中國鈹資源供需預(yù)測與發(fā)展戰(zhàn)略

梁 飛，趙 汀，王登紅，劉 超,王安建

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

稀有金屬鈹是原子能、火箭、導(dǎo)彈、航空航天、計算機、智能手機、汽車以及冶金工業(yè)中不可缺少的功能材料、結(jié)構(gòu)材料和關(guān)鍵性原料，是我國高新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的保障性資源和戰(zhàn)略性資源之一[1]。2002年起美國政府緊急將其設(shè)定為美國國防儲備中心(DNSC)儲備礦種。2010年歐盟將鈹?shù)裙?4類礦產(chǎn)列為歐盟最關(guān)鍵的原材料。鈹?shù)闹匾匀找嫱癸@，而它的生產(chǎn)越來越集中在少數(shù)幾個國家，供應(yīng)風險不斷增大，使人們不得不更多地從經(jīng)濟安全和國防安全角度看待這種資源。本文首次對我國鈹資源供需形勢和我國鈹資源發(fā)展戰(zhàn)略進行系統(tǒng)科學的分析，不僅能為我國新興產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展提供支持，還能為我國鈹產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略安全布局指明未來方向。

1 中國鈹?shù)V資源概況

1.1 我國鈹資源分布

本次工作共統(tǒng)計了全國鈹?shù)V床(點)88處，礦床分布在國內(nèi)15個省(區(qū))。其中，大型7處，中型11處，小型36處，礦點(礦化點)34處(圖1)。我國的鈹?shù)V資源主要集中于花崗偉晶巖型、氣成-熱液脈狀型2種類型，占所有鈹?shù)V類型的85%以上?；◢弬ゾr型鈹?shù)V是我國最主要的鈹?shù)V類型，占國內(nèi)鈹?shù)V儲量的50%以上，主要分布在新疆阿爾泰成礦帶、川西松潘-甘孜成礦帶和南嶺成礦帶。

2014年我國查明鈹資源為 571 583 t(BeO，下同)，其中，基礎(chǔ)儲量為29 849 t，資源量為541 734 t。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)中國鈹?shù)V床在空間上的分布具有高度集中的趨向，儲量明顯集中在新疆、四川、云南、內(nèi)蒙古、廣東、江西、湖南7省(區(qū))。其中，新疆鈹?shù)V基礎(chǔ)儲量16 896.7 t，占全國一半以上，達到56.61%。四川省鈹?shù)V基礎(chǔ)儲量10 555 t，占全國鈹基礎(chǔ)儲量的35.36%，兩省合計占比達91.97%。云南省鈹?shù)V基礎(chǔ)儲量為1 183.38 t，占比為3.96%，其余省(區(qū))鈹?shù)V基礎(chǔ)儲量都小于600 t，占比均不到2%(圖2)。

圖1 中國各省(區(qū))鈹?shù)V區(qū)分布圖(資料來源：文獻[2])

圖2 2014年中國各省(區(qū))鈹資源基礎(chǔ)儲量分布圖(資料來源：文獻[2])

1.2 我國鈹?shù)V在全球的地位

據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)統(tǒng)計，2016年全球鈹儲量約為10萬t。其中，美國為6萬t，占全球60%[3]；中國為5 175 t，占全球5.2%[4]；其他國家數(shù)據(jù)不可用(其他國家自1999年后未公布本國鈹儲量數(shù)據(jù))，但如圖3所示，儲量比較大的國家還有巴西、俄羅斯、加拿大、墨西哥、哈薩克斯坦。此外，非洲的莫桑比克、馬達加斯加、烏干達等國也有相當可觀的儲量，由于品位未透漏，所以無法呈現(xiàn)在圖3上。

圖3 2014年全球主要鈹?shù)V床品位與儲量概況(資料來源：據(jù)文獻[3]、文獻[5]～[16]整理)

