錳消費(fèi)規(guī)律探討及中國未來錳需求預(yù)測

何 鴻

(中共海南省委黨校，海南 ?？?571100)

0 引 言

錳金屬呈銀白色，質(zhì)地硬而脆，主要應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)。錳礦石主要通過冶金用錳和化工用錳加以利用(圖1)。硅錳合金、中低碳錳鐵和高碳錳鐵是錳的主要消費(fèi)產(chǎn)品，在煉鋼過程中常用作脫氧劑、脫硫劑以及合金添加劑。 錳在冶金、化工等國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)中起著重要的作用，對(duì)錳資源需求與供應(yīng)形勢的準(zhǔn)確把握，是制定合理的錳產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的前提保證。

圖1 錳資源物質(zhì)流程圖

Fig.1 Manganese resource material flow

目前，圍繞石油、天然氣、鈾等能源礦產(chǎn)，鐵、銅、鋁等大宗金屬礦產(chǎn)，硫、磷、鉀等大宗化工礦產(chǎn)，已開展了大量消費(fèi)歷史、規(guī)律以及需求預(yù)測研究。其中，能源消費(fèi)規(guī)律與需求預(yù)測研究最為深入，能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的內(nèi)在聯(lián)系得到系統(tǒng)揭示，并厘定了能源消費(fèi)達(dá)峰的時(shí)間與峰值消費(fèi)量，王安建等[1]基于此獲得“基于‘S’形模型的能源需求預(yù)測方法”的國家發(fā)明專利；中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心[2-3]圍繞銅、鋁等大宗金屬礦產(chǎn)資源消費(fèi)規(guī)律與未來需求開展了大量研究工作，結(jié)果顯示鐵、銅、鋁等大宗金屬礦產(chǎn)資源消費(fèi)也呈現(xiàn)“S”形規(guī)律。

錳是重要的大宗黑色金屬，但是目前圍繞其消費(fèi)歷史及規(guī)律的研究較少。已有研究多分析錳資源的分布、類型、生產(chǎn)、消費(fèi)等情況。國際錳協(xié)(IMNI)、美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)主要開展錳供需形勢及格局的分析。英國商品研究所(CRU)側(cè)重錳資源礦山成本、市場及價(jià)格分析、短期供需預(yù)測等內(nèi)容。國外學(xué)術(shù)研究包括從生命周期的角度對(duì)全球錳合金產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行分析[4]以及錳資源需求與供應(yīng)的環(huán)境可持續(xù)性[5]。國內(nèi)對(duì)錳資源供需研究主要從世界錳消費(fèi)市場對(duì)中國的影響角度進(jìn)行分析，提出我國錳礦產(chǎn)業(yè)面臨的形勢問題，分析我國近年來出臺(tái)的相關(guān)錳礦產(chǎn)業(yè)政策?？傮w上看，缺少對(duì)未來錳中長期尺度的需求預(yù)測。本文基于礦產(chǎn)資源消費(fèi)“S”形規(guī)律，對(duì)中國未來錳需求進(jìn)行中長期尺度上的定量預(yù)測。

1 數(shù)據(jù)來源與研究思路

1.1 數(shù)據(jù)來源

2000～2017年全球及全球主要國家錳礦石消費(fèi)數(shù)據(jù)來自國際錳協(xié)(IMNI)。1900～2017年美國粗鋼產(chǎn)量及錳礦石消費(fèi)和1970～2007年日本錳礦石消費(fèi)均來自美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)。1970～2007年日本粗鋼產(chǎn)量數(shù)據(jù)來自日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省。1900～2017年美國、日本人均GDP數(shù)據(jù)來自聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)事務(wù)部。中國錳的消費(fèi)、供給數(shù)據(jù)來源于《中國國土資源統(tǒng)計(jì)年鑒》。中國錳礦石儲(chǔ)量數(shù)據(jù)、人均GDP數(shù)據(jù)來源于中國國家統(tǒng)計(jì)局。本研究涉及的數(shù)據(jù)主要來源于上述權(quán)威機(jī)構(gòu)，本文對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了嚴(yán)格的核對(duì)、篩選、校正等工作，有效保證了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和可靠性。

