中国关键矿产清单、应用与全球格局

张生辉，王振涛，李永胜，莫宣学，董庆吉，陈丛林，耿林，王利，张海啟，谭秀民，薛迎喜，周尚国，田郁溟，姚超美，焦森，陈正国，陈军元，王寿成0，张浩钰0，付水兴，王春连，王永

1.中国地质调查局, 北京 100037；

2.中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037；

3.自然资源部矿产勘查技术指导中心, 北京 100037；

4.中国地质大学(北京), 北京 100083；

5.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所, 河南 郑州 450006；

6.中国地质图书馆, 北京 100083；

7.中国冶金地质总局, 北京 100025；

8.中化地质矿山总局, 北京 100013；

9.中国建筑材料工业地质勘查中心, 北京 100035；

10.有色金属矿产地质调查中心, 北京 100012；

11.北京矿产地质研究院有限责任公司, 北京 100012；

12.中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081

1 引言

随着现代社会经济发展、技术进步和人们生活水平提高，矿产资源使用量越来越大。据经合组织数据[1]，全球原材料使用总量从1970 年的270 亿t 增长到2017 年的890 亿t，增长了2.3 倍；预计到2060 年将进一步增长到1 670 亿t，其中金属矿产使用量将从2017 年的90 亿t 增长到2060 年的200 亿t，非金属矿产从440 亿t 增长到860 亿t，化石燃料矿产从150 亿t增长到240 亿t。

矿产资源应用范围越来越广，从现代通信到可再生能源发电，从健康医疗到绿色交通方式。制造现代计算机芯片需要元素周期表中超过一半的元素，尽管许多元素用量很少，但每个元素对于芯片的功能和性能都至关重要[2]。智能手机要用到约75 种元素，手机构件中的化合物、金属和复合材料都来自于矿产，芯片、显示器、电池和扬声器等都由矿产品制成。

经济增长、生活质量提高、国家防卫和现代社会的整体运行对更多样化矿产品的需求不断增加，人们再次认识到关于矿产资源的竞争和冲突可能对依赖这些矿产品的制造业构成重大风险；虽然大多数矿产品还能为未来许多年提供足够的供应，但随着近地表高品位矿床的枯竭，满足矿产资源需求变得更加具有挑战性[2]。

当今世界正经历百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革加速演进，全球治理体系和国际秩序深度调整。当前，国际贸易争端跌宕起伏，逐渐由经济领域扩展到高科技领域，并蔓延至矿产资源领域。世界各主要国家对矿产资源，尤其是战略性新兴产业所需关键矿产的争夺日益加剧，纷纷发布战略报告，抢占新一轮矿产资源争夺的制高点[3]。美国、欧盟、日本、英国、加拿大、澳大利亚等均发布了关键矿产/原材料清单，并围绕清单制订相关政策措施（其中美、欧、日、英着眼于确保供应链安全，加、澳则更多考虑获取经济利益）。中国作为世界最大发展中国家和第二大经济体，正在朝向第二个百年目标迈进，世界局势变化对中国矿产资源安全保障提出了新的挑战，也带来了新的机遇。

本文对关键矿产清单、应用与全球格局进行讨论。首先介绍具有代表性的美欧日关键矿产/原材料清单，分析关键矿产的竞争态势，提出中国关键矿产建议清单。然后对本文建议的37 种中国关键矿产，分别梳理每种矿产的应用领域，全球资源、生产和贸易格局。文章最后对中国关键矿产安全战略进行讨论。

2 美欧日关键矿产/原材料清单简介

2.1 美国国家安全关键矿产

美国国家科学技术委员会将关键矿产定义为“供应链容易中断，在产品制造中至关重要，而缺少这些产品会造成重大经济或安全后果的矿产”，将战略性矿产定义为“关键矿产的子集，国家安全应用不可缺少”[2]。2018 年美国地质调查局制订了关键矿产清单，按照航空航天（非国防军用）、国防军用、能源、通信和电子、运输（非航空航天）、其他等六大领域详细分析了每种矿产的重要技术应用，同时分析了每种矿产的最大生产国和（美国的）最大供应国，将35 种非化石燃料矿产确定为美国国家安全关键矿产[4]。2022年更新为50 种，包括：铝/铝土矿、锑、砷、重晶石、铍、铋、铯、铬、钴、萤石、镓、锗、天然石墨、铪、铟、锂、镁、锰、铌、镍、铂族金属5 种（铂、钯、铱、钌、铑）、稀土元素16 种（镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇）、铷、钽、碲、锡、钛、钨、钒、锆、锌[5]。

2.2 欧盟委员会关键原材料

欧盟委员会2018 年发布关键原材料和循环经济研究报告[6]认为，关键原材料对于高科技产品和新兴创新尤为重要，技术进步和生活质量依赖于获得越来越多的原材料。例如，关键原材料在太阳能电池板、风力涡轮机、电动汽车和节能照明中是不可替代的，对于应对气候变化和改善环境也非常重要，到2030年欧盟实现其气候和能源目标所必需的低碳技术的发展预计将使对某些原材料的需求量增加20 倍。报告对电气和电子设备，便携式、工业和汽车电池，燃油、混合和电动汽车，风电和光伏发电，国防工业，化工和化肥等领域关键原材料的应用及其循环利用前景进行了详细分析，将原材料对应到相关的最终用途和相应的制造部门，而不只是对应大的行业。早在2011年，欧盟委员会就将14 种达到或超过经济重要性和供应风险阈值的原材料确定为关键原材料，2014 年调整为20 种， 2017 年调整为27 种，2020 年第3 次调整为30 种，包括：锑、铍、铝土矿、锂、锶、硼酸盐、钴、焦煤、萤石、镓、锗、铟、镁、天然石墨、铌、磷矿石、金属硅、钨、铂族金属、轻稀土、重稀土、重晶石、铋、铪、天然橡胶、磷、钪、钽、钛、钒[7]。

2.3 日本稀有金属

日本从20 世纪60 年代就开始对工业生产所需矿产资源进行分析，并对海外资源进行调查以应对国家资源匮乏状况。1974 年将铜、镍、铬、钨等作为储备矿种，1983 年进一步明确将镍、铬、钼、锰、钨、钴等金属作为国家储备矿种，之后根据日本经济发展需要不断对国家储备矿种进行调整修订。2009 年日本制订稀有金属保障战略[8]，将稀有金属定义为地球上存量稀少、因技术和经济因素提取困难、现代工业以及未来伴随着技术革命所形成的新型工业所必需的金属。日本认为，稀有金属是汽车和 IT 等高附加值、高性能产品制造产业不可缺少的原材料，尤其是在今后将要普及的混合动力马达、蓄电池、太阳能电池板等新能源领域，高效照明等节能领域以及燃料电池触媒等领域对稀有金属的需求都将扩大。2009 年日本列出31 种重点关注的稀有金属，此后又更新为34 种，包括：锂、铍、硼、钛、钒、铬、锰、钴、镍、镓、锗、硒、铷、锶、锆、铌、钼、钯、铟、锑、碲、铯、钡、铪、钽、钨、铼、铂、铊、铋、稀土元素、碳（天然石墨）、金属硅、氟（萤石）。

3 关键矿产竞争态势

3.1 美欧日关键矿产/原材料清单重合度高

目前，美、欧、日公布的清单共涉及44 种关键矿产/原材料1为便于比较，这里（及后文表1）对美欧日关键矿产/原材料清单进行了归并处理。美国2022 年发布的关键矿产清单包括50 种，将稀土按元素分列为16 种，将铂族按元素分列为5 种；欧盟2020 年关键原材料清单将稀土分列为3 种；日本稀有金属清单将铂族分列了2 种。此处归并为“稀土” “铂族”两类。另，欧盟清单中“天然橡胶”不属于矿产品。，其中，三家均列入清单的有18 种，两家列入的有14 种，只有一家列入的仅12 种（图1）。重合度最高的矿产包括稀土，主要稀有金属、稀散金属，部分有色金属，以及铂族、天然石墨和萤石。

图1 美欧日关键矿产/原材料清单比较示意图Fig. 1 Schematic comparison of list of the key minerals/raw materials between the USA, Europe and Japan

3.2 美欧日均出台并实施供应链安全战略

关键矿产供应链的安全已经成为一个战略问题，其涵义不仅仅在于能否获得这些矿产，还在于能否在战略性新兴产业特别是清洁能源产业等先进制造业中保持或提高竞争力。关键矿产供应链的脆弱性会影响先进制造业的部署速度，对关键矿产的供应以及将其转化为先进制造产品的技术能力的竞争正在加剧。美欧日等主要经济体纷纷制订相关战略，运用政策工具，或者推出行动计划，以改善或维护关键矿产供应链的安全。

2019 年美国商务部发布确保关键矿产安全可靠供应的联邦战略[9]指出，关键矿产供应的所有阶段都很重要，仅靠某一阶段的措施是不能解决问题的。例如加大开采力度而不增加相应的加工制造能力，只会将经济和国家安全风险进一步转移到供应链下端，导致加工制造能力依赖国外。提出推进关键矿产供应链的转型研究、开发和部署，加强美国关键矿产供应链和国防工业基础，加强与关键矿产有关的国际贸易和合作，提高对国内关键矿产资源的认识，改善联邦土地上关键矿产资源的准入并缩短联邦许可审批时限，增加美国关键矿产劳动力等6 项措施。除了将关键矿产研究和创新焦点集中于国内资源调查、分离加工、替代、回收技术等方面，在国际上大搞结盟。2022 年6 月，美国国务院宣布美国和加拿大等已建立“矿产安全伙伴关系”（MSP），这些伙伴还包括澳大利亚、芬兰、法国、德国、日本、韩国、瑞典、英国和欧盟委员会。

欧盟委员会认为，精炼和冶金领域的技术和能力是关键原材料价值链的关键环节，影响整个产业生态系统。欧盟关键原材料清单提供了支撑欧盟委员会政策研发的实用工具。这份清单帮助识别投资需求，指导欧盟及其成员国规划研究和创新，尤其是在新的采矿技术、替代和回收方面。这份清单也与循环经济、原材料可持续供应以及产业政策相关。欧盟委员会指出，欧盟应该紧急行动起来确保安全、可持续的原材料供应，行动计划应包括：为欧盟工业生态系统开发弹性价值链，通过资源循环利用、可持续产品与创新减少对一次关键原材料的依赖，加强欧盟内原材料采购和加工，通过从第三国采购使供给多样化[7]。目前，欧盟正酝酿提出“关键原材料法案”，并谋划与智利、墨西哥、新西兰、澳大利亚、印度等国的原材料贸易合作。

2020 年日本出台新的国际资源战略[10]，强化JOGMEC（日本石油、天然气和金属矿产资源机构）关于从勘探项目转移过来的开发项目、冶炼厂单独项目、单独出资项目等的风险资金供给功能，寻求供应来源的多元化；将稀有金属储备范围扩大到全部34 种、储备用量扩大到60 d，强化供应安全；与参与供应链各个阶段的多个国家开展双边或多边合作进行矿山开发、冶炼和产品制造，以及通过技术支持和数据信息共享，加强国际合作；培养资源领域全产业链各环节人力资源，强化产业基础。日本还限制外国资本在日本国内稀有金属应用领域进行投资，最大限度地减少日本关键原材料供应链的脆弱性，同时提高日本汽车、电池、航空母舰等各个行业在国际上的竞争地位。

3.3 关键矿产对碳中和进程至关重要

《巴黎协定》确立了2020 年后国际社会合作应对气候变化的基本框架，提出把全球平均气温较工业化前水平升高幅度控制在2 ℃以内，并为把升温控制在1.5 ℃之内而努力。根据碳中和承诺各国（包括中国）已经声明的政策，实现碳中和主要通过三大技术路径：一是清洁能源转型，二是节能减排，三是负排放。其中清洁能源转型是实现碳中和的最重要技术路径，是碳中和进程所有技术得以实现的基础。

清洁能源转型包括新的能量来源和新的能量利用方式两大技术领域。新的能量来源，主要是发展太阳能光伏发电、陆上和海上风电、聚光太阳能发电、水电、地热和生物质能发电等可再生发电和核电技术，推动一次能源生产清洁低碳转型；新的能量利用方式，主要是发展电网（输电和配电）、电动车、电池储能和氢能（电解槽和燃料电池）等技术，推动能源消费终端电气化。

