关于将重晶石列为战略性矿产的原则分析

姜 雅 , 王 婷, 龙 涛

1)自然资源部信息中心, 北京 100830； 2)华北水利水电大学, 河南郑州 450046；3)中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037

战略性矿产是指对于一个国家(地区)经济建设、社会发展、国防安全所必需的, 但国内供应无法满足需求(对外依存度高)且国外供应渠道脆弱(进口集中度高)的、或者本国具备资源产能优势又被他国高度依赖的重要矿产资源, 我国称为战略性矿产(王晓东等, 2005； 陈其慎和王高尚, 2007； 陈其慎等, 2021), 美国称为关键矿产。虽然目前国内外学者对于关键矿产、危机矿产、战略性矿产、战略性新兴矿产等重要矿产的称谓概念各有侧重(郭佳等, 2018； 汪灵, 2019), 但是很多收录原则是一致的(李宪海等, 2014), 即安全性原则、稀缺性原则和影响力原则。目前中国正在制定《全国矿产资源规则(2021—2025)》, 其战略性矿产的收录原则主要有：①主矿产原则, 即不能是伴生矿(吴尚昆等, 2012)；②资源稀缺性原则, 资源储量小、产能低、供应链脆弱或因其材料属性等自身性能优势在某一或多个领域同质性低、不容易被替代的； ③安全性原则,指对外依存度、进口集中度等指标较高, 本国在供给安全、环境安全、国防安全和代际安全等安全需求方面无法实现自给自足, 需要从国外大量进口或平时虽可满足但一旦发生战事等突发情况会导致经济成本迅速攀升及供应链断裂等风险(吴巧生等,2019)； ④影响力原则, 即对国民经济、国防军工科技、下游行业、新兴产业、国际市场等具备较大影响力或具备影响某一特定行业、特定领域的潜在可能性(汪灵, 2019)。

美国收录关键矿产考量出发点主要基于：①对美国经济和国家安全至关重要的非能源矿产(National Research Council, 2008)； ②此种矿产的供应链非常脆弱易中断, 即安全原则和稀缺性原则(Nassar et al., 2020)； ③是制造某种产品的关键原材料, 它的缺失会对经济社会和国家安全产生重大影响, 即经济性原则和影响力原则(Silberglitt, 2017)；④除上述三原则外, 随着特朗普政府打贸易战、逆全球化政策的深入发酵, 美国又补充了一条遏制力原则, 即从战略性角度、凡是敌对国重视的矿产资源美国就列为关键矿产(Natural Resources and Sustainability Council, 2019)。这一原则在我国制定战略性矿产时并没有做为主要考虑因素(表1)。

表1 中美两国划定重要矿产的侧重原则Table 1 The similarities and differences of principles determining the key minerals between the USA and China

重晶石作为石油钻井泥浆加重剂、钡化工及防核辐射原材料等在世界范围内被广泛应用, 在国家经济安全领域具有重要作用, 美国、欧盟等世界主要经济体均将其列为关键矿产。本文研究表明, 长期以来, 中国一直是世界第一大出口国, 年供给量占世界总量 40%； 美国一直是世界第一大进口国和消费国, 2012—2018年平均进口量为世界总量的30%, 平均对外依存度高达 82%, 其中有近七成源自于中国。然而, 作为被欧美强烈依赖的优势矿产,我国却没有给予同等程度的重视。基于中美两国制定重要矿产的列入原则比较分析, 笔者提出将重晶石列为我国战略性矿产主要基于以下三方面考虑：

1)遏制力原则——重要贸易伙伴国的关键原材料应列入我国战略性矿产。在考虑我国战略性矿产时, 不应仅从本国需求量、获取渠道经济性和安全稳定性的角度出发, 而应该站在全球视角统筹考量、综合分析, 对于被具有竞争关系的对手国列为关键矿产、我国具有绝对优势、对手国产量(资源量)不多且需求量较大、对我国的依赖性较强的矿产资源, 也应被列为战略性矿产。

2)稀缺性原则——资源可供性差、可得性低,或由于储量、产量、开采加工技术、资源外交关系、材料物理化学性状等原因, 在原材料属性或渠道属性等方面具备一定程度的不可替代性。

3)影响力原则——作为优势矿产, 具备在某一特定行业或特定领域对国际市场产生重要影响力和话语权的可能性或潜在可能性。

1 遏制力原则——美国重晶石高度依赖进口, 已列为关键矿产

重晶石是欧美等世界主要经济体的关键矿产,符合重要贸易伙伴国的关键原材料应列入本国战略性矿产的遏制力原则。2017年, 欧盟公布了 27种关键原材料清单, 将重晶石纳入其中(2020年更新至30种)； 2018年, 美国内政部公布了35种关键矿产, 涉及能源、钢铁、工业、技术、电池、研发等6大领域(张所续等, 2019)。其中, 在工业领域中, 美国共列出了12种关键矿产, 重晶石是其中之一。

