國內外銣資源開發(fā)利用研究及政策建議

孫映祥，林博磊

(1.中國自然資源經(jīng)濟研究院，北京 101149；2.自然資源部信息中心，北京 100812)

銣屬堿族金屬，光電性能活躍，在許多領域中有著重要用途，自然界中沒有單獨銣礦物，但大量存在于鋰云母、銫沸石、光鹵石中。銣與鋰屬同族元素，具有相似特性，鋰作為新能源新材料已得到廣泛應用，銣可成為一種新型戰(zhàn)略資源。近年來，銣除在電子器件、催化劑、特種玻璃、生物化學及醫(yī)藥等傳統(tǒng)領域應用取得較大進展外，在磁流體發(fā)電、熱離子轉化發(fā)電、離子推進發(fā)動機、激光能轉換電能裝置等高科技領域中也顯示出一定應用潛力[1]。

1 銣資源主要用途

根據(jù)GHOTBI等[2]的研究成果，銣可用作檢測受損組織及心臟病的示蹤劑，且成像質量精確。ZADIK等[3]的研究成果顯示，銣被應用于巴基球(C-60)后，通過改變晶體結構，可形成具有絕緣、超導、磁性的Jahn-Teller金屬，這種金屬可在施加壓力后，由絕緣變?yōu)槌瑢?。HARUNA等和ROELCKE等的研究成果顯示，銣在動物體中會被大腦腫瘤有限吸收，可用來定位腦腫瘤[4-5]。

此外，據(jù)大量相關研究資料，帶有500 g銫和銣離子的推進發(fā)動機可用于衛(wèi)星及宇宙飛船推進，其航程大約是目前所用固體或液體燃料的150倍；以銣及其化合物作為發(fā)電材料的磁流發(fā)電機，可以使電站的總熱效率由29%～32%提高到55%～66%；用銣制作的熱電換能器，在反應堆的內部可實現(xiàn)熱離子熱核發(fā)電；用銣制造的銣原子鐘，在370萬年中的走時誤差不超過1 s，在全球定位系統(tǒng)中起著至關重要的作用，美國海軍天文臺的時間尺度就是基于48個加權原子鐘，其中包括4個銣原子鐘，我國已將高精度銣鐘應用于北斗全球系統(tǒng)建設；銣用于醫(yī)療行業(yè)，可用來治療抑郁癥、癲癇、甲狀腺疾病，還有研究指出銣有降低腫瘤數(shù)目和腫瘤平均重量的作用，即抗癌功能；使用碳酸銣的特種光纖，可大大提高通信網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和耐久性；銣及其化合物，特別是有機化合物，在許多類型的反應中具有很好的催化性能[6-7]。

2 銣礦資源概況

2.1 世界銣礦資源概況

據(jù)美國地質調查局《世界礦產(chǎn)品摘要2019》，美國、阿富汗、澳大利亞、加拿大、丹麥、德國、日本、哈薩克斯坦、納米比亞、津巴布韋、秘魯、俄羅斯、英國和贊比亞等國均發(fā)現(xiàn)含銣礦體，儲量共計約9萬t(折氧化銣)，其中納米比亞5萬t，津巴布韋3萬t。

2.2 我國銣礦資源概況

據(jù)自然資源部信息中心數(shù)據(jù)，我國江西、湖南、新疆等12個省(區(qū))探明有銣礦資源，探明儲量逐年增長。截至2018年底，查明資源儲量223.68萬t，較2017年增長14.2%，其中基礎儲量為26.36萬t，資源量為197.32萬t。從地區(qū)上看，江西省82.45萬t，占全國查明資源儲量的36.9%；新疆維吾爾自治區(qū)64.73萬t，占28.9%；廣東省29.64萬t，占13.3%。上述三省(區(qū))合計176.82萬t，占79.1%。

3 銣礦資源開發(fā)利用概況

3.1 世界銣礦資源生產(chǎn)消費概況

目前，世界各國應用的銣只能從鋰云母、銫沸石等礦物中作為伴生礦提取。銣資源稀缺，已成為全球對該元素應用的瓶頸。國外銣主要產(chǎn)地位于津巴布韋、納米比亞、加拿大、德國等國，其中津巴布韋、納米比亞是鋰云母、銫沸石的供礦國，但兩國均不生產(chǎn)銣產(chǎn)品。美國卡博特公司是目前全球最大銣行業(yè)一體化生產(chǎn)商，全球銣市場幾乎被其壟斷。加拿大是全球主要的銣礦和銣鹽生產(chǎn)國，該國生產(chǎn)銣鹽的原料均來自加拿大馬尼托巴湖的伯尼克湖礦區(qū)，該礦區(qū)的礦石供應多個國家。德國Chemetall公司從加拿大和津巴布韋進口銫沸石以提取銣，近幾年還從我國江西進口鋰云母，將提鋰后的母液作為銣化合物的生產(chǎn)原料。日本主要從津巴布韋進口銫沸石，采用硫酸法生產(chǎn)銣化合物[6]。

全球銣消費量較小，近年來消費量維持在10～12 t。美國是世界上最早生產(chǎn)和應用銣的國家，近年來，美國通過跟蹤評估礦物來源與用途，為減少對國外進口礦產(chǎn)的依賴，2018年公布了35種關鍵礦物清單，銣是其中之一。美國對銣的應用主要集中在高科技領域，有80%應用于開發(fā)高新技術，20%用于特種玻璃、催化劑等領域，每年的消費量為5～6 t。日本是近20年來世界上銣生產(chǎn)和應用發(fā)展最快的國家，2009年7月，日本出臺的《稀有金屬保障戰(zhàn)略》，將銣作為優(yōu)先考慮的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，其對銣的應用發(fā)展最快的領域是催化劑，特別是有機合成催化劑，目前每年的銣消費量為1～2 t[8]。

