金属矿产资源经济重要性评估研究

李芳琴，李建武

(中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037)

金属矿产资源是指经过加工冶炼可以从中提取金属元素的矿产资源，是人类从事生产活动的重要物质基础，是经济发展的重要保障。纵观全球各大工业国经济发展历史，金属矿产资源起着至关重要的作用，无论是已完成工业化的发达国家，还是后崛起的新兴经济体，乃至广大欠发达国家，未来经济的进一步发展，需要持续不断的资源供应。矿产资源对经济发展的支撑作用可以概括为两类：一类是通过大量消费矿产资源来支撑经济发展，如美国、英国、德国、日本等国家；另一类是将矿产资源作为重要商品，通过大量出口资源支撑经济发展，如沙特阿拉伯、科威特等中东石油资源大国以及智力、南非等固体矿产资源大国[1]。本文研究的金属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%之上的金属矿产资源均应用于制造业，所以本文主要研究金属矿产资源在制造业领域的经济重要性。

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许多原材料的需求[2-3]。金属矿产资源作为最初的原材料是经济增长的源头，从产品生命周期角度考虑(图1)，矿产资源作为原材料处在整个生产链的前端，通过一步步输入不同的经济部门，形成最终产品，最终产品再以消费品的形式流入人们的日常生活，进而通过有益的消费一步步拉动经济增长。那么，在这一过程中，矿产资源发挥了多大效用，如何来评估矿产资源对经济的重要程度。

图1 矿产资源生命周期流程图

目前，国内针对金属矿产资源的研究较少，基本都停留在对矿产资源理论定性分析的层面。金碚[4-6]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。李鹏飞等[7-8]从战略性新兴产业发展视角，认为稀有矿产资源在战略性新兴产业中的作用日益增强。王世军[9]、吴琪等[10]、高清等[11]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[12]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[13-14]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。

国外已做了一部分探索性研究，基本上都是在研究关键矿产、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，该矿产越是经济重要[15]。BUIJS等[16]在研究关键矿产时将矿产资源经济重要性作为一项重要指标来考察，认为在经济上更加重要的且供应中断风险比较高的矿产为关键矿产，之后，BGS、DOD、SKIRROW等、GRAEDEL等、NSTC等均在其基础上做了相关研究[17-21]。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[22-24]，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[25]。考虑到本文的落脚点为金属矿产资源作为一种原材料对经济重要性的排序，本文借鉴欧盟的研究方法展开研究。

总体来看,目前国内关于中国矿产资源经济重要性的研究比较有限，尤其是定量化分析研究，可以说处于初步阶段，本文是对这方面研究的补充。

1 研究方法

本文采取欧盟委员会的做法，根据金属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(根据原材料对不同行业的贡献来评估经济重要性。首先，分解金属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，使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，见图2)。具体而言，采用价值增值链方法，将链条的经济价值与该链条所用原材料的经济重要性联系起来，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，作为原材料的金属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。

图2 原材料经济重要性评估流程

同时，为了更加真实地刻画原材料地实际贡献，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(Economic importance)表示经济重要性(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是S部门的增加值；SI是原材料的替代指数；S表示部门。

以锂为例，表1为锂经济重要性计算。需要收集锂的最终用途数据,并对最终用途进行行业归类,计算对应行业增加值(表1为欧盟2013年数据)，同时，还需计算锂的替代指数。

表1 锂经济重要性计算

由于锂的替代指数为0.92[25]，根据式(1)可计算得经济重要性指数为：78 044.37×0.92=71 800。

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，将最终结果调整为0～10之间的数值(下文同样处理)，可得锂的经济重要性为：LiEI=(78 044.37×0.92/191 750.10)×10=3.744。

2 研究对象筛选与数据来源

2.1 研究对象筛选

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》中金属矿产共有59种②59种金属中没有稀土元素钷。。根据工业用途及金属元素的性质，金属矿产资源分为：黑色金属、有色金属、贵金属、稀有金属、稀土金属、稀散金属。后三者俗称“三稀”金属。其中，稀土金属是17种稀土元素的合称，稀有稀散金属指在地壳中丰度低，分布稀散，难以从矿石中提取的金属资源。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)归为一类来研究。由于有色金属汞、稀散金属铊有剧毒且用量小，稀有金属铷、铯数据获取有限，因此，将汞、铊、铷和铯剔除。具体而言，本文研究的金属矿产资源为余下35种金属矿产，见表2。

表2 本文研究的35种金属矿产资源

① 也即消费结构，指锂资源用于某一行业的份额。

2.2 数据来源

由式(1)可知，计算金属矿产资源经济重要性需要的数据为：金属矿产资源最终用途、资源替代指数以及制造业分行业增加值。金属矿产资源最终用途数据需要搜集整理2016年我国金属矿产资源的消费结构，并根据不同的消费结构进一步将其划分为相应的行业；资源替代指数计算工作量较大，本文采用欧盟委员会的结果，仅考虑容易获得的替代品；由于现有的公开统计资料并没有公布制造业分行业增加值数据(2016年)，本文根据国家统计局公布的2015年投入产出表中增加值(TVA)，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。