目前，美國猶他州斯波爾山的霍戈斯拜克鈹?shù)V床生產(chǎn)的鈹?shù)V石占世界鈹?shù)V石總產(chǎn)量的70%；中國新疆可可托海“三號脈”和云南香格里拉鎢鈹?shù)V的產(chǎn)量占世界鈹?shù)V石總產(chǎn)量的15%；哈薩克斯坦約占11%，哈薩克斯坦的鈹精礦主要來源于蘇聯(lián)解體前的儲備，在蘇聯(lián)未解體時，蘇聯(lián)的鈹?shù)V石產(chǎn)量曾一直處于世界第二，開采的鈹?shù)V石加工成精礦供給給位于哈薩克斯坦的烏爾巴冶金廠使用。蘇聯(lián)解體后，軍事上對鈹需求的減少，致使哈薩克斯坦停止了俄羅斯鈹精礦的進口,也導(dǎo)致俄羅斯采礦和精礦的生產(chǎn)銳減并最終在1997年停產(chǎn)(圖4)；巴西生產(chǎn)的鈹?shù)V石主要供應(yīng)美國，冷戰(zhàn)結(jié)束后因美國國防經(jīng)費開支減少，于1992年停止從巴西進口綠柱石，導(dǎo)致巴西鈹?shù)V石生產(chǎn)于1993年急劇下降(圖4)；日本沒有鈹?shù)V石生產(chǎn)，日本從美國進口氧化鈹進行再加工。非洲的莫桑比克、馬達加斯加、烏干達等國生產(chǎn)的鈹?shù)V石約占全球產(chǎn)量的1%。

2 我國鈹資源需求預(yù)測

2.1 鈹應(yīng)用領(lǐng)域

目前，僅有兩種鈹?shù)V石具有商業(yè)開采價值，可用于鈹?shù)纳a(chǎn)，即綠柱石和羥硅鈹石，鈹化工產(chǎn)品氫氧化鈹是金屬鈹?shù)认掠萎a(chǎn)品的中間產(chǎn)品[18](圖5)。鈹消費的最大領(lǐng)域為鈹銅合金[19]，80%以上的氫氧化鈹用于生產(chǎn)鈹銅母合金[20](鈹含量4%)，母合金添加純銅稀釋， 生產(chǎn)鈹含量0.5%～2%各種組分的鈹銅合金。15%以上的氫氧化鈹用于生產(chǎn)鈹金屬，剩余不足5%的氫氧化鈹用于生產(chǎn)高純氧化鈹，高純氧化鈹主要用于生產(chǎn)氧化鈹陶瓷及鈹基復(fù)合材料。

圖4 1946～2015年全球鈹金屬生產(chǎn)趨勢變化圖(資料來源：據(jù)文獻[5]～[15]、文獻[17]整理)

圖5 鈹產(chǎn)業(yè)鏈簡化圖

2.2 中國鈹及其產(chǎn)品生產(chǎn)量與需求量

2.2.1 中國鈹及其產(chǎn)品生產(chǎn)、消費歷史與現(xiàn)狀

近五年，我國金屬鈹產(chǎn)量7～8 t；高純氧化鈹產(chǎn)量約7 t，按鈹含量36%，折合鈹金屬量2.52 t；鈹銅母合金產(chǎn)量1 169～1 200 t，按母合金鈹含量4%，鈹消費量46.78～48 t；另外鈹材等凈進口量1.5～1.6 t，鈹表觀消費量為57.78～60.12 t(表1)。

21世紀以來，我國電子電器產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，鈹銅合金系列產(chǎn)品消費量大幅度增加，國內(nèi)鈹銅產(chǎn)能無法滿足市場需求，導(dǎo)致我國華東南地區(qū)有鈹廢料走私進口，數(shù)量不清楚。據(jù)北京安泰科信息股份有限公司估計，我國鈹銅母合金消費量3 000～4 000 t[19]，折算鈹含量為120～160 t，按鈹銅合金消費量占鈹總消費量的80%計算，估算我國鈹實際消費量為150～200 t。

