美国关键矿产政策演变及战略举措

2022-03-01张所续周季鑫

中国国土资源经济 2022年2期

■ 张所续/周季鑫,2

（1.中国自然资源经济研究院，北京 101149；2.北京师范大学，北京 100091）

人口增长、经济发展和科技进步使人类对自然资源的需求达到前所未有的水平，特别是随着可再生能源、航空航天、国防、通信等一系列新兴高科技的发展，各国对矿产品尤其是关键矿产的需求日益增加。据国际能源署2021年预测，在可持续发展情景中，到2040年清洁能源所需矿产资源量在总需求中所占份额将增加4倍，电池所需矿产总体需求增长33倍，镍需求增长超过140倍，钴需求增长70倍，锰需求增长58倍[1]。2020年，受新冠肺炎疫情影响，许多制造业的供应链中断，凸显了建设强大、有弹性和安全的供应链的必要性。如何满足战略性新兴产业对关键矿产的需求，成为各国面临的重要挑战。作为矿产品消费大国，美国一直依赖国外资源满足国内大量、不断增长的矿产品需求。在整个20世纪，美国一直被国内生产不足和对基本矿产原材料可用性的担忧困扰，矿产品供给问题是美国经济和国家安全潜在的关键弱点。为了保证在未来地缘政治紧张局势加剧等情况下仍然能够获得所需的关键矿产，美国通过外交、政策和技术创新等方式,在确保关键矿产的安全、可靠供给和供应链的弹性等方面做了大量探索。

1 美国关键矿产主要政策

过去20年，美国矿产进口量几乎翻了一番。截至2020年，在美国内政部2018年制定的35种关键矿产清单中有31种依赖进口，其中14种的进口依赖度为100%。2021年，标普全球市场情报公司的一项分析显示，2021年第二季度美国关键矿产进口同比增长7.9%，2021年上半年关键矿产进口量超过2020年同期的316108吨，增加了41209吨[2]。关键矿产的安全、可靠供给和供应链的弹性对美国的经济繁荣、制造业竞争力、技术创新和国防安全至关重要（表1）。美国政府高度关注关键矿产政策的制修订工作，形成了较完善的制度体系，为关键矿产供应链安全提供政策保障。

表1 关键矿产应用

1.1 关键矿产政策的制定情况

确保关键矿产的安全、可靠供给，是美国从罗斯福到拜登历届政府的首要任务。从1939年的《战略和关键物资储备法》到2021年的《关于美国供应链的行政命令》，美国建立了涵盖生产、储备、供应链安全的制度体系（表2）。2021年2月，美国总统拜登签署《关于美国供应链的行政命令》第14017号行政命令[3]，要求商务部、能源部、国防部、卫生与公共服务部对关键矿产、半导体制造、大容量电池等供应链开展百日全面审查，分析各供应链的现状和潜在风险，提出如何确保美国供应链免受各种风险和漏洞影响的建议。同年6月，美国政府发布关键矿产品供应链百日审查报告，提出重建美国的生产和创新能力、减少全球供应链脆弱性等6项全面加强美国供应链弹性的措施。2021年，拜登政府发布电池、关键矿产、半导体供应计划，呼吁美国政府机构与私营企业、劳工团体和非营利组织合作，努力建立强大的国内供应链，制定关键矿产的可持续性标准，要求美国地质调查局和能源部探索开展国家锂矿储备。

表2 美国关键矿产主要政策

1.2 关键矿产相关政策拟定情况

2011年以来，美国还在频繁地制定或调整税收、生产、供应链、回收利用等方面的政策（表3）。在税收方面，美国众议院提议修订1986年《国内税收法》，对在美国境内开采、回收或循环利用关键矿产和金属的企业给予减税优惠。要求内政部建立1000万美元的试点基金，并确保分配给关键矿产和金属二次回收的资金不少于30%。

在保障关键矿产供应方面，美国众议院提议制定《保障美国关键矿产供应法》，确保关键能源包括关键矿产和其他物资的供应链安全。要求能源部持续评估供应链的脆弱性，使供应来源多样化，增加国内生产、分离和加工，开发替代品，改进回收再利用技术。2021年4月16日，为促进美国国内关键矿产的勘探、研究、开发和加工，确保经济发展和国家安全，美国众议院又提出制定《美国关键矿产独立法》。

