战略性非金属矿产资源形势分析
2021-05-07陈正国颜玲亚高树学
陈正国,颜玲亚,高树学
(1.中国建筑材料工业地质勘查中心,北京 100035;2.中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队,山东 济南 250100)
非金属矿是三大矿产之一,在经济社会发展中具有重要作用。随着科技进步,不断有新的矿种(亚种)出现,不断有新的用途被开发出来[1]。由于应用领域的开拓,而身价倍增,发展迅速,尤其在节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业得到广泛应用,其战略地位不断提升。在现代社会,非金属矿产资源的开发利用程度,更是一个国家科技水平和经济实力的综合体现,可以预测人类将回归大量使用非金属矿产的“新石器时代”[2]。“十四五”期间,在“在碳达峰、碳中和”的规划目标下,将大力发展风能、光伏发电及新能源汽车,以减少碳排放量,晶质石墨、叶蜡石、石英等非金属矿产将发挥更重要关键作用。本文根据战略性新兴产业发展必要性、存在供应风险的短缺性、国内资源丰富并具有一定话语权的市场优越性等因素,厘定出晶质石墨、萤石、石英、叶蜡石、硼、重晶石、硅藻土、高岭土、滑石、石榴子石为战略性非金属矿矿产,并分析其供需形势,提出开发利用建议。
1 有关战略性矿产的概念
矿产资源由于资源禀赋特征,在全球分布不均,致使各国很难完全自给自足,制约和影响相关产业发展。为加强矿产资源保障和储备,不同国家和国际组织从资源安全、产业发展等角度出发,分别提出了“关键矿产”、“战略性新兴矿产”和“战略性矿产”等概念,这些概念既相互关联又各有侧重,无严格统一界定,且在不同时期甚至有所交叉,充分体现了各地对矿产资源认知和管理理念的差异[3]。
1.1 关键矿产
所谓关键矿产是指对国家经济和安全至关重要的矿产,主要是美国和欧盟等西方发达国家提出的概念。国际上,关键矿产并无统一、严格的定义,各国各机构一般根据各自的经济重要性和供应风险等因素确定。西方发达国家从20 世纪70 年代开始从事与军工有关的关键金属矿产的研究,这一时期的关键矿产也称为战略性矿产[3]。21 世纪以来,又瞄准发展迅猛的战略性新兴产业。目前,美国和欧盟等西方发达国家对关键矿产的定义相对统一,指既具有重要经济性,又存在较高的供应风险的一类矿产,同时还增加了战略性新兴产业发展需要的内容。
我国有学者认为,关键矿产是人类社会发展到关键阶段,在关键场合发挥关键性作用的矿产资源。并根据我国战略性新兴产业发展的需要和国内外发展趋势,将年需求量不超过20 万t 且应用领域十分广泛的稀有金属、稀土金属、稀散金属、稀贵金属、关键性的黑色和有色金属以及稀有气体、铀、部分非金属矿产资源归属于关键矿产[4]。
不同国家由于经济、技术发展阶段不同,采取的国家发展战略不同,所需要的关键矿产自然不同,所以,关键矿产是一个动态概念,一般来说,影响或制约一个国家经济发展的紧缺矿种或者优势矿种,会被认定为关键矿产。通常也被形象地描述成在国际上“被别人卡脖子”或“卡别人脖子”两种状况(具有“杀手锏”效应),在我国则是维系国民经济正常运行的关键性矿种、支撑高新技术和战略性新兴产业发展的小矿种(发挥“四两拔千斤”的作用)[5]。
1.2 战略性新兴矿产
战略性新兴产业是对经济社会全局和长远发展具有重大引领作用的产业。战略性新兴产业包含三方面的内涵: 一是长期性和重要性,主要体现重大技术突破和重大发展需求为基础,对经济社会全局和长远发展具有重大引领作用; 二是区别于传统的产业,主要体现在知识技术密集、物质资源消耗少、成长潜力大、综合效益好;三是需要政府扶持和引导,主要体现政府对战略性新兴产业的界定、扶持政策等。
