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試論稀散金屬礦產(chǎn)與新質(zhì)生產(chǎn)力

2024-06-11 06:50:54王登紅
中國礦業(yè) 2024年4期
關(guān)鍵詞:新質(zhì)新興產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)力

王登紅

(自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室,中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,北京 100037)

在2023年出現(xiàn)的熱詞中,“新質(zhì)生產(chǎn)力”特別引人注目。2023年9月7日下午,習(xí)近平總書記在黑龍江省哈爾濱市主持召開新時代推動?xùn)|北全面振興座談會并發(fā)表重要講話時指出:“積極培育新能源、新材料、先進(jìn)制造、電子信息等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),積極培育未來產(chǎn)業(yè),加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力,增強發(fā)展新動能。”[1]顯然,新質(zhì)生產(chǎn)力的提出有助于我國在新階段牢牢把握新一輪科技革命的戰(zhàn)略機遇,有助于推動新興產(chǎn)業(yè)、未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,有助于開辟新賽道、增強新動能,進(jìn)而有助于全面推進(jìn)中國式現(xiàn)代化,因此,受到全國人民的高度關(guān)注,成為熱詞也就不足為奇。那么,什么是新質(zhì)生產(chǎn)力?跟中國礦業(yè)發(fā)展有什么關(guān)系?《中國礦業(yè)》組織的本專題重點討論的是稀散金屬,而稀散金屬礦產(chǎn)資源與新質(zhì)生產(chǎn)力又有什么關(guān)系?如何充分發(fā)揮我國稀散金屬的資源優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢,促進(jìn)新質(zhì)生產(chǎn)力的加快形成?本文將對此作初步探討,以拋磚引玉。

1 新質(zhì)生產(chǎn)力的含義

傳統(tǒng)概念認(rèn)為,人類利用自然、改造自然,進(jìn)行物質(zhì)資料生產(chǎn)的能力就是生產(chǎn)力。那么,什么是“新質(zhì)生產(chǎn)力”呢?作為新詞,對于新質(zhì)生產(chǎn)力的概念內(nèi)涵,還存在不同的理解。但普遍認(rèn)為,新質(zhì)生產(chǎn)力是以科技創(chuàng)新為主導(dǎo),為實現(xiàn)關(guān)鍵性、顛覆性技術(shù)突破而產(chǎn)生的生產(chǎn)力。新質(zhì)生產(chǎn)力是相對于傳統(tǒng)生產(chǎn)力而言的,按照馬克思主義基本原理,生產(chǎn)力是人類改造自然和征服自然的能力,是推動社會進(jìn)步最活躍、最革命的要素,生產(chǎn)力發(fā)展也是衡量社會發(fā)展的根本性標(biāo)準(zhǔn)[2]。社會主義的根本任務(wù)就是解放生產(chǎn)力、發(fā)展生產(chǎn)力。新質(zhì)生產(chǎn)力也就是新質(zhì)態(tài)的生產(chǎn)力,有別于傳統(tǒng)生產(chǎn)力,涉及領(lǐng)域新、技術(shù)含量高、知識密度大,是科技創(chuàng)新發(fā)揮主導(dǎo)作用的生產(chǎn)力,代表生產(chǎn)力演化中的一種能級躍遷。其核心要義就是“以新促質(zhì)”,以創(chuàng)新驅(qū)動新經(jīng)濟變革、以新經(jīng)濟引領(lǐng)高質(zhì)量發(fā)展;創(chuàng)新驅(qū)動是“新”的關(guān)鍵,高質(zhì)量發(fā)展則是“質(zhì)”的目標(biāo)。新質(zhì)生產(chǎn)力中的“新”,指的是新技術(shù)、新模式、新產(chǎn)業(yè)、新領(lǐng)域、新動能;新質(zhì)生產(chǎn)力中的“質(zhì)”,指的是物質(zhì)、質(zhì)量、本質(zhì)、品質(zhì);新質(zhì)生產(chǎn)力中的“生產(chǎn)力”是推動社會進(jìn)步最活躍的要素。新質(zhì)生產(chǎn)力的特點在“新”,關(guān)鍵在“質(zhì)”,錨定于“生產(chǎn)力”。新質(zhì)生產(chǎn)力突破了傳統(tǒng)的經(jīng)濟增長方式,以高效能、高質(zhì)量為基本要求,以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為基本特征[3-5],而數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化所需要的直接與間接的產(chǎn)品-如芯片,以及為了制造這些產(chǎn)品而必須的制造業(yè)-如氟化工,都將為新質(zhì)生產(chǎn)力的形成奠定基礎(chǔ)。

簡言之,傳統(tǒng)的生產(chǎn)力指的是人對自然的關(guān)系,是改造自然、影響自然并使之適應(yīng)社會需要的客觀物質(zhì)力量,是人類借助于自然界直接創(chuàng)造財富的能力;而新質(zhì)生產(chǎn)力是指在前沿科技不斷發(fā)展、新興產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn)的新時代所體現(xiàn)出來的在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、未來產(chǎn)業(yè)中直接或者更多的是間接利用自然物質(zhì)來改造自然、管理社會的全新能力。從人與自然的關(guān)系看,本文強調(diào)傳統(tǒng)生產(chǎn)力更多的是直接利用自然資源,如風(fēng)能、光能、水能、生物資源、動物資源及煤炭、石油、鐵礦等礦產(chǎn)資源,而新質(zhì)生產(chǎn)力更多的是間接利用自然資源,如駕馭海量數(shù)據(jù)的能力,而數(shù)據(jù)本身并非自然界直接產(chǎn)生的。這也是新質(zhì)生產(chǎn)力強調(diào)以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特征的原因。需要強調(diào)的是,新質(zhì)生產(chǎn)力并非是取代傳統(tǒng)生產(chǎn)力,而是強調(diào)新的“質(zhì)態(tài)”。比如,傳統(tǒng)生產(chǎn)力利用風(fēng)能就是建造“大風(fēng)車”,但不能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送電能;戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離甚至數(shù)千千米的超遠(yuǎn)距離輸送,但尚未實現(xiàn)“按需送電”;未來產(chǎn)業(yè)則通過大數(shù)據(jù)管理各地乃至全國的用電信息,通過網(wǎng)絡(luò)來調(diào)度電力資源,進(jìn)而要求并實現(xiàn)發(fā)電廠的“錯峰發(fā)電”“按需發(fā)電”,從而實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電的科學(xué)管理。礦產(chǎn)資源在這一從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)到戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)再到未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中,不是被取代了,而是換了一種“質(zhì)態(tài)”。其中,制造風(fēng)力發(fā)電的鐵塔仍然需要大量的鋼鐵(常見的5 MW大型風(fēng)力發(fā)電機,葉片長達(dá)60~70 m,加上主塔、基座等需要鋼材1000~1500 t),制造風(fēng)力發(fā)電機需要大量的稀土等關(guān)鍵小金屬(300~1000 kg),而利用計算機來管理則需要大量的電子設(shè)備,電子設(shè)備同樣離不開稀散金屬。太陽能發(fā)電亦是如此,其中更多的用到了光電轉(zhuǎn)換設(shè)備,鎵、鍺、銦、碲等稀散金屬對于太陽能發(fā)電也是不可或缺的。