3.2 我國銣資源生產(chǎn)消費概況

我國于1956年開始進行銣的冶煉研究，1960年代初投入生產(chǎn)，新疆、江西等省(區(qū))相繼開發(fā)了銣資源，2012～2016年，銣年產(chǎn)量約3 t，國內只有個別企業(yè)用銣做催化劑，年消費量約為3 t[8]。我國與銣有關的探礦權較少，且沒有采礦權。

近年來，中礦資源集團股份有限公司通過收購江西東鵬新材料有限責任公司、美國卡博特(Cabot)特殊流體事業(yè)部等公司，一舉成為世界上最大的開采銫沸石的礦業(yè)企業(yè)及世界第一大銣銫產(chǎn)品生產(chǎn)商與供應商，主要生產(chǎn)電池級氟化鋰、銫鹽、銣鹽產(chǎn)品。新疆有色金屬研究所是以國內稀有金屬鋰銣銫新材料研究、開發(fā)、推廣應用為主的專業(yè)科研院所，先后建成了多條鋰銣銫高純鹽類生產(chǎn)線，研制生產(chǎn)各類鋰銣銫新產(chǎn)品達50多種。

此外，以儲量達17.56萬t的廣東省龍川縣麻布崗天堂山礦區(qū)超大型獨立銣礦床的探獲為契機，光鼎國際控股集團主導創(chuàng)立“世界銣谷”項目，聯(lián)合多家大學和科研機構開展應用研究，推動以“銣”為代表的“新材料、新技術、新產(chǎn)品、新模式”等新產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)有計劃的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)轉化和產(chǎn)業(yè)布局，相關研究已取得一批成果，比如含銣薄膜太陽能電池、銣基高溫壓電陶瓷、含銣活性生物玻璃敷料、銣基環(huán)保催化劑等專利技術成果。

多年來，我國持續(xù)開展銣礦資源的勘查開發(fā)、提取利用等方面的研究，相比境外銣礦資源賦存情況，我國已具有較大優(yōu)勢地位，在加強銣在傳統(tǒng)領域應用的同時，不斷加大銣在高新技術領域的應用研究。

現(xiàn)階段，我國銣主要應用于傳統(tǒng)工業(yè)領域，關于應用研究的公開文獻資料較少，相關文獻資料多集中在成礦規(guī)律及提取工藝等方面，雖有企業(yè)積極開展銣礦應用研究，但多處于探索階段，相關高端產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化進程遲緩。同時，因銣的光電性能活躍，銣礦多為伴生礦，其勘探、提取成本高，在缺少國家政策特別是產(chǎn)業(yè)指導以及科技指引等政策支持的環(huán)境下，企業(yè)探礦及科技研發(fā)投入大，投資風險高。此外，我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的資源環(huán)境約束更加嚴峻，調整經(jīng)濟結構和轉變經(jīng)濟發(fā)展方式的壓力不斷加大，這些情況對銣礦開發(fā)利用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展都是較大考驗。

4 建 議

為推進我國經(jīng)濟轉向高質量發(fā)展，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)成為必然選擇，而礦產(chǎn)資源是發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的物質基礎，因此，要穩(wěn)步推進我國銣等稀有稀缺礦產(chǎn)資源的保護開發(fā)與相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展，做好規(guī)劃、合理開發(fā)并科學利用銣礦，可促進我國經(jīng)濟轉型升級、帶動一批新產(chǎn)業(yè)形成，并有望在銣資源應用上趕超相關國家。

4.1 將銣列為關鍵性礦產(chǎn)資源并加強保護開發(fā)

新一輪礦產(chǎn)資源規(guī)劃編制前期研究工作已經(jīng)啟動，建議在開展相關研究工作時，系統(tǒng)梳理分析美國、日本、歐盟等國外關鍵礦產(chǎn)或戰(zhàn)略性礦產(chǎn)目錄或清單，厘定我國經(jīng)濟社會發(fā)展所需的大宗性的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，以及與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展息息相關的關鍵性稀有稀缺小礦種礦產(chǎn)。建議將銣列為關鍵性礦產(chǎn)，提高勘查開發(fā)準入門檻，加強審批管理，扶植一批技術先進、競爭力強的開發(fā)利用龍頭企業(yè)，實現(xiàn)資源合理開發(fā)利用，擺脫對國外進口的依賴。

4.2 進一步推進銣開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

銣資源在高科技領域具有許多重要用途，可以預見在未來的十幾年乃至幾十年，其應用前景及用量都會不斷增大?，F(xiàn)階段，需要開發(fā)、選冶、應用等多環(huán)節(jié)涉及的部門與機構密切配合，在資源開發(fā)、技術創(chuàng)新、財政稅收等方面給予政策傾斜，推進銣資源勘查開發(fā)、銣資源冶煉提取、銣新材料應用產(chǎn)業(yè)發(fā)展，充分發(fā)揮銣等稀有稀缺礦產(chǎn)資源在國家經(jīng)濟社會發(fā)展中的作用。

4.3 建議國家層面統(tǒng)籌加強銣高精尖領域利用技術攻關

我國雖有銣相關研究，但大多集中在成礦規(guī)律、開發(fā)利用管理及提取工藝等基礎理論研究領域，急需國家科技主管部門主導，以現(xiàn)有技術專利為基礎，合理利用勘探開發(fā)企業(yè)探獲的銣礦資源，加強產(chǎn)學研深度融合，組織開展離心機濃縮提純等技術攻關，穩(wěn)固銣傳統(tǒng)應用領域的同時努力拓展新的高科技領域應用點，爭取形成具有自主知識產(chǎn)權且有競爭力的應用技術，突破國外相關技術封鎖，助力國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略。