全球鈮鉭資源分布概況及產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢分析

鄧 攀，陳玉明，葉錦華，張偉波

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100037； 2.中國地質(zhì)大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083)

鈮鉭在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中主要應用于航空航天領(lǐng)域中的熱防護材料和結(jié)構(gòu)材料。美國和俄羅斯過去一直是航空航天領(lǐng)域的強國，對于鈮鉭資源的需求巨大[1]。同時，鈮鉭在醫(yī)學領(lǐng)域中的用途日益重要，如鉭金屬應用于3D打印技術(shù)制作醫(yī)療種植體已成為其在民用領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。此外核電站的建設(shè)對鈮鉭的需求也將會增加。未來一段時間，由于中國在航空航天、醫(yī)療外科、核能工業(yè)等高科技領(lǐng)域的發(fā)展，對鈮鉭的需求將保持穩(wěn)定的較快增長[2]。我國鈮鉭雖然有一定的資源儲量，但勘查開發(fā)現(xiàn)狀與日益增長的需求極不適應。研究全球鈮鉭資源分布與產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，對我國推進鈮鉭相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1 全球鈮鉭礦資源分布概況

1.1 國外鈮鉭礦資源分布概況

根據(jù)Mineral Commodity Summaries 2019年統(tǒng)計，全球鈮金屬資源總量超過910萬t，鉭金屬全球資源總量超過11萬t[3]。表1和表2反映了2014～2018年全球鈮鉭金屬資源在各國儲量的變化情況。鈮礦主要分布在巴西和加拿大[4]，分布相對集中，僅巴西的資源儲量就占到全世界的80%左右。此外，澳大利亞、俄羅斯、中國、安哥拉、馬拉維、南非、埃塞俄比亞、尼日利亞、剛果(金)、肯尼亞等國家亦有分布。特別值得關(guān)注的是，2018年巴西和加拿大的鈮金屬儲量數(shù)據(jù)出現(xiàn)劇增，美國也首次公布了境內(nèi)儲量數(shù)據(jù)。鉭礦主要分布在澳大利亞和巴西(兩國合計占到全世界總儲量的95%左右)，此外在剛果(金)、盧旺達、尼日利亞、埃塞俄比亞等非洲國家也有分布。

1.2 全球主要鈮鉭礦產(chǎn)地

巴西的莫羅道斯賽斯拉各斯(Morro dos Seis Lagos)礦是目前全世界已查明資源量最大的鈮礦山，達到2 897 Mt，Nb2O5品位2.85%。迄今為止，世界上開采及具有開采潛力的鈮礦多數(shù)與碳酸巖有關(guān)[5]，其中巴西每年的鈮產(chǎn)出占全世界總產(chǎn)出的88%，剩下10%由加拿大產(chǎn)出，其他地區(qū)只占2%。表3是世界上某些典型鈮鉭礦床概況[6]。盡管澳大利亞擁有著世界上最大的探明鉭儲量，約占世界的70%，但在2007年以后，由于世界上最大的鉭礦供應商、澳大利亞的瓜利亞家族(Sons of Gwalia)有限公司破產(chǎn)，鉭礦的生產(chǎn)地從澳大利亞、巴西等投資管

理風險較低、采用先進開采技術(shù)和完善加工冶煉設(shè)備的國家逐漸轉(zhuǎn)移到投資管理風險較高、采用原始手工作坊采礦和國家間供應鏈很不透明的非洲國家,如剛果(金)和盧旺達。

表1 2014～2018年全球鈮金屬資源儲量Table 1 Global niobium reserves from 2014 to 2018

注：“-”表示儲量不明。數(shù)據(jù)來源：USGS,Mineral Commodity Summaries,2014～2019年

表2 2014～2018年全球鉭金屬資源儲量Table 2 Global tantalum reserves from 2014 to 2018

注：“-”表示儲量不明。數(shù)據(jù)來源：USGS,Mineral Commodity Summaries,2014～2019年

表3 世界典型鈮鉭礦床類型和探明資源量Table 3 Types and proved resources of typical niobium-tantalum deposits in the world

注：“-”表示沒有數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)來源：USGS Professional Paper 1802,2017年

1.3 中國鈮鉭資源分布概況

中國是世界上鈮礦、鉭礦資源較豐富的國家之一，分布于15個省(區(qū))的265個礦區(qū)。根據(jù)鈮鉭資源成礦區(qū)帶劃分，主要位于大興安嶺南段成礦帶和華北陸塊北緣西段成礦帶；另外，在阿爾泰-天山成礦帶、川西成礦帶和中南嶺成礦帶也有一定的鈮鉭礦資源分布。中國的鈮鉭礦絕大部分資源品位都沒有超過0.02%，總體仍然屬于鈮鉭資源供不應求的國家。