1.2 研究思路

本文系統(tǒng)梳理了全球典型發(fā)達(dá)國家近100年的錳消費(fèi)數(shù)據(jù)，開展錳消費(fèi)規(guī)律分析，結(jié)合中國實(shí)際情況，進(jìn)行未來中國錳需求預(yù)測，厘定中國錳需求量達(dá)峰時(shí)間，并定量化評(píng)估了峰值需求量；同時(shí)，運(yùn)用錳-鋼線性關(guān)系方法對(duì)中國錳需求量進(jìn)行預(yù)測，兩種方法相互驗(yàn)證、相互檢驗(yàn)，以提高預(yù)測的科學(xué)性。未來錳需求預(yù)測結(jié)果將為我國未來錳資源開發(fā)規(guī)模與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供支撐。

1.3 研究方法

以往研究表明，不同國家的能源、鋼、水泥、銅、鋁、鉛、鋅等大宗礦產(chǎn)資源消費(fèi)均符合“S”形規(guī)律。本文研究方法以礦產(chǎn)資源消費(fèi)“S”形規(guī)律為基礎(chǔ)。人均礦產(chǎn)資源消費(fèi)與人均GDP之間的相關(guān)規(guī)律是礦產(chǎn)資源需求理論的核心內(nèi)容。人均資源消費(fèi)與人均GDP在農(nóng)業(yè)社會(huì)-工業(yè)社會(huì)-后工業(yè)化社會(huì)發(fā)展過程中呈現(xiàn)全周期“S”形變化關(guān)系，即人均資源消費(fèi)在農(nóng)業(yè)社會(huì)增長緩慢，在工業(yè)化發(fā)展階段增長迅速，之后隨著社會(huì)財(cái)富積累水平的提高、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變以及基礎(chǔ)設(shè)施的完善，不同種類礦產(chǎn)資源人均需求陸續(xù)達(dá)到峰值，并趨于下降。資源消費(fèi)的起飛點(diǎn)(資源需求開始高速增長)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)(資源需求增速開始減緩)以及零增長點(diǎn)(資源需求達(dá)峰)是“S”形模型的關(guān)鍵轉(zhuǎn)變點(diǎn)。由于性質(zhì)和用途的差異，不同礦產(chǎn)資源“S”形曲線的形態(tài)和關(guān)鍵轉(zhuǎn)變點(diǎn)的位置不同。 不同國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、工業(yè)化時(shí)代以及消費(fèi)理念的差異又導(dǎo)致了“S”形曲線頂點(diǎn)高低位置的變化。

2 錳的消費(fèi)及消費(fèi)規(guī)律探討

2.1 錳消費(fèi)領(lǐng)域及消費(fèi)結(jié)構(gòu)分析

全球錳消費(fèi)量的86%應(yīng)用于鋼鐵冶金，8%用于電池行業(yè)，5%用于化工行業(yè)，1%用于其他領(lǐng)域。中國錳消費(fèi)量的90%用于鋼鐵冶金，6%用于電池行業(yè)，2%用于化工工業(yè)，2%用于其他領(lǐng)域，包括建材、電子以及農(nóng)牧業(yè)等。隨著工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，中國鋼鐵消費(fèi)量已進(jìn)入峰值區(qū)，鋼鐵工業(yè)錳消費(fèi)量將趨于平穩(wěn)；未來的增長空間將在化工、電池以及其他行業(yè)，但是該部分占比較低，因此判定相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)中國鋼鐵冶金業(yè)仍將是最主要的錳消費(fèi)領(lǐng)域。

