淺析國(guó)家儲(chǔ)備金屬鈮的必要性

樊錦超

中色（寧夏）東方集團(tuán)有限公司

淺析國(guó)家儲(chǔ)備金屬鈮的必要性

樊錦超

中色（寧夏）東方集團(tuán)有限公司

金屬鈮有著特殊的性能，鈮生產(chǎn)或衍生的一元及多元合金在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中有著至關(guān)重要的作用，被廣泛應(yīng)用于冶金、航空航天、超導(dǎo)、原子能、電子光學(xué)等關(guān)鍵材料領(lǐng)域。無論在“十三五”規(guī)劃中的某些大型項(xiàng)目，還是中長(zhǎng)期的“中國(guó)制造2025”、"兩個(gè)一百年"奮斗目標(biāo)，都離不開三大產(chǎn)業(yè)之工業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，故高端工業(yè)產(chǎn)品對(duì)鈮的依賴性將比過去任何一個(gè)時(shí)期都迫切。與此同時(shí)，我國(guó)的鈮資源主要依靠進(jìn)口，所以同其他稀有金屬一樣，進(jìn)行必要的、常態(tài)化的國(guó)家儲(chǔ)備也勢(shì)在必行。

鈮；國(guó)家儲(chǔ)備

一、世界鈮資源埋藏與我國(guó)需求概況

根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2014年數(shù)據(jù)顯示，世界已探明鈮資源儲(chǔ)量約有1150萬噸，當(dāng)然也有其他口徑的不同數(shù)據(jù)，但無論是埋藏量還是年產(chǎn)出量，巴西均占據(jù)世界份額90%以上，其他如澳洲、中非、加拿大美國(guó)、俄羅斯等雖然也有分布，但由于各種原因（如澳洲開采成本高、非洲沖突不斷、美國(guó)戰(zhàn)略保護(hù)、其他地區(qū)品味較低等），市場(chǎng)貢獻(xiàn)率未超過10%。我國(guó)鈮礦主要分布在江西、廣西及內(nèi)蒙等地，多與鉭伴生，礦物嵌布粒度細(xì)，原產(chǎn)礦品位低，儲(chǔ)存狀態(tài)很差，能大規(guī)模露采的礦山較少，因此經(jīng)濟(jì)資源不多。

世界鈮礦開采主要由巴西CBMM、美國(guó)Anglo、加拿大IAMGOLD三家公司壟斷。為了獲得穩(wěn)定的資源供應(yīng)與相關(guān)利益，日韓財(cái)團(tuán)通過組團(tuán)的方式對(duì)巴西、澳洲等地鈮礦進(jìn)行入股。

各國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)達(dá)程度與鈮的消耗稱正比狀態(tài)，20年前的1996年日美歐洲占了全世界鈮需求量的87.9%①。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，鈮的需求也在增長(zhǎng)，2010年需求占全球25%，近幾年呈逐漸上升趨勢(shì)。同時(shí)海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)的鈮資源供給9成以上靠進(jìn)口。

二、鈮在我國(guó)未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的應(yīng)用

1、在鋼鐵及航空航天工業(yè)中的應(yīng)用

總量約87%的鈮應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)，主要消費(fèi)鈮鐵?，F(xiàn)在國(guó)家針對(duì)鋼鐵的“去產(chǎn)能”戰(zhàn)略意圖十分明顯，即將鋼“大”國(guó)升級(jí)為鋼“強(qiáng)”國(guó)，控制粗鋼，發(fā)展高端合金鋼，以滿足高鐵、汽車、艦艇等高端需求，所以必須添加大量的鈮鐵提升鋼材的性能。2015年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量8.04億噸，假如鈮鐵消耗達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家平均70g/噸的水平（實(shí)際45g左右），那么鈮鐵潛在需求量為5.6萬噸。