2 稀散金屬礦產(chǎn)的概念

稀散金屬(與稀土、稀有金屬并稱“三稀金屬”)也是一個相對較新的名詞,但其概念是明確而具體的,與以往“分散金屬”“分散元素”的概念也是一脈相承的。從材料的角度,指的就是鍺、鎵、銦、鉈、錸、鎘、硒、碲這8種金屬;從基礎(chǔ)科學(xué)的角度,就是Ge、Ga、In、Tl、Re、Cd、Se、Te這8個在地殼中分散出現(xiàn)的元素;從礦產(chǎn)資源的角度,就是鍺、鎵、銦、鉈、錸、鎘、硒、碲這8個在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中用量不大的“小礦種”。

顯然,新質(zhì)生產(chǎn)力的主要領(lǐng)域是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)(也簡稱為戰(zhàn)興產(chǎn)業(yè))和未來產(chǎn)業(yè),而新型工業(yè)化是加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力的主陣地。礦產(chǎn)資源是工業(yè)的糧食,而在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中用量很?。磕晟踔林挥袊嵓?,比黃金還少)的稀散金屬卻將是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)所涉及新型工業(yè)制造業(yè)中所不可或缺的原材料,其用量必將大幅度增加,尤其是其適用范圍將大幅度擴展,無論是傳統(tǒng)的電子設(shè)備還是未來的“腦機接口”,都離不開稀散金屬。比如,放在手心中就可以“化”了的鎵金屬,可以用于制造“液態(tài)機器”,進(jìn)入血管等人體器官,以清理“垃圾”。

稀散金屬雖然在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)也發(fā)揮過重要作用(如鉈用于殺蟲劑,以提高糧食產(chǎn)量),但其主要用途毫無疑問將是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)。正如學(xué)界指出,突破性、顛覆性技術(shù)疊加戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)將促進(jìn)新質(zhì)生產(chǎn)力的形成與發(fā)展[2,6],而稀散金屬正好在突破性、顛覆性技術(shù)方面將發(fā)揮重要作用。或者說,先進(jìn)技術(shù)的載體將廣泛涉及到稀散金屬,如鍺對于半導(dǎo)體領(lǐng)域的意義奠定了其在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的地位,鎵作為液態(tài)金屬之一也將在未來產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮不可限量的作用??茖W(xué)家預(yù)言,鎵及其合金可以在體積、形態(tài)可變化的儀器設(shè)備制造業(yè)發(fā)揮巨大作用,因為鎵的熔點只有29.78 ℃,而沸點卻高達(dá)2403 ℃,是自然界液態(tài)條件下溫差最大的金屬元素。液態(tài)的好處就是便于“塑形”,可以制造成形態(tài)可變的物件,而29.78 ℃的熔點正好是非常便于“掌控”的。形象地講,要讓鎵保持固態(tài),只要放在一般低于28 ℃的空調(diào)房中即可,而要讓鎵變成液態(tài),放在手掌心中“捂一捂”即可。目前,我國鎵資源豐富,價格為2000元/kg左右。也就是說,鎵的狀態(tài)和命運與稀土差不多。因此,必須充分吸取我國稀土資源豐富,但稀土專利卻被國外壟斷的深刻教訓(xùn),加大科技研發(fā)力度,讓鎵在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)中充分發(fā)揮作用。盡管目前鎵的市場不大,價格不高,但未來市場、未來產(chǎn)業(yè)也是可以“積極培育”的。這既是習(xí)近平總書記強調(diào)“積極培育未來產(chǎn)業(yè),加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力,增強發(fā)展新動能”的核心要義,也為以鎵為代表的稀散金屬在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮“顛覆性”作用提供新機遇。

3 稀散金屬在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中,從材料的角度,鍺、鎵、銦、鉈、錸、鎘、硒、碲這8種金屬用途廣泛,涉及領(lǐng)域很多,但主要起配角作用。這從往年的消耗量明顯可見。比如,鉈在100年前(至少在1920年)就被用作滅鼠劑,或用作殺蟲劑(以殺滅白蟻最為有效),或用作防霉劑(以保護(hù)織物和皮革),但由于鉈具有劇毒,在使用過程中容易造成二次污染,美國先后于1965年和1972年兩次禁止使用鉈農(nóng)藥,至1973年基本停止了鉈在農(nóng)業(yè)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用[7]。再比如,20世紀(jì)80年代以前,鎘的最大用途是電鍍工業(yè),占鎘消費量的50%以上;80年代以后,電鍍鎘消費量顯著下降,到1984年下降為25%,1985年又降為22%,而電池工業(yè)鎘的用量快速上升,尤其是鎳鎘電池工業(yè)的鎘消費比例迅速上升,從1970年的8%,上升到1983年的29%,1986年上升到36%(日本電池工業(yè)用鎘量占其總消費量的71%)。隨著環(huán)境保護(hù)要求的日益嚴(yán)苛,瑞典、丹麥等西方國家禁止將鎘用于電鍍、顏料和穩(wěn)定劑,鎘的第一大應(yīng)用領(lǐng)域也從鎳鎘電池轉(zhuǎn)移到20世紀(jì)以來的光電產(chǎn)品。

總之,這8種稀散金屬在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的使用范圍較為局限,用量也非常有限,有的甚至被限制使用,因此,資源調(diào)查的工作程度普遍較低,科學(xué)研究也不夠深入。這在我國更為明顯,比如,我國曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)世界上唯一的獨立成型的碲礦床-四川大水溝碲礦,但其資源儲量一直沒有被查明,對其用途也沒有深入挖掘,直到戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,尤其是光電領(lǐng)域需要廣泛用到碲時,才發(fā)現(xiàn)原先探明的碲礦石幾乎消耗殆盡,而且其粗加工產(chǎn)品、半成品主要用作出口,甚至被其他國家用于戰(zhàn)略儲備[8]。

4 稀散金屬在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)一般指的是包括新一代信息技術(shù)、節(jié)能環(huán)保、新能源、生物、高端裝備、新材料、新能源汽車等7個新興產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),有別于勞動力密集型和資源密集型傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。稀散金屬礦產(chǎn)之所以能夠在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用,一方面與其特殊的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān),另一方面也與其開發(fā)強度不夠大,新產(chǎn)品、新用途層出不窮、迭代快速密切相關(guān),此外還與人們對于這些稀散金屬在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用知之甚少有關(guān)。

對工具的使用是人類區(qū)別于其他動物的基本特征之一,而對由礦產(chǎn)資源衍生的生產(chǎn)資料的高端化、智能化、數(shù)字化應(yīng)用更是現(xiàn)代人類社會發(fā)展的標(biāo)志。從舊石器時代到新石器時代再到銅器、鐵器乃至于電器,人類一直在突破性、顛覆性地使用礦產(chǎn)資源,比如將瓷土、陶土燒制成瓷器、陶器,就有了儲存水、食物乃至于煮熟食物的容器,人類才告別了“野生狀態(tài)”。一方面,技術(shù)進(jìn)步使得勞動資料變得更高級、更精密、更尖端,高精尖的機器設(shè)備成為人類改造自然的新手段;另一方面,科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步不斷助力發(fā)現(xiàn)新物質(zhì)尤其是自然物(包括礦產(chǎn)資源)的新用途,從而既打開了科技創(chuàng)新的新領(lǐng)域,也創(chuàng)造了人類生存的新世界。例如,當(dāng)今人們要離開手機,那簡直是“寸步難行”,從買火車票,到醫(yī)院看病,乃至于買菜煮飯,都離不開手機。手機是載體,是看得見的實物載體,而手機背后的信息化平臺則是看不見但須臾不可或缺的“數(shù)字世界”。