1.3 关键矿产评估

美国对原材料供应安全的调查已经进行了一个多世纪。在过去10年中，为最大限度地降低供应链安全风险，国家科学和技术委员会关键矿物小组委员会提供了相关政策和技术方法，并提出确定和审查关键矿产供应链及促进机构间合作和协调行动的有关计划。2021年5月，美国地质调查局采取定量和定性分析方法对2018年关键矿产清单进行审查。定量分析侧重于可能的国外供应中断风险，主要聚焦在3个方面：国外供应中断的可能性、美国制造业对国外供应的依赖、美国制造业在供应中断时的脆弱性。定性分析主要针对美国国内供应链，以原材料供应链上是否只有一家国内生产商的矿产品为标准。在使用定量评价分析的54种矿产品中，有36种符合标准。根据对供应和需求的定性评估，建议不删除清单中的铯、铷、钪及其他稀土元素，并将铍、镍和锆纳入关键矿产清单。

2 美国关键矿产相关战略举措

美国除了不断完善政策法规之外，还通过制定相关战略和计划，不断推进关键矿产的回收再利用、替代品研发等研究。

2.1 关键材料战略

2010年12月，美国能源部制定关键材料战略[4]，包含研究和开发、数据收集、生产许可、财政援助、储备、回收再利用、教育和外交等8大类项目和政策，应对整个供应链中的风险、约束和机遇（图1）。战略中还包括对相关项目进行资助和激励，例如开展贷款担保计划和税收减免计划，对太阳能薄膜、LED照明、风力涡轮机和电动汽车制造等实行税收减免。

图1 政策选择和关键材料供应链

2.2 国家锂电池蓝图（2021—2030年）

据基准矿物情报2021年5月统计数据，中国电池生产能力全球最高，达567吉瓦时，其次是美国59吉瓦时、欧洲52吉瓦时、韩国37吉瓦时和日本30吉瓦时；在电池阴极、阳极、电解质溶液、分离器等制造占比中，中国最高。为减少美国对钴、锂、镍等电池所需关键矿产的国外依赖，2021年6月，美国发布国家锂电池蓝图（2021—2030年）[5]。到2030年，美国及其合作伙伴将建立一个安全的电池材料和技术供应链，支持美国长期的经济竞争力和公平的就业机会，实现脱碳，满足国家安全需要。蓝图设定关键材料获取、替代品研发、产业激励、回收利用、人员培训等5项目标，制定鼓励美国国内矿业开发、加强合作、扩大技术创造、加强人员培训等6项举措（图2）。

图2 美国国家锂电池蓝图（2021—2030年）

2.3 地球测绘资源倡议（Earth MRI）

美国只有不到18%的国土完成必要的测绘，只有不到5%的国土面积拥有所需分辨率的区域航磁数据集，完全符合现代标准和最佳实践的航磁数据不到1%。为了最终改善美国对关键矿产的获取，2019年，美国地质调查局、美国国家地质学家协会（AASG）和其他联邦、州、私营部门组织合作启动新的地球测绘资源倡议。其目标是利用先进的测绘、航空遥感和地形测量技术开展地质勘探工作，提高对地质格架的了解，获取新的地质、地球物理和地形测绘数据，确定潜在的关键矿产资源区，确保国家关键矿产的供应[6]。美国海洋能源管理局（BOEM）将工作重点放在海上潜在关键矿产资源勘查和开发上，重点地区是北极和阿拉斯加。

2.4 关键矿产测绘倡议（CMMI）

2019年，美国、加拿大和澳大利亚的国家地质机构联合启动关键矿产测绘倡议，三个国家的地质调查机构围绕关键矿产研究发挥各自优势，加强合作，其中包括开发关键矿产样本的全球数据库、关键矿产系统分类，以及关键地质标准。关键矿产测绘倡议通过整合三个国家地质调查科研力量，推进关键矿产科学的发展，更好地了解已知的关键矿产资源、确定关键矿产分布、通过关键矿产潜力图确定新的供应源，建立一个共享的矿产信息基础平台，在澳大利亚、加拿大和美国建立多样化的关键矿产供应，减少意外短缺或中断的风险，以保障关键矿产的安全和可靠供给。

2.5 海洋相关测绘战略

美国的专属经济区存在大量未充分利用和可能尚未发现的矿产资源。自20世纪70年代以来，美国地质调查局一直在调查海洋矿产潜力，然而只有不到35%的专属经济区采用现代方法进行水深测绘。为此，2019年，美国制定海洋专属经济区测绘战略、北极和亚北极及阿拉斯加近海测绘战略[7]，对专属经济区、北极、亚北极、阿拉斯加海岸线和近岸的海洋开展测绘、勘探，以促进海洋资源开发，拓展关键矿产、能源和其他资源的潜在来源。

2.6 关键矿产可持续发展计划

2014年，美国能源部、化石能源办公室（FE）和国家能源技术实验室（NETL）制定DOE-NETL稀土回收可行性计划。2020年，该计划被重新命名为“关键矿产可持续发展计划”，重点研究开发从煤炭、煤基资源、矿井废水中提取、分离、回收稀土元素和关键材料的技术，验证国内小型中试规模设施回收关键材料的技术和经济可行性，实现每天生产1～3吨的高纯度稀土氧化物的目标，致力于开发和测试工程规模的原型设施，建立国内供应链，减少对国外资源的依赖，增强关键矿产安全保障。2019年和2021年，该项目资金分别增加到1800万美元和2300万美元。