国际能源机构（International Energy Agency）2021年5 月出版的世界能源展望特别报告[11]指出，清洁能源技术提供电力的能源系统深刻不同于传统烃类资源提供燃料的能源系统。清洁能源转型是从传统的化石燃料密集型能源系统向矿产密集型能源系统的转变，矿产资源特别是那些关键矿产的需求大幅增长是一个不变的趋势。矿产供应在清洁能源安全中处于突出地位，供应中断或者价格急剧波动可能延缓清洁能源转型和推高其成本。报告估计，为适应《巴黎协定》要求，到2040 年清洁能源技术对矿产的总需求将翻两番，其中与锂电池（包括电动汽车和电池储能）相关的关键矿产锂、钴、镍和石墨的需求将分别增长42 倍、21 倍、19 倍和25 倍；与可再生发电、储能和电网相关的稀土（主要是电动汽车马达和风力涡轮机）、铜和硅的需求将分别增长7 倍、2.7 倍和2.3 倍。氢能的快速增长也会导致镍和锌（用于电解槽）、铂族金属（用于燃料电池）需求的增长。此外，光伏的发展会导致镓、铟、碲等矿产供不应求。

4 中国关键矿产建议清单

4.1 本文建议的清单

美国、欧盟、日本等在进行矿产资源关键性评价时所采用的方法各有不同，但基本上都将那些对经济和国家安全至关重要不可缺少而又不能完全依靠本国供应满足需求的定义为关键矿产/原材料。一般是供应风险高、经济影响大的首先入选；但一些特殊关键应用的矿产/原材料也会列入清单，例如美国的铷、铯，欧盟的焦煤等。本文将中国的关键矿产定义为对中国经济社会发展和国家安全至关重要，由于供应短缺存在较大风险、或者我国具有一定优势对全球供应具有较强影响力的矿产资源。中国关键矿产的选择也是从经济与技术重要性和供应风险性两个大的方面进行分析。

中国矿产资源禀赋不足，人均探明储量为世界平均水平的58%，位居世界第53 位；铁矿、铜矿和铝土矿分别相当于世界平均水平的70.4%、28.4%和14.2%[12]。另一方面，稀土、镓、锗、铟等“三稀”金属矿产，钨、锡、锑、铋等有色金属矿产，天然石墨、萤石等非金属矿产是中国的优势矿产，中国是全球主要生产国和供应国，除满足国内需求外，还大量供应国际市场。立足于这一矿产资源基本国情，在经济与技术重要性方面，需要将大宗矿产与战略新兴矿产一并纳入考虑；在供应风险性方面，首先要考虑净进口的矿产，同时也考虑净出口的优势矿产或供需基本平衡的矿产。

本文通过公开文献资料梳理提出一份37 种中国关键矿产建议清单。为便于与其他国家清单进行比较，这份清单未包括石油、天然气、铀等燃料矿产。建议清单如下：

大宗矿产：铁、锰，铜、铝，钾盐。

“三稀”金属矿产：稀土，锂、铍、铌、钽、锶、铷、铯、锆、铪，镓、锗、铟、铼、碲。

关键黑色有色贵金属矿产：铬、钒、钛（金红石型），镁、镍、钴、钨、锡、锑、铋，铂族、金。

战略非金属矿产：高纯石英、石墨、萤石、硼。

特种气体矿产：氦气。

这一建议清单中有31 种与美、欧、日关键矿产/原材料清单重合；美、欧、日三家均列入清单的18 种全部列入了本文建议清单。本文建议清单与美、欧、日清单不重合的6 种矿产是：铁、铜、钾盐、金、高纯石英、氦气。

4.2 基于经济与技术重要性选择

各国考量经济与技术重要性的侧重点有所不同。美国对关键矿产的关注已由重点考虑国防应用扩展到整个经济安全和产业竞争力，最近又将减缓气候变化确定为清洁能源技术部署的关键驱动因素，强调供应链安全与美国加快其在清洁能源技术方面领导能力之间的联系。欧盟重点关注清洁能源转型领域诸如电气设备、电池和电动汽车，风电和光伏发电等产业竞争力，当然也重视国防工业。日本非常关注其产业竞争力，而视稀有金属安全为产业竞争力的核心。日本认为，在电动汽车、物联网、半导体零件生产等尖端产业中，稀有金属对于实现产品的高功能化至关重要。

对中国而言，经济与技术重要性需要具体考虑：（1）作为中国经济社会发展的物质保障、维系经济安全和粮食安全的大宗矿产；（2）作为国家安全和高质量发展的物质保障，维系战略性新兴产业和国防军工安全的战略新兴矿产。

中国大宗矿产资源需求将长期保持高位运行的态势。至2035 年基本实现现代化时，中国还将需要消费83 亿t 粗钢、2.05 亿t 精炼铜、4.95 亿t 原铝，以及种类更多的其他矿产资源[13]。即便步入了后工业化发展阶段，中国仍需要大量的大宗矿产资源作为支撑。

战略新兴矿产需求将持续保持增长态势。新一代信息技术、高端装备制造、新能源、新材料、健康环保等战略性新兴产业发展，5G 基站、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等新型基础设施建设，风电、光伏、核电、储能、新能源汽车、电网等清洁能源转型技术发展以及现代国防建设对“三稀”金属、关键黑色有色贵金属、战略非金属、特种气体等战略新兴矿产提出了新需求。如新能源汽车产业的发展，2035 年相比2017 年将增加10 倍的锂、2.3 倍的钴、1.5 倍的镍、2.7 倍的稀土以及1.8 倍的石墨、1.69 倍的铂需求[14]。

本文参考美、欧、日关键矿产/原材料清单相关研究报告，参考《自然·化学》50 多种元素的综述文章，并结合国内有关研究文献，系统梳理了本文和美、欧、日清单所列各种矿产的重要应用领域（表1），以期能够大致反映这些关键矿产的经济与技术重要性。经梳理发现，无论是对中国还是对其他国家，这些关键矿产都是当今世界经济社会发展不可或缺的重要物质基础，也是战略性新兴产业发展、清洁能源转型、国防军工技术发展不可替代的重要物质保障。这些关键矿产是当今和未来矿产资源争夺的焦点。

表1 本文和美、欧、日清单所列关键矿产/原材料重要应用领域一览表Table 1 The list of important application fields of key minerals/raw materials by this paper and the USA, Europe and Japan

续表1

续表1

4.3 基于供应风险性选择

世界各国对供应风险性的考量大同小异，都是将原材料、技术和行业结合在一起进行分析。宏观层面，供应链中断的原因可能包括自然灾害、劳资纠纷、贸易摩擦和贸易壁垒、资源保护主义、地区冲突等等。微观层面，供应风险性体现在生产高度地理集中、资源禀赋下降、日益严格的环境和绩效审查、越来越高的气候风险、勘查开发项目投资大周期长、矿产品价格大幅上涨等方面。

对中国而言，供应风险性也需要综合考虑各方面因素。具体到进出口百分比这一量值，则应考虑：（1）净进口比例大于50%的矿产，或净进口比例虽小于50%但未来应用需求会快速增长而国内勘查开发进展缓慢的矿产；（2）净出口比例较大、在国际上有一定控制力和话语权的矿产，或净出口比例不大但产量占比大有利于提升国际竞争力和话语权的矿产。

经梳理各种参考文献，系统列出了中国关键矿产进出口百分比（表2），作为反映这些矿产供应风险性的一个量值。

表2 中国关键矿产进出口百分比Table 2 The percentage of Chinese import and export of key minerals

尽管美、欧、日等在制订关键矿产/原材料清单时都将中国视为最主要的生产国和供应国，但分析表2可以发现，中国净进口的矿产远多于净出口的矿产。37 种关键矿产中，中国净进口矿产22 种，净进口超过50%的19 种、其中进口超过90%的10 种，不仅大宗矿产，一些战略新兴矿产也严重依赖进口。净出口矿产11 种，净出口超过50%的5 种、其中镓超过90%。全部11 种净出口矿产产量超过全球产量的50%。总的来说，中国关键矿产净进口品种多、进口量大。近年美国挑起并不断升级的贸易摩擦使得全球资源供应链愈加脆弱，中国获取境外资源的风险加剧，关键矿产供应形势不容乐观。

5 关键矿产应用领域分述

5.1 大宗矿产

5.1.1 铁

98%以上铁矿石用于钢铁冶炼。钢铁产品用途广泛，是建筑、汽车、机械等工业的核心构件。在当前中国钢铁实际消费中，一半以上用于建筑行业，其余主要用于机械行业、汽车行业、能源行业等。除了传统用途，出现了一些新的应用领域。“手撕钢”，即软态不锈钢精密箔材用于锂离子电池及电容器外装材料、电池集流体、薄膜太阳能电池、OLED 显示器及纸式电子显示产品等柔性产品基材，硬盘驱动器悬挂装置，清洁汽车气体排放物金属蜂窝式触媒吸收装置，通信卫星等的热发动机隔热屏（镀镍不锈钢），信号干扰屏蔽装置，发动机燃烧室叶片以及防护服。铁的应用也在向化工催化领域拓展，已用于合成氨气和醇类，未来或将有效替代当前的贵金属催化剂[15]。

5.1.2 锰

因为锰太脆而不被单独作为金属使用，95%的锰进入合金中，主要是生产钢铁，其中约1%用于生产“锰钢”。锰钢含有大约13%的锰，非常坚固，用于铁轨、土方机械、保险柜、军队头盔、步枪管等。锰也用来与铝、铜等有色金属生产合金。锰的非冶金应用包括锌锰电池负极（主要是二氧化锰）、电子信息材料软磁体（锰锌铁氧体）、肥料和动物饲料中的微量营养素添加剂（硫酸锰和氧化锰）。二氧化锰用作橡胶添加剂、工业催化剂和着色剂，一氧化锰用作缺锰土壤的肥料，高锰酸钾用于去除废气和废水中的有机杂质；“锰紫罗兰”用于化妆品、艺术家使用的釉料、塑料和粉末涂料的着色[2,16]。

5.1.3 铜

铜作为“电气之王”广泛应用于工业各领域。电力行业消费40%的铜，电子与通信、日用品各消费15%。未来铜的需求在战略性新兴产业领域会持续旺盛。一台混合动力汽车含铜约40 kg、一台纯电动汽车含铜约80 kg，风电、光伏、充电桩、磁悬浮轨道等也都大量使用铜。未来电网建设需要大量的铜。用于集成电路和半导体分立器件的铜基引线框架材料、射频电缆、用于印刷电路板基板和锂离子电池负极载体的铜箔等是支撑半导体、通信、消费电子、电动汽车等产业的重要技术材料。

5.1.4 铝（铝土矿）

铝用途广泛，从建筑到运输、电缆、包装材料和日用品。90%以上的铝土矿用于生产原铝，其余用作耐火、研磨材料等。在中国124 个产业部门中，有114 个部门使用铝土矿资源产品。特别是作为“飞机金属”，铝是各种航空飞行器中用量最多、最广的金属。波音767 飞机使用铝合金约占机体结构质量的81%。C919 大飞机铝合金材料的用量约占材料总量的70%（其中，铝锂合金材料在机体结构用量达到8.8%）[17]。铝及铝合金也是车辆、舰船大量使用的结构和功能材料，美国“福特”号航母电磁炮发射轨道和炮弹都由铝合金制造。铝金属用于芯片焊盘铝基板、硅铝合金用于半导体封装壳体，铝-空气等燃料电池技术也在研发中。

5.1.5 钾盐

世界上95%的钾盐产品用作肥料，5%用于工业。工业用途包括生产洁净剂，以碳酸盐和硝酸盐形式用于玻璃和陶瓷工业，纺织和染色，制化学药品以及罐头、皮革、电器和冶金工业等。钾的氯酸盐、过磷酸盐和硝酸盐是制造焰火、炸药和火箭燃料的重要原料。钾的化合物还用于印刷、电池、电子管、照相等工业部门，此外也用于航空汽油及钢铁、铝合金的热处理。智能手机屏幕石英玻璃中添加钾元素以增加强度。

5.2 “三稀”金属矿产

5.2.1 稀土

稀土永磁材料占稀土用量的35%以上，典型应用包括计算机硬盘驱动器，智能手机扬声器、拾音器和振动装置，机器人步进电机和伺服电机，飞行器惯性导航系统，飞机发动机控制器，高铁永磁牵引电机，新能源汽车电动机，风力发电机，核磁共振等[18]；以及卫星、雷达等的行波管、环行器，导弹制导系统中的电子束致聚焦和方向舵驱动[19]。稀土永磁材料主要是钕铁硼磁体，使用元素钕、镨，含少量镝、铽等以提高高温性能和抗退磁性能。另一种钐钴磁体具有更好的耐热性，在飞机和军事领域高温环境使用。

稀土作为添加剂为玻璃提供颜色和特殊的光学性能。镧和镥极大地提高光学玻璃折射率，镧在相机镜头使用，镥在浸入式光刻物镜使用。许多稀土单独或复合用于为平板显示器和发光二极管制造荧光粉。钆荧光粉用于X 射线成像和各种医疗应用，如核磁共振成像（MRI）[2]。稀土荧光粉和掺镧玻璃成功应用于夜视系统，海湾战争中多国部队就是用这种夜视镜一次又一次地观测伊军目标，以小小代价换取大胜利[19]。

