稀有矿产资源经济重要性评估

李芳琴

(中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037)

1 研究现状

稀有矿产资源通常是指地壳中丰度低，分布稀散，难于从矿石中提取，在工业上制备和应用较晚，但在现代工业应用广泛的矿产资源[1]。稀有矿产资源在新一代信息技术产业、高端装备制造产业、新材料产业等战略性新兴产业中扮演着至关重要的角色，随着全球主要国家大力发展战略性新兴产业，各大工业国之间围绕稀有矿产资源的竞争不断升级。中国是稀有矿产资源大国，稀有矿产品生产和消费均位居世界第一位[2]，在未来一段时期，全球经济增长伴随着技术变革将会增加对包括稀有矿产资源在内的众多原材料的需求[3-4]。稀有矿产资源作为原材料处在整个产业链的前端，通过输入不同的经济部门，形成各种最终产品，进而在国民经济领域发挥效用。

目前，国内对稀有矿产资源的研究相对有限，对其涵盖的矿产品范围并没有统一的划分界定标准。比较具有代表性的为李鹏飞、杨丹辉等[1-2,5-6]通过对22种稀有矿产资源进行界定分类[注]界定的22种稀有矿产资源为：锂、铍、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、铼、镓、铟、铊、锗、硒、碲、稀土金属、铂族金属、稀有非金属石墨。，分别从战略性新兴产业、环境影响、国家战略等维度展开的研究。李鹏飞等基于战略性新兴产业发展的视角，对稀有矿产资源的战略性以及全球供应风险进行了评估，其研究结果表明：铂族金属的战略性最高，铯的战略性最低；钨的全球供应风险最高，石墨次之，铯最低。杨丹辉等对稀有矿产资源开发利用的环境影响采用“环境优先策略分析法”(Environmental Priority Strategy Methodology，EPS)进行了分析，结果显示：铂族金属开发利用的环境影响较大，石墨的环境影响较小。除此之外，张平等[7]、丁吉琴[8]从国防安全、经济安全、生态安全视角对稀有矿产资源战略储备立法的价值进行了研究。

目前，国内对于稀有矿产资源对经济的重要性的研究处于理论定性分析阶段，大多是将稀有矿产资源归于矿产资源作的整体分析。其中，金碚[9-11]从工业化的视角研究了矿产资源的重要性，认为中国离以美国为代表的发达工业国至少还有30～50年的差距，未来需要消耗大量的矿产资源来支撑工业化发展。王世军[12]、吴琪等[13]、高清等[14]从区域角度研究了矿产资源与区域经济发展的关系。任忠宝等[15]运用BP神经网络和岭回归预测方法，研究预测了未来我国经济发展还需要多少矿产资源，但矿产资源对经济发展的重要性只是作了定性描述。李钢等[16-17]对矿产资源对中国经济增长的约束进行了估算，认为矿产资源对经济的短期约束较大，长期约束较小。

国外对于稀有矿产资源对经济的重要性已经做了一部分探索性研究，基本上是在研究关键矿产、战略矿产时将经济重要性作为一项指标来考量。比较具有代表性的是NRC在研究关键矿产资源与美国经济时，量化了矿物替代性的经济重要性，认为对于某一矿产资源而言，替代品越少，该矿产则越是经济重要[18]。欧盟委员会原材料供应小组通过考量矿产资源作为原材料进入生产领域后所流动的部门的增加值来评估经济重要性[19-21]。在此基础上，2017年该小组考虑到矿产资源的替代也可以改变供应短缺对欧盟经济的影响，将替代指标纳入经济重要性的计算[22]。

本文研究的稀有矿产资源经济重要性[注]经济重要性是指金属矿产资源作为原材料对经济的重要性。主要是指一国进入生产领域的矿产资源，考虑到90%以上的稀有矿产资源均应用于制造业，所以本文聚焦于稀有矿产资源在制造业领域的经济重要性。

2 研究方法

本文采取价值增值链的方法[注]同欧盟委员会原材料供应小组的做法。，根据稀有矿产资源的最终用途以及它们所流动部门的增加值来评估经济重要性。由于增值链的每一步都是基于以前的步骤，原材料供应的上游瓶颈将威胁整个价值链，作为原材料的稀有矿产资源进入不同的价值链，都会产生不同的经济重要性。该方法的好处是独立于单矿种市场规模的大小、价格的高低，仅考虑其作为原材料对经济的重要性。具体操作：首先，分解稀有矿产资源作为原材料的最终用途；其次，将每种用途都与国民经济所划分的行业相对应，这样一来，每一种矿产的经济重要性都归因于以该矿产作为输入行业的增加值。具体评估流程见图1。