3 美国关键矿产研究机构设置情况

2021年，美国能源部成立矿产可持续发展司，旨在从上游、中游到下游促进关键矿产形成环境、经济和地缘政治可持续供应链，并投入大量资金支持相关技术的研发（表4）。同时，成立锂电池回收研发中心、关键材料研究所等机构，促进关键材料技术的创新。

表4 部分关键材料研发投入情况

3.1 能源效率和可再生能源办公室（EERE）

美国能源部下属的能源效率和可再生能源办公室,主要关注从关键矿产的资源评估到增值制造（包括金属、合金和增值产品的分离和生产）,再到系统集成的整个关键矿产和材料供应链，解决磁体、储能、电子和照明等关键材料的供应链问题（表5）。先进制造办公室（AMO）以高效制造技术为目标，通过加强制造商、非营利实体、研究机构和高校之间的合作，确定挑战目标,促进创新；开发高效、有竞争力的国内制造业所需的尖端材料、工艺和信息技术，推动提高美国制造业的能源生产率，高效利用国内丰富可用的能源资源，支持清洁能源产品的制造，通过独立的先进制造应用研发项目、商业化先进制造研发联盟和技术合作伙伴关系实现经济增长和能源安全的目标。

表5 能源效率和可再生能源办公室资助的部分项目

3.2 锂电池回收研发中心（ReCeLL）

2019年，美国能源部依托阿贡国家实验室成立锂电池回收研发中心，由国家可再生能源实验室、橡树岭国家实验室和密歇根理工大学等3所大学组成。该中心主要关注回收设计、其他材料回收、直接回收或阴极回收,以及建模和分析四个研究领域，目标是实现回收闭环，即直接回收废旧电池中的材料，通过回收再利用，最大限度地减少能源的使用和浪费。锂电池的回收材料在新电池中重复使用，可降低10%～30%生产成本，新的分离技术可以回收更多的材料，降低废物处理成本，减少对锂和钴等关键电池材料供应的依赖。目前利用泡沫浮选分离电池阴极已取得重大突破，消除了阻碍锂电池经济可行回收的最大障碍之一。2021年10月，美国能源部为电动汽车、先进电池和互联汽车等26个新项目提供2.09亿美元的资金支持，以实现大幅降低下一代电池技术的成本和尺寸、极速充电（使电池在15分钟内充满）、积极推动固态电池技术的研发等目标。

3.3 关键材料研究所（CMI）

关键材料研究所由艾姆斯国家实验室主导，由爱达荷州国家实验室、劳伦斯利弗莫尔国家实验室、橡树岭国家实验室，以及13家美国公司和6所大学组成，致力于关键材料的多元化供应、开发替代品、循环利用、交叉研究等，涵盖从分离、加工到再利用和回收的供应链研发（表6）。最初，关键材料研究所专注于镝、铽、铕、钕、钇、锂、碲等,从2019年开始，专注于稀土材料、电池材料（锂、钴、锰、石墨）、钛和氦。关键材料研究所自2013年成立以来，已披露150项发明，提交56项专利申请，获得26项专利，并向美国公司授权10项技术，包括用于3D打印稀土磁体以减少废物技术、用于轻型汽车和飞机的铈铝合金技术，以及用于稀土分离的膜溶剂萃取技术等。

表6 部分关键材料项目情况[8]

4 美国保障关键矿产供应链安全的经验启示

随着清洁能源技术应用和排放控制设施设备部署的增加，对关键矿产的需求将会继续增长。总体来看，美国采取以政策保障、外交辅助为两翼，战略引领和研发攻关为核心，以供应链多样化、增加储备、开发替代品、改进回收再利用为主要手段，重建美国从采矿、加工、制造到回收各环节关键矿产和材料供应链上的竞争力，提高关键矿产和材料供应链弹性和安全性（图3）。

图3 美国保障关键矿产供应链安全框架体系

4.1 促进科学创新，提高核心竞争力

美国通过制定鼓励政策、设计顶层战略与计划，依托爱达荷州、橡树岭、阿贡等国家实验室，以及高校、研究机构和企业，资助基础科学、技术开发、关键矿产和材料的试验和小规模生产（如从煤和煤副产品等非常规来源生产稀土），拓展关键矿产的供应来源。推进回收技术研发，提高从废物和废料中回收材料的水平，促进关键矿产和材料的回收再利用。研发使用少量稀缺材料的替代材料和产品，开发具有较低供应风险的替代材料，缓解未来关键矿产和材料供应链的风险。