中國的鈮金屬主要存在于鈮鉭礦中，屬于多金屬共生礦床，并且鈮一般與稀土、鉭、鎢、錫伴生，主要礦床類型有碳酸巖型及相關(guān)堿性巖礦床、堿性花崗巖和花崗偉晶巖型礦床。中國鈮礦主要分布在內(nèi)蒙和湖北兩省(區(qū))，其中內(nèi)蒙古占72.1%，湖北占24%。鈮礦床包括內(nèi)蒙古白云鄂博和包頭的鐵、稀土、鈮礦床，江西宜春的鉭、鈮、鋰、銣、銫、鉀共生礦床，廣西栗木的鉭、鈮、錫、鎢共生礦床。

中國鉭礦主要分布在江西、內(nèi)蒙古和廣東三省(區(qū))，儲量分別占全國的25.8%、24.2%和22.6%(圖1)。其中，江西礦床屬于稀有金屬花崗巖型，內(nèi)蒙古礦床主要為碳酸巖型和花崗偉晶巖型。中國鉭礦床總體規(guī)模小，礦石品位低，嵌布粒度細而分散，多金屬伴生，造成難采、難分、難選，回收率低，賦存狀態(tài)差，大規(guī)模露采的礦山較少。

圖1 中國鉭礦省(區(qū))分布Fig.1 Provincial percentage distribution of tantalum ore

2 全球鈮鉭產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢分析

2.1 全球鈮鉭金屬產(chǎn)量

隨著世界經(jīng)濟持續(xù)復蘇，對鈮和鉭的需求正在逐漸增加。對鈮鉭需求的增加主要與微合金鋼消費量的增加有關(guān)。微合金鋼同時也是目前鈮鉭礦產(chǎn)品最重要的應用領(lǐng)域，這種鋼材是用于制造汽車、建筑、船舶和煉油廠設(shè)備的原料，全世界每年鋼產(chǎn)量只有10%屬于微合金鋼，卻幾乎消耗了全世界80%的鈮產(chǎn)量。隨著戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，航空航天、電子信息技術(shù)、生物醫(yī)療、軍工、核能等將成為鈮鉭消費市場上新的增長點。經(jīng)濟正在持續(xù)發(fā)展的國家如巴西、中國和印度對這些鋼材的需求將會增加。此外，全球?qū)τ谄?、手機、電腦、超導磁體和其他高科技設(shè)備的需求增長很可能會進一步刺激對鈮鉭金屬的需求。

圖2和圖3是全球鈮鉭金屬1999到2018年產(chǎn)量趨勢圖。鈮金屬在2006年前后有一個明顯的產(chǎn)量分界，原因是巴西的鈮礦山在這個時候開始大幅增產(chǎn)，并且大量出口滿足全球?qū)︹壗饘俚男枨?；鉭金屬在2001到2006年維持在一個產(chǎn)量高值，這與當時全球經(jīng)濟形勢向好直接相關(guān)，2007年開始產(chǎn)量大幅減少，主要因為澳大利亞的一些礦山受經(jīng)濟危機影響關(guān)閉，而在2013年全球鉭金屬產(chǎn)量又大幅躍升，這主要是由于剛果(金)和盧旺達的鉭富礦開采生產(chǎn)活動增加，目前兩國的鉭金屬產(chǎn)量合計占到全球的50%以上。

圖2 1999～2018年全球鈮金屬產(chǎn)量變化Fig.2 Changes of global niobium production from 1999 to 2018

圖3 1999～2018年全球鉭金屬產(chǎn)量變化Fig.3 Changes of global tantalum production from 1999 to 2018

2.2 重要鈮鉭資源國家鈮鉭礦產(chǎn)能形勢分析

全球鈮鉭礦資源分布極不平衡，巴西和加拿大是世界上鈮鉭礦資源最豐富的國家，擁有著最大的探明鈮鉭資源量。巴西同時也是生產(chǎn)鈮精礦的主要國家，礦石的主要類型是碳酸巖風化。在鉭礦生產(chǎn)方面，盡管最近一段時間埃塞俄比亞和莫桑比克成為鉭礦的重要供應商，巴西仍是鉭精礦的主要生產(chǎn)國，最大的鉭礦山是荷蘭先進冶金集團(Advanced Metallurgical Group)的MIBRA項目。根據(jù)USGS統(tǒng)計數(shù)據(jù)，世界主要資源國鈮和鉭金屬近五年產(chǎn)量見表4和表5。

