(xù)依賴進(jìn)口。如果2025年之后，國(guó)產(chǎn)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)能夠量產(chǎn)，按年產(chǎn)350臺(tái)計(jì)算(參考《民航行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)2012》數(shù)據(jù))，到2030年，錸的累計(jì)需求量為44t，平均每年消耗約10t。

3.2.2 未來(lái)中國(guó)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)需求分析

軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求主要來(lái)自于三方面：①對(duì)本國(guó)國(guó)防力量的維持及提高;②發(fā)動(dòng)機(jī)的更新?lián)Q代及維護(hù);③本國(guó)與其他國(guó)家的局勢(shì)緊張將導(dǎo)致軍需裝備的擴(kuò)張。

我國(guó)從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，軍費(fèi)一直保持兩位數(shù)的增幅，過(guò)去十年，我國(guó)軍費(fèi)增幅位居世界第二，僅次于美國(guó)。2012年溫家寶總理在十一屆全國(guó)人大五次會(huì)議上提出要“大力提高國(guó)防科技和武器裝備自主創(chuàng)新能力”，這表示國(guó)家在軍事研發(fā)和軍事裝備上的投入將繼續(xù)加大，以提高我國(guó)的國(guó)防力量。據(jù)“洞察中國(guó)”分析，未來(lái)5～10年中國(guó)將造出下一代WS-15發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)中國(guó)海軍將裝備數(shù)艘“遼寧艦”級(jí)大型航母，艦載機(jī)殲-15產(chǎn)量也將隨之增加，未來(lái)中國(guó)的空中力量將進(jìn)一步增強(qiáng)。

2007年以來(lái)，中國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)的數(shù)量明顯減少，數(shù)量由2007年的1520架減少到2013年的1230架，但三代以上戰(zhàn)機(jī)比例由22%提高到了41%，先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的比例顯著提高(圖4)。戰(zhàn)斗機(jī)的更新?lián)Q代離不開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)的更新?lián)Q代，目前中國(guó)最新研制出的WS-10發(fā)動(dòng)機(jī)正在逐步列裝于J-10、J-11及J-15戰(zhàn)機(jī)，未來(lái)WS-10發(fā)動(dòng)機(jī)普及率將繼續(xù)增大。

圖4 2007年及2013年中國(guó)戰(zhàn)機(jī)對(duì)比(數(shù)據(jù)來(lái)源：簡(jiǎn)氏防務(wù))

近年來(lái)，中國(guó)與周邊一些鄰國(guó)在領(lǐng)土及歷史問(wèn)題上爭(zhēng)端不斷，地區(qū)局勢(shì)的緊張使得我國(guó)必須加強(qiáng)國(guó)防建設(shè)才能捍衛(wèi)主權(quán)和自身利益。因此，軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制及發(fā)展必然成為我國(guó)當(dāng)下及未來(lái)的要?jiǎng)?wù)。

2010年，中國(guó)軍用飛機(jī)產(chǎn)量為94架，據(jù)“簡(jiǎn)氏防務(wù)”預(yù)測(cè)，到2020年中國(guó)軍用飛機(jī)產(chǎn)量將超過(guò)190架，年均增長(zhǎng)率為7%。另外，我國(guó)有望在2020～2030年間研制成功新一代軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)WS-15，同時(shí)WS-10系列發(fā)動(dòng)機(jī)也將在此期間達(dá)到規(guī)?；慨a(chǎn)，因此我國(guó)軍用飛機(jī)產(chǎn)量在2020～2030年間將繼續(xù)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2030年軍用飛機(jī)年產(chǎn)量將超過(guò)380架，帶動(dòng)錸需求量約20t。

3.2.3 未來(lái)中國(guó)催化劑對(duì)錸資源需求分析

美國(guó)是全球汽油生產(chǎn)大國(guó)，每年約有20%的錸用于汽油的煉制。2000～2012年，美國(guó)錸在催化劑中的消費(fèi)量與汽油的產(chǎn)量之比在1.8×10-8至3×10-8之間波動(dòng)，較為穩(wěn)定，比例系數(shù)均值為2.2×10-8(圖5)。

圖5 2000～2012美國(guó)催化劑錸消費(fèi)量與汽油產(chǎn)量之比(數(shù)據(jù)來(lái)源：EIA)

2000以來(lái)，中國(guó)的汽油產(chǎn)量一直保持著較高的增速，年均增長(zhǎng)率在7%左右。每年中國(guó)汽油主要消費(fèi)于交通領(lǐng)域，因此，中國(guó)的汽油消費(fèi)與汽車、摩托車等行業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)，當(dāng)國(guó)家汽車、摩托車產(chǎn)量和保有量達(dá)到峰值時(shí)，汽油消費(fèi)峰值也同時(shí)到來(lái)。據(jù)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心成果，中國(guó)的汽車產(chǎn)量及保有量在2025年前后到達(dá)峰值，預(yù)計(jì)2025年之前，中國(guó)的汽油產(chǎn)量將繼續(xù)保持7%左右的增速，之后到2030年增速放緩。因此，預(yù)測(cè)2030年我國(guó)汽油產(chǎn)量將達(dá)到2.7億t左右，錸在催化劑方面的需求量約為6t。

由于中國(guó)的航空工業(yè)特別是民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制方面的不確定因素較大，因此未來(lái)中國(guó)錸資源需求也同樣具有不確定性，但需求量無(wú)疑呈上升趨勢(shì)。綜合前文分析，2030年我國(guó)錸資源需求量約在30～40t左右，2012～2030年我國(guó)錸資源累計(jì)需求量約在330～380t左右。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著未來(lái)航空航天業(yè)的發(fā)展及軍用需求的加大，全球錸需求量將保持增長(zhǎng)趨勢(shì)。中國(guó)擁有全球第二大航空運(yùn)輸市場(chǎng)，一旦掌握了先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)，中國(guó)錸的消費(fèi)量將會(huì)有大幅增長(zhǎng)，目前中國(guó)錸消費(fèi)量約占全球消費(fèi)量的1/7，預(yù)計(jì)2030年，中國(guó)錸需求量最大約40t，占全球比例將接近1/5，并有繼續(xù)提高的趨勢(shì)。

中國(guó)錸的保有資源儲(chǔ)量237t，按照預(yù)測(cè)的消費(fèi)趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)資源僅能保障到2025年前后，資源保障程度較低。同時(shí)，國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)并沒(méi)有在錸的生產(chǎn)方面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，導(dǎo)致很多資源無(wú)法利用甚至白白浪費(fèi)。

因此，建議提高鉬礦山綜合利用水平，增加礦山錸產(chǎn)量；鼓勵(lì)企業(yè)加強(qiáng)錸的回收，形成錸資源回收產(chǎn)業(yè)化；錸在國(guó)防軍工方面有重要作用，有必要建立錸的戰(zhàn)略儲(chǔ)備機(jī)制。通過(guò)以上這些途徑，來(lái)保證我國(guó)錸資源的供應(yīng)安全。

[1] Désirée E Polyak，Jr.RHENIUM Mineral Commodity Summaries[R].Reston:US Geological Survey，2011-2013.

[2] 彭真.從礦石中回收錸的研究進(jìn)展[J].濕法冶金，2012(2):76-78.

[3] 吳賢.錸的性質(zhì)及錸資源分布[J].礦業(yè)快報(bào)，2008(11)：67-69.

[4] 吳華.航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)研究報(bào)告[R].興業(yè)證券，2012.

[5] 陸洲.軍工行業(yè)系列報(bào)告之二十二[R].光大證券，2013.