2.2.1 金属矿产资源最终用途

2016年中国金属矿产资源消费结构数据根据美国地质调查局(USGS)、北京安泰科信息股份有限公司(简称安泰科)、万德(Wind)以及公开资料整理，由于现有统计资料，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)。获得金属矿产资源消费结构数据后按照其最终用途一一对应于国民经济分类的制造业行业中(具体行业及行业代码见表5)，篇幅限制，本文仅列出铁、铍最终用途(图3)。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，做了改进，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3，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)。

图3 2016年铁(中国)、铍(全球)最终用途①具体行业代码对应行业查阅表5。

② 基于现行成本。

2.2.2 资源替代指数

仅考虑容易获得的替代品，资源替代指数计算公式见式(2)。

SI=∑i∑aSCPi,a×Sub-sharei,a×Sharea

(2)

式中：i表示某种替代材料；a表示候选材料的单独应用；SCPi(Substitute cost-performance)指材料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3)；Share指候选材料在最终用途中的份额；Sub-share指给定应用中每个替代品的子份额。

表3 SCP评价矩阵

本文引用欧盟委员会的计算结果[26]，替代指数为1的金属矿产资源：锗、铍、铅、钴、铜、铋、银、钼、锰、铪、铬、铼、金(稀土、镉、锶、铂族、锆未给出，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、锑、钛、锡、镁、钽、锂、硒、镓、镍、铌、铁、钒、钨、锌；替代指数为0.8的金属矿产资源：碲、铝。

2.2.3 制造业分行业增加值数据

由于制造业分行业增加值数据获取困难，中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的生产进行部门分类[27](投入产出表对制造业的分类见表4，产品部门)，与国民经济统计分类(按国民经济统计划分的制造业分类及相应代码见表5)的统计维度有出入。本文对有出入的部分做了处理，对余下部分做了近似代替，具体结果见表4。同时，本文把投入产出表中产品部门的增加值记为TVA，把按国民经济统计分类的行业增加值记为GVA。

由于2015年全国投入产出表中的产品部门分类中(表4)食品和烟草、纺织服装鞋帽皮革羽绒及其制品、木材加工品和家具、造纸印刷和文教体育用品、化学产品、金属冶炼和压延加工品、交通运输设备均对应国民经济行业分类中的若干项，为了得到每一项的行业增加值数值(GVA)，本文定义了分类权重估算方法来实现增加值的计算。具体方法：以食品和烟草为例，由于食品和烟草增加值(26 011亿元)占制造业总增加值(196 784亿元[注]将表4中各产品部门增加值求和可得。)的比重(f)可以直接计算得出，而食品和烟草按照本文的处理方法，近似地对应于按照国民经济分类中的四大行业：

(13)农副食品加工业、(14)食品制造业、(15)酒、饮料和精制茶制造业、(16)烟草制品业，本文对四大行业各自占比权重(总和为1)近似地采用2016年规模以上企业工业销售产值占比[28]，四大行业各自占比权重乘以f即为其在国民经济行业分类中制造业增加值的权重，进一步根据2016年制造业增加值(214 289亿元[注]数据来源：Wind数据。 ③ 投入产出表中增加值简称TVA，按当年生产者价格计算，单位：亿元。 ④ 为按国民经济统计划分的制造业分类及相应代码，具体分类查阅表5。)，可以计算得出四大行业各自增加值，具体流程见图4。

表4 2015年全国投入产出表(制造业部分)

图4 分行业GVA估算流程

对于投入产出表中余下产品部门：纺织品；石油、炼焦产品和核燃料加工品；金属制品；通用设备；专用设备；电气机械和器材；通信设备、计算机和其他电子设备；仪器仪表；其他制造产品；废品废料；金属制品；机械和设备修理服务均近似地对应于国民经济行业分类中的各个行业(具体见表4和表5)。在具体计算其2016年制造业分行业增加值时，用各自在投入产出表中增加值(TVA)占比(与制造业总增加值196 784亿元相比)，来近似地代替2016年各自在国民经济行业统计中的增加值(GVA)占比。

综上，2016年制造业分行业增加值估算结果见表5。

2017年，阿里巴巴向东南亚领先的电商与物流公司Lazad a投资10亿美元，把对该公司的持股比例提高至83%，显示出阿里巴巴对该地区物流市场的积极押注。Lazad a在其平台上有13万个商户，还拥有14个仓库和130个规模更小的物流中心。而主权财富基金中投公司（CIC）也收购了在17个国家拥有仓库的欧洲领先物流公司Logicor，收购资金规模甚至达到了122.5亿欧元。而中远海运集团在全球收购码头的战略更是至今没有停息。