航空航天工業(yè)用的超耐熱不銹鋼主要消費(fèi)鈮合金和鈮金屬。航空發(fā)動(dòng)機(jī)被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”，是衡量一個(gè)國(guó)家綜合科技水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志，世界上真正能生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的只有美俄英法等幾個(gè)國(guó)家。未來20年我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)合計(jì)需求超過3萬億元。現(xiàn)在幾乎所有民航飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)都依賴進(jìn)口，軍用發(fā)動(dòng)機(jī)則主要是自主研制+引進(jìn)俄羅斯或?yàn)蹩颂m引擎。可以毫不夸張地說，航空發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)成為制約中國(guó)航空產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的“心”病。為了解決這個(gè)“心”病，“十三五”100個(gè)重大工程及項(xiàng)目中第一個(gè)就是“航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)”，今年8月中國(guó)航發(fā)集團(tuán)應(yīng)運(yùn)而生，持續(xù)投資或?qū)⒊^300億，旨在打破歐美發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)上的壟斷。美國(guó)對(duì)超耐熱不銹鋼的生產(chǎn)和消耗占控制地位，80%以上用于航天航空工業(yè)，其中鈮的添加一般為1-5%，僅此一項(xiàng)上用鈮超過其鈮需求總量的1/3。所以依靠大量進(jìn)口鈮資源發(fā)展航空航天工業(yè)的中國(guó)，從國(guó)家層面出發(fā)做好長(zhǎng)遠(yuǎn)的鈮金屬儲(chǔ)備迫在眉睫。

2、在超導(dǎo)材料中的應(yīng)用

鈮是最易應(yīng)用的超導(dǎo)元素，把鈮冷卻到-263.9℃時(shí)，會(huì)變成幾乎沒有電阻的超導(dǎo)體。

在醫(yī)療領(lǐng)域鈮以Nb47Ti與Nb3Sn兩種低溫超導(dǎo)金屬絲應(yīng)用于磁共振成像掃描裝備（MRI）。目前該市場(chǎng)被“GPS”（GE、PHILIPS、 SIEMENS）三家瓜分，我國(guó)只有一家上海聯(lián)影業(yè)，尚處于研發(fā)階段。MRI全球年需求量在3000臺(tái)左右，折算成Nb47Ti錠材需求約1500噸，被美國(guó)華昌壟斷?！笆濉?00個(gè)重大工程及項(xiàng)目中，“研制核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備、超導(dǎo)磁共振成像系統(tǒng)、無創(chuàng)呼吸機(jī)等高性能醫(yī)療器械”也赫然在列。在“中國(guó)制造2025”規(guī)劃中，高性能醫(yī)療器械被定為十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一。該類產(chǎn)品對(duì)鈮錠的技術(shù)要求非常高，針對(duì)此領(lǐng)域高純鈮錠的儲(chǔ)備是非常必要的。

亞原子物理研究的高能粒子加速器是鈮基超導(dǎo)體的第二大應(yīng)用市場(chǎng)。歷史上大量的超導(dǎo)鈮諧振腔或其他鈮基超導(dǎo)體被應(yīng)用于諸多國(guó)際或國(guó)家大項(xiàng)目。在今年9月高能所長(zhǎng)王貽芳等專業(yè)人士高調(diào)表態(tài)：中國(guó)建設(shè)大型對(duì)撞機(jī)正是時(shí)機(jī)。預(yù)計(jì)對(duì)RRR級(jí)高純鈮材及Nb-Sn超導(dǎo)線的需求將達(dá)到一個(gè)新的水平。

鈮超導(dǎo)未來潛在的需求是核聚變反應(yīng)堆、高速磁懸浮列車、磁流體動(dòng)力學(xué)等方面?！笆濉碧岢觯汉穗娺\(yùn)行裝機(jī)容量達(dá)到5800萬千瓦，在建達(dá)到3000萬千瓦以上。日本預(yù)計(jì)在2027年建成東京-名古屋磁懸浮列車，已走在世界先列。計(jì)劃大力發(fā)展高速鐵路的中國(guó)，勢(shì)必在領(lǐng)域進(jìn)行戰(zhàn)略規(guī)劃與投入。

