鈹?shù)V產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

許秀婷 教鎮(zhèn)渤 海國(guó)泉 楊雨 李軍麗 滕瑩雪

（遼寧科技大學(xué)鞍山 114013）

鈹是一種密度小、剛度大、熱容量高，同時(shí)具有優(yōu)異加工性能的金屬。鈹部件能在溫度發(fā)生數(shù)百度的變化時(shí)，保持原來(lái)的尺寸[1-3]?；谶@些性能，金屬鈹是航天工業(yè)中制造導(dǎo)航器件的理想材料。高純氧化鈹是原子能反應(yīng)堆的中子減速劑，是良好的反射層材料[4-5]。鈹銅及其他含鈹合金是機(jī)電工業(yè)中的高彈性抗疲勞材料[6-9]。氧化鈹陶瓷在電子工業(yè)中可用作高熱導(dǎo)絕緣材料，也在高級(jí)耐火材料及航天器涂層中得到應(yīng)用[10]。可以說(shuō)，開發(fā)與完善鈹系列產(chǎn)品是一個(gè)國(guó)家發(fā)展基礎(chǔ)工業(yè)和國(guó)防尖端技術(shù)的重要一環(huán)，也是國(guó)家戰(zhàn)略資源利用和儲(chǔ)備的重要研究對(duì)象。

鈹?shù)V作為國(guó)家的戰(zhàn)略資源，各國(guó)對(duì)鈹?shù)V的開采和銷售都有嚴(yán)格的控制。通過(guò)總結(jié)近10年全球的鈹?shù)V產(chǎn)業(yè)狀況，展示鈹產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 鈹?shù)牡V產(chǎn)資源

全球已探明的鈹工業(yè)儲(chǔ)量為40～50萬(wàn)t鈹，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量約70 萬(wàn)t 鈹，共計(jì)為110～120 萬(wàn)t 鈹[11-13]。自然界已發(fā)現(xiàn)的含鈹?shù)V物有50 余種，具有工業(yè)價(jià)值的礦物不足10 種，迄今僅采用綠柱石和羥硅鈹石兩種礦物生產(chǎn)鈹及其化合物。綠柱石（Beryl）的化學(xué)式為3BeO·A12O3·6SiO2，其珍品就是極為昂貴的綠寶石，主要產(chǎn)于巴西、哈薩克斯坦、印度、中國(guó)、阿根廷、贊比亞和盧旺達(dá)。一般綠柱石精礦約含BeO10%，精礦以手選為主，細(xì)粒礦物可采用浮選富集。全世界鈹精礦的生產(chǎn)能力為2～2.5 萬(wàn)t/a（不包括中國(guó)），實(shí)際年產(chǎn)量約為3600t。羥硅鈹石（Bertrandite）的化學(xué)式為4BeO·2SiO2·H2O，是美國(guó)提取鈹?shù)牧硪环N重要原料，產(chǎn)于猶他州斯波爾山（SporMountain），平均含BeO0.6%，由布拉什一威爾曼公司進(jìn)行大規(guī)模露天開采，用硫酸浸出法富集。該公司生產(chǎn)的鈹能滿足西方國(guó)家的需要，按目前的消耗量估算，該礦已探明的儲(chǔ)量可滿足21世紀(jì)的需求。

1.1 全球鈹?shù)V產(chǎn)資源的儲(chǔ)量與分布

世界鈹?shù)V產(chǎn)資源豐富，除中東地區(qū)之外，世界各地都有鈹?shù)馁Y源。根據(jù)美國(guó)公布的《Bureau of Mines Minerals Yearbook（1932-1993）》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，世界鈹?shù)V資源儲(chǔ)量情況見表1。世界前三大鈹?shù)V儲(chǔ)量占有國(guó)分別為巴西、俄羅斯和印度，中國(guó)的儲(chǔ)量排在了第4位。美國(guó)的儲(chǔ)量?jī)H居世界第6位，但美國(guó)的鈹產(chǎn)品產(chǎn)量卻居世界第一位。