1.1 美国重晶石对外依存度高

美国重晶石高度依赖进口, 中国是其第一大进口来源国。计算表明, 2014—2018年, 美国重晶石平均对外依存度高达82%, 其中有68%来源自于中国(表 2)。

表2 2014—2018年中美重晶石数据Table 2 American barite external dependence from 2014 to 2018

2018年, 美国重晶石的产量为48万t, 进口量为260万t, 国内消费量为300万t, 另有7.4万t重晶石被加工后应用于出口, 净进口量为 252.6万 t,总需求量占世界总量 32.4%, 对外依存度高达84.2%(净进口量/消费量)。

1.2 美国重晶石进口集中度高

长期以来, 美国作为世界最大的重晶石进口国、加工国和消费国, 每年重晶石产量约40～60万t, 常年居于世界第4～6位(闫卫东等, 2014)。这个产能规模在全球范围并不算小, 但与其每年 200多万 t的需求量相比, 仍有较大缺口, 近五年美国平均需求量是其产量的6倍, 2018年是6.4倍, 因此,美国每年都从国际市场上大量进口。

2018年, 美国的重晶石进口来源国主要是中国、印度、墨西哥和摩洛哥(图1)。进口份额分别为：中国63%； 印度14%, 墨西哥11%, 摩洛哥10%, 其它 2%(USGS, 2019b), 进口集中度较高, 主要进口来源国是中国。

图1 2018年美国重晶石进口来源国分布情况Fig.1 Barite import source distribution in the USA in 2018

2 稀缺性原则-重晶石在材料属性和经济性上具有一定不可替代性

重晶石是世界上应用最广的钻井泥浆加重剂原材料。目前, 全球只要涉及到油井生产或油气混合井生产都应用重晶石, 尚无其它性价比更优的替代矿产。因此, 它符合在特定行业、特定领域具备较高不可替代性的稀缺性原则。

在油井及油气混合井钻探过程中, 为应对高压地层和稳定井壁, 需在钻井泥浆中加入加重剂以提高钻井液和完井液密度。加重材料需要具备自身密度大、磨损性小、易粉碎、惰性强、不溶于钻完井液、不与钻完井液中其它组分发生作用等物理化学性状。目前, 市场上高密度钻井液加重材料除了重晶石粉之外, 还有石灰石粉、铁矿石粉、钛矿石粉、方铅矿粉和四氧化锰复配粉等5种, 但这5种材料都不能完全替代重晶石粉。

石灰石粉因易与盐酸等无机酸类发生化学反应, 一般只能应用于对密度要求不高的完井液； 铁矿石粉和钛矿石粉均具有一定的酸溶性, 一般只应用于酸化产层, 且对钻具、钻头和泵的磨损也较为严重； 方铅矿粉成本高、货源少, 一般仅限于在地层孔隙压力极高的特殊情况下使用。上述4种材料都是在性状上无法优于重晶石, 而四氧化锰复配粉则是一种新型加重剂复合材料, 曾被壳牌石油公司代替重晶石应用于油管低粘钻井液以改善钻井液的流变性, 效果较好。但因锰矿资源成本较高, 从经济性上并不是很好的选择, 因此只在对当量循环密度敏感的过油管滑动钻井中进行了使用, 并未普及, 在经济性上仍然无法长期替代重晶石被广泛应用(表3)。

表3 重晶石替代材料探讨Table 3 Discussion on substitutability of barite

3 影响力原则-作为优势矿种, 具备影响国际市场的潜在可能性

重晶石是我国的优势矿种, 在油井及油气混和井钻完井液加重剂国际市场中具有产生重要影响力的潜在可能性。之所以说潜在可能性, 是因为矿业的发展有其周期性和特殊性, 当前的资源国际贸易格局均是发达国家及其矿业公司几十年前从上游勘查阶段就开始布局, 才有了今天的国际影响力和话语权。重晶石虽是中国优势资源, 且在材料属性和经济性上具备一定程度的不可替代性(表 3), 但以目前的国际贸易格局, 需求方在进口渠道上仍存在印度、摩洛哥、墨西哥等多重选择的可能性, 我国重晶石产品调整产业政策和贸易政策的支撑力不足,只能通过优化产业结构、提高科技附加值和行业生产力等方式逐步提升中国重晶石参与国际市场的核心竞争力。

3.1 在世界范围内具备资源优势

世界重晶石储量总计 3.2亿 t, 主要分布在中国、印度、土耳其、哈萨克斯坦及巴基斯坦等 20余国家, 静态保障年限为30年, 矿产资源储量衰减率为14%(USGS, 2019a)。2016年之前, 中国一直是世界重晶石储量最多的国家。2016年之后, 虽然哈萨克斯坦发现了较大的矿脉, 以查明资源储量8500万 t取代中国成为世界第一大重晶石资源国, 印度也超过了中国, 以5100万t位列第二, 但中国仍有约为3600万t的储量, 位居世界第三位, 仍具有绝对的资源优势(表4)。