2.2 人均錳消費(fèi)倒“U”形規(guī)律

通過對(duì)典型發(fā)達(dá)國家錳消費(fèi)歷史的剖析，發(fā)現(xiàn)人均錳消費(fèi)呈現(xiàn)明顯的倒“U”形規(guī)律。人均GDP在2 500～3 000美元時(shí)，國家開始由農(nóng)業(yè)社會(huì)向工業(yè)社會(huì)轉(zhuǎn)變，鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)錳消費(fèi)量增加，人均錳消費(fèi)開始高速增長；人均GDP在6 000～7 000美元時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)達(dá)到高峰期，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展開始逐步放緩，人均錳消費(fèi)增速隨之放緩；人均GDP在9 000～11 000美元時(shí)，人均鋼鐵消費(fèi)到達(dá)峰值，人均錳消費(fèi)也隨之達(dá)到峰值(圖2)。人均錳消費(fèi)達(dá)到峰值以后，進(jìn)入快速下降期(其他大宗礦產(chǎn)資源進(jìn)入平臺(tái)期)。究其原因，錳消費(fèi)峰值與粗鋼峰值幾乎同步到來，時(shí)間稍微偏后。隨著粗鋼峰值的到來，一方面國家鋼鐵產(chǎn)量勢必減少，將減少對(duì)錳的消費(fèi)；另一方面廢鋼的回收量逐漸增加，廢鋼回收煉鋼用錳量極少，都促使錳消費(fèi)的快速減少，因此錳與其他大宗金屬不同，峰值期后進(jìn)入快速下降期。

圖2 典型發(fā)達(dá)國家人均錳消費(fèi)量與人均GDP倒“U”形模型

Fig.2 Inverted “U” model of per capita manganese consumption and per capita GDP in typical developed countries

假如典型發(fā)達(dá)國家錳消費(fèi)進(jìn)入峰值期后，把廢鋼回收過程中錳的二次回收量計(jì)入錳消費(fèi)，則各國錳消費(fèi)軌跡呈現(xiàn)全周期“S”形規(guī)律。因此，錳消費(fèi)倒“U”形規(guī)律是資源消費(fèi)“S”形規(guī)律的繼承與豐富。對(duì)典型發(fā)達(dá)國家人均錳消費(fèi)與人均GDP之間相互規(guī)律的深入研究表明，錳消費(fèi)倒“U”形曲線上起飛點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)和零增長點(diǎn)對(duì)應(yīng)的人均GDP數(shù)值相對(duì)集中。在零增長點(diǎn)之后，曲線走勢與傳統(tǒng)資源消費(fèi)“S”規(guī)律有所不同，平臺(tái)期變?yōu)榭焖傧陆灯?，呈倒“U”形模型。

2.3 錳消費(fèi)與鋼產(chǎn)量線性關(guān)系分析

從長尺度歷史消費(fèi)結(jié)構(gòu)看，美國和日本的錳消費(fèi)超過80%用于鋼鐵工業(yè)，因此，對(duì)美國和日本的錳消費(fèi)與粗鋼產(chǎn)量進(jìn)行線性分析。從歷史上看，美國粗鋼產(chǎn)量與錳消費(fèi)量之間的關(guān)系可分兩個(gè)階段。第一階段：1900～1974年，粗鋼產(chǎn)量與錳消費(fèi)量相關(guān)性極強(qiáng)，當(dāng)美國粗鋼產(chǎn)量達(dá)到峰值1億t左右時(shí)，錳消費(fèi)量也達(dá)到消費(fèi)峰值約140萬t；第二階段：1975～2012年，20世紀(jì)70年代中后期，日本、西歐鋼鐵行業(yè)崛起，大大壓縮了美國鋼鐵行業(yè)的市場空間，美國粗鋼產(chǎn)量開始下滑，而這一時(shí)期美國的化工、電池行業(yè)的不斷發(fā)展仍對(duì)錳存在一定的需求，粗鋼產(chǎn)量與錳消費(fèi)量之間的相關(guān)性減弱(圖3)。

日本于第二次世界大戰(zhàn)后大力發(fā)展鋼鐵產(chǎn)業(yè)，鋼鐵產(chǎn)量在20世紀(jì)90年代初期成為世界第一。對(duì)日本1963～2007年粗鋼產(chǎn)量以及錳消費(fèi)量進(jìn)行分析，結(jié)果表明，日本粗鋼產(chǎn)量與錳消費(fèi)量之間的關(guān)系也可分兩個(gè)階段，第一階段：1974年前，粗鋼產(chǎn)量與錳消費(fèi)量有著非常強(qiáng)的相關(guān)性，粗鋼產(chǎn)量峰值達(dá)到119 Mt，錳消費(fèi)量峰值達(dá)到390萬t；第二階段：1974年至2007年，該階段日本提高了粗鋼的生產(chǎn)技術(shù)水平，減少了生產(chǎn)成本，錳的需求量也相應(yīng)的降低，但是同樣保持較強(qiáng)的相關(guān)性。