催化剂是稀土的另一个重要用途。镧基催化剂用于炼油，铈基催化剂用于汽车尾气催化转化器；少量的钕、镨和钇被用作催化剂以减少汽车一氧化碳的排放[2]。1997 年第一批大规模生产的镍氢电池驱动汽车开始在日本的道路上行驶[20]，镍氢电池使用镧基合金作为阳极，每辆混合动力电动汽车中的镍氢电池镧使用量高达10～15 kg[2]。

早期稀土在冶金中的应用是打火石Fe-Ce 合金，美国军火中的稀土合金底火70%来自中国。钢铁和铸铁工业一直是稀土应用最多的领域之一。有色金属及其合金中加入少量的单一或混合稀土金属后，可以提高耐热性、强度、抗蚀性和加工性能。镨、钕用作镁铸件的合金添加剂，这样的镁合金用于飞机发动机的生产[21]。添加混合稀土的铜基合金用于集成电路引线框架[22]，稀土金属硅化物广泛用于微电子器件中的源、漏、栅极与金属电极间的接触[23]，添加稀土元素的无铅焊料、基板用于集成电路封装[24]。

大约 90% 的激光材料都涉及到稀土。钇铝石榴石（YAG：Y3Al5O12）晶体是当今普及的一种在室温下可获得连续高功率输出的激光晶体，用于激光测距、激光制导、激光通信。钇铁石榴石是微波雷达控制高频信号的组分，在雷达遥控遥测、导航及电子对抗中有特殊用途[19]。钕掺杂钇铝石榴石激光器等设备常用于医学和工业部门。掺钕玻璃激光介质对高功率应用（包括激光聚变研究）非常重要。钬掺杂、铥掺杂钇铝石榴石常用于外科激光器。铒激光器用于口腔和皮肤护理。掺钬、铥、铬的钇铝石榴石用于一种最重要的、高效率的2 μm 激光晶体，广泛应用于医疗和气象等领域，还被用于导弹防御系统的激光雷达，可以明显提高测距和弹道估算的精确度。

镧改性膨润土可抑制蓝绿藻类繁殖，从而控制湖泊富营养化[25]。含氧化铈的水溶液用于对半导体晶片、平板显示器及其他光学玻璃表面进行化学机械抛光，氧化铈用于固体氧化物燃料电池以促进水汽化学反应[26]。氧化镨在一种潜在的高温超导材料（Pr4Ni3O8）中被用作间隔层[27]。将氧化钕熔化到玻璃中会根据环境光源产生从热粉红色到蓝色不等的色调[28]。钐可用于核反应堆控制棒，SmI2用于合成治疗癌症的药物[29]。以红色的Eu3+、绿色的Tb3+和蓝色的Eu2+构成的磷光体能将紫外线转化为可见光，在X 射线增感屏、等离子体屏幕、节能荧光灯和发光二极管中都会用到它们。以铕和其他镧系元素制作的荧光生物探针广泛用于生命科学研究。掺入二价铕和一价铜的塑料能够高效地将阳光中的紫外线转化为可见光，使用这种塑料建造温室可使作物收成提高大约10%[30]。钆用作核磁共振造影剂。钆及其合金或盐在磁制冷中起着突出的作用。钆可以吸收紫外线辐射，并将其能量转移到其他镧系元素。钆可用于反应堆控制棒[31]。含有铽的化合物已被用作生物医学领域的探针，如氟免疫测定和超分子发光传感器。铽镝铁合金是一种磁致伸缩材料，已用于致动器和水下传感器[32]。镝的磁性也可以用于核磁共振造影剂。夹在酞菁环之间的镝离子层的行为像“单分子磁体”，开辟了存储信息新的可能性[33]。钬的高磁化率意味着它可被用于高强磁体，特别是作为磁通集中器，但钬的磁性仅在低温下表现显著[34]。掺杂三价铒离子的掺铒光纤放大器实现一根光纤中多路光信号同时放大，支撑更大容量、更高速度、更长距离通信。三价铒离子理论上是红外探测器的完美材料，利用其超激发态实现光子探测。人们正探索在含铒固体中引入少量三价镱杂质获得可以高效地将近红外光转化为绿光的材料，以便应用于激光笔、太阳能电池，或者作为可见光光纤掺杂材料[35]。放射性同位素170Tm 是便携式设备的X 射线来源，欧元纸币紫外线下的蓝色荧光可能产生于防伪油墨中Tm3+离子[36]。镱在高压下变为半导电，已经用于制造应力计。放射性同位素169Yb 也用于便携式X 光机。最近的一个应用是原子钟，使用超冷174Yb 可以保证500 亿年误差1 s 的精度，镱原子钟可能进入导航和通信系统，并可能最终帮助重新定义国际制秒（SI 秒）[37]。莫特沙芬镥在动态光疗中可能是一个很好的光敏剂，并且一直在进行抗前列腺癌的第一阶段人体试验。镥同位素177Lu 成功地用于实验和临床治疗一些严重的癌症[38]。镥基闪烁晶体用作医用正电子成像仪（PET）的探头材料。钪铝合金用于制造俄罗斯先进米格喷气式战斗机的一些部件。氧化钪可用作紫外线探测器的专用光学涂层，还被用于核反应堆的中子滤波器。钪添加到汞蒸气灯中产生更类似于阳光的柔和光，常用于运动场的泛光灯。钪化合物显现了作为氢化催化剂的潜力，硫酸钪同样具有种子发芽剂的作用[39]。在固体氧化物燃料电池应用中，钪添加到氧化锆基电解质中以提高功率密度和降低电池反应温度。掺杂铈的钇铝石榴石被作为荧光体与蓝色发光二极管结合使用，从发光二极管中发出的蓝光“流”过荧光体后降频转换为黄光，其后黄光又依次与蓝光叠加产生类日光的白光。钇钡铜氧陶瓷在93 K 发生超导现象，这一临界温度高于液氮沸点（77 K），是一个实际可行的制冷温度[40]。高纯氧化钇粉末使用等离子喷涂方法，可生成飞机发动机涡轮热障涂层、燃油喷嘴耐火涂层、集成电路刻蚀工艺腔保护涂层。

在所有元素中钆吸收中子的能力最强，钆与铀混合可促进燃烧、降低铀的消耗并提高能量输出，还防止了核燃料棒膨胀，全世界计划兴建的115 座压水堆核电站应用氧化钆。稀土钐、铕和镝已用作中子增殖反应堆的中子吸收剂，稀土钇可用作熔盐反应堆的管材，添加稀土钆和镝的薄箔材料可用作航天、核工业工程中的中子探场仪，少量的稀土铥和铒用作密封管中子发生器的靶材料，涂有含氧化钆的特殊涂料的装甲车可防中子辐射[19]。

5.2.2 锂

全球约3/4 的锂用于锂离子电池，锂离子电池技术是发展可再生能源（储能）和电动汽车所必需。陶瓷和玻璃是锂的第二大应用领域。锂也被用来制作高温润滑剂，为合金增加强度，以及用于热交换。有机锂化合物在精细化工中得到广泛应用。锂制剂被作为情绪稳定药物使用。利用中子轰击6Li 可以制取3H（氚）[41]。锂是电解铝工艺所需的一种少量但关键的成分，氢氧化锂用于压水堆水化学（pH 值）控制，氟锂铍可用于钍基熔盐反应堆冷却剂。

5.2.3 铍

铍的最大用途是合金，其次是氧化铍陶瓷。铍-铜合金（通常含有高达2.5%的铍）无磁性可在陀螺仪或核磁共振设备中使用，也用于制造触点和连接器、开关、继电器。铍-镍合金用于生产耐磨和尺寸稳定的高温弹簧、触点和连接器，铍-铝合金对于生产具有高刚度重量比和低表面振动的飞机和卫星结构部件具有价值。铍金属用于光学瞄准系统和火控系统，在核电厂和核武器中作为中子反射器，也被用于大型强子对撞机加速器。铍玻璃和薄箔用于卫星铍镜、天文望远镜、光学制导系统。在硅芯片和金属安装底座之间使用氧化铍陶瓷的半导体器件在发热回路（如气流少或暴露于高环境温度的电路）持续时间更长，用于导弹制导系统、雷达和手机发射器。氧化铍陶瓷用于制造高性能微波器件、真空管、磁控管和气体激光器的部件，对于核磁共振成像（MRI）仪、医疗激光器和便携式除颤器等关键的医疗技术设备至关重要。目前正在努力开发一种可行的同时含有铍氧化物和铀氧化物的核燃料制造工艺，尽管铍的成本比铀更高，但含铍燃料可能比传统燃料更持久、更高效、更安全。铍离子还可能作为量子计算机的处理器[2,42]。高纯度铍金属已被作为国际热核聚变实验堆面向等离子体第一壁材料。

5.2.4 铌、钽

铌和钽都是高温合金元素。全球约3/4 的铌用来生产各种钢合金，用于管道、道路和建筑等领域。镍基、钴基和铁基超合金中都含有铌，用于喷气发动机部件、核反应堆包壳、燃气轮机、火箭组件、涡轮增压器系统以及其他耐热和燃烧设备。铌合金（如NbTi和Nb3Sn）超导磁铁用于核磁共振、粒子加速器以及超导电动机、超导电缆、磁悬浮机车等。国际热核聚变实验堆计划，中国承担了总计174 t NbTi 和35 t Nb3Sn 超导股线的制造任务。铌锆合金作为牙科合金和骨植入物已得到应用。铌与锡或锶的合金具有类超导性，有望被用于储能材料。掺杂铌氧化物可以作为太阳能电池的薄膜电容器。铌酸盐有望作为太阳能光解水制氢催化剂。用铌构建新型无机框架用于生物质转化和太阳能收集[43]。铌酸锂是非线性光学仪器中的重要材料。未来铌金属可能用作超级电容器电极。

钽的最大用量在钽电容，占一半以上。钽电容是保障集成电路完整性的重要器件，在手机、硬盘驱动器和植入式医疗设备（用于助听器和起搏器）中广泛使用，迄今尚未发现可不损失性能的替代品。钽可用作更坚固基材（如不锈钢）上的涂层，用于血管支架、板、骨置换、缝合夹和线等医疗应用。长寿命核同质异能素180Ta 可能迫使其衰变到基态而以伽马射线形式释放能量，这可能导致伽马射线激光器或者一种新型核电池的发展[2,44]。钽环件被用于半导体芯片磁控溅射过程以提高产额。钽酸锂是激光技术、红外技术、电子工业中广泛应用的铁电材料。碳化钽耐超高温陶瓷应用于工具钢、耐磨损部件、硬质涂层、导电薄膜、光学涂层以及飞行器前缘和鼻锥等领域。含Ta2O5或Nb2O5的高折射率低色散光学玻璃是重要兵器材料，对于提高摄影观测瞄准系统成像质量和简化设计有重要意义。

5.2.5 锶

锶的最大消费是铁氧体陶瓷磁铁的生产。锶铁氧体具有较高的矫顽力和磁能积、单轴磁晶各向异性等优点而被广泛用作永磁材料、微波毫米波段材料、微波吸收材料和高密度垂直磁记录介质等，是电子工业的一种基础功能材料[45]。锶铁氧体是最常见的铁氧体永磁体之一，用于冰箱磁铁、扬声器和小型电机等设备。锶的其他日常用途包括仿钻石（钛酸锶）、夜光玩具（铕掺杂的铝酸锶）和用于敏感牙齿的牙膏（氯化锶）。今天，烟火仍然占初级锶化合物使用量的30%。锶对人体基本无害，甚至已被研究用于预防和治疗骨病如骨质疏松症。在受控剂量范围内，89Sr 和90Sr 也用于骨癌放射治疗[46]。

5.2.6 铷、铯

特种玻璃和夜视装置是铷的主导市场，另一个极重要应用是铷原子钟。超冷（铷）原子气体是原子钟或传感器（重力、旋转、磁性）等技术的关键。铯和铷都设定了时间标准，低成本、更小尺寸和更大稳定性使铷钟成为许多商业应用（包括全球定位系统）的理想选择。如今，铷钟已经小型化到火柴盒大小，却仅有10-12误差[47]。铷原子钟是卫星导航系统应用最多的星载原子钟，被誉为中国北斗卫星的心脏。碳酸铷用来降低导电率，以提高光纤远程通信网络稳定性和耐久性。铷盐用于抗休克剂和癫痫、甲状腺机能障碍治疗，放射性同位素82Rb 用作正电子发射断层成像血流示踪剂，氯化铷用作抗抑郁症药。量子计算设备是具有大量铷消费潜力的一种未来应用，预计10 年内达到原型阶段。铷的光发射特性使其成为运动传感器设备、光电电池（太阳能电池板）、光电倍增管中电信号发生器的有用之物。