表4 2014～2018年世界主要資源國家鈮金屬產(chǎn)量Table 4 Global niobium production from 2014 to 2018

注：“-”表示產(chǎn)量不明。數(shù)據(jù)來源：USGS, Mineral Commodity Summaries,2014～2019年

表5 2014～2018年世界主要資源國家鉭金屬產(chǎn)量Table 5 Global tantalum production from 2014 to 2018

注：“-”表示產(chǎn)量不明。數(shù)據(jù)來源：USGS, Mineral Commodity Summaries,2014～2019年

近年來，在非洲布隆迪、剛果(金)、尼日利亞、盧旺達和烏干達等國家，發(fā)現(xiàn)了大量鈮鉭資源，并形成了一大批手工開采鈮鉭鐵礦作坊產(chǎn)業(yè)。最新地質(zhì)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，莫桑比克的鉭礦石資源量擁有750萬t；埃塞俄比亞南部風化殼型鉭鈮礦床成為該國重要的鈮鉭礦生產(chǎn)基地及未來資源潛力區(qū)[7]；坦桑尼亞、尼日利亞和尼日爾的鈮鉭礦也具有一定潛力；預計剛果(金)和盧旺達在未來幾年將進一步增加產(chǎn)量，成為世界主要的鉭礦生產(chǎn)國。

目前，中國是世界上重要的鉭金屬生產(chǎn)國，生產(chǎn)量逐年增加，但原料多是依靠國外進口；中國也是美國高科技制造公司最大的鉭金屬來源地，根據(jù)USGS統(tǒng)計，美國進口的鉭金屬大約有25%來自中國。

2.3 全球鈮鉭礦進出口貿(mào)易形勢分析

2016年，全球鈮鐵合金總貿(mào)易額20億美元，未加工鉭(簡單燒結(jié)而成的條、桿和粉末)總貿(mào)易額5.98億美元。其中，貿(mào)易額前五位分別是尼日利亞出口到中國(3 290萬美元)，德國出口到中國臺灣(3 130萬美元)，巴西出口到美國(2 970萬美元)，盧旺達出口到中國(2 580萬美元)，盧旺達出口到泰國(1 740萬美元)。前五大出口國分別是盧旺達(5 930萬美元)、尼日利亞(5 090萬美元)、巴西(3 630萬美元)、剛果(金)(3 200萬美元)、德國(3 190萬美元)，前五大進口國分別是中國(1.13億美元)、泰國(6 510萬美元)、美國(4 300萬美元)、墨西哥(1 940萬美元)、哈薩克斯坦(1 440萬美元)。從數(shù)據(jù)中可以看出，中國的鈮鉭礦進口國家主要是非洲的尼日利亞、盧旺達和剛果(金)。2016年，中國鈮鉭礦進口額為：尼日利亞3 290萬美元，盧旺達2 580萬美元，剛果(金)1 690萬美元，埃塞俄比亞810萬美元，應加強與相關(guān)國家相關(guān)礦業(yè)經(jīng)貿(mào)合作以保障供應。

圖4和圖5是1970到2010年鈮鐵合金和鉭精礦平均價格[8]。鈮鐵合金總體價格比較平穩(wěn)，穩(wěn)中有升，但折合1992年美元的情況下，其價格卻在不斷下降，原因可能是從1990到2010年，中國發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施的同時增加了對鋼鐵的消費和生產(chǎn)，從而影響各鈮礦出口國不斷擴大生產(chǎn)，彼此之間形成了激烈價格競爭；整個1970年代是鉭精礦需求持續(xù)旺盛的十年，價格不斷上漲，之后由于庫存增加和用戶尋求替代品，價格逐步回落，但鉭精礦價格在2000年前后達到一個頂峰，可能與剛果(金)在1996到2003年的內(nèi)戰(zhàn)導致市場不透明有關(guān)。自2011到2017年，鈮精礦的價格每年都在大幅下降(表6)[9]，這與全球鋼鐵、石油、建筑工業(yè)的縮減有直接聯(lián)系，表6中，鉭鐵礦和鉭精礦價格雖有浮動，但大體保持穩(wěn)定，且鉭精礦價格穩(wěn)中小幅上升，說明全球?qū)︺g金屬一直有著持續(xù)需求。