通過對(duì)美國和日本錳消費(fèi)量與粗鋼生產(chǎn)之間的線性關(guān)系分析，表明粗鋼產(chǎn)量對(duì)錳消費(fèi)量有著決定性的影響。因此，可以運(yùn)用歷史檢驗(yàn)測算一個(gè)國家的錳消費(fèi)與粗鋼產(chǎn)量之間的比例系數(shù)。在進(jìn)行錳消費(fèi)量預(yù)測時(shí)，可根據(jù)預(yù)測國未來粗鋼消費(fèi)與生產(chǎn)量的預(yù)測結(jié)果，并結(jié)合該國未來錳消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化趨勢，確定未來不同時(shí)間段的錳-鋼比系數(shù)，概略測算錳需求量。

圖3 典型國家錳消費(fèi)量與粗鋼產(chǎn)量相關(guān)性分析

Fig.3 Typical countries manganese consumption and crude steel output correlation analysis

3 中國錳消費(fèi)及需求預(yù)測

3.1 基于倒“U”形規(guī)律的需求預(yù)測

2017年，我國錳消費(fèi)量1 160萬t(金屬量)，預(yù)測2020年需求1 100萬t，2025年1 020萬t，2030年939萬t，2035年880萬t。 錳消費(fèi)峰值已于2016～2017年到達(dá)，消費(fèi)量為1 180萬t，峰值期我國人均錳消費(fèi)8.4 kg/人，約為日本的1/2，相當(dāng)于發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體平均水平(圖4)。錳主要用于鋼鐵工業(yè)，二次利用難度較大，未來相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)錳需求仍將依賴于一次資源供應(yīng)。

圖4 典型發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體與中國人均錳消費(fèi)量對(duì)比

Fig.4 Comparison of per capita manganese consumptionbetween typical developed economies and China

3.2 基于錳-鋼線性關(guān)系的需求預(yù)測

我國錳資源消費(fèi)的85%以上用于煉鋼，鋼鐵工業(yè)快速增長始于2000年，錳消費(fèi)的快速增長期亦從此階段開始。因此，選擇對(duì)2000～2013年的中國粗鋼產(chǎn)量、錳消費(fèi)量尺度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果顯示，粗鋼產(chǎn)量與錳消費(fèi)量存在較強(qiáng)的線性關(guān)系，即生產(chǎn)1 t粗鋼需要消耗12.7 kg錳。以此，確定了我國錳-鋼比的系數(shù)。

本文判定中國未來粗鋼生產(chǎn)量考慮了兩個(gè)因素：一是國內(nèi)的消費(fèi)量，國內(nèi)消費(fèi)量參考中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心對(duì)中國未來粗鋼需求預(yù)測的結(jié)果；二是我國的粗鋼進(jìn)出口量，以2015年為例，全年鋼鐵凈出口折合粗鋼不少于1.5億t，本文估計(jì)，我國未來鋼鐵出口將保持一定時(shí)期高位，去存量，以緩解國內(nèi)供過于求，但隨著國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)能的逐步降低，供過于求的壓力將逐漸減少，因此鋼鐵出口量會(huì)隨之減少。

以此，本文根據(jù)我國粗鋼生產(chǎn)與錳消費(fèi)的線性關(guān)系，確定了未來粗鋼產(chǎn)量與錳消費(fèi)量之間的系數(shù)關(guān)系模型，并參考未來粗鋼消費(fèi)量預(yù)測結(jié)果，通過依據(jù)現(xiàn)有鋼鐵出口水平確定了未來粗鋼的凈出口量，確定了未來中國粗鋼的產(chǎn)量，進(jìn)而根據(jù)錳-鋼線性關(guān)系測算出了未來錳的需求量。結(jié)果顯示，在2018年前后，中國錳需求達(dá)到峰值，錳需求量為1 135萬t，之后隨著粗鋼產(chǎn)量的減少呈緩慢下降趨勢(圖5)。