从用量上看，铯主要应用于油气勘探开发高压高温钻井的甲酸铯卤水。铯只有一种是稳定的同位素（133Cs），最常见的放射性同位素是铀或钚的裂变产物137Cs，是高能辐射的长期来源，在诸如测井装置和水平计等工业领域以及癌症治疗中都已发现其用途。1967 年，国际单位系统（SI）将秒定义为133Cs 原子基态的两个“超精细”能阶之间跃迁时所辐射电磁波周期的9 192 631 770 倍时间，从那时起，铯原子钟得到了广泛应用[48]。铯化合物可潜在地用于光电池。溴化铯用于红外探测器、光学器件、光电池、闪烁计数器和分光光度计。碳酸铯用于有机化合物的烷基化和能量转换装置，诸如燃料电池、磁流体发电机和聚合物太阳能电池。氯化铯作为试剂用于分析化学、高温焊剂、医疗、杀虫剂等。氢氧化铯作为电解液用于碱性蓄电池。碘化铯用于透视设备-傅里叶变换红外光谱仪，以及用于闪烁器。硝酸铯用于烟火、石油裂化、闪烁计数器以及X 射线磷光体。硫酸铯主要用于水处理、燃料电池，以及改进科学仪器的光学质量。铯同位素131Cs 用于电子、医疗（癌症）、冶金等。137Cs可用于工业仪表，采矿和地球物理仪器，食品、污水和设备的灭菌。

5.2.7 锆、铪

陶瓷、铸造砂、不透明剂和耐火材料是锆石的主要终端用途，金属锆的主要消费是核能工业。锆石本身是一种耐火材料，可作为熔炉的内衬、铸造模具等。锆石可耐受3 000 ℃以上的高温，可用作航天器的绝热材料。二氧化锆熔点高达2 500 ℃，且不易开裂，用于制造耐火坩埚。二氧化锆陶瓷层能保护喷气发动机涡轮叶片以及燃气涡轮机，并兼具隔热作用。纯二氧化锆用于化妆品、止汗剂、食品包装，甚至被制成仿钻。锆-锡合金用作氧化铀燃料组件的包壳[49]。金属锆在高温下仍能稳定，可用来保护重返大气层的太空飞行器。

金属铪的主要用途是高温合金，也用作核反应控制棒。核反应控制棒中的铪通过调整中子通量来控制反应堆的能量输出。铪在高温陶瓷中也有应用，与钽一样，铪的硼化物、氮化物和碳化物耐火性极强，熔点超过3 000 ℃（碳化铪甚至高于3 800 ℃）[50]。

5.2.8 镓

超过80%的镓用于半导体行业。砷化镓的应用包括手机里的高速逻辑芯片和前置放大器等，而铝镓砷和铟镓砷是蓝光激光二极管的发光材料[51]。砷化镓能够直接将电转换为激光，用于制造光电子器件（激光二极管、发光二极管、光探测器和太阳能电池）。砷化镓还用于生产高度专业化的集成电路、半导体和晶体管，是国防应用和高性能计算机所必需。氮化镓主要用于发光二极管和激光二极管、电力电子和射频电子器件的制造，在有线电视传输、商业无线基础设施、电力电子和卫星市场应用。铜铟镓硒薄膜光伏发电具有较高的吸收系数。由于镓的高沸点，用于制造测量极高温度的温度计。液态镓金属热对流的基本特性被用来研究行星和天体物理磁流体动力学的各个方面[2]。相控阵雷达大量使用单片微波集成电路作为发送/接收单元，砷化镓基金属-半导体场效应晶体管是单片微波集成电路的核心。

5.2.9 锗

光纤、红外、太阳能、半导体等是锗的重要应用领域。四氯化锗用于制造光纤电缆，在硅芯中加入锗成分以增加其折射率，并最大限度地减少长距离信号损耗。用于瞄准和测距的砷化镓基激光器需要使用锗透镜和窗口。军事和执法机构广泛使用红外成像设备监视、侦察和获取目标，越来越多地用于遥控无人武器和无人机；红外光学设备也用于边境巡逻和应急小组进行搜索和救援行动。锗基板砷化镓多结太阳能电池是目前效率最高的太阳能电池，是天基太阳能电池首选，也可作为陆基集光器用于大规模发电站。锗基板还用于高亮度发光二极管作为液晶显示器背光源以及车辆大灯和尾灯[2]。1947 年，随着点接触晶体管的发明，锗在开启信息时代方面起到了关键作用。20 世纪60 年代以来硅精炼的改进暂时减少了工业对锗的需求，但近年来在7 nm（＜60 个 Ge 原子）微芯片硅锗（Si-Ge）合金中找到了锗的新用途[52]。锗的其他用途包括化疗、冶金和荧光粉，以及作为生产塑料聚乙烯对苯二甲酸酯（PET）树脂的催化剂。

5.2.10 铟

铟的主要用途是氧化铟锡，超过铟所有应用的2/3。其他包括焊料、合金、半导体等。用于触屏设备、智能手机和液晶电视的氧化铟锡是一种独特的材料，既导电又透光，其透光性是这些应用所需的关键性能。氧化铟锡还是大多数太阳能电池的重要组成部分，无论电池的主成分是何种材料，其外侧吸光层的电路通常都用透明氧化铟锡实现。氧化铟锡的脆性不能很好匹配柔性显示产品的需求，碳纳米管、石墨烯等无铟透明导电材料或可部分替代氧化铟锡，以使更多的铟满足光伏需求[53]。合金和焊料是铟的第二大用途，含铟的焊料具有抗裂纹、耐热和抗疲劳性，在电子设备上使用，同时抑制金成分的析出。某些类型的铟合金可用作非金属材料如玻璃、釉面陶瓷和石英之间的黏合剂。铟也用于牙科合金和白金合金。银铟镉合金还用作核反应控制棒。铟的另一个重要用途是半导体材料，包括锑化铟、砷化铟、磷化铟、铟镓砷等，用于发光二极管和激光二极管，发光二极管主要用于光学数据传输、少量用于显示屏，激光二极管用于光纤通信[2]。

5.2.11 铼

大部分铼被用来制造超合金，用于喷气发动机零件。在制造无铅和高辛烷值汽油的过程中，铼和铂的组合是首选的催化剂。铼催化剂在各种工业过程中的氢化反应中非常有用。二硼化铼是所有已知物质中最硬的，与其他超硬材料（如钻石）不同，它不必在高压下制造[54]。高温合金和铂-铼催化剂分别占铼终端用途的80%和15%，使用铼的镍基超合金主要用于制造喷气式飞机发动机和陆基涡轮发电机涡轮叶片，铼的高温特性能使发动机实现更高的推力和更高的运行效率。钨-铼和钼-铼合金还可制造电气接触点、闪光灯、加热元件、真空管、X 射线管和标靶[2]。钼铼合金是空间核电源中最佳反应堆芯结构材料[55]。

5.2.12 碲

碲的主要工业用途是太阳能电池和热电产品，分别占消费量的40%和30%。冶金和橡胶也是碲的重要应用领域。碲作为冶金合金剂，添加到钢和铜中使之更易加工，添加到铸铁中以减少热冲击并减少疲劳。橡胶工业中作为加速器和硫化剂。电子行业新开发的相变存储器芯片以及可重写的 CD、DVD 和蓝光光盘都使用碲（锗锑碲）。碲化铋广泛应用于热电冷却装置，如便携式食品冷却器、汽车座椅冷却系统。碲对于我们生活的最大影响可能来自碲化镉太阳能电池板[56]。碲也用作陶瓷和玻璃中的着色剂。碲-硒合金用于复印机感光器。碲镉汞合金半导体用于低温红外探测。超导体材料-二碲化铀可以用来设计量子比特。

5.3 关键黑色有色贵金属矿产

5.3.1 铬

黑色铬（Ⅳ）氧化物因具有铁磁性在磁带的黄金时代被广泛使用。含有8%铬和18%镍的常规不锈钢是铬的主要用途之一，铬能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因此常在钢的表面镀上薄薄一层高亮度的铬[57]。铬镍不锈钢是造船、汽车、航空航天、核电以及国防军工不可缺少的材料。铬盐是无机盐的主要品种之一，用于电镀、鞣革、印染、医药、燃料、催化剂、氧化剂等。铬铁矿还用来制造铬砖、铬镁砖和其他特殊耐火材料。

5.3.2 钒

钒主要用作钢铁的合金化剂，改善钢的品质，提高钢的强度和硬度，尤其能改善钢的热处理品质。军用车辆要求极好的越野性能，含钒钢能满足这一点，几乎所有的坦克和汽车都离不开含钒钢，无论是结构件还是重要的弹簧。钒的主要非冶金用途是用作马来酸酐和硫酸生产的催化剂。全钒液流电池是储能装置的选择之一。当冷却到室温以下时二氧化钒从导电金属过渡到非导电绝缘体，这种金属-绝缘体转换可以使用一系列外部参数（如压力、掺水和应用电场）进行控制，因而二氧化钒广泛用于涂料和传感器[58]。

5.3.3 钛

世界上约93%的钛被用于钛白粉（TiO2）颜料，约2.5%的钛被用于生产具有高强度和耐腐蚀性的钛合金。人们有很多使用钛的方式，无论是耳环、婚戒，用来固定骨折的某些针脚和紧固件，或是含有二氧化钛增白粉的牙膏，卧室墙壁油漆或药品涂层中的白色颜料。单晶钛半导体将很快在太阳能电池板和平板电脑中找到位置。钛甚至被内置于美国航天飞机的耐热船体中被射入太空。从制药到油漆，从化学到珠宝，钛随处可见[59]。在航空发动机上，高温钛合金主要用于制造压气机和风扇的盘件、叶片和机匣等零件，中国Ti-60 合金加人了约1%的稀土元素钕（Nd），在一定程度上改善了合金的热稳定性。钛还用于焊接杆涂层以保护焊接表面免于与大气产生反应，以碳化物和其他钛化学品形式用于电子设备的陶瓷部件，以合金形式用于造船、深海石油探采以及地热发电设施。在钢铁行业，钛用于脱氧、粒径控制以及控制和稳定碳和氮含量。钛越来越多地用于制造医疗器件，如髋关节和膝关节、骨螺钉和板以及牙科植入物[2]。C919大飞机钛合金材料用量约10%。长征五号火箭氢泵涡轮由钛合金制成。几乎所有超声波仪器中都要用到钛酸钡压电陶瓷。钛酸钡可以置于铁轨之下测量火车通过时候的压力，医生用它制成脉搏记录器。用钛酸钡做的水底探测器可以看到暗礁、冰山和敌方潜艇等。钛酸钡还是一种不错的雷达吸波剂。

5.3.4 镁

氧化镁和镁金属是镁的两种主要应用方式。氧化镁用作耐火材料、电子封装陶瓷基板、各种磁性材料。镁金属由于低密度、较强的延展性和良好的导电导热性使其成为有魅力的合金组分，在建筑、飞行器制造、光学和电子器件行业都广泛应用。Al-4.5wt%Mg铝合金拥有高抗腐蚀性、良好的可焊性和中等的强度，被广泛应用于舰艇、汽车、飞机、制冷装置、医疗器械、压力容器、钻探设备、导弹零件、装甲等领域。镁是一种常见的肥料添加剂，也用于药物。含有镁-碳键的有机金属化合物格氏试剂适合作为大规模工业生产的中间产物，许多重要的药物都是通过利用格氏试剂来进行工业制备[60]。雷达探空系统采用镁电池作为电源。镁也可以被用于闪光灯和焰火。

5.3.5 镍

镍在不锈钢、合金、电镀、电池等领域广泛应用，不锈钢和合金占总用量的80%以上。镍基合金（Ni、Cr 为主，根据不同用途添加适量Ti、Al、Mo、W、Cu以及Nb、Ta、In、Y 等）在材料领域占据重要地位，镍基高温合金广泛用于燃气轮机叶片、涡轮盘、火箭发动机、核反应堆，镍基耐磨合金用作石油化工设备、原子能设备以及喷气飞机和内燃机等的阀门、泵件、活塞、活塞环、密封件、制动器、挺杆、轮叶及叶片等，镍基耐蚀合金用于能源、化工和海洋工程中高温及中温的耐蚀部件。铬镍钢既是装甲钢和炮钢，也是制造航空发动机和军车的各种轴和连杆的重要材料。镍基形状记忆合金（NiTi 合金）用于制造航天器自动张开结构件、宇航设备自激励紧固件、人造心脏马达等。Invar（铁镍合金）被称为金属之王，用于航天遥感器、精密激光设备、光学测量系统、波导管结构件、光刻掩膜板等。镍也作为硬币的成分。镍还用于催化氢化，并能给玻璃带来绿色色调。今天，科学家们更感兴趣的是应用含镍酶来解决当今世界能源和环境问题：氢酶化学对氢燃料电池技术很有吸引力，而一氧化碳脱氢酶和乙酰辅酶A 合成酶可用于煤电厂降低二氧化碳排放[61]。