战略性新兴矿产是在以往战略性矿产的基础上附加了战略性新兴产业所需矿产的定义。2011 年,我国发布的《找矿突破战略行动纲要(2011~2020年)》,明确提出加大“三稀”矿产以及高纯石英、晶质石墨、金刚石等勘查投入,尽快实现找矿重大突破;2016 年我国印发了《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,提出战略性新兴产业包括新一代信息技术、高端装备制造、新材料、生物产业、新能源汽车、新能源、节能环保、数字创意产业、相关服务业等9 个方面。矿产资源是其发展的重要基础。简单地说,战略性新兴矿产就是在9 大战略性新兴产业中发挥关键作用的矿产资源。
1.3 战略性矿产
矿产资源安全始终是国家可持续发展的核心问题。早在2002 年,陈毓川[6]院士将战略性矿产界定为对国家经济、社会发展、国防安全必不可少、而国内不能保证的矿产资源及可影响国际市场的矿产资源。2016 年,我国发布的《全国矿产资源规划(2016~2020 年)》,将石油、天然气以及晶质石墨和萤石等24 个矿种(组)列为战略性矿产,这是我国首次提出战略性矿产目录,体现了国家对战略性矿产资源的高度重视。陈其慎[7]提出在我国战略性矿产往往是指具有国家战略意义、需要从国家层面高度重视的矿产资源。王登红[5]提出“战略性关键矿产”是在战略性新兴产业领域中必需的或者能够发挥关键性作用的矿产。汪灵[8]提出对“战略性”和“关键性”矿产资源种类的划定必然是动态、发展的。
综上所述,战略性矿产是具有中国特色的新概念,它是同时包括国家经济安全、国防安全和战略性新兴产业发展等三大要素,并同时包括战略性能源矿产、战略性金属矿产和战略性非金属矿产等三大类矿产资源。我国战略性矿产概念的提出,有助于进一步重视战略性矿产的保护与开发利用,通过加强战略规划、战略性矿产目录、形势分析与预警、经济技术与生态评价、科学技术研究与创新、信息开发利用等方面的制度建设,确保战略性矿产的安全稳定供应,保障国家经济安全、国防安全和战略性新兴产业发展需求。
2 战略性非金属矿产
2.1 战略性非金属矿产定义
国外非常重视战略性矿产资源保障,2009 年日本列入的31 种优先发展的战略性矿产中包括硼[3],2012年日本30 种关键矿产包括石墨、硅、萤石等3 种非金属矿;2017 年欧盟公布的27 种关键原材料包括重晶石、天然石墨、硼(酸盐)、萤石、磷、硅、石棉等7 种非金属矿产;2018 年美国内政部公布的35 种关键矿产清单包括萤石、天然石墨和重晶石等3 种非金属矿产;2019 年澳大利亚发布的《关键矿产战略2019》24 种关键矿产中包括石墨[9]。2016 年我国将晶质石墨和萤石等非金属矿产也列为战略性矿产。
战略性非金属矿产是指对经济高质量发展和国家安全至关重要的非金属矿产。具体包括三个方面含义:①战略性新兴产业发展所必需;②国内短缺、供应存在风险;③国内资源丰富、能够提升国际话语权和控制力。战略性新兴产业代表新一轮科技革命和产业变革的方向,是培育发展新动能、获取未来竞争力的关键领域。加快战略性新兴产业发展、实施“中国制造2025”,已成为我国的国家战略。战略性非金属矿产对支撑战略性新兴产业发展、支撑制造强国的实现具有重要的作用。
2.2 战略性非金属矿产的界定原则
根据战略性非金属矿产的定义,重点关注以下5个原则:①战略性新兴产业某个领域重要产品生产制造的关键原材料,这些矿产或者作为组分材料进入产品之中,或者作为辅助材料消耗于产品生产过程,均是战略性新兴产业发展所必需,并且难以替代,即便在工艺上能够实现替代,也可能对产品的技术性能和经济成本造成影响;②重点关注与战略性新兴产业密切相关的非金属矿产,排除相关性不强的基础性非金属矿产,以便聚焦重点矿种;③用于战略性新兴产业领域的消费量占总消费量一定比例,或战略性新兴产业使用其中一部分特定资源;④优势矿产(资源优势、市场优势):出口占比较高,或别国列入的关键矿产,同时我国是其主要进口来源国(对别国造成一定供应风险);⑤紧缺矿产:存在贸易安全的非金属矿产,对我国战略新兴产业造成一定供应风险的矿产。