毫無疑問,戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展必然會形成新的生產(chǎn)方式與生產(chǎn)關(guān)系,加快新質(zhì)生產(chǎn)力的形成。當(dāng)前,以人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等為代表的突破性、顛覆性技術(shù),立足于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)又與實體產(chǎn)業(yè)漸行漸遠(yuǎn),倒逼原有產(chǎn)業(yè)不斷轉(zhuǎn)型升級,既帶動了新能源、新材料、智能制造等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,也培育了以量子信息、生物制造、人形機器為代表的未來產(chǎn)業(yè)。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和未來產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)至少會帶來兩方面的重要變化:一是引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)部門生產(chǎn)結(jié)構(gòu)向著更高效、更智能的方向發(fā)展,從而形成新的生產(chǎn)方式;二是通過革新產(chǎn)業(yè)的構(gòu)成要件,衍生出人與自然、人與人之間全新的生產(chǎn)關(guān)系[6],而新的生產(chǎn)方式與生產(chǎn)關(guān)系也將促進(jìn)新質(zhì)生產(chǎn)力的形成與發(fā)展。礦產(chǎn)資源尤其是稀散金屬礦產(chǎn)資源相對于傳統(tǒng)的煤、石油、鐵、銅等大宗礦產(chǎn)來說不但是新的生產(chǎn)資料,也有助于構(gòu)建新的生產(chǎn)關(guān)系。能否更多、更快、更好地探明稀散金屬礦產(chǎn)資源的家底,并將其在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用發(fā)揮到極致,無疑將在促進(jìn)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展乃至于在國際政治、經(jīng)濟博弈中占據(jù)主動。

在新興信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。眾所周知,在聚焦下一代通信網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)融合、新型平板顯示、高性能集成電路和高端軟件研發(fā)過程中,與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)的關(guān)鍵金屬礦產(chǎn)發(fā)揮著重要作用。比如,液態(tài)金屬合金的研究可使顯示器可大可小,而液態(tài)金屬除了汞之外,當(dāng)前最主要的是鎵、銦、鉈及其合金。信息領(lǐng)域離不開半導(dǎo)體,而鍺、鎵、銦等半導(dǎo)體金屬原料也是我國的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源。比如,目前制造LED(Light Emitting Diode,半導(dǎo)體照明光源)離不開鎵,不論哪一種LED都需要用到鎵,而我國鎵資源十分豐富,無論是鉛鋅礦還是鋁土礦中均伴生有鎵,但主要伴生在鋁土礦中。雖然我國鋁土礦資源并不豐富,需要大量依靠進(jìn)口,但我國鋁土礦在冶金領(lǐng)域中的技術(shù)是世界一流的。在鋁土礦冶金過程中順便回收鎵,在我國已經(jīng)擁有成熟的技術(shù)。因此,以鎵資源優(yōu)勢為基礎(chǔ),加快推進(jìn)鎵在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用研究,我國是完全可能占據(jù)主動的。這一點可以從鋰資源與新能源汽車的快速發(fā)展中得以旁證。

在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用。節(jié)能環(huán)保依然是當(dāng)前的主題,既包括礦山環(huán)境保護(hù),也包括礦產(chǎn)資源的循環(huán)利用(比如城市礦產(chǎn)),還包括礦產(chǎn)資源開采開發(fā)過程本身的高效節(jié)能,更包括各個領(lǐng)域為了節(jié)能環(huán)保而開發(fā)新的礦產(chǎn)資源,比如鋰作為能源金屬一旦在可控核聚變發(fā)電方面取得突破并實現(xiàn)商用化,則煤炭、石油、天然氣乃至于核裂變用到的鈾礦資源將或多或少被代替。目前,大量用到稀散金屬的風(fēng)力發(fā)電與太陽能發(fā)電行業(yè)發(fā)展很快,對于鎵、銦、硒、鎘等的需求量也增長很快。

在生物產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。正如前文介紹,鉈曾經(jīng)被用于殺蟲劑而在20世紀(jì)廣泛使用,但隨著環(huán)境保護(hù)力度的加大,鉈退出了在農(nóng)業(yè)乃至于整個生物產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。那么,如何既提高農(nóng)作物的產(chǎn)量(屬于傳統(tǒng)生產(chǎn)力),又通過改變農(nóng)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)而帶來質(zhì)的飛躍(屬于新質(zhì)生產(chǎn)力)呢?其他稀散金屬能不能發(fā)揮作用呢?其實,市場上廣泛銷售的富硒茶、富硒大米、富硒蘋果等等也已經(jīng)說明了硒這一稀散金屬元素對于新質(zhì)生產(chǎn)力的重要性。而富硒農(nóng)產(chǎn)品的出現(xiàn),本質(zhì)上不是為了提高產(chǎn)量而是為了“健康”。也就是說,保健農(nóng)產(chǎn)品是為了提高生活質(zhì)量,并不是為了填飽肚子。土地屬于最原始的生產(chǎn)要素,含有不同礦物質(zhì)的土地適合于種植不同類型的作物(包括糧食作物和經(jīng)濟作物),在不同的土地上播下不同的種子,收獲不同的果實。這似乎天經(jīng)地義,但也將是新質(zhì)生產(chǎn)力的一種選擇。遺憾的是,我國雖然對富硒土壤的調(diào)查較為重視,發(fā)現(xiàn)了大面積的富硒土壤,為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力作出了貢獻(xiàn),但哪些土壤富含有害元素(如鎘、鉈),則還了解得不夠。因此,今后不但要調(diào)查有益元素也要調(diào)查有害元素,趨利避害,才能產(chǎn)生新質(zhì)生產(chǎn)力。

在新能源領(lǐng)域中的應(yīng)用。核能、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能將領(lǐng)銜新能源。無論是風(fēng)能發(fā)電還是其他方式的“綠色發(fā)電”,都離不開發(fā)電機,而發(fā)電機的制造要使用關(guān)鍵金屬礦產(chǎn)。如太陽能電池,離不開銦、鎘、碲等半導(dǎo)體原材料,硒化銅銦太陽能電池、碲化鎘電池都是薄膜型太陽能電池的主導(dǎo)產(chǎn)品。

在新能源汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用。新能源汽車領(lǐng)域是我國“彎道超車”(也可以說是另開賽道)的典型領(lǐng)域。2015年我國新能源汽車的產(chǎn)量達(dá)到340471輛,銷量331092輛;純電動汽車的產(chǎn)量達(dá)到254633輛,銷量247482輛(中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)字),發(fā)展勢頭之迅猛令國內(nèi)外都大吃一驚。截至2023年7月3日,我國新能源汽車產(chǎn)量達(dá)到2000萬輛。對于新能源汽車來說,鋰毫無疑問是“明星”金屬,但無論是新能源汽車本身還是為新能源汽車保駕護(hù)航的充電樁等配套設(shè)備都離不開稀散金屬,如充電樁要用到氮化鎵,導(dǎo)航系統(tǒng)要用到銦,電子系統(tǒng)要用到鍺、銦等。為了實現(xiàn)在保障安全前提下的快速充電,銅與碲的高性能合金材料被用于超級充電系統(tǒng)。