5.3.6 钴

在全球范围内，钴的主要用途是生产锂离子、镍镉和镍氢等可充电电池的正极材料，用于消费电子、电动和混合动力汽车、储能装置和电动工具。电池占钴用量的60%以上。钴基超合金主要用于喷气发动机、工业燃气轮机、舰船燃气轮机的导向叶片和喷嘴导叶等部件。由钴和碳化钨制成的复合硬质合金被金属加工、采矿、油气钻探以及建筑行业用作切削工具和耐磨部件。金刚石工具中，钴是将耐磨颗粒结合在一起的基质。钴用于制造永久和软磁性合金。含钴的钢包括用于切削刀具的高速钢和强度大、韧性强、可加工性强的镶结钢。其他含钴合金具有耐腐蚀和（或）磨损或特定的热膨胀特性。钴的其他化学应用包括动物饲料添加剂，钢带子午线轮胎的黏接剂，化工、石油和其他行业的催化剂，油漆干燥剂，玻璃脱色剂，瓷釉质的底釉，湿度指示器，磁性记录介质，颜料[2]。钴也是人类必需的微量元素，存在于维生素B12 和一系列称为钴胺的其他联合酶中。在催化领域，钴可替代铂和镍调节交叉耦合反应。科学家正在研究用钴基催化剂调节光解水制氢反应过程的技术，这一技术的发展或可最终促进氢能的绿色利用[62]。

5.3.7 钨

钨主要作为硬质合金成分用于各种切割工具耐磨零部件，占用量的60%。其次作为金属材料用于电气组件（灯丝、电阻和X 射线管）以及超合金。高速钢、碳化钨金属陶瓷等硬质合金是消耗量极大的军工材料，含钨结构钢是现代兵器应用最多的钢种之一，钨是制造火箭、导弹喷管的关键金属，钨合金在穿甲弹、火箭弹和炮弹、药型罩等战斗部材料中得到广泛应用。高纯钨及其合金（W-Ti、W-Si 等）材料常用作物理气相沉积用溅射靶材，用于制造半导体集成电路的栅电极、连接布线、扩散阻挡层等。三氧化钨是第一种被确定的电致变色材料，在显示器和智能窗户中应用能够限制光和热量的传递。智能窗户将很快出现在技术最先进的汽车和建筑物中[63]。

5.3.8 锡

焊锡、镀锡板、合金普遍使用锡金属，其中焊锡约占锡消费的一半。锡焊材料应用于电子电器产品的装联，锡以及锡基合金（Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Bi）用于制作集成电路及各类其他电子器件引脚可焊性电镀层。印刷电路板使用锡铅合金焊料，用于连接复杂电子电路中的触点。这一光亮的银色金属独特的导电性、电子结构和容易形成合金的倾向使其在太阳能和下一代电子设备中具有新的作用。锡基纳米粒子有望成为锂离子电池的下一代阳极材料。锡化合物出现在防污涂料、PVC 管内甚至可能在骨骼中[64]。镀锡板在包装领域大量使用。锡基（锡锑铜或锡铜）轴承合金是一切耐磨金属滑动轴承中应用最广的材料，用于制造飞机、坦克、舰船等的轴承和轴套。碲锡金属互化物SnTe 半导体制成的激光器可以检测出空气中浓度10-10的气体污染，已用于环保和医疗卫生系统。

5.3.9 锑

在美国，锑40%用于阻燃剂，36%用于铅锑合金和弹药，24%用于陶瓷、玻璃、橡胶等。三氧化二锑（Sb2O3）用于黏合剂、油漆、纸张、塑料和密封剂中的阻燃剂，也用作橡胶和纺织品内饰的阻燃背衬，通常与溴或氯基卤化物一道使用，阻燃剂的主要市场包括电子、塑料和用于制造儿童服装、飞机和汽车座椅罩以及床上用品的织物。利用锑的抗腐蚀性，铅酸蓄电池中含有4%～6%的铅锑合金。在滚珠轴承、穿甲子弹和铅弹中，锑是一种金属硬化剂。橡胶工业使用锑作为硫化剂。在陶瓷和玻璃制造中也使用锑，例如使用合适的稳定剂和着色添加剂，除长波红外线外，三氧化二锑玻璃可对所有可见光不透明。高纯度的锑金属（≥99.999%）被半导体行业用在硅晶片中制造红外探测器、二极管和其他器件。抗摩擦轴承、机械排版型活字合金、焊料（含锑可多达10%，但通常要少得多）以及大不列颠金属（含锑5%）的装饰铸件和紫砂（现代产品中含锑7.5%）也含有锑。石墨轴承用锑浸渍以提高热耐受性。在核反应堆中，锑和铍被用于启动中子源。“黑锑”是精细研磨的金属锑，用于金属和石膏铸件青铜镀。硫化锑是制造弹药引体、雷管、烟幕发生器、视距探测壳、示踪弹和安全火柴电弧触发面的关键助燃成分，还提供烟花中的“闪光”效果[2]。一些5 价锑的化合物可被用于治疗黑热病。锑化锂（Li3Sb）具有较高的理论容量而被认为是高能量密度锂离子电池有前途的阳极材料[65]。

5.3.10 铋

铋化学品是铋的最大应用领域，用于化妆品、工业品和药品，占铋消费的60%以上。铋及其化合物对人体无害，赢得“绿色元素”的地位。氯氧化铋被用于化妆品和护肤品以散发银光，硝酸氧铋用于手术杀菌，最著名的铋基药物水杨酸氧铋用于治疗肠胃紊乱及烧伤。铋在工业领域用于制作陶釉、水晶器皿和珠光颜料。铋有着广泛的冶金应用，包括用作铸造添加剂以改善可锻铸铁的金属完整性，在黄铜、易加工钢和焊料中用作铅的无毒替代品。铋是各种易熔合金的重要成分，这些合金可以用于研磨光学透镜的夹持装置、废弃油井的堵头、消防喷头的触发机构等。在焊料中经常使用铋，越来越多的场合铋正在替代具有高毒性的铅金属。铋和石墨一样是最具反磁性的材料之一，被用于制造磁悬浮列车。最近在有机合成中，作为路易斯酸，环保的三价铋化合物催化剂得到了重要应用[66]。在核医学成像（XCT、PET）、工业无损检测、安全检查、高能物理及核物理等领域有着广泛应用的闪烁晶体锗酸铋是综合性能最好的闪烁晶体之一，占PET 市场用闪烁晶体的50%以上。碲化铋半导体热电材料用于环境友好型制冷和废热发电。铋碲氧合金薄膜浆料用于半导体器件制作。

5.3.11 铂族

铂族最主要的应用在于催化剂，特别是催化汽车尾气中低浓度的未燃烧烃类完全燃烧成二氧化碳、水和氮气、裂解长链烃。铂族纳米材料用于制备燃料电池以便于环保地制取氢。铂族的另一个重要应用领域是抗癌药物的研制。一系列铂的化合物和聚合物已经被用于制作各种传感器、光敏剂和有机光伏电池材料[67]。化学工业需要铂或铂-铬合金制造一氧化氮，用作制造炸药、化肥和硝酸的原料。铂族还用于生产特种硅酮，用作汽车安全气囊的涂层、防水涂料和便笺黏合剂。铂族合金非常坚硬且耐用，是用于制造化学品和合成材料（如用于生产发光二极管的高纯度单晶）的工业坩埚中最著名的涂层。铂族被用于玻璃纤维、平板和液晶显示器的生产。铂金用于医疗植入物如心脏起搏器。铂族也用于超级合金添加剂。在电子行业，铂族用于计算机硬盘以提高存储容量，在电子设备、混合集成电路和多层陶瓷电容器中无处不在[2]。髙纯铂、钌金属及合金在半导体分立器件和集成电路制造中用作金属硅化物、扩散阻挡层及电极等材料。

5.3.12 金

黄金既是首饰，也是各国央行本位货币储备，还是电子行业高端材料。全球黄金消费估计为：首饰47%，金条21%，中央银行和其他机构14%，官方硬币、奖牌和仿制硬币10%，电气和电子7%，其他1%。导电金球是目前世界上电子行业超细间距柔性连接所不可缺少的关键材料，包含导电金球的各向异性导电胶膜（ACF）主要用于平板显示器、硬盘驱动器磁头、微波高频通讯、存储器模块、光耦合器件、表面封装（ SMT）等[68]。金纳米线在负载型传感器、催化型传感器及应变型传感器等生物传感器领域都有实际应用[69]。当分成仅由几个原子组成的纳米碎片，金就会成为异常有效的催化剂。除了一氧化碳和乙炔氢氯化的最佳催化剂之外，金对烯烃环氧化和醇氧化的催化也是高效的。金与钯结合还能极好地催化由氢和氧直接产生过氧化氢的反应[70]。金等贵金属还是先进半导体封装材料。

5.4 战略非金属矿产

5.4.1 高纯石英

石英矿物原料以三种形式被工业利用：一是直接利用石英矿物晶体，二是为玻璃、陶瓷、耐火材料等提供SiO2成分，三是制取金属硅。石英矿物晶体和金属硅利用方式要求高纯石英（SiO2含量＞99.9%）原料。当今利用电炉加热二氧化硅与碳的混合物来实现金属硅的大规模生产，超过90%的金属硅用于制造合金及化学品，如汽车铝合金以及广泛用作润滑脂、树脂、橡胶或者密封胶的硅脂。二氧化硅气凝胶是非常有效的绝缘材料。一小部分（约5%）高纯金属硅用于电脑芯片、功率晶体管、太阳能电池、液晶显示器和半导体探测器等各种电子器件。多孔硅由于其发光特性以及巨大的表面积也促进了一系列传感器的发展，纳米多孔硅胶颗粒可以用于催化、分离、环境清理、药物释放以及纳米科技等领域。“黑硅”通过将可见光捕获在表面尖峰之间而大大增强了光吸收性能，这使其在太阳能产量的应用更有前景[71]。将金属硅转变成四氯化硅（SiCl4）或三氯氢硅（SiHCl3），经分离提纯后由氢还原制成多晶硅。将超纯多晶硅置于石英坩埚中用提拉法（Czochralski 法）制成单晶硅。多晶硅和单晶硅均可制作太阳能电池。将单晶硅锭切成薄片经过抛光后作为硅半导体基片使用。

半导体制程氧化、扩散等工序需将硅基片置于石英舟和石英管中进行。这些石英坩埚、石英舟、石英管，均需采用二氧化硅含量大于99.998%的高纯石英原料。这种纯度的高纯石英还用于制造航天器光学系统、红外跟踪系统、分光器、准分子激光器、光电探测器等窗口玻璃。二氧化硅含量在99.99%～99.998%之间的高纯石英原料，可用于制作石英光纤、激光玻璃、导弹和雷达天线罩等。二氧化硅含量在99.9%～99.99%之间的高纯石英原料，可用于制作金属硅、气凝胶、光伏玻璃、信息显示玻璃、航空玻璃和石英球形微粉等，其中石英球形微粉除了用于印刷电路板，还用于飞机、火箭、卫星等防热部件等。

5.4.2 石墨

电池、刹车片、润滑剂、粉末冶金、耐火材料、炼钢等是当今石墨的主要应用领域。手机、平板电脑芯片散热均要使用天然石墨散热薄膜。高导热柔性石墨（散热）膜是航天器三线阵电荷耦合立体相机成像质量的重要保障条件。天然石墨是高温高压法合成金刚石的原料。球化石墨用作锂离子电池负极材料，氟化石墨用作锂原电池正极材料，膨胀石墨用作燃料电池双极板可能成为未来石墨最主要用途。膨胀石墨（柔性石墨）也用作核电阀门、飞机发动机气缸垫等密封材料，船舶防腐涂料，红外屏蔽（隐身）材料，雷达遮蔽材料等。氟化石墨也是飞机发动机润滑剂。美国研制的石墨 /环氧树脂复合材料（超黑粉），对雷达波的吸收率达到99%，且在低温环境下具有良好的韧性。等静压石墨是制造单晶硅炉、有色冶金连铸石墨结晶器、电火花石墨电极、高温气冷堆堆芯结构等的高附加值材料。石墨烯作为一种透明导电材料，可能替代传统的氧化铟锡薄膜用于触摸屏，未来石墨烯可能用于制作高频电子器件和光电器件。