表1 中國礦產(chǎn)鈹產(chǎn)量與表觀消費量

注：鈹表觀消費量=鈹金屬產(chǎn)量+高純氧化鈹折合鈹金屬量+鈹銅合金折合鈹金屬量+凈進口量；凈進口量=進口量-出口量。

資料來源：據(jù)文獻[17]和文獻[21]整理。

2.2.2 中國鈹及其產(chǎn)品2030年消費量預(yù)測

2.2.2.1 國外機構(gòu)鈹需求量預(yù)測

據(jù)2012年GIA(全球工業(yè)分析公司)發(fā)布的鈹研究報告摘要，到2017年全球鈹需求量將增至505 t(鈹金屬量，下同)，主要消費國和地區(qū)是美國和歐洲，亞太地區(qū)鈹需求平穩(wěn)增長，該地區(qū)鈹?shù)闹饕M國是中國，預(yù)測鈹需求量年均增長7%。GIA統(tǒng)計2015年中國鈹消費量65 t，按年均增長率7%計算，到2020年、2025年和2030年，我國鈹需求量分別為91 t、128 t和180 t。

2.2.2.2 本文鈹需求量預(yù)測

未來15年，預(yù)期我國軍工、航天航空、核電、衛(wèi)星和醫(yī)療儀器等高科技行業(yè)穩(wěn)健發(fā)展，對鈹金屬、鈹銅合金和鈹化合物需求平穩(wěn)增加；由于鈹具有毒性，價格昂貴，在民用領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制，并且替代材料可以替代鈹銅合金彈性材料，預(yù)期民用領(lǐng)域?qū)︹斝枨蠡痉€(wěn)定。

鈹用于制造高端儀器設(shè)備中的具有特殊功能的零部件，用量很少，常規(guī)預(yù)測方法完全不適用于鈹需求量預(yù)測。本文根據(jù)鈹產(chǎn)業(yè)專家判斷，參照美國鈹消費歷史，預(yù)測未來15年內(nèi)，我國鈹需求年均增長率為3%～5%，年需求量170～310 t；折合氧化鈹需求量為472～861 t，按鈹精礦品位氧化鈹含量5.5%，鈹化工氧化鈹回收率75%，鈹精礦需求量約1.1萬～2.1萬t。

2.2.2.3 鈹需求量預(yù)測結(jié)果比較與評估

美國軍工和航空航天等高科技行業(yè)比較先進，本文認為我國鈹需求量參照美國近25年鈹消費量變化更合適。我國制造業(yè)從中低端水平向中高端水平發(fā)展，是穩(wěn)健發(fā)展過程，對鈹需求年均增長率為3%～5%更合理(表2)。

表2 不同機構(gòu)預(yù)測我國鈹需求量

3 中國鈹資源保障程度分析

3.1 中國鈹?shù)V工業(yè)儲量

據(jù)國土資源部信息中心2016年的調(diào)查報告，中國查明的鈹資源量以BeO計達到57.16萬t(截至2014年底)，除暫不能利用的查明資源量2.06萬t，剩余54.79萬t。但符合工業(yè)開采的儲量只有1.44萬t，只占已探明儲量的2.6%左右。按采選冶綜合回收率(BeO)26%計算(其中采礦回收率60%，選礦回收率65%，冶煉回收率75%)，即使將已探明所有工業(yè)儲量的鈹?shù)V石都開采出來，可回收利用的BeO也只有0.37萬t，如按每年生產(chǎn)150 t BeO計算，鈹資源的工業(yè)儲量只夠保障到2040年。

3.2 中國的鈹?shù)V山產(chǎn)能

通過礦山實地調(diào)查及向行業(yè)專家咨詢，我國目前可規(guī)模化回收鈹?shù)V的礦區(qū)只有2處。新疆可可托海稀有金屬礦3號脈，2002年復(fù)產(chǎn)，年產(chǎn)能綠柱石(含BeO 7%～8%)1 600 t。云南香格里拉鎢鈹?shù)V年產(chǎn)能鈹粉精礦1 000～1 500 t(含BeO 6.5%～7.5%)。中國的鈹?shù)V年產(chǎn)能為63.72～86.58 t(鈹金屬量)，但實際生產(chǎn)量遠小于產(chǎn)能，究其原因，在于我國鈹?shù)V品位偏低、成本高，價格相對于國外偏貴，導(dǎo)致國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)銷售困難，從而生產(chǎn)量遠小于產(chǎn)能。而我國的實際需求量在150 t(鈹金屬量)以上，所以即便生產(chǎn)量達到最大，也無法滿足市場需求，依然需要從國外進口來保障我國對鈹資源的需求。