2.3 战略性非金属矿种确定
根据战略性非金属矿产的定义及界定原则,综合考虑我国非金属矿产资源现状、应用领域、未来需求等,暂定晶质石墨、萤石、石英、叶蜡石、硼、重晶石、硅藻土、高岭土、滑石、石榴子石这10 个矿种为战略性非金属矿产。其中:晶质石墨、硅藻土、高岭土、滑石为优势矿产,重晶石、叶蜡石和萤石由优势矿产逐步变为紧缺矿产,紧缺矿产为石英(高纯)、硼、石榴子石(表1)。
表1 10 种战略性非金属矿产的重要性和2019 年资源及贸易情况 (单位:万t)
3 主要战略性非金属矿供需形势
3.1 晶质石墨
石墨的传统用途包括刹车衬里、润滑剂、粉末金属、耐火材料和炼钢等。战略性新兴产业广泛使用石墨:在信息技术领域,手机、平板电脑芯片散热均要使用天然石墨散热膜,石墨烯作为一种透明导电材料,可以替代传统的氧化铟锡(ITO)薄膜用于触摸屏,未来石墨烯可能用于制作高频电子器件和光电器件;在新能源领域石墨用作核电阀门密封材料、锂电池电极材料;石墨用作(氢)燃料电池双极板可能成为未来最主要用途;在高端制造领域用作航空航天器密封材料、船舶防腐涂料,红外屏蔽(隐身)材料、雷达遮蔽材料等,高导热柔性石墨膜是航天器三线阵电荷耦合(CCD)立体相机成像质量的重要保障条件。基于石墨关键用途,《战略性新兴产业分类(2018)》将石墨及碳素制品纳入新一代信息技术中的电子核心产业、前沿新材料、新能源产业、节能、密封、保温材料、新能源材料制造等多个领域[12]。
我国是石墨资源大国、生产大国、消费大国及贸易大国。2019 年石墨(晶质)基础储量9 895.20 万t(其中储量978.61 万t),2019 年产量、消费量、出口量分别为:125 万t(占世界73.5%)、115.81 万t(占世界59.9%)、28.89 万t(占世界73.5%)。由于石墨深加工技术落后,在大量出口鳞片石墨的同时,大量进口石墨深加工产品。2019 年,我国进口石墨19.7万t,其中电池负极材料用球化石墨进口700t(60%以上从日本进口),平均进口单价约6 783.14 美元/t(从美国进口的球化石墨约5 万美元/t),球化石墨进口价格是鳞片石墨出口价格的11 倍以上。球化石墨等深加工产品进口数量逐年上升,我国石墨资源利用效率亟待进一步提升。相比美国等发达国家,我国还没有对石墨资源进行储备及保护性开采。自2011年以来石墨产量、消费量、进口量、均呈增长趋势(图1、图2)。预测未来新能源汽车的发展将彻底改变石墨的需求趋势,使石墨消费重心从传统耐火材料等产业转向战略新兴领域。
图1 2011~2019 年我国石墨产量、消费量及自给率
图2 2011~2019 年我国石墨进、出口量
3.2 萤石
超过50%的萤石用于氟化工,约25%用于炼钢助熔剂,约15%用于水泥、玻璃、陶瓷等工业。氟化工对萤石的利用首先是转化为氢氟酸(HF),氢氟酸是炼铝的关键原料,也是生产其他含氟化学品的主要原料。大约20%的医药产品、30%的农用化合物含有氟。氢氟酸及其他含氟化学品广泛应用于战略性新兴产业。在信息技术领域用于生产集成电路、薄膜晶体管液晶显示器、半导体、光纤激光器和光纤放大器等。在新能源领域用于铀浓缩和提纯加工(氢氟酸是不可替代原料),用作锂电池电极、电解液和隔膜材料。在高端制造领域用于火箭燃料氧化剂、航空发动机和航天推进剂系统密封材料、飞机蒙皮涂料,用于导弹红外跟踪器窗口材料和宇宙飞船紫外光学仪器透镜材料、原子激光器材料,用于雷达表面涂层、舰船防腐涂料等。第四代核反应堆钍基高温堆使用液态氟熔盐(FLiBe)作冷却剂。新医药产业中,含氟化合物因具有易溶于脂质、安全、健康、副作用小等特性,在抗癌剂、麻醉剂、杀菌剂、动物用药等新医药产品制备中被大量使用[13]。