全球鈮鉭礦的主要消費國是美國、中國、韓國和日本，按每年進口鈮鐵合金和鈮礦折算鈮金屬量來算，美國15 000 t左右，中國30 000 t左右。中國目前生產(chǎn)的鉭金屬多數(shù)直接出口發(fā)達國家特別是美國，同時美國進口鉭占到全世界鉭生產(chǎn)的30%以上。

全球鈮鉭礦的主要供應國包括巴西、加拿大、剛果(金)、埃塞俄比亞、尼日利亞和盧旺達。從海外供應來看，巴西由于美國高價收購而對中國供應受阻，加拿大持續(xù)存在著勞工和環(huán)保問題，非洲的供應基地在基礎(chǔ)設(shè)施等方面還不成熟，加之國內(nèi)企業(yè)面臨的新區(qū)勘探技術(shù)欠缺和政治經(jīng)濟壁壘，目前還未形成持續(xù)穩(wěn)定的礦石供貨渠道。

圖4 鈮鐵合金年度平均價格Fig.4 Annual average price of ferroniobium alloy

圖5 鉭精礦年終平均價格Fig.5 Average annual price of tantalum concentrate

表6 2011～2017年全球鈮鉭平均價格Table 6 Price of global niobium-tantalum from 2011 to 2017

產(chǎn)品種類價格(美元/t)2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年鈮鐵合金26 43027 63027 29025 78024 27020 71018 540鈮精礦39 34023 54017 15014 9407 5907 8307 650鉭鐵礦(以Ta2O5含量算)275 000239 000260 000221 000193 000193 000195 000鉭精礦46 00045 00068 00069 00065 00053 00057 000

數(shù)據(jù)來源：USGS,Mineral Yearbook,2011～2016年

2.4 中國鈮鉭礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

2018年，自然資源部和部信息中心公布了中國鈮鉭礦的儲量數(shù)據(jù)[10]，其中基礎(chǔ)儲量82.51萬t，儲量2.73萬t，資源量479.34萬t，查明資源儲量561.85萬t。中國規(guī)定的(Nb,Ta)2O5不同類型的礦床最低工業(yè)品位一般在0.016%～0.028%之間，而除了幾個碳酸巖型礦床，國內(nèi)絕大多數(shù)礦床都是低于最低工業(yè)品位。雖然中國鈮鉭礦資源量和儲量都比較大，但大多數(shù)屬于貧礦，平均品位與巴西富礦比相差很大，導致國內(nèi)整體生產(chǎn)成本高于進口價格，因此很多在商業(yè)上并不具備直接開采價值。中國的鈮礦生產(chǎn)能力以Nb2O5計算每年約80 t，從2003年到2012年，中國鋼鐵行業(yè)處于快速發(fā)展階段，鋼鐵產(chǎn)量逐年提高，對用于增加鋼強度的鈮的需求也在急劇增加，但是國內(nèi)鈮礦產(chǎn)能不足，嚴重依賴于國外鈮精礦的進口。2013年以后，中國宏觀經(jīng)濟增速放緩，受經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和鋼鐵產(chǎn)能過剩影響，對鈮的需求有所下降。

湖北竹山廟埡和江西宜春是建國以來發(fā)現(xiàn)的鈮-稀土礦和鉭鈮-鋰礦的代表產(chǎn)地。湖北竹山廟埡鈮-稀土礦為中國最大的鈮礦，與正長巖-碳酸巖雜巖體有關(guān)，按資源量被確認為僅次于巴西最大鈮礦的世界第二大鈮礦。宜春鉭鈮礦屬于稀有金屬花崗巖型，現(xiàn)隸屬于江西鎢業(yè)控股集團有限公司，礦床中蘊含多種稀有金屬，包括鉭、鈮、鋰、鈹、銣、銫等，儲量巨大，開采條件較好，是中國南方重要的稀有稀土金屬礦產(chǎn)資源的生產(chǎn)基地。盡管如此，隨著中國經(jīng)濟社會的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境方面的限制，鉭礦仍然處于供不應求和資源稀缺的狀態(tài)。

中國每年生產(chǎn)鈮鉭精礦300 t，由于沒有單獨的鈮礦山，目前通常作法是把鈮作為鉭的副產(chǎn)品生產(chǎn)以降低成本。中國每年鈮產(chǎn)量遠遠不能滿足國內(nèi)下游需求，在2006年以后，對外依存度高達99.5%，進口主要來源于巴西、加拿大和非洲部分國家，其中巴西占87%、非洲占9%、加拿大占3%，鈮礦品位低導致幾乎全部依賴進口成為中國鈮產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大障礙。