图1 原材料经济重要性评估流程

同时，为了更加真实地反映原材料的实际贡献，引入资源替代(仅考虑容易获得的替代品)这一指标。这一做法的好处是直接将替代指数纳入经济重要性的计算，不用再过分强调替代作为缓解策略的作用，具体计算公式见式(1)。

EI=∑S(AS×QS)×SI

(1)

式中：EI为经济重要性(金属矿产资源作为原材料对经济的重要性)；AS为金属矿产资源在部门S最终使用份额；QS为S部门的增加值；SI为原材料的替代指数；S为部门。

以铟为例，表1为铟经济重要性计算，为欧盟2012年的数据。收集铟的最终用途数据，并对最终用途进行行业归类、搜集对应行业增加值数据，同时，还需计算铟的替代指数。

由于铟的替代指数为0.95[23]，根据式(1)计算可得经济重要性。最后，对数据进行标准化处理：将计算结果除以行业增加值的最大值，同时乘以10，可将最终结果调整为0～10之间的数值(下文同样处理)，可得铟的经济重要性指数见式(2)。

EI=(73954.29×0.95/191750.10)×10=3.66

(2)

3 研究内容界定及数据来源

3.1 研究内容界定

稀有矿产资源包含的矿产品并不是一成变的，与一定时期内认矿、找矿、采矿、用矿的生产实践和科技发展水平息息相关[1]。目前，学术界对其具体涵盖矿种并无统一界定。考虑到本文研究的核心是对稀有矿产资源的经济重要性作出评估，以期为国家制定实施稀有矿产资源战略提供一定的参照，因此本文将“三稀”金属[注]根据《矿产资源法实施细则》(国务院令第152号)附件《矿产资源分类细则》及工业用途及金属元素的性质分类。(稀有金属、稀土金属、稀散金属)、铂族金属、我国稀缺资源钴[注]钴作为锂电池的正极材料预计在未来一段时期需求会持续增长，而我国钴资源匮乏，消费量约占全球一半，但钴资源量仅为全球1.1%，严重依赖于进口。全球大约一半的钴储量集中在刚果(金)，2016年刚果(金)的产量占世界产量的一半以上，刚果(金)政局紧张，供应风险较大。因此本文将钴作为稀有矿产资源纳入研究。以及稀有非金属矿产石墨界定为稀有矿产资源。同时，本文将铂族金属(铂、钯、钌、锇、铱、铑)归为一类，将稀土金属(钪、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钇、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钷)归为一类来研究。由于稀有金属铷、铯数据获取有限，稀散金属铊有剧毒且用量小，因此，将铊、铷和铯剔除。本文研究的18种稀有矿产资源见表2。

表1 铟经济重要性计算

注：占比即消费结构，指铟资源用于某一行业的份额。

表2 本文研究的18种稀有矿产资源

3.2 数据来源

由式(1)可知计算稀有矿产资源经济重要性需要稀有矿产资源最终用途、制造业分行业增加值以及资源替代指数三方面的数据。然而，三方面有效官方数据的获取均存在较大难度，本文对可以搜集整理的数据进行了直接应用，对无法直接获取的数据进行了数据处理。

3.2.1 稀有矿产资源最终用途

稀有矿产资源最终用途数据根据万德数据库、北京安泰科信息股份有限公司、美国地质调查局(USGS)以及公开资料整理。由于现有统计资料中铍、铪、镉、碲的数据未能获得，故本文采用全球消费结构代替，由于篇幅限制，具体消费结构数据(略)。对于消费结构中未能归于具体行业的“其他”项，本文在欧盟委员会方法的基础上进行了改进，近似地，将消费结构可对应行业增加值的平均值等同于“其他”项对应的增加值(图2，以铍为例，其他4%的消费未能具体归类到某一行业，在计算经济重要性时，该项对应的增加值近似地采用铍应用到可归类行业增加值的平均值)。

(注：具体行业代码对应行业查阅表3)图2 2016年全球铍最终用途、对应行业代码及占比

3.2.2 制造业分行业增加值

由于在欧盟的计算方法中，制造业分行业增加值有官方的数据可以直接应用，而我国并没有公开披露有效的制造业分行业增加值数据。所以，制造业分行业增加值数据获取困难，需要建立有效的方法来估算。我国目前现有可考究的数据是2015年的全国投入产出表，投入产出表对整个国民经济以不同产品的生产进行部门分类[24]，与国民经济统计分类的统计维度有出入。本文利用2015年全国投入产出表和国民经济统计分类，同时借助2017年中国工业统计年鉴对有出入的部分自定义算法做了处理，对余下部分做了近似代替[注]根据国家统计局公布的2015年投入产出表中增加值，结合国民经济行业分类(GB/T 4754—2011)与2017年中国工业统计年鉴(收录的为2016年的数据)中规模以上工业企业销售产值数据，自定义近似算法，对2016年制造业分行业增加值进行了估算。，得到了2016年制造业分行业增加值的估算结果，具体结果见表3。