3.3 中國鈹資源的回收利用

鈹雖然是一種可回收性的金屬，但是我國鈹資源回收利用還較為初級。主要是因為80%的鈹以鈹銅合金形式消耗，鈹銅合金含0.1%～4%的鈹，它們難以熔析，因而幾乎不能循環(huán)利用回收其鈹價值，多數(shù)廢棄的鈹銅合金廢料的循環(huán)利用最終主要回收銅的價值。另外，許多金屬鈹存在于核反應(yīng)堆和核武器中，難以循環(huán)利用，而且所含的鈹可能已造成污染。美國生產(chǎn)并消費了全球70%以上的鈹，只有美國實現(xiàn)了鈹?shù)难h(huán)利用，利用率約10%，因此建立我國鈹?shù)幕厥绽皿w系也是未來重要的行動目標。

3.4 我國利用境外鈹資源現(xiàn)狀及問題

3.4.1 現(xiàn)狀

目前，美國生產(chǎn)了世界上70%的鈹?shù)V石，但美國禁止金屬鈹出口，對國防軍工和高技術(shù)用金屬鈹?shù)某隹诟菄栏窨刂?；哈薩克斯坦德烏爾巴冶金廠(UMP)是蘇聯(lián)唯一一家鈹冶煉廠，其產(chǎn)量約占世界鈹產(chǎn)量的11%，UMP的鈹精礦主要來源于蘇聯(lián)解體前的儲備，1999年末，美國Materion公司提供給UMP公司頭兩年的鈹生產(chǎn)資金，并且進行設(shè)備投資(共計2 500萬美元)以及技術(shù)轉(zhuǎn)讓。作為回報，UMP為Materion公司獨家提供鈹產(chǎn)品，直到2012年。美國通過資金和技術(shù)滲透，成功將俄羅斯唯一一家鈹冶煉廠UMP公司龐大的鈹生產(chǎn)能力變成其鈹資源的供應(yīng)基地。俄羅斯和巴西兩國都有豐富的鈹儲量；非洲的莫桑比克和馬達加斯加、贊比亞等國生產(chǎn)了約占世界1%的鈹?shù)V石。

2004年以前我國主要進口鈹?shù)V的來源地是俄羅斯，原礦主要形式是硅鈹石，篩選富集成品鈹(粉礦)發(fā)到國內(nèi)。俄羅斯采礦和精礦的生產(chǎn)因蘇聯(lián)解體后軍事需求減少，于1997年停產(chǎn)。供應(yīng)我國的鈹?shù)V主要來自蘇聯(lián)解體前的儲備，2004年以后俄羅斯沒再向我國連續(xù)供應(yīng)鈹?shù)V。2004年后國內(nèi)采購的鈹?shù)V主要來源地是南美洲和非洲，通過查詢海關(guān)數(shù)據(jù)，每年鈹?shù)V進口數(shù)量不超過1 000 t。南美洲鈹?shù)V主要來源地是巴西，但巴西鈹?shù)V貨源主要供應(yīng)到美國，供往我國的越來越少；非洲鈹?shù)V貨源地比較廣泛，有馬達加斯加、烏干達、坦桑尼亞等，近幾年我國來源于非洲的鈹?shù)V石逐年增加，品位也較好。

3.4.2 問題

我國境外鈹資源供應(yīng)連續(xù)性得不到保障，如：俄羅斯的鈹?shù)V企業(yè)已經(jīng)停產(chǎn)，對我國供應(yīng)中斷；巴西鈹?shù)V因美國高價競購，我國企業(yè)缺少優(yōu)勢，而絕大部分供應(yīng)到美國；非洲鈹?shù)V供應(yīng)到我國也是近幾年才開始和增長，在境外還沒有一個鈹?shù)V原料來源地能向我國持續(xù)多年供貨。另外，由于南美洲各國受美國制約較為嚴重，在該區(qū)域投資鈹?shù)V的可行性較低。