在高端裝備制造業(yè)中的應(yīng)用。世界各大國都在重點發(fā)展航空航天、海洋工程裝備和高端智能裝備業(yè),尤其是近年來以“俄烏沖突”為標(biāo)志的局部戰(zhàn)爭以及其他方面的軍備競賽愈演愈烈,軍工領(lǐng)域(大到軍艦、航空母艦,小到士兵照明用的手電筒)都離不開關(guān)鍵金屬。其中,銦、碲、鎘等稀散金屬在各種發(fā)動機、電子儀器儀表、精確制導(dǎo)(時間制導(dǎo)和空間制導(dǎo))等方面必不可少。以鎘為例,除了制造定向?qū)椧褂面k之外,由單質(zhì)鎘和汞生成的鎘汞劑在加熱時軟化,而在人體溫度下卻很硬,從而體現(xiàn)出“液態(tài)金屬”的特點。這種“液態(tài)金屬”或“變形金屬”在軍用和民用兩方面都受到高度關(guān)注,將成為高端裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)性原材料。再比如,鍺在軍事方面尤其是在紅外鏡頭方面用途廣泛、用量很大,無論是車輛、艦艇、飛機等高端武器還是紅外槍瞄鏡頭、頭盔紅外鏡頭、手持紅外鏡頭等單兵紅外裝備,都離不開鍺。假設(shè)每個士兵班(戰(zhàn)斗小組)裝備2臺紅外夜視儀,每臺大約消耗0.3 kg鍺[9],則百萬大軍至少需要6萬kg鍺,還不包括單兵裝備。

在新材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。幾乎各種新材料都離不開戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)金屬礦產(chǎn),除了稀有金屬和稀土金屬之外,稀散金屬也有其獨特性。比如,鎵在液態(tài)金屬冶金領(lǐng)域有著廣闊的前景,是電子工業(yè)的新寵,被譽為“半導(dǎo)體材料的新糧食”。其中,作為第二代半導(dǎo)體材料的代表,砷化鎵(GaAs)材料是目前最成熟的化合物半導(dǎo)體材料之一,與第一代半導(dǎo)體硅材料相比,具有禁帶寬、電子遷移率高、電子飽和漂移速度高、能帶結(jié)構(gòu)為直接帶隙等特點,決定了其在高頻、高速、高溫及抗輻照等微電子器件研制中的主要地位,砷化鎵的直接帶隙特性決定了其也可以制作光電器件和太陽能電池。砷化鎵材料分兩類:半絕緣砷化鎵和半導(dǎo)體砷化鎵,前者主要用于雷達(dá)、衛(wèi)星電視廣播、微波及毫米波通信、無線通信(以手機為代表)及光纖通信等領(lǐng)域,后者主要用于光通信有源器件(LD)、半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)、可見光激光器、近紅外激光器、量子阱大功率激光器和高效太陽能電池等光電子領(lǐng)域。對于第三代半導(dǎo)體材料,氮化鎵是目前世界上最先進(jìn)的半導(dǎo)體材料,是新興半導(dǎo)體光電產(chǎn)業(yè)的核心材料和基礎(chǔ)器件,在手機快充、5G通信、電源、新能源汽車,以及雷達(dá)等方面具有誘人的應(yīng)用前景。砷化鎵聚光太陽能電池和銅銦鎵硒(CIGS)太陽能薄膜電池是最突出的兩種太陽能電池,均離不開鎵[10]。

5 稀散金屬在未來產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用趨勢

2024年1月29日,工業(yè)和信息化部等七部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》,列出了重點前瞻部署未來制造、未來信息、未來材料、未來能源、未來空間和未來健康六大產(chǎn)業(yè)方向,并強調(diào)在突破下一代智能終端、做優(yōu)信息服務(wù)產(chǎn)品、做強未來高端裝備三個方面,打造人形機器人、量子計算機、新型顯示、腦機接口、6G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、超大規(guī)模新型智算中心、第三代互聯(lián)網(wǎng)、高端文旅裝備、先進(jìn)高效航空裝備、深部資源勘探開發(fā)裝備十大標(biāo)志性產(chǎn)品方向。無論是三大方面六大產(chǎn)業(yè)方向還是十大標(biāo)志性產(chǎn)品,都離不開稀散金屬(包括需要對深部金屬礦產(chǎn)進(jìn)行勘探與開發(fā))。以鎘為例,鎘可用于制造高精度的溫度計,為深部找礦提供高精度探測設(shè)備(深部地溫及地溫梯度的變化規(guī)律將成為找礦標(biāo)志);深部采礦過程中隨時會遇到地壓、高溫、透水、巖爆、腐蝕、缺氧等災(zāi)害,自然人下到數(shù)千米深的地下是不現(xiàn)實的,各種各樣的機器人就成為必然選擇;而無論是自然人采礦還是機器人采礦,都需要觀察,都需要精確定位,都需要與地表控制中心保持緊密聯(lián)系,因此,能夠克服地下深部復(fù)雜環(huán)境的新型顯示設(shè)備、通訊設(shè)備、衛(wèi)星難以兼顧的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等等就必然被用上。因此,更充分地“用好稀散金屬”,將是形成新質(zhì)生產(chǎn)力的具體體現(xiàn)。

實際上,深海采礦也是未來產(chǎn)業(yè),同樣要用到大量的稀散金屬。

未來產(chǎn)業(yè)并不局限于上述六大產(chǎn)業(yè)方向,其產(chǎn)品也不局限于十大標(biāo)志性產(chǎn)品。8種稀散金屬甚至可能還因其“稀缺性”而具有“收藏價值”??梢哉f,以神舟飛天、蛟龍入海、嫦娥奔月、墨子傳信、北斗組網(wǎng)、天眼巡空、天問探火等為標(biāo)志的新質(zhì)生產(chǎn)力正在我國持續(xù)涌現(xiàn),但深部探礦、深部采礦(包括深海探礦與深海采礦)的標(biāo)志性新質(zhì)生產(chǎn)力尚未現(xiàn)成,正需要通過互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能與包括稀散金屬礦產(chǎn)在內(nèi)的實體經(jīng)濟的深度融合來破題。

6 我國稀散金屬礦產(chǎn)資源的基本特點

我國稀散金屬礦產(chǎn)資源豐富,但研究程度低,資源家底不清,開發(fā)利用缺乏規(guī)范,產(chǎn)品單一,技術(shù)路線較為落后,環(huán)境壓力較大,離“用得好”的目標(biāo)還有很大差距[11-12]。

6.1 鎵

我國商務(wù)部和海關(guān)總署在2023年7月3日發(fā)布關(guān)于對鎵、鍺相關(guān)物項實施出口管制的公告,引起了社會各界對鎵和鍺這兩種礦產(chǎn)的高度關(guān)注。我國鎵的資源儲量為13.66萬t,約占世界總量的75%[8]。廣西、貴州、河南、山西和云南的查明資源儲量合占全國的88.2%。據(jù)統(tǒng)計,四川攀枝花釩鈦磁鐵礦中的鎵占世界儲量的41%~42%,占國內(nèi)儲量的54%~55%;其次是德興銅礦,鎵儲量占全國的15%[13]。但實際上,無論是攀枝花還是德興,都因為鎵品位太低而基本上沒有利用。因此,對于鎵的資源儲量,不能僅從儲量表上的數(shù)據(jù)來理解。此外,晉北地區(qū)、陜北地區(qū)、內(nèi)蒙古南部的火電廠年排棄的億噸級粉煤灰不僅氧化鋁含量>40%,鎵的含量亦高達(dá)40×10-6~50×10-6,有些品種粉煤灰鎵含量竟達(dá)100×10-6(即灰含鎵0.004%~0.010%),遠(yuǎn)大于鎵礦工業(yè)品位的30×10-6,屬富鎵粉煤灰,其金屬鎵總儲量也不亞于攀枝花釩鈦磁鐵礦。如在粉煤灰提鋁的同時回收這部分鎵,將改寫我國鎵的總資源儲量,為我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展提供新資源[14]。目前,國內(nèi)已成功制備出超純鎵,并建成15 t/a超純鎵的生產(chǎn)線。我國鎵產(chǎn)量雖然在全球占有重要地位,但大部分作為原料性產(chǎn)品出口;我國是世界主要鎵原料出口國,同時又是世界鎵高端產(chǎn)品和制成品的重要進(jìn)口國。因此,要從戰(zhàn)略高度重視并且在政策上對鎵的回收采取相應(yīng)措施,包括戰(zhàn)略儲備;要限制鎵的低價出口,同時要提高我國鎵高端產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)水平;鼓勵科技創(chuàng)新,研發(fā)新產(chǎn)品,給予政策、稅收等方面的支持,變資源優(yōu)勢為經(jīng)濟優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢和人才優(yōu)勢。