我国萤石储量居世界第二,产量、消费量居世界第一,2019 年世界萤石储量3.1 亿t、产量580 万t。我国萤石基础储量5 198.16 万t(其中储量1 689.36万t)、约占世界16%,产量400 万t、约占世界57.1%。2019 年我国萤石消费量、出口量、进口量分 别 为369 万t、68.77 万t、37.41 万t。自2011年以来,萤石消费量保持稳定(图3),未来与战略性新兴产业密切相关的氟化工业对萤石的需求会持续增长。近年来我国萤石进口数量总体呈上升趋势(图4)。2019 年静态保障年限仅为11 年,且随着多年的开采,高品位、易开采的萤石资源减少过快,萤石逐渐由优势矿产变为紧缺矿产。
图3 2011~2019 年我国萤石产量、消费量及自给率
图4 2011~2019 年我国萤石进、出口量
国外萤石资源较丰富的国家有墨西哥、南非和蒙古,储量分别为6 800 万t、4 100 万t、2 200 万t,产量分别为110 万t、26 万t、22 万t。
3.3 石英
石英传统用途包括玻璃、陶瓷、钢铁、铝合金和有机硅化工等。高纯石英原料广泛应用于战略性新兴产业,最重要的用途是在信息技术领域,用于制作集成电路(芯片),包括处理器、存储器等;其次是制作石英光纤、液晶显示器玻璃基板、晶圆生长容器石英坩埚、光掩模基板,石英晶体振荡器,印刷电路板等。在新能源领域用于制作太阳能电池组件。在高端制造领域用于航天器光学系统、红外跟踪系统、分光器、准分子激光器、光电探测器等窗口材料,用于飞机、火箭、卫星等防热部件,用于导弹天线罩、军事飞行器雷达罩。
book=5,ebook=11
我国石英资源细分为冶金用、玻璃用、水泥配料用等种类。普通用途的石英砂、石英岩、脉石英等资源目前可保障。国内尚未查明具有一定规模的高纯石英优质原料。所谓高纯石英优质原料是指在一定的工艺条件下,能够提纯加工出SiO2纯度大于99.99%(4N)的高纯石英高端产品的天然石英矿物原料[8]。受资源限制,2019 年我国石英类产品进口量277.01 万t;其中SiO2纯度99.99%的超高纯石英进口量14.54 万t,进口价格高达9 044.54 美元/t。自2011 年以来,石英类产品进口量呈快速增长趋势(图5)。我国可用于提纯高纯石英的原料规模小,资源禀赋较差、供需形势严峻。
图5 2011~2019 年我国石英产品进口趋势
当前全球半导体行业产值占GDP 的比例约0.5%,硅半导体占半导体的比例超过90%。高纯石英原料的寻找既具有保障新一代信息技术产业发展的战略意义,也具有很现实的经济意义。
3.4 叶蜡石
叶蜡石用于耐火材料、油漆和陶瓷领域。在战略性新兴产业的应用主要作为组成成分生产玻璃纤维(生产1t 玻纤,需要0.6t 叶蜡石)。在信息技术领域,玻璃纤维用于制作光纤纤芯包层,印刷电路板玻纤电子布;在高端制造领域,玻璃纤维用于制作直升机浆叶、方向舵、雷达罩、各类仪表盘、飞机固体发动机壳体等,用于制作导弹外壳、防弹盔甲、宇航服反射绝缘层和外防火层;在新能源领域,玻璃纤维布用于风力涡轮机叶片,锂电池隔板、隔膜。在健康环保领域,玻璃纤维过滤材料用于过滤各种烟气粉尘,血液净化,用于汽车尾气处理。此外,叶蜡石作为主体材料,可用作金刚石、立方氮化硼等超硬材料生产中密封传压介质材料[14],年需求量约4 万t。而叶蜡石的脱水温度为600~800℃,是一种较理想的烧蚀材料,已应用于航天领域[15]。
我国玻纤生产原料有叶蜡石和高岭土,叶蜡石为原料的生产厂家数量占81%以上,玻纤产量占70%[16],2016~2019 年,叶蜡石用于玻璃纤维领域的消费量约151.2~229 万t,需求量逐年提升。
2019 年我国叶蜡石基础储量2 952.17 万t(储量332.75 万t),玻璃纤维用叶蜡石约占资源储量的25%(765.42 万t),叶蜡石需求量约310 万t(其中玻璃纤维需求量约229 万t),静态储采比仅10 年,并呈逐年降低的水平(图6)。其中用于玻璃纤维、超硬材料合成领域用叶蜡石资源紧缺,对我国新材料产业造成一定的供应风险。