4 中國鈹資源發(fā)展戰(zhàn)略方向

1) 加強富鈹資源的勘探與研發(fā)低品位鈹?shù)V的回收利用技術(shù)。我國可回收利用的BeO只有3 700 t，如按每年生產(chǎn)150 t BeO計算，我國鈹資源的工業(yè)儲量只夠保障到2040年。因此,建議由政府主導(dǎo)，組織有關(guān)地質(zhì)部門加強資源勘探，特別是富鈹資源的勘探與開發(fā)。另外,我國鈹?shù)V床的品位普遍低于0.2%以下，我國鈹資源量超過萬噸，但品位低于0.2%的礦區(qū)有9個，因此建議國家給予一定的財政支持，鼓勵科研單位與企業(yè)合作，共同研發(fā)低品位鈹?shù)V的回收利用技術(shù)。

2) 金屬鈹劃歸國家相關(guān)機構(gòu)管理，并建立儲備制度。美國金屬鈹?shù)墓芾碇睂儆趪啦?，對金屬鈹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展均推行特殊扶持政策，美國眾議院武裝部隊委員會還對金屬鈹?shù)墓┙o予以監(jiān)管。由于金屬鈹?shù)膽?yīng)用仍集中于國防軍工和航空航天領(lǐng)域，應(yīng)用領(lǐng)域窄，靠企業(yè)自身積累來推動和支撐一個國家的鈹工業(yè)幾乎是不可能的，金屬鈹研究投入大而收益小，生產(chǎn)和研發(fā)技術(shù)門檻高，且有毒，即使在美國鈹產(chǎn)業(yè)發(fā)展也是由國家統(tǒng)一調(diào)控，管理直屬于國防部且都建立了鈹國防物質(zhì)儲備庫。而我國鈹?shù)纳a(chǎn)和庫存都在各省不同企業(yè)手上，因此建議我國金屬鈹應(yīng)該劃歸國家相關(guān)機構(gòu)(例如國防軍工企業(yè)或國家物質(zhì)儲備局)統(tǒng)一管理并建立相應(yīng)的儲備庫。

3) 鼓勵國內(nèi)企業(yè)海外投資鈹?shù)V資源。俄羅斯的葉爾馬科夫斯克礦床是該國已知最高品位的鈹?shù)V，在一些區(qū)域氧化鈹含量可達5%。此礦床在1980～1991年間共計開采了3.5萬t BeO品位 8%和10%的鈹精礦，所產(chǎn)精礦全部供給哈薩克斯坦烏爾巴冶金廠進行鈹冶煉加工。隨著蘇聯(lián)解體，軍事需求用鈹減少，該礦不再供給烏爾巴冶金廠，于1991年礦石生產(chǎn)終止，現(xiàn)在該礦床高品位儲量的一半已被開采，剩余一半歸俄羅斯外貝加爾斯克采選聯(lián)合公司。中國可以通過資金和技術(shù)對該公司進行投資或參股收購等方式進行支持，以換取俄羅斯的優(yōu)質(zhì)鈹?shù)V石。同樣的方式，可以與巴西唯一的綠柱石精礦生產(chǎn)商Coriolano Limitada公司合作獲取巴西的鈹?shù)V石。非洲鈹?shù)V儲量約占全球10%，產(chǎn)量約占全球1%，產(chǎn)量較小，礦床的具體信息無法得知，而且非洲來源的礦石主要是一些珠寶開采企業(yè)開采珠寶選出來的尾礦，很多都是通過人工手選，機械化程度低，我國現(xiàn)有的一些鈹?shù)V貿(mào)易商也是在非洲各地零散收集鈹?shù)V然后集中發(fā)到國內(nèi)，因此建議國家在非洲設(shè)立分支機構(gòu)有意識地收購鈹原料。