表1 世界鈹?shù)V資源儲(chǔ)量情況表（鈹金屬量/萬(wàn)噸）

1.2 中國(guó)鈹?shù)V資源的儲(chǔ)量與分布

中國(guó)鈹資源豐富，國(guó)土資源部2017年發(fā)布的《全國(guó)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量通報(bào)》顯示，中國(guó)的鈹資源主要分布在新疆、內(nèi)蒙古、云南、四川4 ?。▍^(qū)）。截至2016 年底，我國(guó)鈹?shù)V查明資源儲(chǔ)量為60.08萬(wàn)t[14]。圖1中列出了幾個(gè)比較大的礦區(qū)分布圖及氧化鈹儲(chǔ)量。

雖然中國(guó)的鈹資源豐富，但鈹?shù)V的品位與國(guó)外相比偏低。國(guó)外開采的綠柱石礦床的礦石BeO含量都在0.1%以上，而中國(guó)基本在0.1%以下，最高不超過(guò)0.091%。制約中國(guó)鈹?shù)V的生產(chǎn)的主要因素有2個(gè)方面：一是浮選技術(shù)，二是冶煉水平。目前可生產(chǎn)鈹精礦的選礦廠僅有水口山六廠一家，每年可生產(chǎn)鈹精礦1500t左右，新疆有色集團(tuán)公司在2015年開始可提供鈹精礦。因此，中國(guó)即使有大量的鈹?shù)V資源，但由于選礦技術(shù)問(wèn)題并沒有大規(guī)模的利用，中國(guó)的鈹冶煉企業(yè)所用的鈹精礦大部分從國(guó)外進(jìn)口。

圖1 中國(guó)主要鈹?shù)V分布圖

新探明的新疆白楊河地區(qū)鈹?shù)V礦區(qū)面積為13平方公里，為亞洲最大的羥硅鈹石型鈹?shù)V床，礦床平均品位0.1391%，平均厚度為4.58 米，氧化鈹?shù)V體連續(xù)性好，工業(yè)礦帶延伸穩(wěn)定。目前，礦區(qū)現(xiàn)已建成年處理礦石量80000噸的礦山，主要從事開發(fā)白楊河地區(qū)的鈹?shù)V資源開發(fā)。投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)后，生產(chǎn)出的氧化鈹可直接在新疆或中國(guó)內(nèi)地銷售，目前已與新疆恒盛鈹業(yè)、湖南水口山有色集團(tuán)達(dá)成意向性協(xié)議。然而，我國(guó)目前掌握的鈹?shù)V冶煉技術(shù)主要針對(duì)的是綠柱石，對(duì)羥硅鈹石型鈹?shù)V的冶煉技術(shù)掌握較少，只有通過(guò)一段時(shí)間掌握了羥硅鈹石型鈹?shù)V冶煉工藝，白楊河地區(qū)鈹?shù)V資源才能被大規(guī)模的開采和利用。

1.3 全球主要鈹?shù)V山

美國(guó)鈹?shù)膬?chǔ)量主要集中在猶他州的Spor Moun?tain，是目前世界最大的鈹?shù)V石產(chǎn)地，羥硅石的儲(chǔ)量占世界首位，以目前的產(chǎn)量計(jì)算，其儲(chǔ)量可維持未來(lái)70年的生產(chǎn)；巴西是鈹資源大國(guó)，含綠柱石的偉晶巖廣泛發(fā)育與巴伊亞州、塞阿臘州、米納斯吉拉斯州，巴西所生產(chǎn)的綠柱石精礦50%以上銷往美國(guó)，是西方國(guó)家最主要的綠柱石提供國(guó)，90 年代初期冷戰(zhàn)結(jié)束，用于防御的金屬鈹?shù)男枨罅肯陆?，?dǎo)致美國(guó)Brush Wellman 公司不再?gòu)陌臀鬟M(jìn)口綠柱石，使巴西精鈹?shù)V生產(chǎn)嚴(yán)重下跌；俄羅斯的大部分鈹?shù)V石分布在科拉半島、烏拉爾山脈、Transbakyl 和西伯利亞，1997年后俄羅斯各采礦公司停止了鈹?shù)V石的開采生產(chǎn)；哈薩克斯坦的東部地區(qū)有兩個(gè)鈹?shù)V山，1993年其鈹精礦停止了生產(chǎn)；加拿大不生產(chǎn)鈹，但是Highwood資源公司計(jì)劃開發(fā)托爾（Thor）湖羥硅鈹石礦；中國(guó)的鈹?shù)V資源主要在新疆，20世紀(jì)90年代后期先后宣布暫時(shí)閉坑或停產(chǎn)，具體情況見表2。從全世界范圍來(lái)看，雖然鈹?shù)V資源豐富，但隨著各大鈹?shù)V公司的相繼閉坑，只有美國(guó)猶他州的Spor Mountain 還在進(jìn)行著大量的開采。