图6 2011~2019 年我国叶蜡石储采比趋势
3.5 硼
世界上超过四分之三的硼资源被用于陶瓷、洗涤剂、肥料和玻璃生产。战略性新兴产业也广泛使用硼。在信息技术领域,硼是重要的半导体掺杂剂,用于制作p 型半导体。在新能源领域,硼用作压水堆中子吸收剂,碳化硼用作高温气冷堆、快中子增殖反应堆中子吸收体。在高端制造领域,高纯度硼粉(99%)用于固体火箭含硼富燃料推进剂,硼化物用作空间核反应堆控制棒和飞行器鼻锥、机翼前缘、发动机涡轮风扇等超高温部件材料。钕铁硼(Nd2Fe14B)永磁材料广泛用于各领域,如新能源汽车电动机、风力发电机、机器人伺服电机和步进电机、核磁共振成像仪等。含硼超导材料二硼化镁是一种前沿新材料,在磁悬浮列车、核磁共振成像、高效电力传输等方面有广阔应用前景。在新材料领域,近年来硼元素将应用于新一代锂硫电池、高效晶硅太阳能电中[17-18]。
2019 年我国硼矿基础储量(B2O3含量)3 873.87万t(其中储量1 388.32 万t),主要分布在辽宁(沉积变质型)和青海(盐湖型)。当前开采加工利用的主要是辽宁硼镁石矿石,这部分矿石基础储量仅有163 万t,大量硼镁铁矿、盐湖型硼矿暂不能规模化工业利用。火山沉积型硼矿可以利用但规模小。2019 年我国硼产量、消费量、进口量分别为25 万t、49.79 万t、25.12 万t,出口量仅为0.34 万t。国内硼砂及精矿、硼的氧化物及硼酸较难满足国内市场的需求,一直大量进口,2017 年我国硼砂进口对外依存度达到82%[19],主要从美国进口;硼酸则主要从美国、俄罗斯、智利和玻利维亚进口;天然硼酸盐主要从玻利维亚进口。硼进口份额占比及进口国家集中度风险较高。由于近年来,美国“单边主义”等贸易保护主义措施,为我国未来进口硼增加了不确定性。
3.6 重晶石
重晶石用于钻井泥浆行业占85%~90%,钡化工行业5%~10%,其他用途低于5%。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,尚无其他性价比更优的替代矿产。重晶石也是钡化工及防核辐射等军工原料的最优选择,并在世界范围内被广泛应用[20]。
重晶石是我国优势矿产,储量居世界第三,约占世界的12%。位居第一的为哈萨克斯坦,储量8 500 万t,占比28.43%,印度储量5 100 万t,占比17.06%。2019 年我国重晶石基础储量3 469.12万t(储量1 270.89 万t)。2019 年我国重晶石产量、消费量、出口量分别为290 万t(约占世界3%)、189.21 万t(约占世界18%)、112.61 万t(约占世界26%)。我国是全球第一大重晶石出口国,主要出口到美国、墨西哥、荷兰、沙特、马来西亚等油气生产国。美国重晶石高度依赖进口,2014~2018 年美国重晶石平均对外依存度高达82%,其中有68%来源于中国[20]。自2015 年以来,我国重晶石出口量逐年降低,进口量呈波动增长趋势(图7)。
图7 2015~2019 我国重晶石(硫酸钡)进、出口量
我国重晶石经过20 多年的过度开采,储采比由2001 年的29.04 快速下降到2019 年11.96,资源安全风险不断升高。重晶石被欧美列为关键矿产,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,我国也应列入战略性矿产加以重视。
3.7 硅藻土
硅藻土的最大用途在健康环保领域,包括纯化酒类和清洗润滑油脂,去除供水系统中的微生物污染物,吸附玻璃生产、电池生产废水中的重金属离子,处理造纸废水、印染废水、城镇生活污水、含油废水,用作无毒杀虫剂,在生物材料领域硅藻土主要用作是生物催化技术重要的载体材料,用于人类血浆的过滤、药物加工等。硅藻土还可制作石英球形微粉,在信息技术领域用于电子封装。在高端制造领域用于飞行器防热部件。在新能源领域,硅藻土被认为是制造多孔硅电池负极十分有前景的原材料[21],硅—氧化锰有望作为超级电容器电极材料,硅藻太阳能电池是硅太阳能电池的一个发展方向,硅藻土还是室温储氢的理想物理吸附材料,硅藻土复合材料可作为潜热储能技术相变材料。