表3 2016年制造业分行业增加值估算结果

3.2.3 资源替代指数

为了更加真实地反映稀有矿产资源作为原材料对经济的真实贡献，将资源替代指数纳入经济重要性的计算，这一做法的好处是不用再过分强调替代作为缓解策略的作用。如果某种矿产存在可供替代的资源，那么其在经济重要性的计算中，权值会相应的降低，反之，如果不存在可供替代的资源，则对经济重要性的计算不受影响。资源替代指数计算公式见式(3)。

SI=∑i∑aSCPi,a×Sub-sharei,a×Sharea

(3)

式中：i为某种替代材料；a为候选材料的单独应用；SCPi为材料i的替代成本、性能参数；SCP综合考虑了替代成本与替代材料的技术性能(具体评价见表4)；Share为候选材料在最终用途中的份额；Sub-share为给定应用中每个替代品的子份额。

表4 SCP评价矩阵

注：替代成本基于现行成本考量。

由于目前国内支撑获得有效的资源替代指数的数据有限，本文引用欧盟委员会的计算方法[23]。欧盟在计算资源替代指数时采取定性与定量相结合的方法，且在定量分析方面欧盟有公开的相关数据。但由于欧盟在资源替代指数的计算过程中，仅仅考虑容易获得的替代品，而科技进步正在发生的还未实际统计的部分并没有考虑进来。在本文研究的18种稀有矿产资源中，替代指数为1的金属矿产资源：锗、铍、钴、铪、铼(稀土、镉、锶、铂族、锆、石墨未给出，本文假定其替代指数为1)；替代指数为0.9的金属矿产资源：铟、钽、锂、硒、镓、铌；替代指数为0.8的金属矿产资源：碲。

4 研究结果

4.1 计算结果

将18种稀有矿产资源各自最终用途、最终用途对应分行业增加值数据以及资源替代指数分别整理(表1)，按照式(1)，计算各自的经济重要性(18种稀有矿产资源经济重要性的计算过程分别同本文第2部分铟资源经济重要性计算过程，此处略去)，对计算结果进行标准化处理，处理为0～10之间的数值，具体结果见图3。

从计算结果发现：稀散金属矿产锗、稀有金属矿产锆、稀散金属矿产铟，稀有金属矿产铍、稀土金属以及稀散金属镉排序较为靠前，经济重要性计算结果大于8；其次为钴、石墨、钽、锂，经济重要性计算结果位于7～8之间；铌与铼则较为靠后。

图3 18种稀有矿产资源经济重要性计算结果及排序

4.2 影响因素分析

1) 由于本文采取价值增值链的方法，将稀有矿产资源的重要性归因于其应用行业的增加值，这在一定程度上可能会夸大稀有矿产资源在整个经济中的作用。考虑到对研究的18种稀有矿产资源均采用同一做法，并对计算结果作了标准化处理，且预期得出的是各种稀有矿产资源经济重要性的排序，所以这一方法相对可行。

2) 由于在计算资源替代指数时仅考虑容易获得的替代品，现实经济中客观存在的或由于科技进步正在发生的而未能实际统计的替代并没有考虑进来，这会对计算结果的客观性造成一定程度的影响。

3) 由于制造业分行业增加值为估算数据，其误差度也会带来计算结果的小幅偏差。

5 结 语

当前，中国处在工业化的中后期阶段，未来一段时期，随着战略性新兴产业以及“中国制造2025”“互联网+”“双创”新兴工业革命的不断兴起，稀有矿产资源将会扮演越来越重要的角色。“三稀”(稀有金属、稀土金属、稀散金属)矿产资源是新一代尖端武器、信息技术、节能环保、医药和医疗设备、高端装备制造、新材料、新能源汽车等所需要的功能材料、结构材料和关键性原料[25]，是未来社会发展的重要基石；钴作为锂电池的正极材料预计在未来一段时期需求会持续增长，我国钴资源匮乏，全球大约一半的钴储量集中在政局动荡的刚果(金)；铂族金属、石墨以及其制品在战略性新兴产业应用前景广阔。本文对18种稀有矿产资源的经济重要性进行评估结果进行了排序(图3)，研究各矿种作为原材料对经济的重要性，以期为国家制定实施稀有矿产资源战略提供一定的参照。