6.2 鍺

鍺資源比較貧乏,按照目前的用量全世界只夠使用40 a。但鍺是具有戰(zhàn)略性質(zhì)的光信息材料,可用于衛(wèi)星上的太陽能鍺電池。鍺在醫(yī)療保健方面的應(yīng)用也越來越受到關(guān)注,尤其是有機鍺藥物之所以能震驚醫(yī)學(xué)界,主要是因為其低毒(微毒或無毒),以及對人體具有的抗癌和免疫等功能。目前,我國和美國基本上壟斷了全球的鍺資源,我國是全球第二大鍺資源國,已探明鍺礦產(chǎn)地35處,鍺保有儲量約3500 t[8]。我國鍺出口量占全球的70%以上,大部分是低附加值的初級原材料產(chǎn)品。如不加限制,勢必造成我國鍺資源匱乏,反而助長其他國家鍺工業(yè)的發(fā)展。我國的鍺資源主要分布在廣東、云南、內(nèi)蒙古、吉林、山西、廣西、貴州等12個?。▍^(qū))(合占全國96%)。國內(nèi)含鍺較高的鉛鋅礦床主要分布在云南會澤、貴州赫章、廣東凡口及湖南水口山等地。云南的鍺資源豐富,主要分布在鉛鋅礦和含鍺褐煤中,目前居全國第一位。

6.3 銦

銦在自然界難以形成獨立礦床,工業(yè)上主要從赤鐵礦、鉛鋅礦及鎢錫礦的冶煉過程中作為副產(chǎn)品回收。銦主要賦存于閃鋅礦中,但只有當(dāng)錫、鋅共伴生且鋅也大規(guī)模富集時才容易被回收利用。預(yù)計銦將成為比稀土還緊缺的戰(zhàn)略資源,而且更加難以尋找。銦的富集具有礦床類型的專屬性,主要富集在錫石硫化物礦床和富錫鉛鋅礦床這兩種特定類型礦床中,鋁土礦中也可能有所富集。近年來,銦以其在高精尖產(chǎn)業(yè)技術(shù)中表現(xiàn)出的優(yōu)良性能而越來越受到重視。我國擁有全世界最大的銦地質(zhì)儲量,占世界的50%左右,但實際上已查明銦資源儲量不足萬噸。我國從1954年開始回收銦,到2006年銦的生產(chǎn)能力達(dá)到657 t,成為全球最大的銦生產(chǎn)國。但銦產(chǎn)業(yè)鏈基本上停留在高純銦以下的基礎(chǔ)產(chǎn)品層次,核心技術(shù)一直沒有突破。此外,隨著廣西大廠等核心礦區(qū)主礦種資源的枯竭,銦也將成為緊缺資源。

6.4 鎘

我國鎘資源豐富,但其一直被另眼相看,認(rèn)為是“污染源”,這是由于采礦活動有可能導(dǎo)致鎘元素從尾砂中釋放出來,進(jìn)入下游水環(huán)境,從而造成鎘污染。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,含鎘的污水通過灌溉也可能引起土壤的鎘污染,進(jìn)而導(dǎo)致大米等農(nóng)作物鎘含量超標(biāo)。但從新質(zhì)生產(chǎn)力的角度看,鎘卻是不可或缺的新型材料。比如,鎘合金在國防工業(yè)中有重要用途,鎘棒可以在核反應(yīng)堆中調(diào)節(jié)連鎖反應(yīng)的速度。美國早已將鎘列為戰(zhàn)略儲備物資,儲備目標(biāo)高達(dá)5370 t。我國的鎘資源主要集中在云南、四川、廣東、廣西、湖南、甘肅、內(nèi)蒙古、青海、江西等省(區(qū))。云南蘭坪金頂鉛鋅礦是中國特大型伴生鎘礦床;貴州都勻牛角塘鋅礦床是目前已知鎘含量最高的礦床,為世界上罕見的大型獨立鎘礦床;云南都龍錫多金屬礦床中鎘儲量達(dá)數(shù)千噸,規(guī)模為大型;廣西大廠礦田最具工業(yè)意義的鎘主要賦存于鐵閃鋅礦中,整個礦田鎘資源量達(dá)到萬噸以上。因此,對于鎘,首先要從地質(zhì)背景的角度查明其分布情況,包括在礦床中的賦存狀態(tài),也包括在一般巖石中的分布狀態(tài),爭取在采礦過程中充分回收鎘,既保證鎘資源的綜合利用,又降低對環(huán)境的排放污染。也只有充分回收、吃干榨盡,才能降低對環(huán)境的排放污染。如果不采礦,在自然過程中,隨著風(fēng)化作用等地質(zhì)過程的自然進(jìn)行,鎘等金屬也是要進(jìn)入環(huán)境的,這是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的。那種將重金屬污染一股腦歸罪于采礦的看法并不符合實際。此外,更重要的是,要加強鎘在高科技領(lǐng)域中的創(chuàng)新研究,拓展鎘的應(yīng)用領(lǐng)域,尤其是“液態(tài)金屬”“信息金屬”等新領(lǐng)域。只有鎘得以無害利用,才能減少其污染環(huán)境的機會。

6.5 鉈

鉈是地殼中典型的分散元素,主要呈類質(zhì)同象、膠體吸附狀態(tài)和獨立鉈礦物形式存在。鉈的獨立礦床僅見我國報道,已知有貴州濫木廠汞鉈礦床、云南南華砷鉈礦床和安徽香泉鉈礦床。事實上,鉈廣泛存在于鉛鋅礦等多金屬礦床中,如廣東云浮黃鐵礦、凡口鉛鋅礦、云南蘭坪鉛鋅礦等。鉛鋅礦冶煉廠煙塵中的鉈也是回收鉈的主要來源。我國鉈儲量居世界首位,是我國的優(yōu)勢資源,但下游的需求量極少。2009年,全球鉈的年消耗量基本保持在15 t或以下。我國鉈產(chǎn)業(yè)應(yīng)用技術(shù)相對滯后,主要用于高新技術(shù)和化工領(lǐng)域,前者每年需求量達(dá)225 kg,后者年需求量達(dá)24 kg。我國西南低溫?zé)嵋旱V床分布區(qū)普遍存在鉈的高異常。地質(zhì)體在風(fēng)化過程中,鉈會進(jìn)入水體、土壤、植被和空氣。因此,要調(diào)查清楚鉈在自然界的分布情況,有些“毒瘤”必須挖掉才能斷根。在礦山環(huán)境治理過程中,不能只是在尾砂庫種草,還應(yīng)該長期監(jiān)測地下水的變化,最好能通過綜合回收利用的方式根除污染源;粉塵中鉈的遷移活性很強,要注意除塵。對于含鉈地質(zhì)體(包括尾礦砂),在種草復(fù)綠的同時要避免掩耳盜鈴式的表面文章,以便于從根本上阻止鉈在巖石圈、水圈、生物圈中的物質(zhì)循環(huán)。而將鉈作為礦產(chǎn)品加以回收,實際上是根除“污染源”的最好辦法。

