張福良 李雨潼 李曉宇
(1.中國地質調查局發(fā)展研究中心;2.自然資源部礦產勘查技術指導中心;3.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院)
稀土元素包括化學元素周期表中的15個鑭系元素和鈧、釔。目前,已發(fā)現(xiàn)的稀土礦物大約有250種,主要可以分為3種存在形式,即以離子化合物形式賦存于礦物晶格中從而形成獨居石、氟碳鈰礦等,以類質同象形式分散于造巖礦物和稀有金屬礦物中形成磷灰石、螢石等以及呈離子狀態(tài)被吸附于礦物表面或顆粒間形成各種黏土礦物、云母類礦物。由于稀土對于改善產品性能、增加產品種類、提高生產效率起到了巨大作用,因此被廣泛應用于冶金、軍事、石油化工、玻璃陶瓷、農業(yè)等傳統(tǒng)領域以及新材料領域。本研究通過分析國內外稀土資源開發(fā)利用現(xiàn)狀,并就加強新時期我國稀土管理工作提出幾點建議。
全球稀土資源主要分布于中國、巴西、美國、澳大利亞、馬來西亞、印度等國家,由圖1可知:我國稀土資源儲量占比一般在35%以上,越南稀土儲量占比為18%(2017年),俄羅斯稀土儲量占比約15%(2017)。
美國地質調查局(USGS)2018年1月的數(shù)據(jù)顯示,全球稀土儲量超過1.6億t,其中,中國約占36%,巴西和越南分別以18%的比重位居第二,俄羅斯、印度、澳大利亞稀土儲量占比分別為15%、6%、3%。
圖1 2014—2017年全球稀土儲量分布
我國稀土資源儲量不但豐富,而且礦種和稀土元素齊全、品位高、礦點分布合理。截至目前,已在全國22個省市區(qū)發(fā)現(xiàn)了上千處的礦床以及礦化點[1],主要的稀土礦產地包括內蒙古包頭白云鄂博輕稀土礦、江西贛南中重稀土礦、四川涼山及山東微山輕稀土礦、湖南褐釔鈮礦、廣東粵北中重稀土礦以及近年來在陜西探測到的輕稀土礦、新疆鈮鉭鉿大型中重稀土礦和云南特大型稀土金屬風化殼礦床等。該類稀土礦資源量約占我國稀土資源總量的98%,形成了北、南、東、西的分布格局,具有“北輕南重”的分布特點。其中,內蒙古包頭白云鄂博礦區(qū)的輕稀土資源儲量占全國總儲量的83%以上,居世界第一。由于以往多年大量出口以及非法開采,我國稀土資源儲量呈下降趨勢,尤其是中重稀土儲量下降幅度較大。
根據(jù)美國地質勘查局(USGS)統(tǒng)計數(shù)據(jù),2015年我國稀土礦產品產量為10.5萬t,2016年我國稀土礦石產量占全球總產量的88.91%,2017年我國以36%的稀土儲量占比供應了全球80%的稀土產量。2017年我國內蒙古包頭白云鄂博稀土產量約90 000 t,四川約25 000 t,南方江西等五省產量約50 000 t,其他地區(qū)大約5 000 t[2]。2018年度全國稀土礦開采總量控制指標為12萬t,比去年增加了1.5萬t,其中第一批稀土礦(稀土氧化物REO)開采總量控制指標為73 500 t,包括離子型(以中重稀土為主)稀土礦指標12 530 t和巖礦型(輕)稀土礦指標60 970 t[3]。從數(shù)據(jù)上來看,2018年第一批稀土開采量比2017年國家規(guī)劃的第一批稀土開采總量控制指標52 500 t提升了40%。
我國自1998年開始,稀土消費量便超過美國一直居于世界第一位。截至目前,我國稀土消費量發(fā)生過2次大幅度下降,第1次受金融危機影響,2008年我國稀土消費量較2007年下降了6.7%;第2次是由于2011年稀土市場價格突然暴漲,導致稀土消費量大幅下降,2012年和2013年的稀土消費量僅為6.5萬t,之后隨著價格下調,我國稀土消費量才逐漸回升。2014年我國稀土消費量達到8.5萬t,較2013年增長了31%,2015年則為9.8萬t。據(jù)統(tǒng)計,2017年稀土消費量約10 t,約占全球稀土需求的56%。到2020年,我國稀土消費總量預計可達19萬t,約占全球總消費量的68%。