中國鉭礦受制于國內(nèi)資源稀缺匱乏狀況，福建南平鉭鈮礦在2015年也由于資源枯竭和環(huán)境污染宣告破產(chǎn)，鉭礦在2017年對外依存度上升到84%，主要從非洲直接開采或進口鉭鈮精礦到國內(nèi)再進行加工銷售。國際鉭原料爭端加劇了中國鉭資源供給偏緊的矛盾，制約鉭工業(yè)健康持續(xù)的發(fā)展，中國鉭市場形成了“兩頭在外”的格局，中游提純技術(shù)相對發(fā)達，但是上游資源匱乏，下游消費電子技術(shù)不足，不但原材料的供應受到國際環(huán)境變動的影響，深加工產(chǎn)品的出口亦可能受到世界宏觀形勢的沖擊，建立全產(chǎn)業(yè)鏈任務非常艱巨。

中國企業(yè)近些年為了補充國內(nèi)資源短板積極走出去尋找機會。2016年洛陽鉬業(yè)收購了英美資源集團位于巴西的鈮項目，成為全球第二大鈮生產(chǎn)商。中國鉭礦的主要生產(chǎn)企業(yè)有中色(寧夏)東方集團有限公司，為全球主要的鉭原料生產(chǎn)商之一，主要應用于電解電容器的鉭粉和鉭絲產(chǎn)量在全球市場占有率分別達到25%和60%以上。該公司鉭原料的對外依存度非常高，在國內(nèi)與江西宜春鉭鈮礦長期合作，國外與南美大型鈮鉭礦山簽訂長期合同，并以非洲小規(guī)模鈮鉭礦山的現(xiàn)貨供應為補充。

3 中國鈮鉭礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策建議

3.1 立足國內(nèi)，增大勘探投入，提高礦產(chǎn)品深加工能力

加強國內(nèi)勘探投入，摸清鈮鉭資源家底。我國鈮鉭礦資源量多儲量少，以往投入少，家底不清，應加強資源評價，加大勘查力度。我國鈮鉭礦共伴生復雜，應針對不同的礦床類型開展有針對性的資源開發(fā)利用研究，制定科學的開采利用方案。加強大型鈮鉭礦綜合回收利用試驗研究，特別是由于鉭資源少，價格昂貴，研究現(xiàn)有資源合理回收利用的方法技術(shù)具有重要意義。應鼓勵礦產(chǎn)上游企業(yè)與下游冶煉企業(yè)間建立長期互利的穩(wěn)定供求關(guān)系，增強整體行業(yè)的抗風險能力。中國用于尖端設(shè)備的鉭合金制造技術(shù)落后，應盡快從傳統(tǒng)的鉭粉、鉭絲粗加工轉(zhuǎn)移到深加工精細制造領(lǐng)域，加大新技術(shù)、新產(chǎn)品研發(fā)支持力度，最終使國家和企業(yè)在經(jīng)濟上受益。

3.2 緊跟政策，強化中資企業(yè)“走出去”策略，實現(xiàn)貿(mào)易渠道多元化

由于發(fā)達國家礦業(yè)準入門檻較高，中資企業(yè)在資源“走出去”過程中應以友好的發(fā)展中國家為資源供應的支點。通過對非洲發(fā)展中國家技術(shù)輸出優(yōu)化資源配置，關(guān)注近些年盧旺達和剛果(金)的礦業(yè)發(fā)展政策和經(jīng)濟發(fā)展局勢，及時精準布局盧旺達西部和東部的大型基巴拉(Kibara)偉晶巖礦帶，重視新區(qū)成礦條件、成礦規(guī)律等基礎(chǔ)地質(zhì)研究，開展境外鈮鉭資源調(diào)查評價工作，加強國際產(chǎn)能合作，積極穩(wěn)妥地開發(fā)國外資源，培育新的生產(chǎn)基地。在考慮政治風險前提下布局澳大利亞、巴西和俄羅斯等國資源，主動參與全球鈮鉭礦資源的勘查、開發(fā)與并購，提升控制權(quán)和話語權(quán)。同時要在礦產(chǎn)低價情況下適時收購或參股澳大利亞最大的格林布什(Greenbushes)和沃吉納(Wodgina)鉭礦山，實現(xiàn)進口貿(mào)易的多元化。