2030年全球及中国铼资源需求刍议

2014-04-01陈其慎柳群义

中国矿业 2014年9期

黄翀，陈其慎，李颖，柳群义

(1.中国地质大学(北京)，北京 100083；2.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037；3.全球矿产资源战略研究中心，北京 100037)

铼在地壳中丰度极低，属稀有稀散金属。关于铼的用途、供需形势等一直以来并没有受到人们的重视。但随着当今世界航空航天事业的发展，铼的重要性越来越凸显，因此在了解全球和国内铼资源概况的基础上，分析全球和中国未来铼资源的需求形势，更有利于我国制定未来铼资源战略。

1 铼资源状况

1.1 全球铼资源概况

全球铼资源分布不均衡，集中于智利、美国和俄罗斯等少数国家。2012年世界铼储量2500t，其中智利1300t，占全球铼储量的半数以上，其余主要国家依次为美国(390t)、俄罗斯(310t)、哈萨克斯坦(190t)和亚美尼亚(95t)等[1](图1)。

1.2 中国铼资源概况

我国铼资源并不丰富，2012年我国铼的保有资源储量237t[2]。陕西占全国铼总储量的44.3%，其余依次为黑龙江(31.6%)、河南(12.7%)，三省的铼储量占全国铼储量的近90%(图2)。产铼矿床有11处，分布于9个省，几乎全部伴生于钼矿床中，储量集中分布在陕西金堆城斑岩钼矿、河南栾川南泥湖斑岩-矽卡岩型钼矿、吉林大黑山斑岩钼矿等大-超大型矿床中[3]。

图1 2012年全球铼储量占比图(数据来源：USGS)

图2 中国铼储量占比图(数据来源：湿法冶金)

2 铼的用途及消费

铼最大的用途是用于制造航空发动机涡轮叶片，镍基铼超合金可以提高合金的蠕变强度和叶片的工作温度，这是其它金属无法替代的作用；其次是用作炼油用的重整催化剂(铂-铼催化剂)。2012年全球铼消费量69t，航空航天领域的消费占比高达65%左右，铂-铼催化剂的消费占比为22%，这两大部门主导了铼的消费市场。

图3 2012全球铼消费结构占比图(数据来源：mmta)

美国是世界领先的航空航天高温合金生产商，也是世界最大的铼消费国。2012年美国铼的消费量44t，占全球消费量的63.8%，是2003年的2.3倍，年均增速9.6%。其中，美国三大消费商Cannon Muskegon Corp、GE、Pratt & Whitney消费铼约40t，占全球消费量的60%左右。

近年来，中国的铼消费量稳定在10t左右，由于国内含铼钼矿的综合利用水平较低，导致铼的产量偏低，需要从国外进口来满足部分需求，对外依存度达50%。

3 铼资源需求预测

全球铼资源需求主要来自航空航天领域，随着全球民用航空市场的扩大以及低成本航空公司在世界各地的持续扩张，民用航空发动机的数量将保持增长；由于亚太地区持续动荡的政局形势以及可能发生的武装冲突，亚太地区是全球增长速度最快的军用装备市场。此外，乌克兰局势的紧张也将导致美国、欧盟、俄罗斯等军事大国加强自身的军队建设。另外，一旦中国突破了先进航空发动机研制的瓶颈，其产量将也将出现大幅增长。因此，预计未来10～20年，全球铼资源的需求量可能出现2～3倍的增长。

由于铼的消费领域集中，因此本文采用部门预测法，分别对航空航天领域及催化剂领域进行分析预测。虽然通常情况下，民用航空发动机涡轮直径要略大于军用航空发动机涡轮直径，但二者在叶片的铼含量、叶片数量及规格上各有不同，因此，本文统一按照单台发动机含铼量25kg(Lipmann Walton & CO LTD数据)，同时假设平均一架飞机配备2台发动机(有单发、双发、同时有备用)[4]进行测算。

3.1 全球铼资源需求预测

3.1.1 民用航空发动机需求分析

据波音公司《2012～2031年全球飞机市场展望》预测，到2031年全球民用飞机新机交付量为34000架，则发动机需求数量约68000台，累计需求铼约1700t，平均每年消耗85t。

3.1.2 军用航空发动机需求分析

据Rolls-Royce(全球四大航空发动机制造商之一)2012年预测，未来20年，全球军用航空发动机新机市场销售总价值为1600亿美元。按单台发动机售价500万美元计算[5]，未来20年新机销售量约为32000台，累计需求铼约800t，平均每年消耗约40t。