2019 年我国硅藻土基础储量2.03 亿t(储量1.49亿t),其中吉林省基础储量1.60 亿t(储量1.19 亿t),占全国79.2%。2019 年我国硅藻土产量、消费量、出口量、进口量分别为42万t、42.02万t、1.08万t、1.12万t,供需基本平衡。优质硅藻土仅集中于吉林省长白山地区,其他矿床大多含较多杂质,不能直接深加工利用。从全球看,美国是最大资源国、生产国和消费国,我国硅藻土资源开发利用具有较大发展空间,进、出口量在1 万t 左右(图8),总体供应风险不大。
3.8 高岭土
高岭土是先进陶瓷、功能填料、催化剂等材料,用途包括陶瓷工业、造纸工业、涂料、耐火材料及水泥工业、石油化工和医药纺织等多个领域[22],在战略性新兴产业用于建筑相变储热材料、太阳能储能材料、生物医药、吸附材料、分子筛原料[23]。
我国是高领土资源大国,2019 年高岭土基础储量73 398.74 万t,我国高岭土产量世界排名第五位,2019 年产量、表观消费量、出口量、进口量分别为320 万t(占世界8%)、290.04 万t(约占世界7%)、92.03 万t(约占世界9%)、62.07 万t(约占世界6%)。2012~2019 年我国高岭土产量、消费量保持稳定,进口量呈增长趋势,出口量呈下降趋势(图9)。我国高岭土产业发展存在着优质高岭土资源日趋紧张,优质高岭土依赖进口。
3.9 滑石
滑石用作耐火材料、造纸、橡胶的填料、绝缘材料、润滑剂、农药吸收剂、皮革涂料、化妆材料及雕刻用料等。在战略性新兴产业中的应用前景广阔,比如滑石降低陶瓷烧成温度,节能效果显著;滑石微孔陶瓷用于净化汽车尾气,减少环境污染;滑石制造高频和超高频绝缘电瓷,用于无线电、雷达、遥控等国防工程;在塑料中用作功能材料,明显改善产品性能,降低成本,汽车工业向轻量化方向发展,未来滑石在汽车用塑料的需求量将会进一步加大。
我国滑石资源丰富,分布广且相对集中。2019 年我国滑石基础储量8 891.69 万t(其中储量2 672.63 万t),主要集中在江西、辽宁、青海、山东、广西五省,占全国滑石储量的92%。我国是世界上最大的滑石生产国、消费国和出口国,2019 年滑石产量、消费量、出口量分别为180 万t(占世界27.27%)、120.68 万t(占 世界18.28%)、68.96 万t(占世界25.54%)。2019 年我国进口滑石9.64 万t,主要为专门用途的滑石粉体。我国中低档滑石供大于求、高档滑石供不应求。2011 年以来,产量和消费量保持稳定,进口量呈上升趋势(图10)。
图10 2011~2019年我国滑石生产、消费、贸易情况
3.10 石榴子石
石榴子石除了砂轮、砂纸等传统用途外,也具有重要战略性新兴产业用途,在信息技术领域,石榴子石用作砂磨介质抛光和精磨半导体硅片,用于人工合成钇铝榴石激光晶体,用于合成镓钆榴石以制造计算机存储元件。钇铁石榴石是微波雷达控制高频信号的组分。在高端制造领域,石榴子石用于航天器、飞机制造等切割和抛光作业,用于舰船、油气采掘设备管道等切割和喷砂除锈作业。纯度高、质量优的石榴子石被用作制造精密仪器仪表的轴承。在健康环保领域,石榴子石用作水过滤器的底层介质。
美国石榴子石的主要用途是喷砂(去锈)、水射流切割、水过滤介质,消费石榴子石的行业包括飞机和汽车制造商、电子元件制造商、过滤工厂等。水力射流切割产生尘埃少、切割速度高,且无火灾危险,是一种新型、环保、安全的切割方式,在我国高端制造领域具有很大应用前景。2019 年我国石榴子石基础储量2 372.96 万t(储量697.7 万t),2019 年,世界石榴子石产量120 万t,中国产量31万t,占比25.83%,进口石榴子石(含刚玉岩、刚玉砂及其他天然磨料)5.62 万t,出口27.15 万t。未来石榴子石作为研磨和切割材料,在运输机械、军工部门和尖端工业领域的消费市场前景看好。目前,我国具有高端工业利用价值的铁铝榴石资源家底不清,亟需开展石榴子石的分类评价。