表4 世界重晶石储量Table 4 World barite reserves

3.2 中国是世界最大的生产国与供给国

在供给侧, 全球每年重晶石生产国有 20多个,最大的四个生产国是中国、印度、摩洛哥和美国,四国产量之和占世界总供给量的 80%, 其中以中国的产量最多, 并长期处于世界第一大生产国和出口国。虽自2012以来, 受石油行业低迷影响, 重晶石国际贸易市场不景气, 各国出现不同程度减产, 但总体来看国际供需格局稳定。世界重晶石 2012—2018年平均产量见图2(USGS, 2012a, 2013a, 2014a,2015a, 2016a, 2017a, 2018a)。

图2 世界重晶石2012—2018年平均产量示意图Fig.2 The world average barite production from 2012 to 2018

其中, 除 2015—2017年因受世界石油价格低迷的影响而减产外, 中国重晶石 2012—2018年产量一直稳定在 300万 t左右(图 3； USGS, 2012a,2013a, 2014a, 2015a, 2016a, 2017a, 2018a), 占世界总产量的约40%。

图3 中国重晶石产量近年变化情况Fig.3 China’s average production of barite in the past 7 years

3.3 被重要贸易伙伴国高度依赖

如前文所述, 作为中国的第一大贸易伙伴国,美国每年重晶石的需求量在250万t左右, 其中近7成源自于中国。除2013年、2015—2017年因美国石油钻井平台大量关闭导致其从中国的进口量下降以外, 其余时间进口量均在150～200万t高位, 近十年对中国的平均进口依存度高达68%(图4； USGS,2009, 2010, 2011, 2012b, 2013b, 2014b, 2015b,2016b, 2017b, 2018b)。

图4 美国近十年从中国进口重晶石数量变化图Fig.4 China’s barite exports to the USA in the past 10 years

4 将重晶石列为战略性矿产的必要性

1)重晶石被欧美列为关键矿产, 主要是从需求角度, 即对外依存度和进口集中度高, 存在供给安全隐患。根据遏制力原则, 我国作为供应链另一端的生产大国, 重要贸易对象国重视的关键原材料,我国也应重视。

2)从材料自身性能和经济性上, 重晶石在钻井泥浆加重剂领域具有一定程度的不可替代性, 是油井及油气混合井钻(完)井液加重剂、钡化工及防核辐射等军工原材料的最优选择, 并且已在世界范围内被广泛应用。虽然重晶石资源量本身并不稀缺,但因在特定领域特定行业尚无其它性价比更优的替代材料, 也符合资源应用领域的稀缺性原则。

3)重晶石是我国的优势矿种并且被欧美等发达国家高度依赖, 根据影响力原则, 它具备在国际贸易中发挥更大作用的未来可能性, 但需要我国从现阶段开始重视并制定科学合理的产业发展规划, 否则其资源优势将难以发挥。

综上所述, 我国重晶石储量丰富、产量较大、价格稳定、供应充足, 但因应用领域较窄, 只是作为钻井泥浆加重剂, 对下游产业及相关行业影响较小。因此, 一直没能得到与西方国家同等程度的重视。近年来, 美欧等发达国家都将重晶石列为关键矿产, 中国作为国际资源需求增量大国, 亟需涵养一批在国际贸易中具备核心竞争力的优势矿种(张所续和马朋林, 2020), 而《全国矿产资源规则(2016—2020)》收录的 24种战略性矿产中, 非金属矿产只有磷、钾盐、晶质石墨和萤石 4种, 对于重晶石的资源优势及在中美贸易中的重要程度和未来潜力并未给予足够重视。因此, 笔者认为, 我国应高度重视重晶石在国际贸易中的地位和作用, 将其列为战略性矿产, 高度重视目前国内因采富弃贫而导致的优质资源逐年枯竭问题, 从产供销全产业链出发科学规划, 构建与矿脉规模相匹配的资源产业结构,以全球视角调整勘查、生产加工和贸易政策, 学习多元化行业发展经验、谋求更广泛的技术合作与交流, 提升我国重晶石资源在国际贸易中的核心竞争力。同时, 基于对中美两国重要矿产资源列入原则的对比分析, 像重晶石这样被欧美高度依赖而没有被列入战略性矿产的优势矿种还有钒、锗、镓、铯、碲、砷(陈甲斌等, 2020), 还需要进行进一步的跟踪研究与探讨。

Acknowledgements:

This study was supported by Ministry of Natural Resources of the People's Republic of China (Nos.D0801 and 121101000000180046).