目前,我國稀土的消費領域主要可分為傳統(tǒng)領域和新材料領域[4]。傳統(tǒng)領域主要包括冶金、石油化工、玻璃陶瓷、農業(yè)、輕紡業(yè)等,新材料領域包括稀土永磁材料、拋光材料、熒光材料、貯氫材料和催化材料。隨著全社會對清潔能源需求日益增長,以稀土永磁為代表的新興市場在稀土應用中所占的比例越來越大[5]。如圖2所示,2015年傳統(tǒng)領域內稀土資源應用占比為13.4%,新材料領域稀土資源應用占比為79.38%。根據(jù)相關統(tǒng)計,與2017年相比,2018年磁材領域稀土資源應用占比增長了6.6%。在傳統(tǒng)領域(催化劑、玻璃、冶金、陶瓷等)內稀土資源應用占比也以2%~3%的速度穩(wěn)定增長。
圖2 2015年來我國稀土消費結構
我國自1998年以來一直保持著稀土出口國的特殊地位,不僅是世界第一稀土出口大國,也是高純、高附加值產品出口大國。在世界稀土市場上,我國是唯一能夠大量供應不同等級、不同品種稀土產品的國家。我國稀土出口主要流向日本、美國、法國、荷蘭、意大利和韓國等70多個國家和地區(qū)。2003年我國稀土出口量最大,約7.5萬t。自2011年開始,稀土出口量急劇下降,出口量不足2萬t,主要是由于2011年我國稀土開采、進出口貿易的宏觀調控、市場需求以及打擊違法違規(guī)開采稀土行為等因素作用所致。2015年我國取消稀土出口配額和稀土出口關稅后,出口量有明顯提升。雖然2016年稀土供應過量導致價格大幅下滑,但同年1—9月累計出口稀土材料達3.52萬t,比2015年同期增長了50%。截至2018年8月底,我國稀土出口總量達3.5萬t,達到2017年全年出口總量5.118萬t的68%左右,出口金額已達到34.6億美元。根據(jù)海關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2017年我國共進口稀土產品約3.44萬t,金額約1.81億美元,其中,稀土化合物進口量約3.43萬t,稀土金屬約81 t。2017年稀土化合物進口量同比上漲了109%,稀土金屬進口量同比上漲了430.03%。從進口國家和地區(qū)來看,2017年我國稀土產品主要進口來源國為緬甸和馬來西亞,兩國進口的稀土產品總量占我國稀土產品總進口量的91%。
1960年以前,巴西、印度、馬來西亞、澳大利亞都曾在稀土原料生產上各領風騷,但是20世紀60年代中期,美國在稀土生產中占據(jù)主導地位,80年代我國取代美國成為世界第一稀土生產大國[6]。目前世界上主要進行稀土礦生產的國家有中國、美國、俄羅斯、吉爾吉斯斯坦、印度、巴西、馬來西亞等,其中,美國、加拿大、澳大利亞和俄羅斯的生產規(guī)模相對較大,法國擅長生產高純的單一稀土,日本在稀土深加工產品生產方面居世界領先地位。2017年世界稀土產量約17.8萬t(折合稀土氧化物REO),除中國以外的國家約占比10.12%,其中澳大利亞萊納斯公司2017年稀土產量約1.5萬t,比2016年略有增加。俄羅斯鈰鈮鈣鈦礦稀土產量約2 000 t,印度稀土產量約1 200 t[2]。
稀土在全球范圍內的消費領域為催化劑、玻璃、拋光粉、冶金、磁體、熒光粉和顏料、陶瓷及其他(包括農業(yè))[7]。近年來,以稀土永磁材料為代表的新興消費領域隨著全世界對環(huán)境問題和清潔能源的日益重視,所占比例也越來越高。目前,中國、美國、日本等是世界稀土消費大國。2015年全球稀土總需求量達到16萬t左右(REO計算),其中,磁性材料消耗稀土7.8萬t,拋光材料消耗稀土4萬t,熒光材料消耗稀土8 000 t,貯氫材料消耗稀土1萬t。美國稀土消費領域以催化劑為主,2015年美國稀土消費量1.7萬t,居世界第二位,2016年美國稀土各消費領域占比為催化劑55%、冶金應用及合金15%、陶瓷及玻璃10%、玻璃拋光10%、其他10%[8]。日本稀土主要消費領域為信息、通信、電子與汽車等高新技術產業(yè),傳統(tǒng)領域稀土消耗量一直呈下降趨勢,2013年玻璃添加劑領域所需的稀土量僅為670 t,催化劑、稀土永磁、儲氫合金領域的稀土用量呈上升趨勢,2014年日本稀土消費量為1.4萬t,位居世界第三位[9]。近年來,日本新材料領域消耗的稀土量約占總消耗量的80%,各種新材料稀土消耗占比為拋光粉26%、稀土永磁23%、催化劑14%、鎳氫電池14%,熒光材料4%、其他19%,未來日本新材料領域消耗的稀土量將越來越大。歐洲稀土消費結構則介于日本和美國之間。