1.4 全球鈹?shù)V產(chǎn)量

全球已查證鈹金屬資源量超過(guò)10萬(wàn)[15]，目前，美國(guó)是全世界鈹元素最大的生產(chǎn)基地。其鈹?shù)V產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量（2019 年）的66%，其余27%的產(chǎn)量來(lái)自于中國(guó)，6%的產(chǎn)量來(lái)自莫桑比克，1%來(lái)自巴西。

表2 世界主要鈹?shù)V山情況表

雖然許多國(guó)家都有鈹?shù)V資源，但真正進(jìn)行鈹?shù)V開采的國(guó)家并不多。主要原因可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）許多國(guó)家的鈹?shù)V是綠柱石（綠寶石），綠柱石在自然界中多與其他礦石共存，一般作為開采偉晶巖礦物（長(zhǎng)石、云母、鋰輝石、鉭鈮礦等）的副產(chǎn)品回收，用手選法將其選出，通常300-400 噸巖礦才能選出1t含BeO10%-12%的綠柱石，回收率僅約30%。

圖2 世界主要鈹?shù)V產(chǎn)量

（2）優(yōu)質(zhì)的綠柱石就是我們說(shuō)所的價(jià)值昂貴的綠寶石，品位較好的綠柱石礦一般用來(lái)開采寶石級(jí)的綠柱石，而品位低的貧礦又很難浮選[16-18]。因此，開采綠柱石生產(chǎn)精鈹?shù)V的國(guó)家并不多。

（3）全球鈹?shù)纳a(chǎn)企業(yè)很少，僅有美國(guó)的Brush Wellman 公司、哈薩克斯坦的德烏爾巴冶金廠（UMP）、日本NGK 公司和中國(guó)的2 家公司。這些公司對(duì)原料的采購(gòu)數(shù)量和采購(gòu)?fù)緩經(jīng)Q定了各國(guó)鈹?shù)V的開采規(guī)模和地域。還有各國(guó)對(duì)資源的保護(hù)政策和各國(guó)之間的政治原因?qū)е铝蒜數(shù)V的開采相對(duì)集中。

因此，鈹?shù)V的開采在全球范圍內(nèi)僅集中在幾個(gè)主要的國(guó)家，礦石的特點(diǎn)、冶煉技術(shù)的水平和政府的決策成為制約鈹?shù)V開采的主要因素。

2 全球鈹產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

2.1 全球鈹生產(chǎn)

圖3 2010-2019年全球鈹產(chǎn)量情況

全球鈹資源豐富但分布較集中，其中60%集中在美國(guó)，其他鈹資源較豐富的國(guó)家有巴西、俄羅斯、哈薩克斯坦、印度和中國(guó)。另外，非洲的馬達(dá)加斯加、莫桑比克、尼日利亞、贊比亞以及盧旺達(dá)也是重要的鈹生產(chǎn)國(guó)[19]。

從近幾年的數(shù)據(jù)來(lái)看，鈹?shù)漠a(chǎn)量是震蕩上行的，從2010年開始，中國(guó)的鈹產(chǎn)品開始小幅上漲，這是由于日本等發(fā)達(dá)國(guó)家將加工廠轉(zhuǎn)移至中國(guó)，加之本地工廠的勢(shì)力也開始增強(qiáng)，因此，增加了對(duì)鈹?shù)男枨蟆?/p>

2.2 全球鈹消費(fèi)

美國(guó)是鈹?shù)纳a(chǎn)大國(guó)，也是鈹?shù)南M(fèi)大國(guó)。根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的統(tǒng)計(jì)，美國(guó)在2015 年消費(fèi)的鈹產(chǎn)品達(dá)268t。根據(jù)產(chǎn)品銷售收入統(tǒng)計(jì)，表3列出了美國(guó)的268t鈹產(chǎn)品的消費(fèi)領(lǐng)域：