4 结论和建议
4.1 主要结论
(1)根据战略性新兴产业发展所必需、国内短缺的并存在供应风险性及国内资源丰富、能够提升国际话语权和控制力等原则,初步厘定晶质石墨、萤石、石英、叶蜡石、硼、重晶石、硅藻土、高岭土、滑石、石榴子石等10 种矿产为战略性非金属矿矿产。根据资源形势、需求变化、技术进步等影响因素需动态调整。
(2)晶质石墨在战略新兴产业中,战略地位居首位。石墨被美国、欧盟、澳大利亚列为关键矿产。近几年我国加大了勘查投入,新发现了一批超大型晶质石墨矿床,资源优势地位逐年增加。同时萤石、重晶石也是美国、欧盟的关键矿产,近年来,我国由于过度开发,萤石、重晶石逐渐由优势矿产变为紧缺矿产。
(3)硅是新一代信息技术、新能源的基础性关键材料,日本、欧盟将其列为关键矿产。我国与硅有关的可以加工高端高纯石英的原料紧缺并依赖进口,我国应高度重视其资源的开发利用。
(4)叶蜡石的战略地位逐年提升,用于新功能材料(玻璃纤维、超硬材料)中的叶蜡石供应风险较大,逐渐由优势矿产变为紧缺矿产。
(5)硼被欧盟和日本列为关键矿产。未来,硼在新一代电子产品、清洁能源、新材料、新能源汽车产业等方面得到更为广泛的应用,我国硼对外依存度高达80%,供应风险较大。应充分利用国外优质硼资源,建立多元化硼资源供给体系。
(6)硅藻土供需基本平衡,供应风险不大。但优质硅藻土在全球属于紧缺资源。
(7)高岭土在战略性新兴产业具有重要作用,煅烧高岭土用煤系及硬质高岭土为优势矿产,其他普通砂性高岭土为一般矿产,铜板纸用片状高岭土为短缺矿产。
(8)滑石在我国战略性新兴产业中的应用前景广阔,我国是世界上滑石生产大国及消费大国,总体能满足需求,高纯白滑石不能满足需求。
(9)目前,我国具有高端工业利用价值的石榴子石资源家底不清,亟需开展石榴子石的分类评价及完善高端利用产品结构等工作。
4.2 建议
“十四五”规划明确提出“坚持总体国家安全观,实施国家安全战略,保障能源和战略性矿产资源安全,发展战略性新兴产业。加快壮大新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等产业”。战略性矿产的安全保障问题被提到国家安全的新的重要高度。这也意味着“十四五”期间,战略性新兴产业将会快速发展,也必然对战略性矿产资源形成巨大需求。从全球范围看,各国对战略性新兴产业发展的支持力度空前加大,在战略性资源控制和储备方面的重视程度和相关行动也空前一致。针对国内战略性非金属矿产安全保障,提出如下建议。
(1)必须高度重视增强自主可控能力,从顶层设计发力,全力保障资源供应和全产业链安全。将战略性非金属矿纳入中央及地方财政公益性、基础性调查规划中,改变以往在区调、矿调等基础性工作中极少涉及非金属矿产的状况,有针对性地加大晶质石墨,叶蜡石、萤石、高纯石英原料、硼矿、重晶石、石榴子石等矿种的勘查投入,提高资源保障,支撑战略性新兴产业高质量发展。
(2)深入分析战略性非金属主要应用终端、产品用途不可替代性、高端领域需求量以及前瞻应用领域,加大战略性非金属产业链关键技术的研发应用,打造集矿业开发—选矿提纯—新材料加工—高端元器件制造—战略性新兴产业应用为一体的产业发展模式,提高资源利用效率。
(3)要以“一带一路”建设为契机,深化矿业国际合作,充分利用中国部分战略性矿产的采冶技术优势,深度参与战略性关键矿产的合作开发利用。同时适度开放国内市场,建立战略性矿产合作组织,设立技术合作、市场开放、供给优先、金融支持等机制,构建从供应国到消费国的供应链保障体系,全面融入国际战略性矿产资源经济新格局。