美國一方面從中國、法國、印度等國家進口稀土產品,另一方面向世界30多個國家和地區(qū)出口稀土產品。2015年美國稀土產品進口量為11 920 t,進口金額達1.6億美元,主要進口源為中國、法國、日本等,出口量7 860 t。由于2015年稀土礦山關停導致2016年美國稀土出口大幅回落,進口量較2015年增加了6%,2016年進口額約為1.2億美元,大約有72%的進口量來自中國,愛沙尼亞、法國、日本分別提供了7%、5%、5%的來源,來自其他國家的進口量約占11%[8]。根據(jù)美國地質調查局(USGS)統(tǒng)計資料,2017年美國進口了價值1.5億美元的稀土材料??傮w上,美國對外稀土依賴程度非常高,大部分稀土需要進口。
日本大部分產品所需的稀土原材料都依賴進口,中國是日本最大的稀土進口國之一。為了減少對我國稀土礦進口依賴,日本尋求其他國家或者其他方法來獲得稀土資源。首先將從美國、越南、澳大利亞、哈薩克斯坦的稀土進口量提升了3倍左右,每年進口量超過1萬t[10-12]。此外,日本通過回收稀土資源、尋找稀土元素替代品、在海底勘探稀土資源等方法滿足國內稀土需求[13]。據(jù)相關報道,2018年日本早稻田大學講師高谷雄太郎和東京大學教授加藤泰浩等組成的研究小組在海底發(fā)現(xiàn)了稀土,資源量超過1 600萬t,但目前日本并不具備稀土開采技術與條件,稀土仍需進口。2016年,日本進口中國的氧化鏑和氧化鋱分別為54.82 t和39.7 t,分別占中國稀土年度出口量的63.7%、95.2%[14]。根據(jù)相關統(tǒng)計,日本近幾年稀土礦仍然大量依賴進口,2017年出口量雖然較2016年有所增長,但這2 a的出口量均不足進口量的25%。
印度在中國限制稀土產品出口之際,大力開發(fā)國內稀土資源,加大稀土出口力度。2015年,印度國有稀土公司計劃投資7 200萬美元開發(fā)儲量約300萬t的稀土項目,從而在一定程度上降低了對中國稀土進口依賴[15]。
澳大利亞礦山Lynas公司在稀土礦資源全球性稀缺的背景下與我國搶占稀土出口份額,加大了稀土資源的出口量。
(1)稀土實際需求量與開采總量控制指標之間缺口較大。由于稀土新材料領域科技發(fā)展速度較快,導致稀土資源需求量與開采總量控制指標之間存在較大缺口。我國實施的“制造強國”戰(zhàn)略促使新材料領域稀土需求穩(wěn)定增長,經(jīng)過初步預測,稀土磁性材料需求年均增幅將達到5%,催化材料增幅5%,儲氫材料增幅8%,拋光材料增幅27%,LED需求增幅將達到75%以上,稀土合金需求增幅約6%。在稀土礦開采總量控制指標基本保持不變的前提下,稀土實際需求量將持續(xù)擴大,供需不平衡矛盾將日益加劇。以磁性材料(最主要的稀土功能材料)為例,2017年毛坯產量約14.8萬t,其中氧化鐠釹5.5萬t,氧化鏑0.16萬t,為滿足磁材市場對稀土的需求,需要分離稀土氧化物約17萬t。
(2)稀土資源生產和貿易違法違規(guī)現(xiàn)象依然突出。據(jù)報道,我國“黑稀土”年產量為4.4~4.6萬t,約占我國稀土年產量的50%,已經(jīng)嚴重影響了我國稀土進出口貿易,大量廉價且供給端泛濫的“黑稀土”使得我國稀土價格在市場中長期停留于歷史低位,也使得我國稀土資源在國際貿易中處于不利地位。2015年我國取消了稀土出口配置額和出口關稅后,我國稀土的產量和出口量都無法得到有效保護,出口量連續(xù)數(shù)年保持增長,出口價格反而越來越低,相當一部分的稀土都以低價出售了給美國、日本和歐洲各國[16],導致國內稀土生產和貿易管理變得更加困難。