因此，预计2012～2030年全球铼在航空航天方面的需求总量累计接近2400t，平均每年消耗约125t。

3.1.3 未来全球重整催化剂对铼资源需求分析

铼在石油化工方面的主要用途是作为炼汽油用的重整催化剂。每年全球约有15t的铼用以重整催化剂。2012年，全球汽油产量约9亿t，粗略估算炼1t油需要铼1.7×10-8t。据美国能源咨询公司Hart energy预测，2030年全球汽油需求量约为11亿t，所以预计2030年在催化剂方面的铼需求量约为18t。

综合考虑航空发动机、催化剂及其他方面的需求，预计2012～2030年全球铼需求量约2800t，平均每年需求量约150t。

3.2 中国铼资源需求预测

3.2.1 未来中国民用航空发动机需求分析

我国目前无法自主生产民用航空发动机，据新华网报道，预计10～15年后，中国能研制出自己的先进航空发动机。因此，2025年以前，我国民用航空发动机将继续依赖进口。如果2025年之后，国产民用航空发动机能够量产，按年产350台计算(参考《民航行业发展统计公报2012》数据)，到2030年，铼的累计需求量为44t，平均每年消耗约10t。

3.2.2 未来中国军用航空发动机需求分析

军用航空发动机的需求主要来自于三方面：①对本国国防力量的维持及提高;②发动机的更新换代及维护;③本国与其他国家的局势紧张将导致军需装备的扩张。

我国从20世纪90年代开始，军费一直保持两位数的增幅，过去十年，我国军费增幅位居世界第二，仅次于美国。2012年温家宝总理在十一届全国人大五次会议上提出要“大力提高国防科技和武器装备自主创新能力”，这表示国家在军事研发和军事装备上的投入将继续加大，以提高我国的国防力量。据“洞察中国”分析，未来5～10年中国将造出下一代WS-15发动机，同时中国海军将装备数艘“辽宁舰”级大型航母，舰载机歼-15产量也将随之增加，未来中国的空中力量将进一步增强。

2007年以来，中国战斗机的数量明显减少，数量由2007年的1520架减少到2013年的1230架，但三代以上战机比例由22%提高到了41%，先进战斗机的比例显著提高(图4)。战斗机的更新换代离不开发动机的更新换代，目前中国最新研制出的WS-10发动机正在逐步列装于J-10、J-11及J-15战机，未来WS-10发动机普及率将继续增大。

图4 2007年及2013年中国战机对比(数据来源：简氏防务)

近年来，中国与周边一些邻国在领土及历史问题上争端不断，地区局势的紧张使得我国必须加强国防建设才能捍卫主权和自身利益。因此，军用航空发动机的研制及发展必然成为我国当下及未来的要务。

2010年，中国军用飞机产量为94架，据“简氏防务”预测，到2020年中国军用飞机产量将超过190架，年均增长率为7%。另外，我国有望在2020～2030年间研制成功新一代军用航空发动机WS-15，同时WS-10系列发动机也将在此期间达到规模化量产，因此我国军用飞机产量在2020～2030年间将继续保持稳定增长，预计到2030年军用飞机年产量将超过380架，带动铼需求量约20t。

3.2.3 未来中国催化剂对铼资源需求分析

美国是全球汽油生产大国，每年约有20%的铼用于汽油的炼制。2000～2012年，美国铼在催化剂中的消费量与汽油的产量之比在1.8×10-8至3×10-8之间波动，较为稳定，比例系数均值为2.2×10-8(图5)。

图5 2000～2012美国催化剂铼消费量与汽油产量之比(数据来源：EIA)

2000以来，中国的汽油产量一直保持着较高的增速，年均增长率在7%左右。每年中国汽油主要消费于交通领域，因此，中国的汽油消费与汽车、摩托车等行业的发展密切相关，当国家汽车、摩托车产量和保有量达到峰值时，汽油消费峰值也同时到来。据中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心成果，中国的汽车产量及保有量在2025年前后到达峰值，预计2025年之前，中国的汽油产量将继续保持7%左右的增速，之后到2030年增速放缓。因此，预测2030年我国汽油产量将达到2.7亿t左右，铼在催化剂方面的需求量约为6t。

由于中国的航空工业特别是民用航空发动机研制方面的不确定因素较大，因此未来中国铼资源需求也同样具有不确定性，但需求量无疑呈上升趋势。综合前文分析，2030年我国铼资源需求量约在30～40t左右，2012～2030年我国铼资源累计需求量约在330～380t左右。