6.6 碲

碲是既稀有又分散的元素,在地殼中的含量極低,但用途卻十分廣泛而重要,社會需求也日益增加。碲產(chǎn)量一半以上用于高端冶金工業(yè),主要消費增長領(lǐng)域是光電儀器-激光器、光二極管、光接收器。碲主要分散在硫化物礦床及含金石英脈礦床的黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等礦物中,工業(yè)上的碲主要從電解精煉銅和鉛的陽極泥中回收。我國已發(fā)現(xiàn)碲礦產(chǎn)地約30處[8],探明碲儲量居世界第三位,主要集中于廣東、江西和甘肅。我國碲礦資源集中在熱液型多金屬礦床、矽卡巖型銅礦床和巖漿銅鎳硫化物型礦床中。廣東大寶山、江西城門山、甘肅白家咀子為我國三個大型-特大型伴生碲礦床,三者占全國伴生碲儲量的94%。1991年8月,全球第一例獨立碲礦在我國四川石棉縣大水溝發(fā)現(xiàn);黑龍江三道灣一帶也發(fā)現(xiàn)有富含碲的金礦床。我國作為碲資源較為豐富的國家,必須重視碲資源的開發(fā)和利用,既要加強對碲資源的保護(hù),以及對碲資源開發(fā)利用的管理和監(jiān)督,也要依靠科技進(jìn)步,提高碲資源的利用水平,避免低端產(chǎn)品過度、無序出口。

6.7 錸

錸素有“戰(zhàn)略金屬”“航空金屬”之稱,應(yīng)用領(lǐng)域很廣,包括噴氣發(fā)動機零部件、燃?xì)鉁u輪引擎以及量子計算機等。錸在航空發(fā)電機方面的應(yīng)用,一直是我國高端裝備制造業(yè)的短板,使得我國不得不長期進(jìn)口飛機發(fā)電機。錸是地球上極為稀少的金屬元素,在各種地質(zhì)過程中均難以富集,只能從斑巖銅(鉬)礦和斑巖鉬礦、熱液成因的鈾-鉬礦床、含鉬釩的含銅頁巖及硫質(zhì)-硅質(zhì)頁巖礦床及其他類型礦床中綜合回收。我國是錸的主要資源國,我國的錸幾乎全部伴生于鉬礦,集中分布在陜西金堆城、河南欒川等鉬礦區(qū),合計占全國錸總儲量的90%。四川沐川地區(qū)發(fā)現(xiàn)有獨立錸礦,但尚難利用。因此,要深入調(diào)查研究錸在自然界的賦存狀態(tài),尤其是加強對伴生錸資源的勘查和評價,提高綜合利用水平;查明錸的富集成礦機制,總結(jié)成礦規(guī)律,爭取找礦和高端利用兩方面都有所突破。

6.8 硒

硒是典型的半金屬,性質(zhì)與硫相似,但金屬性更強。硒的最顯著特性是其在光照下的導(dǎo)電性比在黑暗中成千倍地增加,因而在玻璃、電子、光學(xué)和冶金工業(yè)中具有廣泛的用途。硒在碳質(zhì)硅質(zhì)巖中的含量較高,因而黑色巖系及其分布地區(qū)往往出現(xiàn)“富硒土壤”。硒是生態(tài)環(huán)境中重要的微量元素,環(huán)境中硒過量或缺乏均會導(dǎo)致機體產(chǎn)生疾病。高濃度硒危害作物的生長發(fā)育,降低產(chǎn)量,導(dǎo)致動物胚胎畸形甚至死亡。硒是人體必需的微量元素,缺硒或過量攝入硒都不利于健康。我國高硒土壤較發(fā)育,但分布極不均勻。應(yīng)根據(jù)景觀地球化學(xué)特點、高硒土壤特征及不同狀態(tài)硒的分布規(guī)律,遵循“因地制宜,綜合開發(fā)”的原則對各高硒土壤地區(qū)進(jìn)行分片重點研究與開發(fā)。自然界中硒的超常富集與成礦僅見于玻利維亞的帕卡佳克(Pacajake)和中國湖北的漁塘壩。我國18個省(區(qū))有硒的資源儲量,主要分布在甘肅、廣東、黑龍江、湖北、青海(合占全國的79.3%)[8],主要是伴生資源。世界硒礦資源嚴(yán)重短缺,且分布不均勻,供求矛盾比較突出,加強硒礦資源的勘查和開發(fā)利用刻不容緩,而我國對硒在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用研發(fā)也明顯不足。

7 新質(zhì)生產(chǎn)力對于稀散金屬的需求分析

新質(zhì)生產(chǎn)力的核心要義就是通過創(chuàng)新驅(qū)動、創(chuàng)新引領(lǐng)來促進(jìn)社會、經(jīng)濟乃至于人際關(guān)系的顛覆性變革和高質(zhì)量發(fā)展。應(yīng)該指出的是,新質(zhì)生產(chǎn)力中的“新”,指的是新技術(shù)、新模式、新產(chǎn)業(yè)、新領(lǐng)域、新動能等,但不局限于此,還可以包括新算力、新需求等,因為需求也是一種動力;新質(zhì)生產(chǎn)力中的“質(zhì)”,指的是物質(zhì)、質(zhì)量、本質(zhì)、品質(zhì),但也不局限于此,還可以包括性質(zhì)、潛質(zhì)、體質(zhì)、氣質(zhì)等質(zhì)態(tài)。對于礦產(chǎn)資源尤其是稀散金屬礦產(chǎn)資源,不僅要滿足戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的客觀需要,更要創(chuàng)新思維方式,充分挖掘金屬物質(zhì)本身的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)乃至于其他“潛質(zhì)”(比如鎵、汞等在液態(tài)金屬制造業(yè)中的獨特性質(zhì)),取得原創(chuàng)性成果,才能引領(lǐng)未來。發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力,不是不需要礦產(chǎn)資源(如前所說的風(fēng)力發(fā)電),而是需要的量更大、種類更多。近十年來戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的事實也證明,不但鋼鐵、石油、煤炭、銅、鋁等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的代表性礦產(chǎn)資源的用量沒有減少,鋰、鈷、鎳、稀土等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展所必須的稀有稀土金屬的需求量也在成倍增加??梢栽O(shè)想,隨著戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展與未來產(chǎn)業(yè)的積極培育,對于稀散金屬的需求量也必將快速、大量增長。因此,只有保障礦產(chǎn)資源的安全供給,才能促進(jìn)新質(zhì)生產(chǎn)力的形成與發(fā)展,才能保障社會經(jīng)濟的安全與穩(wěn)定;同樣,只有通過形成新質(zhì)生產(chǎn)力,才能把礦產(chǎn)資源的使用價值發(fā)揮到極致,才能提升競爭力。