(3)稀土應用新技術水平不高且回收利用技術水平低下。我國稀土資源雖然豐富,但是在稀土新材料應用、稀土減量研發(fā)和稀土替代材料研發(fā)領域水平不高。近年來,雖然我國稀土材料應用研發(fā)水平得到了加強,但生產的新材料仍然不夠“新”,無法在新材料開發(fā)領域獨樹一幟,在其他國家在積極研發(fā)稀土元素替代品時,我國仍舊停留在繼續(xù)使用稀土的層面;另一方面,我國稀土回收和利用技術水平不高,相對而言,日本在該領域技術較成熟,據(jù)報道,日本曾從我國大量購買低價廢棄玻璃和陶瓷制品以回收其中的稀土資源。
(4)生態(tài)環(huán)境惡化。相當一部分稀土礦在開采過程中不僅大量破壞了地表植被、地貌和景觀,導致礦區(qū)及周邊地區(qū)滑坡、泥石流等地質災害頻發(fā)[16-18]。此外,浸礦過程中使用的溶液以及尾礦中都富含了極易對環(huán)境造成危害的放射性元素、重金屬等,該類物質會隨著降雨滲透到地表以下,進入地下水中,從而影響生態(tài)系統(tǒng)、土壤環(huán)境、大氣環(huán)境,危害人類健康[19]。
(1)建立稀土礦開采總量控制指標與市場需求相結合的新機制。制定稀土礦開采總量控制指標有助于規(guī)范行業(yè)秩序,對于保護稀土資源具有積極作用?,F(xiàn)階段,我國需要對稀土礦的開發(fā)利用管理機制進行進一步調整,即在稀土礦開采總量控制指標實施過程中,應有效建立與市場需求聯(lián)動的相關論證、評估和調整的動態(tài)機制,避免指標與市場需求脫節(jié),并根據(jù)市場需求進行相應變化。在總量控制指標與市場需求逐漸同步的情況下,進一步完善管理手段,逐步放開總量控制指標,實現(xiàn)市場配置資源的良性循環(huán)。建立相應的評估預測機制,委托第三方調研分析市場需求量,以推測稀土使用量,在此基礎上,組織專家開展論證,并召開聽證會確定稀土礦開采總量控制指標。按照市場需求,調整稀土礦種市場結構,確保高效、合理利用我國已有和已開發(fā)的稀土資源,保護新發(fā)現(xiàn)的稀土資源。
(2)完善法律體系,加大執(zhí)法力度,確保稀土市場健康穩(wěn)定。根據(jù)稀土元素資源稟賦,按照稀土礦種進行分類管理,組織有關專家進行研討和交流,出臺分類管理相關操作細則。建立健全稀土開采和加工的分級監(jiān)管體制機制,將稀土管理責權落實到位,發(fā)揮好中央和地方各部門的主觀能動性,將打擊非法開采、違法違規(guī)生產、偷稅漏稅工作落到實處。整頓我國稀土行業(yè)市場秩序,創(chuàng)建一個健康、公平、公正的市場環(huán)境。完善相關法律法規(guī),嚴懲違法違規(guī)企業(yè),不為來源不明的稀土原料留下市場空間,確保稀土市場健康穩(wěn)定。
(3)提高稀土新材料制備、回收利用水平。加強對稀土高新技術產業(yè)的重視,大力培養(yǎng)高新技術人才,積極開拓稀土應用領域,促進我國稀土工業(yè)快速發(fā)展。積極開展國際合作,組織高新技術人員開展技術攻關,提高我國稀土資源回收利用水平,持續(xù)加大對稀土高端產品、新材料的研發(fā)支持力度。
(4)加強生態(tài)環(huán)境保護。加強生態(tài)環(huán)境保護,堅決貫徹落實《中華人民共和國環(huán)境保護法》。提高礦山企業(yè)領導和全體員工的環(huán)保意識,完善稀土資源綠色開發(fā)以及環(huán)境補償機制[20]。在開采過程中,應盡可能減少對地表的破壞,使用一些綠色、可回收、對環(huán)境無污染(或污染程度較小)的浸取液,盡可能回填礦坑,對破壞的植被應進行修復或再種植,對于“三廢”和尾礦務必進行處理后填埋。在稀土生產過程中,應進一步優(yōu)化開采工藝,降低生產排放,強化清潔生產。對于一些不具備或不符合綠色開采標準的企業(yè),應責令整改,符合要求后方可繼續(xù)生產。