鈹消費(fèi)的最大領(lǐng)域?yàn)殁斻~合金，80%以上的氫氧化鈹用于生產(chǎn)鈹銅母合金（鈹含量4%）[20]。受降低汽車排放物要求的推動(dòng)，鈹銅合金在汽車電氣和電子市場(chǎng)上的新應(yīng)用也在大力開發(fā)，未來(lái)汽車行業(yè)將是鈹銅合金的主要領(lǐng)域。中國(guó)目前國(guó)產(chǎn)汽車的生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大化，生產(chǎn)商不斷增加汽車新功能的開發(fā)，預(yù)計(jì)未來(lái)，中國(guó)的鈹消費(fèi)將隨著汽車產(chǎn)量的不斷增加而大規(guī)模增加。

表3 美國(guó)鈹消費(fèi)情況

在價(jià)格方面，根據(jù)美國(guó)的進(jìn)口總量和消費(fèi)價(jià)格（鈹含量4%）換算，2005-2012 年，鈹價(jià)年均增長(zhǎng)10%，結(jié)果見圖4：

圖4 美國(guó)鈹消費(fèi)價(jià)格情況（以4%鈹含量估算）

在中國(guó)，據(jù)上海交易所鈹現(xiàn)貨行情統(tǒng)計(jì)，99%的鈹金屬價(jià)格在5500-6000元/Kg 之間（2020年），換算成美元就是374～408美元/磅之間，見表4：

表4 中國(guó)鈹價(jià)格情況

從中國(guó)的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，鈹?shù)V和金屬鈹?shù)膬r(jià)格在近3 年并沒有太大的漲幅。單從金屬鈹?shù)膬r(jià)格來(lái)看，中國(guó)的金屬鈹價(jià)格近3年的走勢(shì)與美國(guó)的價(jià)格走勢(shì)基本一致。中國(guó)的鈹產(chǎn)品是政府資源，美國(guó)認(rèn)為中國(guó)的實(shí)際產(chǎn)量要比官方發(fā)布的高，據(jù)統(tǒng)計(jì)應(yīng)該大于60噸/年。綜合上面的數(shù)據(jù)，鈹?shù)膬r(jià)格和產(chǎn)量是成正比關(guān)系，呈逐年上升的趨勢(shì)，波動(dòng)主要受美國(guó)政府政策的影響；對(duì)于中國(guó)而言，由于中國(guó)的鈹產(chǎn)量并不多，生產(chǎn)的產(chǎn)品基本用于國(guó)內(nèi)需求，產(chǎn)量和價(jià)格基本未受到國(guó)際影響。

3 鈹產(chǎn)業(yè)展望

據(jù)全球工業(yè)分析公司（GIA）預(yù)測(cè)，中國(guó)對(duì)鈹?shù)男枨罅繉⒁?%的年增長(zhǎng)率遞增，2020 年、2025 年和2030 年，中國(guó)鈹?shù)男枨罅糠謩e為91t、128t 和180t[21]。特別是來(lái)自于電子設(shè)備/計(jì)算機(jī)和正在起步階段的汽車電子市場(chǎng)的持續(xù)需求，將推動(dòng)鈹?shù)木薮笫找妗ｂ斒袌?chǎng)主要得力于亞洲和拉丁美洲市場(chǎng)的迅速發(fā)展。

鈹市場(chǎng)最新研究報(bào)告指出：北美和歐洲共同代表著兩個(gè)最大的鈹消費(fèi)者，他們占據(jù)著全球市場(chǎng)的最大份額。在過(guò)去的幾年中，鈹在通信設(shè)備中的應(yīng)用來(lái)自鈹銅合金在機(jī)動(dòng)車輛的電子和信號(hào)配置中的大量使用。在通信設(shè)備/電腦基礎(chǔ)設(shè)施（例如：交換機(jī)、路由器；固定的、無(wú)線的和光傳輸設(shè)備；存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)服務(wù)器及其他設(shè)施）中，鈹使用量的增長(zhǎng)堅(jiān)實(shí)地確立了它在這個(gè)最大單一終端應(yīng)用市場(chǎng)的地位。因此，鈹會(huì)因?yàn)樗鼉?yōu)異的金屬特性，使其在某些領(lǐng)域中的應(yīng)用尚無(wú)其他替代材料[22]，仍然占據(jù)著國(guó)家戰(zhàn)略物資的地位，鈹也會(huì)因?yàn)槠鋺?yīng)用范圍的不斷開發(fā)而擁有更多更大的市場(chǎng)。