強調(diào)新質(zhì)生產(chǎn)力,既是應(yīng)對國際競爭的戰(zhàn)略舉措,也是保障國家經(jīng)濟安全的重要抓手。毫無疑問,新質(zhì)生產(chǎn)力將是贏得國際競爭制高點的關(guān)鍵因素。當(dāng)前,世界正處于百年未有之大變局,我國的國家安全也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。習(xí)近平總書記2022年10月在給山東省地礦局第六地質(zhì)大隊全體地質(zhì)工作者的回信中強調(diào),礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),礦產(chǎn)資源的勘查開發(fā)事關(guān)國計民生和國家安全。隨著戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,關(guān)鍵礦產(chǎn)資源的安全在國家經(jīng)濟安全中的地位愈發(fā)重要。關(guān)鍵礦產(chǎn)資源在一個國家或地區(qū)內(nèi)儲量有限、不可替代,在經(jīng)濟增長、經(jīng)濟安全中占據(jù)支配作用。伴隨新能源、新技術(shù)的飛速發(fā)展,除了稀土、鋰、鈷、鎳等關(guān)鍵礦產(chǎn)的需求激增之外,儲量有限、分布又極其不平衡的稀散金屬更是稀缺資源,已廣泛引起各發(fā)達(dá)經(jīng)濟體的重視。我國是全球最大的工業(yè)國,也是礦產(chǎn)資源消耗大國,我國的新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高端裝備制造產(chǎn)業(yè)和新能源汽車產(chǎn)業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都離不開關(guān)鍵礦產(chǎn)的安全保障。近年來,全球礦產(chǎn)資源政治化和價格金融化的趨勢日益凸顯,尤其是歐盟推出《關(guān)鍵原材料法案》,美國在G7框架內(nèi)推動建立“礦產(chǎn)金屬供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)”和“關(guān)鍵礦產(chǎn)買方集團”等舉措,都表明西方發(fā)達(dá)經(jīng)濟體收緊了在全球關(guān)鍵礦產(chǎn)資源管理體系中的控制力。我國雖然有較豐富的稀缺礦產(chǎn)資源儲備,但部分礦種對外依存度較高,自給率明顯不高,容易受到資源國及其背后政治集團的制約,因此,維持關(guān)鍵礦產(chǎn)資源的穩(wěn)定供應(yīng)面臨巨大挑戰(zhàn)。學(xué)界已經(jīng)認(rèn)識到,關(guān)鍵礦產(chǎn)資源自給程度不高這一資源挑戰(zhàn),是我國以戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)為抓手、加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力的一大掣肘[15]。

破解關(guān)鍵礦產(chǎn)資源保障不足的難題,只有在構(gòu)建人類命運共同體的大前提下,通過充分利用國內(nèi)國外兩個市場兩種資源,通過開源節(jié)流來健全關(guān)鍵礦產(chǎn)資源的安全保障體系。此外,“優(yōu)質(zhì)優(yōu)用”“取長補短”“互通有無”將是礦產(chǎn)資源領(lǐng)域優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)力形成與發(fā)展的必然途徑。從開源角度,圍繞能源、稀有礦產(chǎn)等加快布局新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動,努力打通關(guān)鍵礦產(chǎn)資源勘探的技術(shù)堵點,保證稀散金屬等關(guān)鍵礦產(chǎn)的穩(wěn)定供給。從節(jié)流角度,把握新質(zhì)生產(chǎn)力的關(guān)鍵性顛覆性技術(shù),全面提升稀散金屬礦產(chǎn)的利用效率,實現(xiàn)綠色、循環(huán)、高效利用;抓住數(shù)字化、綠色化、高端化的著力點,加強對全國稀散金屬礦產(chǎn)資源的儲量核查、潛力評價與開發(fā)利用的調(diào)查工作,利用大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等技術(shù)手段實現(xiàn)其開發(fā)利用方面的最優(yōu)化分配(包括礦業(yè)權(quán)的最優(yōu)化配置);立足國內(nèi)已探明的資源,積極發(fā)展新技術(shù)、新路徑以挖掘新用途、開拓新領(lǐng)域;通過傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級減少對傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源的依賴,或者以稀散金屬制品代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬制品。此外,還需要加快《礦產(chǎn)資源法》及配套法規(guī)的修訂,加強對稀散金屬礦產(chǎn)的重視程度(不要因為其“產(chǎn)業(yè)規(guī)模小”“市場用量少”而不重視),加大對稀散金屬礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)的監(jiān)管力度,把握好出口尺度,改變低質(zhì)、低效、單一的粗放乃至于破壞性使用方式。

就稀散金屬礦產(chǎn)資源而言,不論是鎵、鍺、銦、鎘,還是錸、碲、硒、鉈,我國都具有一定的資源優(yōu)勢,而且以出口為主,但出口的往往是初級品,贏利能力十分有限。因此,國家在2023年發(fā)布了限制鎵、鍺制品出口的規(guī)定。既然具有資源優(yōu)勢,就可以從供給側(cè)的角度加大科技研發(fā)力度,充分開發(fā)稀散金屬在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用前景,充分掌握各種新產(chǎn)品的技術(shù)專利,充分培育相關(guān)的“未來產(chǎn)業(yè)”,加強對稀散金屬礦產(chǎn)的勘查、開采、加工、提煉和運輸?shù)漠a(chǎn)業(yè)鏈建設(shè),通過建設(shè)大型資源基地(主要是在現(xiàn)有的資源基地彌補稀散金屬開發(fā)利用的缺項)來促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集群和技術(shù)集群,利用國內(nèi)稀散金屬的資源優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢及市場優(yōu)勢來提升對外話語權(quán),同時也增強對境外稀散金屬礦產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的整合能力,占領(lǐng)行業(yè)制高點(包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制高點)。

8 我國開發(fā)利用稀散金屬對于新質(zhì)生產(chǎn)力的意義

相對于鐵、錳、銅等大宗金屬礦產(chǎn)來說,鍺、鎵、銦、鉈、錸、鎘、硒、碲這8種稀散金屬屬于小金屬,社會關(guān)注度不高;相對于稀土和鋰等這幾年風(fēng)起云涌的關(guān)鍵金屬來說,稀散金屬依然處于“后知后覺”的狀態(tài),市場投資力度也不大。但是,稀散金屬在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)中不可或缺,因此,在我國開發(fā)利用稀散金屬礦產(chǎn)資源對于新質(zhì)生產(chǎn)力的形成與發(fā)展,意義重大。

1)稀散金屬礦產(chǎn)資源是我國實現(xiàn)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級的重要資源保障,對戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。由于稀散金屬的許多物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)乃至于生物性質(zhì)尚未被認(rèn)識到、尚未被研究透、更沒有被開發(fā)利用出來,不似鐵、銅、錳等傳統(tǒng)金屬礦產(chǎn)的冶金及其開發(fā)利用在全世界已經(jīng)“固化”,連市場都基本成型,難以找到創(chuàng)新點,這就為稀散金屬的創(chuàng)新性開發(fā)利用提供了無限的契機。比如,硒與生物產(chǎn)業(yè)、碲與光電產(chǎn)業(yè)、鎵與液態(tài)冶金產(chǎn)業(yè)、鍺、銦與電子產(chǎn)業(yè)、錸與飛機發(fā)動機等高端裝備制造業(yè)等等,都為新質(zhì)生產(chǎn)力的形成與發(fā)展提供了機遇。因此,稀散金屬的勘查、開發(fā)可以為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)固發(fā)展與未來產(chǎn)業(yè)的培育奠定重要的礦產(chǎn)資源物質(zhì)基礎(chǔ)。