5.4.3 萤石

超过50%的萤石用于氟化工，氟化工对萤石的利用首先是转化为氟化氢（氢氟酸），作为生产其他含氟化学品的主要原料。其他主要用途包括陶瓷、玻璃、炼钢（助熔剂）、钢铁铸件以及焊条涂层。氢氟酸是炼铝的关键原料。电子级氢氟酸应用于大规模集成电路、薄膜晶体管等刻蚀和清洗工艺，是半导体制程应用最多的化学品之一。氢氟酸还是溶解精制氢氧化铍制取核纯级金属铍的关键材料。六氟化铀是现行铀浓缩提纯流程气体扩散-离心法的关键材料。六氟化硫被用作电气设备内的绝缘介质。氟化合物最著名的例子莫过于不粘锅上广泛使用的特氟龙（聚四氟乙烯）。当今大约20%的医药产品、30%的农用化合物都含有氟[72]。在电池领域，改性聚偏氟乙烯是锂离子电池隔膜材料、六氟磷酸锂是锂离子电池电解液的主要成分。氟橡胶用作航空发动机、导弹和飞船燃料系统等密封材料，二氟化镁用作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，含氟涂料作为雷达表面涂层、舰船防腐涂料等。氟气用于氟原子激光器已经实用化，聚偏氟乙烯作为压电材料已经在海底侦测网络、声纳等方面得到应用。

5.4.4 硼

制作玻璃和陶瓷是硼的主要用途，磨料、清洁剂、杀虫剂、隔热绝缘材料等也是重要应用领域。硼有两种稳定同位素10B 和11B，富含10B 的材料是良好的中子吸收剂，应用于核电领域。硼作为半导体掺杂剂用于制作p型半导体，由于11B 的中子吸收截面小，用作半导体掺杂剂可有效提升电子设备的抗辐射、抗干扰能力。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。二硼化镁超导材料在核磁共振、磁悬浮列车、高效电力传输等方面有应用前景。硼还是钕铁硼永磁材料的成分。

5.5 特种气体矿产-氦气

物理学家、医生和核工程师们依靠液氦进行原子撞击实验，进行核磁共振，并冷却核反应堆到适当的低温。其中核磁共振是氦气最大应用领域。除了作为物理、医学和核能应用的低温剂起到辅助作用外，电弧焊工用作惰性防护罩，火箭科学家用来加压燃料箱，深海潜水员使用它与氧气混合以防止在长时间潜水期间遭受氮麻醉。氦氖激光器广泛用于产生可见波长相干光，1978 年第一个商用光盘存储介质使用氦氖激光来读取信息。最近，科学家已经证明氦离子束可用于纳米电子和纳米光子器件的制造和成像。氦也可以与其他元素结合形成受激分子，由氦和另一个元素（例如碘、钨或硫）组成的受激分子在高压和电刺激条件下形成，它们最常用于制造用于半导体加工和眼科手术等的激光器[73]。在半导体工业中，高纯氦气用作生长硅和锗晶体的保护气。氦气还被用作光纤生产冷却气体。

6 关键矿产全球格局分述

6.1 大宗矿产

6.1.1 铁

2020 年全球铁矿产量（铁精粉）24.7 亿t，产量超过1 亿t 的有澳大利亚9.12 亿t、巴西3.88 亿t、中国3.6 亿t、印度2.04 亿t、俄罗斯1 亿t，五国合计占全球产量的80%。全球铁矿资源充足，但分布极不均匀。2021 年全球铁矿储量（含铁量）850 亿t，超过百亿吨的国家有澳大利亚250 亿t、巴西150 亿t、俄罗斯140亿t，三国合计占全球储量的64%[74]。

目前有工业开采意义的铁矿床主要有（BIF）沉积变质型、矽卡岩型、岩浆型、火山岩型、沉积型等成因类型。其中（BIF）沉积变质型铁矿床及其氧化矿床占全球储量的60%～70%，占全球富铁矿储量的70%以上，占全球铁矿产量的90% 以上。沉积变质型铁矿亦是中国主要的铁矿类型，储量占一半以上，但矿石品位低、伴生组分多，绝大多数需经复杂的选矿工艺处理才能入炉。中国四川攀西地区与基性层状岩体有关的岩浆型钒钛磁铁矿分布区是全球最大的钒钛磁铁矿集中区，对世界钒、钛资源格局具有重要意义。

全球有50 多个国家生产铁矿石，对世界格局影响大的国家主要有澳大利亚、巴西、印度和南非。澳大利亚赤铁矿粉具有较好的烧结性能，是亚洲钢铁厂烧结匀矿配料的主要矿种；褐铁矿绝大多数含磷低，部分矿石由于Al(OH)3含量较低，大量使用后不仅可以降低成本而且可降低高炉渣量，目前被日本钢铁厂和中国宝钢等企业大量使用。巴西铁矿石具有品位高、铝含量低、有害杂质少、烧结性能好等特点，加之巴西港口条件好，被世界各国钢铁厂普遍使用。欧洲离巴西近，运费低，是巴西铁矿出口的主要市场。印度矿因具有较好品质和运距优势，受到亚洲钢铁厂的普遍欢迎。南非块矿是非常好的高炉直接入炉原料，粉矿则适合在寒冷地区使用。但南非铁矿石钾、钠等碱金属含量高，长期使用对高炉寿命不利。南非块矿主要出口欧洲市场，粉矿则主要供应中国中、小型钢铁厂[75]。

全球铁矿石贸易已基本形成由澳大利亚、巴西、南非等向中国、日本、韩国及欧盟等出口的局面。铁矿供应高度集中于澳大利亚、巴西两个国家，其出口量约占全球3/4；高度集中于淡水河谷、必和必拓、力拓和FMG 四大公司，其出口量约占全球2/3。2020 年中国进口铁矿11.7 亿t，来自澳大利亚、巴西的进口量分别占总进口量的60%、20%以上。按2020 年数据，中国铁矿进口比例为76%。

6.1.2 锰

2020 年全球锰矿产量1 890 万t，其中产量超过百万吨的国家有南非650 万t、澳大利亚333 万t、加蓬331 万t、中国134 万t，四国合计占全球产量的76%。2021 年全球锰矿储量15 亿t，其中储量超过亿吨的国家有南非6.4 亿t、澳大利亚2.7 亿t、巴西2.7 亿t、乌克兰1.4 亿t，四国合计占全球储量的88%[74]。乌克兰锰矿品位低且含磷高。加蓬锰矿储量虽不足1 亿t（6 100 万t），但矿石品位高，对全球锰矿供应具有较大意义。

锰矿床的类型主要有沉积型、火山沉积型、沉积变质型、热液型、风化型和海底结核-结壳型等。世界高品位锰矿（含锰35%以上）资源主要分布在南非、澳大利亚、加蓬和巴西等。南非锰矿是冶金级优质富锰矿石，在南非东北部以生产化学级锰矿石为主。澳大利亚是世界主要的高品级锰矿石生产国和出口国。加蓬是世界著名的富锰矿石和电池级锰矿石产地和出口国。巴西锰矿资源分布广泛，产出高品级的电池级锰矿石[76]。中国锰矿资源表现出“小、贫、杂、细”的特点，开采条件复杂，选冶困难。近年贵州东北部发现的埋深超过1 000 m 的沉积型碳酸锰矿床规模大，品位高于目前国内开采锰矿石品位，科学利用有可能改变中国锰矿供需格局。

2020 年中国锰矿石消费量为4 206 万t，其中国内生产锰矿石1 031 万t，进口3 166 万t。锰矿进口主要来自南非1 370 万t、澳大利亚535 万t、加蓬474 万t、巴西280 万t、加纳187 万t、科特迪瓦117 万t、马来西亚86 万t、缅甸56 万t。按矿石量计算2020 年中国锰矿对外依存度为75%。因国内锰矿石品位低，按金属量计算2020 年中国锰矿对外依存度超过90%[77]。

6.1.3 铜

2020 年全球矿山铜产量2 060 万t，产量超过百万吨的国家有智利573 万t、秘鲁215 万t、中国172 万t、刚果（金）160 万t、美国120 万t，五国合计占全球产量的60%；精炼铜产量2 530 万t，产量超过百万吨的国家有中国1 000 万t、智利233 万t、日本158 万t、刚果（金）135 万t、俄罗斯104 万t，五国合计占全球产量的64%。2021 年全球铜储量8.8 亿t，储量超5 000 万t的国家有智利2 亿t、澳大利亚9 300 万t、秘鲁7 700 万t、俄罗斯6 200 万t、墨西哥5 300 万t，五国合计占全球储量的55%[74]。

世界上铜矿主要类型有斑岩型、沉积岩型层状、岩浆硫化物型、火山块状硫化物型、铁氧化物铜-金型、矽卡岩型等，分别占世界总资源储量的69.0%、11.8%、5.1%、4.9%、4.7%、2.2%，合计为97.7%[78]。斑岩型铜矿是世界最重要的铜矿资源，伴生的金、钼或锌也具有较大经济价值。超大型（500 万t 以上）斑岩铜矿集中分布于环太平洋成矿域（智利、秘鲁、美国、巴拿马、印度尼西亚、菲律宾、巴布亚新几内亚等）、特提斯-喜马拉雅成矿域（中国、巴基斯坦等）和古亚洲成矿域（蒙古、哈萨克斯坦等），环太平洋成矿域尤以南美安第斯成矿带集中分布。主要产于中非成矿区（刚果（金）、赞比亚等）的沉积岩型层状铜矿床具有十分重大的经济价值，也是钴的主要来源。此类铜矿亦产于俄罗斯、波兰、阿富汗、哈萨克斯坦、智利、澳大利亚等国。岩浆硫化物典型矿床有俄罗斯诺里尔斯克-塔尔纳赫镍铜矿、美国德卢斯铜镍矿、加拿大肖得贝里镍-铜-铂族元素矿床以及中国甘肃金川铜镍矿等，火山块状硫化物典型矿床有葡萄牙的内维升-科尔沃锌铜矿床等，铁氧化物铜-金典型矿床有澳大利亚奥林匹克坝铜-铀-金-稀土-铁矿床等，矽卡岩型典型矿床有美国南瓜谷铜矿和中国安徽铜陵冬瓜山铜矿等。

全世界有50 多个国家开采铜矿。除了产量超百万吨的5 个国家，澳大利亚、赞比亚、俄罗斯、墨西哥、加拿大、哈萨克斯坦、印度尼西亚、波兰等也都是重要的铜生产国，以上13 个国家产量占全球的86.2%。智利国家铜业、瑞士嘉能可、澳大利亚必和必拓、美国自由港-麦克莫兰、美国南方铜业、加拿大第一量子矿业、波兰铜业集团、英国力拓、智利安托法加斯塔、英国英美资源等10 大公司2020 年铜产量占全球的45%。

铜精矿主要出口国有智利、美国、印尼、加拿大、巴西、澳大利亚等；主要进口国是中国、日本、印度、韩国、德国、西班牙、菲律宾、保加利亚、巴西和瑞典等，这10 个国家的进口量占全球进口量的80%以上。精炼铜主要出口国有智利、赞比亚、印度、秘鲁、日本、澳大利亚、俄罗斯、波兰等，进口国主要有中国、德国、美国、意大利等。全球铜材贸易的主要国家有美国、英国、法国、德国、意大利、日本和中国，德国和日本是净出口国，美国和中国是净进口国。

目前中国已成为全球最大铜生产国和进口国。智利、秘鲁、蒙古、墨西哥和澳大利亚是中国铜精矿主要进口来源，智利、印度、哈萨克斯坦、日本和秘鲁是中国精炼铜主要进口来源，赞比亚和智利是中国阳极铜主要进口来源[79]。2020 年中国精炼铜产量1 003万t，其中国内矿山铜产量172 万t、废杂铜利用约50万t，计算铜精矿对外依存度78%；精炼铜表观消费量约1 190 万t，计算铜金属对外依存度为82%。

6.1.4 铝（铝土矿）

2020 年，全球铝土矿产量3.91 亿t，超过2 000 万t的国家有澳大利亚1.04 亿t、中国9 270 万t、几内亚8 600 万t、巴西3 100 万t、印度尼西亚2 080 万t、印度2 020 万t，六国产量占全球产量的90.7%。全球原铝产量6 510 万t，其中中国产量3 710 万t，占比57%。俄罗斯、印度、加拿大、阿拉伯联合酋长国以及澳大利亚、巴林、挪威、美国、冰岛等也都是重要的铝生产国。2021 年全球铝土矿储量320 亿t，20 亿t 以上的国家有几内亚74 亿t、越南58 亿t、澳大利亚53 亿t、巴西27 亿t、牙买加20 亿t，五国合计占全球的72.5%[74]。