3 计算结果及分析

3.1 计算结果

将35种金属矿产资源各自最终用途、资源替代指数以及最终用途对应分行业增加值数据分别整理成表1模式，按照式(1)，计算各自的经济重要性(35种金属矿产资源经济重要性的计算过程分别同本文第2部分锂资源经济重要性计算过程，内容庞大，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5。

从计算结果可以看出，排序前三的分别为：稀散金属矿产锗、稀有金属矿产锆以及稀散金属矿产铟。整体上，“三稀”金属矿产资源排序较为靠前，在前8位中占据5位；其次是有色金属锑、锡、钴等；之后为贵金属银、铂族；黑色金属除钛排第5位外，其余排序均较为靠后。

表5 2016年制造业分行业增加值估算结果

图5 金属矿产资源经济重要性计算结果及排序

3.2 结果分析

3.2.1 影响因素分析

1) 由于本文采取价值增值链的方法，将金属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金属矿产资源在整个经济中的作用。但考虑到价值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，所以作为原材料的金属矿产资源对整个经济都比较重要。同时，考虑到对研究的35种金属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金属矿产资源经济重要性的排序，所以这一方法相对可行。

2) 本文采用的方法可能会导致个别金属矿产资源经济重要性估算结果偏离。比如，钛2016年的消费结构中83%用来制造钛白粉，按照本文的方法，将钛白粉对应于国民经济行业分类中的(26)化学原料和化学制品制造业，而2016年该行业的增加值为16 770亿元，为31个制造业分行业中增加值最大的项，所以，很有可能造成钛经济重要性的估算值偏大。

3) 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。

4) 此外，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离。

为了验证上述经济重要性估算结果的可靠性，本文研究了以美国为代表的先行工业化国家90年[注]“三稀”金属在工业上应用相对晚些，表观消费量数据获取也相对较晚。来金属矿产资源消费规律：随着人均实际GDP的不断增长，金属矿产资源消费规律表现出一定的阶段性特征，在工业化前中期，大量消耗铁、铬等黑色金属矿产；工业化中期，有色金属矿产消费增加；进入工业化后期，稀有稀散金属消费增长较快(图6)。工业化过程是一个国家不可逾越的发展阶段[1]，按照美国工业化进程中金属矿产资源消费规律，在未来一段时期，中国对大宗金属矿产资源的需求会逐步减弱，有色金属矿产需求稳健，对稀有稀散金属矿产资源需求会逐步加大。这是对本文估算结果的辅助证明，我国目前处于工业化中后期阶段，“三稀”金属矿产在经济中发挥越来越重要的作用，有色金属与贵族金属次之，黑色金属相对靠后。

金属矿产资源消费规律表现出的阶段性特征，并不是强调哪一种矿产资源对经济发展不再重要。本文研究的35种金属矿产资源的经济重要性，独立于矿产资源市场规模的大小、独立于资源价格的高低，是基于价值增值链的相对排序。

图6 1929～2017年美国人均实际GDP与铟、锆、锑、钴、钼以及铁矿石表观消费量①数据来源：人均实际GDP根据美国经济分析局(BEA)数据计算。铟、锆、锑、钴、钼以及铁矿石表观消费量取自美国地质调查局(USGS)，由于USGS数据目前更新至2015年，2016与2017年数据均近似地取2013/2014/2015三年的平均值。美国进入工业化后期以来，随着人均实际GDP的上涨，稀有稀散金属消费强劲，增幅较大，尤其是铟、锆精矿、镓等，钽、铍、锗、铪、碲、硒、铼次之；有色金属锑、锡、钴、镍消费量平稳波动，略有上升，以铁矿石为代表的黑色大宗金属矿产消费量下降较为明显。

4 结 语

当前，中国处在工业化的中后期阶段，随着“中国制造2025”“互联网+”“双创”新兴工业革命的不断兴起，金属矿产资源将会扮演越来越重要的角色。对金属矿产资源的经济重要性进行评估以期为国家制定实施金属矿产资源战略提供一定的参照，为维护国家资源安全添砖加瓦。之所以采用价值增值链的方法，也是一种探索，由于原材料供应的上游瓶颈将威胁整个价值链，强调金属矿产资源作为原材料对经济的重要性，将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，独立于矿种市场规模、市场价格，单纯就矿种本身的用途来考量其对经济的重要性。对我国2016年金属矿产资源经济重要性的研究结果表明：“三稀”金属矿产排序靠前，有色金属与贵族金属次之，黑色金属较为靠后，该结论与先行工业化国家金属矿产资源消费规律基本吻合。

未来一段时期，随着全球工业革命的进一步深化，各大主要工业国之间围绕金属矿产资源的竞争将会加剧。目前，中国大多数金属矿产消费量均位居世界前列，而以锆、铍、钴等为代表的金属资源状况堪忧，对外依存严重，面临各种供应风险，难以满足国内需求，中国应加紧制定实施金属矿产资源战略，以保障国家资源安全，推动经济平稳健康发展。