3、鈮在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

其他領(lǐng)域如鈮靶材、光學(xué)玻璃、超硬工具等方面也有較大規(guī)模的需求。鈮靶材用于半導(dǎo)體裝置和液晶顯示技術(shù)，是未來半透視玻璃、觸摸屏、液晶屏最佳的鍍膜材料之一。鈮酸鋰晶體作為上佳的聲表面波器件，在4G、5G高速通訊應(yīng)用中舉足輕重。其他諸多領(lǐng)域的應(yīng)用不在此贅述。總而言之，金屬鈮在未來我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位將越來重要并必不可少。

三、國(guó)家儲(chǔ)備鈮的探討

世界上其他國(guó)家儲(chǔ)備鈮或者限制鈮的出口有例可循。美國(guó)是鈮的主要需求者但其不開采本國(guó)鈮礦，美國(guó)國(guó)防后勤局在冷戰(zhàn)時(shí)期進(jìn)口儲(chǔ)備了大量的鈮作為戰(zhàn)略物資。烏克蘭曾在1997年禁止鈮出口。日本早在1983年就出臺(tái)了稀有礦產(chǎn)戰(zhàn)略儲(chǔ)備制度。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與國(guó)力的增強(qiáng)，美日等國(guó)家一直在宣揚(yáng)“中國(guó)威脅論”，鈮作為一種主要戰(zhàn)略性稀缺資源，巴西難免有一天受其影響而限制鈮出口至我國(guó)。

與其他稀有金屬一樣，鈮儲(chǔ)備的必要性與緊迫性不言而喻。截止目前，國(guó)家級(jí)儲(chǔ)備純金屬鈮不足百噸。中信金屬有限公司是巴西CBMM在中國(guó)的獨(dú)家分銷商，其能儲(chǔ)備的鈮也不超過國(guó)內(nèi)總需求一年的量。由于資金占用較大，國(guó)內(nèi)鈮生產(chǎn)企業(yè)在持續(xù)降低庫存，折算成純金屬鈮不超過1000噸。所以我國(guó)應(yīng)該通過國(guó)家級(jí)與企業(yè)級(jí)兩個(gè)層面進(jìn)行有計(jì)劃的儲(chǔ)存，以不易變質(zhì)容易保存為基本原則，對(duì)高純金屬鈮錠、鈮鐵、鈮基合金等產(chǎn)品進(jìn)行收儲(chǔ)。收儲(chǔ)不僅有利于應(yīng)對(duì)我國(guó)未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)鈮的大量需求，也能在經(jīng)濟(jì)“新常態(tài)”下對(duì)國(guó)內(nèi)鈮相關(guān)高新技術(shù)企業(yè)進(jìn)行定向的資金扶持。

與此同時(shí)，應(yīng)該完善相關(guān)的法律法規(guī)，對(duì)鈮產(chǎn)品的進(jìn)出口進(jìn)行引導(dǎo)規(guī)范，防止把冶煉污染留在國(guó)內(nèi)的同時(shí)，要大力促進(jìn)高端鈮產(chǎn)品如RRR超導(dǎo)鈮材的設(shè)備投入，培養(yǎng)一批高端技術(shù)人才，保證我國(guó)鈮冶金工業(yè)和技術(shù)應(yīng)用水平走在世界的前列。

注釋：

① 據(jù)1997年日本寫給Roskill的信

［1］中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì).中國(guó)鈮業(yè)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2015.6

［2］寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司.鈮經(jīng)濟(jì)［M］.寧夏：九零五出版社，2000.9

［3］劉貴材，婁燕雄.鉭鈮譯文集-國(guó)際鉭鈮研究的發(fā)展和趨勢(shì)［M］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2009.11