3.3 需求預(yù)測結(jié)果評(píng)估

本文對(duì)錳的需求預(yù)測基于兩種方法，一是基于倒“U”型規(guī)律的預(yù)測，另一種是基于錳-鋼線性關(guān)系預(yù)測。將預(yù)測結(jié)果與國內(nèi)外其他機(jī)構(gòu)/個(gè)人進(jìn)行了對(duì)比(表1)，目前所知的國外能對(duì)錳需求進(jìn)行預(yù)測的權(quán)威機(jī)構(gòu)是英國商品研究所(CRU)。相比之下，本文預(yù)測與CRU預(yù)測結(jié)果基本一致，CRU對(duì)未來中國錳消費(fèi)預(yù)測略低于本文預(yù)測結(jié)果。原因可能有兩個(gè)：一是國外機(jī)構(gòu)的預(yù)測結(jié)果是基于對(duì)中國經(jīng)濟(jì)增長趨勢的判斷；二是預(yù)測中可能對(duì)中國鋼鐵出口因素考慮不充分。

圖5 基于錳-鋼線性關(guān)系的中國未來錳需求預(yù)測

表1 不同機(jī)構(gòu)對(duì)中國錳需求趨勢預(yù)測結(jié)果的比較

4 結(jié) 論

1) 錳資源消費(fèi)符合倒“U”形規(guī)律，人均錳消費(fèi)量隨著人均GDP的不斷增長呈緩慢增長-快速增長-到達(dá)峰值-緩慢下降的趨勢。 人均GDP在2 500～3 000美元時(shí)，錳消費(fèi)開始高速增長，國家開始從農(nóng)業(yè)社會(huì)向工業(yè)社會(huì)轉(zhuǎn)變，粗鋼工業(yè)快速發(fā)展帶動(dòng)錳消費(fèi)增加；人均GDP在6 000～7 000美元時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)達(dá)到高峰期，錳消費(fèi)增速放緩；人均GDP在10 000～12 000美元時(shí)，錳消費(fèi)達(dá)到峰值。

2) 通過對(duì)典型國家錳消費(fèi)量與粗鋼生產(chǎn)之間的線性關(guān)系分析，表明粗鋼產(chǎn)量對(duì)錳消費(fèi)量有著決定性的影響。進(jìn)而分析中國錳消費(fèi)量與粗鋼產(chǎn)量之前關(guān)系，發(fā)現(xiàn)同樣存在較強(qiáng)的線性關(guān)系，并測算出了我國錳-鋼比的系數(shù)，即生產(chǎn)1 t粗鋼需要消耗12.7 kg錳。

3) 通過錳消費(fèi)倒“U”形規(guī)律與錳-鋼比兩種方法獲得的預(yù)測結(jié)果有較強(qiáng)的一致性?；阱i消費(fèi)倒“U”形規(guī)律，2016～2017年中國錳消費(fèi)已達(dá)到峰值，錳消費(fèi)量為1 180萬t，人均錳需求量為8.4 kg/人，隨后錳需求呈緩慢下降趨勢；基于錳-鋼比預(yù)測方法，2018年前后中國錳需求達(dá)到峰值，錳需求量為1 135萬t，之后隨著粗鋼產(chǎn)量的減少呈緩慢下降趨勢。

4) 2001～2017年我國累計(jì)消費(fèi)錳1.2億t(金屬量)，2018～2035年我國將累計(jì)需求錳1.8億t，錳的累計(jì)需求量是過去17年的1.5倍。雖然中國未來錳需求量將呈緩慢下降趨勢，但根據(jù)中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心對(duì)中國錳礦資源的可供產(chǎn)量研究結(jié)果，錳礦標(biāo)礦(錳含量39%)價(jià)格在700元/t和900元/t情況下，2020年、2025年、2030年我國錳礦的綜合保障程度和累計(jì)保障率都偏低，對(duì)外依存度都在50%以上。未來國內(nèi)錳資源供應(yīng)不能滿足我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。