4.2 立足国内，积极布局上下游产业链

发展可持续的国内供应链的一个关键挑战是如何成功地将创新技术从实验室过渡到工业部署。美国政府一再呼吁加大对国内、国际关键矿产生产加工的投资，鼓励私营企业投资关键矿产开采、加工、制造研发和商业化，完善上下游产业链，确保国内技术用于商业用途时的经济可行性和成本效益。加大对国内资源企业的保护，增加国内初级和次级（即回收）生产，采用增强型制造技术减少废物量和所需的矿物量、促进材料的有效利用等，完善国内关键矿产和材料供应链。

4.3 加强国际合作，打造关键矿产同盟

美国及其盟友已开始在全球范围内布局关键矿产供应，通过能源资源治理倡议（ERGI）、关键矿产测绘倡议（CMMI）、关键矿产联合行动计划，联合刚果（金）、赞比亚、纳米比亚、博茨瓦纳、澳大利亚、加拿大等矿产资源丰富的国家，打造“关键矿产共同体”，确保供应安全和供应链弹性。与澳大利亚、加拿大、芬兰、意大利、荷兰、挪威、西班牙、瑞典、英国等国家签订互惠国防采购协议（RDP）、供应安全双边协议（SOSA），弥补美国关键材料供应链的缺口，促进供应链多样化,增强全球供应链韧性和弹性。通过美国—欧盟能源理事会、跨大西洋经济理事会与欧盟就关键材料进行合作。推进美国和日本清洁能源政策对话，促进技术创新和关键材料进步。

4.4 维持战略储备，提高供应中断风险应对能力

维持关键矿产的战略储备库存具有地缘政治意义，在危机情况下降低垄断供应商的影响力，有效保护美国免受供应中断风险的影响。美国早在第二次世界大战前夕就制定了关键矿产的储备政策，是世界上第一个正式建立国家矿产资源战略储备的国家。通过实施新的战略军事储备计划（SMSP），为所有战略材料提供特别监控和关注，巩固和加强美国在战时和紧急情况下快速响应的能力。

4.5 加强供应链风险评估，建立风险预警机制

识别供应链风险与化解供应链风险同等重要，美国通过构建大规模数据分析和可视化平台，开发供应链风险预测工具，利用模型来检查原材料的可用性和可持续性、国内材料供应的可行性和替代的影响、贸易政策和供应中断风险，确定需要重点关注的优先关键材料。根据评估结果，动态调整关键矿产清单，最大限度地减少供应风险，为做好相关战略储备提供参考。

4.6 加强从业者培训，确保关键矿产领域人才需求

美国国家锂电池蓝图、确保关键矿产安全和可靠供应的联邦战略,都将加强与关键矿产和材料相关的劳动者培训作为重要举措，通过与高校、专业技术协会、国家实验室、研究中心等合作，制定教育培训计划，培养下一代技术人员、熟练工人。例如借助本科科学实验室实习计划（SULI）和本科研究经验计划（REU），在实验室工作人员、科学家和工程师的指导下培养相关人才，使之成为未来关键矿产和材料创新的中坚力量。

5 借鉴与建议

5.1 加强科技创新支持，提升研发能力

科学技术是第一生产力，创新是引领发展的第一动力。美国聚焦支撑战略性新兴产业的关键矿产，投入大量资金支持回收再利用、替代品研发等技术创新。中国应坚持目标导向和问题导向，依托高校、研究机构强化相关基础性研究，发挥企业在科技创新中的主体作用和实践推广作用，构建关键核心技术创新中心，通过集中攻关，不断强化资源勘查、生产技术创新，同时抓重点、补短板、强弱项，不断推动资源回收利用技术创新、替代品研发技术创新，实现高水平科技自立自强。

5.2 全方位拓展国际合作，丰富关键矿产来源

美国凭借技术优势和军事优势，开展广泛的国际合作，打造“关键矿产联盟”。中国也可依托部分优势资源和技术积极参与国际合作，不断提升国际话语权和资源配置能力。依托“一带一路”倡议，坚持开放合作、互利共赢，进一步深化与沿线国家间的合作。通过与矿产资源丰富的国家建立稳定的、全面互利的双边关系，促进新技术、新工艺的互通，确保关键矿产来源多样化。

5.3 拓展关键矿产上下游产业链，降低供应中断风险

立足国内，构建科学、可用的地质数据集，发现潜在的资源区，确定关键矿产资源潜力的优先区，提高关键矿产保障能力。在确保生态安全前提下，缩减审批流程，加快关键矿产的开发、利用。加强关键矿产预警分析，提高研判的精准性、及时性，为关键矿产储备提供决策支撑。通过技术创新、产业升级、价值提升，做精中游生产链，拓展下游价值链。