世界铝土矿主要有红土型和岩溶型两大类，红土型占90%，岩溶型约占10%。红土型主要含铝矿物为三水铝石，岩溶型主要含铝矿物为一水硬铝石和一水软铝石。非洲西部红土型铝土矿是世界铝土矿主要来源之一，铝土矿资源较为丰富的国家包括几内亚、喀麦隆、加纳等。南美洲北部红土型铝土矿主要分布于巴西、圭亚那、苏里南和委内瑞拉等国。印度也是红土型铝土矿重要资源国。东南亚红土型铝土矿主要分布在越南和印度尼西亚。澳大利亚铝土矿资源亦为红土型，昆士兰北部和西澳达令山脉是两处世界上最大的已探明可开发的铝土矿集中区。欧洲及地中海国家希腊、土耳其、意大利、葡萄牙、西班牙、法国、匈牙利、克罗地亚、波黑等广泛发育岩溶型铝土矿。加勒比海地区牙买加岩溶型铝土矿在全球铝土矿供需格局中占有重要地位。伊朗也是重要的岩溶型铝土矿资源国。中国的铝土矿资源90%以上为岩溶型[80]。

全球铝土矿海运量从2012 年的7 600 万t 增长到2019 年1.39 亿t，出口国以几内亚、澳大利亚、印度尼西亚为主，进口国以中国、欧洲、北美为主。2019 年，几内亚（6 628 万t）、澳大利亚（3 700 万t）、印度尼西亚（1 400 万t）、巴西（711 万t）四国占全球出口量的89%，中国（10 051 万t）、欧洲（1 932 万t）、北美（739 万t）占全球进口量的91%。当前，中国、欧洲和北美仍然是全球铝土矿需求的中心。几内亚铝土矿主要出口到中国和欧洲，澳大利亚、印尼和马来西亚铝土矿的95%以上都出口到中国，巴西、牙买加铝土矿主要出口到美国、欧洲[81]。铝土矿生产集中度高，2019 年前三家企业（力拓、美铝、赢联盟）产量占全球的41%。2019 年中国国内铝土矿产量6 840 万t，按实物量估算对外依存度60%。

6.1.5 钾盐

2020 年，全球钾盐产量4 400 万t，加拿大（1 380万t）、俄罗斯（811 万t）、白俄罗斯（740 万t）、中国（600 万t）四国合计占全球产量的80%。2021 年全球钾盐储量超过35 亿t，加拿大（11 亿t）、白俄罗斯（7.5亿t）、俄罗斯（4 亿t）、中国（3.5 亿t）、美国（2.2 亿t）五国合计占全球的80%。此外，以色列和约旦从死海提取钾盐，包含约20 亿t 氯化钾[74]。

钾盐资源分为两种类型，一种是以固体钾矿石形式存在，如钾石盐矿床、光卤石矿床和钾长石矿床；另一种是以含钾的卤水形式存在，包括硫酸盐型、氯化物型和硝酸盐型等含钾卤水。固体钾矿占比在85%左右，卤水钾盐占比在15%左右。固体钾矿资源集中分布在加拿大、俄罗斯、白俄罗斯、泰国、老挝、欧洲等地区，矿床类型以海相成因为主，主要矿石为钾石盐和光卤石。美国含钾卤水为硫酸盐型，以色列与约旦为氯化物型，智利为硝酸盐型。中国察尔汗和罗布泊均为氯化物型。加拿大萨斯卡彻温盆地、俄罗斯乌拉尔边缘的上卡姆盆地和白俄罗斯涅帕盆地呵斯塔罗宾三大钾矿探明储量占全球总量的71%。钾盐生产高度集中，加拿大Nutrien、俄罗斯Uralkali、白俄罗斯Belarusk Ali、加拿大Mosaic、中国盐湖股份、德国K+S、以色列ICL、约旦Arab Potash、中国藏格钾肥和国投罗钾等十家公司产量占全球的90%[82]。

中国、美国、印度和巴西是世界主要的钾肥消费国，约占世界总量的70%；因自身钾资源分布少，均需大量进口钾肥。加拿大、俄罗斯和白俄罗斯等主要钾盐生产国自身消费量少，其生产量的约3/4 用于出口。2019 年中国钾肥总产量966 万t（实物量，下同），进口量921 万t，自给率超过50%。主要进口来源国为加拿大（325 万t）、俄罗斯（217 万t）、白俄罗斯（187 万t）、以色列（88 万t）、约旦（68 万t）、老挝（20 万t）[83]。

6.2 “三稀”金属矿产

6.2.1 稀土

2020 年全球稀土矿产量（稀土氧化物，下同）24万t，其中中国产量14 万t，占58%。其他产量较大的国家还有美国3.9 万t、缅甸3.1 万t、澳大利亚2.1 万t。以上四国占全球产量的96%。2021 年全球储量1.2亿t，其中中国4 400 万t、越南2 200 万t、俄罗斯和巴西各2 100 万t，以上四国合计占全球的90%。其他储量较多的国家地区还有印度690 万t、澳大利亚400万t、美国180 万t、格陵兰150 万t[74]。

自20 世纪90 年代末以来，中国平均提供了全球90%以上的稀土供应。“中国的稀土材料、器件以及节能灯、微特电机、镍氢电池等终端产品，满足了世界各国特别是发达国家高技术产业发展的需求”（中华人民共和国国务院新闻办公室，中国的稀土状况与政策，2012 年6 月）。中国稀土资源经过多年高强度开发，储量减少，尤其是中重稀土储量减少，中国稀土资源优势逐渐减弱。近年来世界各国对稀土矿产勘查开发逐渐重视。据不完全统计，有37 个国家的261家公司开发了共计429 个稀土项目, 新启动了8～10万t 稀土矿山产能[84]。2021 年，美国加州芒廷帕斯的氟碳铈矿和美国东南部的独居石矿都被开采。中国也不再是全球稀土冶炼分离产品唯一来源。澳大利亚莱纳斯公司是中国以外最大的稀土冶炼分离产品供应商，产量约占全球10%。澳大利亚莱纳斯公司与美国蓝线公司计划合资在美国建立稀土分离生产线，由莱纳斯公司每年提供1 200 t 原料。美国MP Materials 公司位于德克萨斯州沃斯堡的首个稀土金属、合金和磁体制造工厂已经开工建设，建成后拥有每年生产约1 000 t 钕铁硼磁体的能力以及规模扩展空间。美国国防部已授予MP Materials 资金用于在加州芒廷帕斯稀土材料生产厂精炼和分离重稀土元素。澳大利亚Peak Resources Limited 计划在英国蒂斯谷（Tees Valley）建设稀土分离厂，加工坦桑尼亚Ngualla 项目生产的稀土矿。据美联社2022 年8 月23 日报道，总部设在加拿大多伦多的稀土加工企业新性能材料公司购买了在格陵兰岛的采矿权，计划开采格陵兰岛西南部的萨尔法托克矿，并将矿石运往该公司位于爱沙尼亚的工厂。

2008-2018 年，中国稀土矿进口额增长了20 倍，永磁类产品出口额增长了1 倍，稀土金属、混合稀土及钛合金类出口在2011 年前后大幅增长后逐渐趋于稳定。上游产品稀土矿的进口主要源自澳大利亚、智利、缅甸、伊朗等国，而面向日本、韩国、丹麦及美国出口。中游产品稀土金属及合成物的进口主要源自马来西亚，美国、日本既是进口来源国也是主要出口市场。下游稀土永磁产品的进口主要源自日本和菲律宾，出口则较为分散，面向美、欧、日及“一带一路”沿线国家[85]。中国虽进口部分稀土原矿，但稀土金属及合成物、稀土永磁等产品大量出口，属于稀土净出口国，出口比例约为40%。当前，中国并非在稀土领域占据绝对优势。尽管是第一大稀土产品出口国，但高端材料（高性能钕铁硼永磁材料、高纯稀土金属等）及其应用技术与日、美等发达国家仍有差距。中国目前仍然只是稀土产业大国而非稀土产业强国。不断提高中国稀土生产开发的技术水平，才能真正保持并强化中国的稀土优势地位。

6.2.2 锂

2020 年，全球生产锂矿产品（锂含量）8.25 万t，澳大利亚（3.97 万t）、智利（2.15 万t）、中国（1.33 万t）三国产量占90%。阿根廷（0.59 万t）和巴西（0.14 万t）也是重要的锂矿生产国。2021 年全球锂矿储量2 200万t，智利（920 万t）、澳大利亚（570 万t）、阿根廷（220 万t）、中国（150 万t）四国储量 占84%。美国（75 万t）和津巴布韦（22 万t）也是重要的锂矿资源国[74]。

锂矿常以两种形式产出，一种是矿物形式产于花岗伟晶岩、花岗岩、云英岩及沉积岩等的硬岩型锂矿，一种是以离子形式产于盐湖、地下卤水及油气田水等的卤水型型锂矿。世界主要锂矿集中区包括：加拿大魁北克省魁北克及其北部杰姆斯湾伟晶岩型锂矿和沃巴赤伟晶岩型锂矿，美国北卡罗来纳州克利夫兰金斯山伟晶岩型锂矿、内华达州金斯谷沉积型锂矿和银峰盐湖型锂矿；玻利维亚波托西省乌尤尼盐湖型锂矿，智利安托法加斯塔省阿塔卡玛盐湖型锂矿、力拓奥盐湖型锂矿和Nx-Uno 盐湖型锂矿，阿根廷萨尔塔省翁布雷穆埃尔托盐湖型锂矿、Jujuy 省高查理-奥拉罗斯盐湖型锂矿、卡塔马卡省维达盐湖型锂矿。津巴布韦维多利亚堡比基塔伟晶岩型锂矿、卡马蒂维伟晶岩型锂矿，刚果（金）加丹加省马诺诺-基托托洛伟晶岩型锂矿；澳大利亚耶尔岗地区格林布什伟晶岩型锂矿和芒特麦里翁伟晶岩型锂矿、帕冈谷瑞伟晶岩型锂矿；塞尔维亚贝尔格莱德雅达沉积型锂矿，捷克波西米亚高原锡诺维克伟晶岩型锂矿，奥地利沃尔夫斯贝格伟晶岩型锂矿；阿富汗乌鲁兹甘省塔格豪罗伟晶岩型锂矿，中国青海察尔汗盐湖型锂矿、川西甲基卡伟晶岩型锂矿[86]。

中国、日本、韩国是全球锂资源主要消费国，中国更是第一大进口国。2017 年以来，中国锂辉石精矿和锂盐产品进口均呈现增长态势，对外依存度超过70%。2020 年中国锂辉石精矿进口量约为145 万t，澳大利亚是主要进口来源国。2020 年中国碳酸锂进口量5.01 万t，智利和阿根廷是主要进口来源（占比达到99.74%）；出口量7 488 t，90%出口至韩国和日本。全球90%的氢氧化锂产能集中在中国，中国氢氧化锂以出口为主，2020 年出口量5.7 万t，95%出口至日韩。2020 年韩国碳酸锂进口总量3.12 万t，87%来自智利、11%来自中国；进口氢氧化锂3.62 万t，79%来自中国、15%来自智利、5%来自俄罗斯。2020 年日本进口碳酸锂1.77 万t，75%来自智利、13%来自中国、11%来自阿根廷；进口氢氧化锂3.25 万t，80%来自中国，16%来自美国[87]。作为当前全球最大的电动汽车生产商，特斯拉正在加大对上游原材料的掌控力度。2022年3 月份，澳大利亚锂矿商Core Lithium 宣布与特斯拉达成供应协议，从2023 年开始将在4 年内向特斯拉供应11 万t 的锂辉石精矿。此前特斯拉则与另一家澳大利亚锂生产商Liontown Resource 签署了一项5年供货协议，特斯拉将从2024 年开始向其采购锂辉石精矿合计约70 万t。此外，特斯拉还与澳洲锂矿企业Kidman 和Piedmont Lithium 签署了锂精矿供货协议，并与中国企业赣锋锂业签署了一份为期3 年的电池级氢氧化锂采购合同。

6.2.3 铍

2020 年全球铍矿产量250 t，美国（165 t）和中国（70 t）两国占94%。全球铍矿储量数据目前不可获得，资源量估计大于10 万t，60%分布在美国[74]。

目前可利用的含铍矿物主要是羟硅铍石和绿柱石两种。美国分布有世界上最丰富的羟硅铍石型铍矿。巴西和印度盛产花岗伟晶岩绿柱石型铍矿。俄罗斯铍矿多为花岗伟晶岩型或绿柱石-云母交代型。美国不仅是铍资源大国，而且是全球铍资源利用历史最悠久的国家，对世界铍矿产业具有重大影响。美国拉什·威尔曼公司生产的铍足以满足西方国家的需要。美国既是铍产品的主要出口国，也是铍原料的进口国。发展中国家的铍资源（绿柱石）流向美国，美国向世界发达国家提供铍的半成品和精加工产品。美国只向特定国家出口纯金属铍。