2)稀散金屬礦產(chǎn)資源是我國利用國內(nèi)國外兩種資源兩個市場、互通有無的具體抓手。很少有哪個國家的礦產(chǎn)資源是可以完全自給自足的,而我國作為世界上最大的發(fā)展中國家,既需要滿足國內(nèi)市場的需要,也在不斷地向國際市場輸送礦產(chǎn)品及其制品,當(dāng)然也需要進(jìn)口國內(nèi)急缺而先天不足的礦產(chǎn)品,如石油、鉻鐵礦。稀散金屬也是我國可以出口的重要物項,盡管總量不大,但在國際市場上也具有一定的話語權(quán),在特殊情況下還可以“物物交換”,與稀土一樣,鎵、鍺、銦、鎘等稀散金屬也可以作為資源儲備與國際礦產(chǎn)品市場價格平準(zhǔn)機制的有效手段之一。因此,稀散金屬的開發(fā)利用,將有助于增強國際競爭力和話語權(quán)。大國崛起的歷史經(jīng)驗和教訓(xùn)表明,率先在關(guān)鍵性、顛覆性技術(shù)方面取得突破的國家,往往能夠引領(lǐng)新一輪工業(yè)革命,形成具有強大國際競爭力的產(chǎn)業(yè)體系,贏得全球新一輪發(fā)展的主動權(quán)和領(lǐng)導(dǎo)權(quán)。加快形成稀散金屬領(lǐng)域的新質(zhì)生產(chǎn)力,有利于我國在全球產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈中占據(jù)優(yōu)勢地位,增強我國的國際影響力和競爭力,提升我國在全球治理中的參與度和引領(lǐng)度[3,15-16]。

3)稀散金屬的勘查開發(fā),依靠傳統(tǒng)的理論、技術(shù)乃至于思維,都很難取得突破性進(jìn)展。比如煤中伴生有豐富的鍺資源,如何評價、如何利用?是先燒煤再直接利用煤灰來回收鍺(如云南的臨滄鍺煤礦),還是先用煤來發(fā)電再從發(fā)電廠的煙塵中回收鍺?目前既沒有國家標(biāo)準(zhǔn)也沒有行業(yè)規(guī)范,因此也就影響到原煤中鍺資源的評價,對開發(fā)利用方案的編制也就產(chǎn)生了不同的技術(shù)路徑。因此,加大稀散金屬礦產(chǎn)資源的勘查評價,尤其是綜合利用的高技術(shù)研發(fā),十分緊迫。我國具有稀散金屬資源巨大的找礦潛力,但工作基礎(chǔ)薄弱,勘探力度不夠,綜合研究跟不上,產(chǎn)業(yè)政策明顯滯后,影響到資源的利用,更談不上形成新質(zhì)生產(chǎn)力。因此,以新質(zhì)生產(chǎn)力為切入點,有助于改變我國稀散金屬無論是資源評價還是開發(fā)利用方面的落后局面,補齊短板,倒逼創(chuàng)新引領(lǐng)能力的提升,包括稀散金屬方面的人才、團隊及創(chuàng)新平臺建設(shè)。

4)查明稀散金屬的資源稟賦特征,調(diào)整稀散金屬的戰(zhàn)略定位,既是當(dāng)務(wù)之急,也是現(xiàn)實需要。我國不少稀散金屬市場價格不高,主要是由于只針對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),如鎵、鍺、鎘等。如果換個角度,限制這些傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中用量不大的“小金屬”的供給,加大儲備的力度,不但可以提高市場價格,而且可以“充實國庫”,為即將到來的產(chǎn)業(yè)需要作好物資儲備工作。因此,從新質(zhì)生產(chǎn)力的角度來開發(fā)利用稀散金屬,無疑將取得十分顯著的經(jīng)濟和社會效益,有助于建設(shè)創(chuàng)新型國家和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級。

5)稀散金屬將是國家安全體系,尤其是關(guān)鍵礦產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈安全體系建設(shè)的重要組成部分。只有以經(jīng)濟新安全格局為依托,以新質(zhì)生產(chǎn)力為關(guān)鍵著力點,才能降低我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈、稀散金屬礦產(chǎn)資源、關(guān)鍵核心技術(shù)和貿(mào)易被“脫鉤”、被“斷鏈”、被“制裁”等等的不利影響,才能營造更穩(wěn)定安全的發(fā)展環(huán)境,才能構(gòu)建新發(fā)展格局,才能確保國內(nèi)經(jīng)濟穩(wěn)定有序運行。

9 結(jié)語—用好稀散金屬的建議

在編制《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2008—2015年)》《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2016—2020年)》時,對于稀土、稀有和稀散金屬(三?。┑V產(chǎn)資源,筆者曾經(jīng)提出“稀土管得住,稀有找得到,稀散用得好”的看法[11-12,17-18]。相對于稀土、稀有金屬而言,我國的稀散金屬無論是資源保障還是技術(shù)創(chuàng)新都還存在明顯不足,既缺乏白云鄂博那樣的資源儲量全球第一的世界級稀土礦床,也缺乏南方離子吸附型稀土礦那樣的易采而又具高價值的獨特優(yōu)勢,但不妨以新能源汽車快速發(fā)展為實例,吸取鋰礦儲備不足與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗與教訓(xùn),瞄準(zhǔn)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)尤其是未來產(chǎn)業(yè),錨定“促進(jìn)新質(zhì)生產(chǎn)力形成與發(fā)展”的目標(biāo),充分用好稀散金屬資源,是完全可能的。建議:一是加強綜合評價(稀散金屬主要是共伴生組分),查明資源家底,摸清優(yōu)質(zhì)資源的分布情況,加強資源儲量的賬面儲備;二是加大產(chǎn)品實物的儲備力度,在國家儲備的同時,鼓勵企業(yè)乃至于民間儲備稀散金屬制品,以免在市場需要不大而產(chǎn)能過剩的情況下影響企業(yè)冶煉回收的積極性(如鎵錠);三是加強稀散金屬地質(zhì)找礦與開發(fā)利用,尤其是高端開發(fā)利用的人才和技術(shù)儲備。近期可以通過調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈布局,加快建設(shè)一批世界級先進(jìn)制造業(yè)集群(尤其是以鎵為代表的液態(tài)金屬未來產(chǎn)業(yè)的培育),進(jìn)一步提升稀散金屬礦產(chǎn)資源供應(yīng)保障能力,加強產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)產(chǎn)能儲備(必要者還需備份);四是加大產(chǎn)業(yè)政策投放,通過“政府主導(dǎo),公益先行,商業(yè)跟進(jìn),創(chuàng)新引領(lǐng),快速突破”的新機制來取得找礦突破,以促進(jìn)新質(zhì)生產(chǎn)力的形成與發(fā)展。

新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動正在緊鑼密鼓進(jìn)行,“十五五”即將到來,全國性及其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的編制又將開始。新質(zhì)生產(chǎn)力的提出,為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃提供了新的切入點,也為礦產(chǎn)資源的高質(zhì)量開發(fā)利用指明了新方向。我國稀散金屬礦產(chǎn)資源豐富,可以為產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的安全提供資源保障,但勘查開發(fā)的程度還比較低,正好借編制《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2026—2030年)》之際,進(jìn)一步提高站位,將稀散金屬納入到國家礦產(chǎn)資源安全體系的建設(shè)中加以通盤考慮。這既可以改善對稀散金屬礦產(chǎn)資源的綜合管理,也可以為新一輪找礦工作的部署提供科學(xué)依據(jù),進(jìn)而為新質(zhì)生產(chǎn)力的形成與發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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