中国仅有的两家铍矿生产厂家主要掌握的是绿柱石型铍矿选矿和冶炼技术，对羟硅铍石型铍矿选矿和冶炼技术掌握较少。因而中国新疆白杨河铍矿暂时未能开发利用。目前中国铍矿产品年需求量在150 t上下，进口比例大于50%。中国主要进口来源国有哈萨克斯坦、马达加斯加、埃塞俄比亚、美国、挪威等。当前非洲的供应基地还未成熟，中国企业也未与国际大型铍矿山企业签订长期供货合同，铍矿物原料供应稳定性没有保障[88]。

6.2.4 铌、钽

2020 年全球铌矿产量6.77 万t，其中巴西5.98 万t，加拿大0.65 万t，其他国家0.14 万t。2021 年全球铌矿储量大于1 700 万t，其中巴西1 600 万t，加拿大160万t，美国17 万t。2020 年全球钽矿产量（金属量）2 100 t，其中刚果（金）780 t，巴西470 t，尼日利亚260 t，卢旺达254 t，四国合计占84%。中国生产了74 t。全球钽矿资源丰富，澳大利亚钽矿储量达9.4 万t，巴西4 万t。美国5.5 万t 的资源储量在2021 年被认为不经济[74]。

碳酸岩型烧绿石矿是铌矿最主要类型，巴西和加拿大均以此类矿床为主。碱性伟晶岩是另一类与铌成矿有关的岩石，同时伴生重稀土矿。全球钽资源主要产自与过铝质花岗岩和花岗伟晶岩有关的矿床。烧绿石型碳酸岩风化后可进一步富集形成品位高的大型甚至超大型铌矿，如巴西的Morro dos Seis Lagos以及刚果（金）的Lueshe。非洲的钽矿也以花岗伟晶岩风化后次生成矿为主（钽矿物主要是钽铁矿、细晶石等）。中国花岗伟晶岩型铌钽矿床以新疆可可托海、福建南平为代表，但它们均处于闭坑状态。近几年陆续发现的湖南仁里、四川甲基卡、新疆大红柳滩等锂-铯-钽型伟晶岩提供了新的重要铌钽（特别是钽）资源来源。中国白云鄂博铁-铌-稀土矿床伴生铌预计可达660 万t（以Nb2O5计），是中国最应该重视的铌资源[89]。

中国每年生产铌钽精矿仅数百吨，远远不能满足需求。在2006 年以后铌对外依存度高达99%，进口主要来源于巴西（87%）、加拿大（3%）和尼日利亚等非洲国家（9%）。中国钽矿在2017 年对外依存度上升到84%，主要从非洲直接开采或进口钽铌精矿到国内再进行加工，主要进口来源国是尼日利亚、卢旺达和刚果（金）。目前中国铌钽矿还未形成持续稳定的供货渠道，由于下游消费电子技术不足，中国目前生产的钽金属多数直接出口发达国家特别是美国，美国进口的钽金属占到全世界钽生产的30%以上，其中大约1/4 来自中国[90]。

6.2.5 锶

2020 年全球锶产量（锶含量）估计为35 万t，产自西班牙（15 万t）、伊朗（9 万t）、中国（8 万t）、墨西哥（3.35 万t）以及阿根廷（700 t）。全球锶资源估计超过10 亿t，但大部分国家锶储量数据不可获得[74]。

全球范围内锶矿资源短缺或枯竭的可能性很低。但优质资源（天青石原矿品位在80% 以上，且伴生的钡、钙等含量相对较低）集中分布在墨西哥、西班牙、伊朗、土耳其等少数几个国家。美国广泛分布锶矿产地，但自1959 年起就停止了锶矿开采，2006 年起更是停止了碳酸锶的国内生产。美国主要从墨西哥和德国进口天青石矿和锶化合物满足其需求。中国锶资源品位低、杂质含量高。由于国内天青石禀赋较差，中国是天青石的主要进口国之一，2008 年前主要从西班牙进口，2011 年起主要从伊朗进口。同时，中国是碳酸锶净出口国，主要出口到日本、伊朗、越南、俄罗斯等国[91]。2020 年，中国锶矿产品产量占全球23%，进出口基本平衡。鉴于锶铁氧体在汽车、家电、计算机等领域的应用越来越广，且在吸波材料领域的应用越来越重要，锶矿资源保障需提早谋划。

6.2.6 铷、铯

锂云母和铯榴石是两种主要含铷矿物，分别含3.5%和1.5%的氧化铷。铯榴石是铯的主要矿石矿物，大部分铯榴石含5%～32%的氧化铯。2021 年铷、铯产量全球没有公开报道，但是认为主要在中国生产。纳米比亚、加拿大、津巴布韦、澳大利亚等国在过去20 年里陆续停止了铷、铯生产。近期报道显示，按照当前位于德国的全球主要铷化合物加工厂的加工速度，中国之外全世界铷矿石存量将于2022 年耗尽。按照当前位于德国的唯一中间精炼厂加工速度，中国之外全世界铯矿石存量也将在几年内耗尽[74]。

纳米比亚卡里比布花岗伟晶岩带估算了890 万t资源量（矿石量），含0.23%的铷和303×10-6的铯；估算了672 万t 储量（矿石量），含2.26%的铷和320×10-6的铯。卡里比布工程开发2021 年在继续推进，主要产品将是锂，铯、钾、铷是潜在的副产品[74]。

含铷的矿物资源全球存在，重要的含铷花岗伟晶岩已经在阿富汗、澳大利亚、加拿大、中国、丹麦、德国、日本、哈萨克斯坦、纳米比亚、秘鲁、俄罗斯、英国、美国和赞比亚发现。在智利北部、中国的卤水中以及在美国（新墨西哥州和犹他州）、法国和德国的蒸发盐中也发现了少量的铷。全球范围内铯与含锂的伟晶岩伴生，已经在澳大利亚、加拿大、美国、津巴布韦发现。在美国，铯榴石产于阿拉斯加、迈阿密、南达科他州。较低品位的铯出现在智利和中国的卤水以及德国、印度和中国的地热系统。中国被认为产出富铯的硅华、锂云母和铯榴石矿床，品位最高者在江西省宜春市[74]。

全球铷、铯消费量较小。近十年来美国平均每年仅消费2 t 铷、数吨铯化学品。德国、日本、加拿大、中国也是重要消费国，消费量每年也只有数吨水平。

6.2.7 锆、铪

锆的主要来源是锆石，铪是锆石（和斜锆石）加工的副产品。锆石中锆和铪的质量比值约为36∶1。2020 年全球锆矿及其精矿产量（实物量）120 万t，主要产自澳大利亚（40 万t）、南非（28 万t）、中国（14 万t）和莫桑比克（11 万t），四国合计占77%。美国生产了3 万t。2021 年全球锆矿储量（ZrO2当量）7 000 万t，其中澳大利亚5 000 万t、南非590 万t、莫桑比克180万t，三国合计占全球的82%。美国和中国储量各为50 万t[74]。

美国约1 400 万t 锆石资源与重矿物砂矿中的钛资源共生，磷酸盐岩和砂砾石矿床作为副产品潜在产出巨量锆石。俄罗斯科拉半岛的Kovdor 斜锆石矿是较著名的碳酸岩型锆矿床。全球极少有内生火成岩型锆矿可供经济开采，太平洋、大西洋和印度洋海岸带分布的一系列滨海锆砂矿是目前最经济的锆资源，目前集中产自澳大利亚东海岸与西南海岸的Murray、Perth 和Eucla 三大盆地以及南非东西海岸的Kwazulu-Natal 等省。碱性花岗岩型锆铪矿床是重要的锆铪资源类型，内蒙古巴尔哲碱性花岗岩是中国最典型的铌-锆-稀土成矿花岗岩，锆石是主要的锆铪赋存矿物。中国伟晶岩型锆铪矿床规模小，主要分布于江西和新疆。碱性伟晶岩中锆资源值得重视。目前中国可供开采的锆铪资源主要来源于外生矿床，分为滨海沉积型、河流冲积型和风化壳与残坡积型三类，其中滨海沉积型锆铪资源占绝对优势[89]。

全球锆的消费主要集中在中国、美国、日本和欧盟等地，中国是第一锆资源消费国。据海关信息网数据，2021 年中国锆矿砂及其精矿净进口127 万t，锆的氯氧化物及氢氧基氯化物净出口5.6 万t，硅酸锆净出口2.1 万t，未锻压锆及粉末净出口65 t，锻压锆及锆制品净进口190 t。以锆矿砂及其精矿计算，进口比例为90%。主要进口来源包括澳大利亚（55%）、南非（15%）、莫桑比克（6%）、塞拉利昂（4%）。

6.2.8 镓

2020 年全球原生镓产量327 t，其中中国生产317 t，占97%；俄罗斯、日本、韩国产量分别为5 t、3 t、2 t。中国、日本、斯洛伐克和美国是已知的高纯精炼镓的主要生产者。匈牙利和乌克兰被认为分别于2015 年和2019 年停止了原生镓生产。英国于2018 年停止了高纯精炼镓生产。德国原预计于2021 年底重启原生镓生产。加拿大、中国、德国、日本、斯洛伐克和美国从锌废料中回收镓[74]。

铝土矿中平均镓含量为50×10-6。全球铝土矿中的镓含量估计超过100 万t。另有大量镓可能赋存于锌资源，但潜在可回收的镓不到10%。目前全球90%的镓源自炼铝副产品。中国是氧化铝生产大国，也是镓生产大国。据美国地质调查局数据（2011-2022 年Mineral Commodity Summaries），2010-2021 年美国进口砷化镓晶圆、金属镓总计折合金属镓3 880 t，接近同期全球原生镓产量总和（4 125 t）。可以看出，中国原生镓出口比例接近100%。

6.2.9 锗

2020 年全球精炼锗产量140 t，其中中国95 t，占67%；俄罗斯生产5 t，其他国家生产40 t。2021 年，美国阿拉斯加生产含锗的锌精矿，然后出口到加拿大的精炼厂加工和回收锗[74]。

可用的锗资源与某些锌矿石和铅锌铜硫化物矿石共生。全球范围为，锌精矿赋存的锗至少3%得到回收。另外，大量的锗赋存在某些类型燃煤发电产生的煤灰中。2021 年中国是最大锗出口国，1-9 月出口未锻造锗、锗粉和新旧锗废料27.8 t，同比增长24%。几乎全部产品出口到俄罗斯、德国、比利时、日本和美国。根据美国地质调查局数据（2011-2022 年Mineral Commodity Summaries），2010-2021 年全球生产锗矿产品折合锗金属1 638 t，中国生产了其中的1 090 t，占66%；同期美国进口锗矿产品333 t，占全球产量的20%。按2021 年中国生产锗矿产品95 t，锗金属出口37 t（按前9 个月出口量推算），出口比例为39%。如考虑氧化锗出口，则出口比例更高。

6.2.10 铟

铟最通常是从硫化锌矿石矿物闪锌矿中回收，这些锌矿床回收铟的含量从不足10-6到10-4。2020 年全球精炼铟产量960 t，其中中国产量540 t，占56%；韩国产量210 t，占21%[74]。

全球铟消费的80%为氧化铟锡靶材，10%为半导体化合物，10%为焊料及合金、光伏薄膜及其他领域。日本是全球最大的铟消费国，其消费量约占全球的50%。韩国近年来氧化铟锡靶材生产发展迅猛，凭借其价格优势不断与日本争夺市场，成为继日本之后的第二大铟消费国。美国铟消费量位居全球第三。中国是铟生产大国，但不是消费大国。2010-2021 年，中国平均年生产精炼铟约380 t，年消费约150 t，出口比例约60%。

6.2.11 铼

铼主要从铜矿伴生辉钼矿中回收。2020 年全球矿山铼产量59.3 t，其中智利产量30 t，占50.5%。其他重要生产国包括波兰（9.5 t）、美国（8.83 t）、乌兹别克斯坦（4.9 t）、韩国（2.8 t）、中国（2.5 t）。大部分铼在斑岩铜矿中与钼共生。亚美尼亚、哈萨克斯坦、波兰、俄罗斯、乌兹别克斯坦的沉积矿床中，铼与铜矿物共生。全球铼储量很大，2021 年智利铼储量1 300 t，美国400 t，俄罗斯310 t，哈萨克斯坦190 t，亚美尼亚95 t[74]。

美国是世界最大的铼消费国，消费量约占世界的70%～75%；西欧和中国各占8%～10%；俄罗斯占5%～6%；日本占2%～3%；其他地区不足2%。近年来，中国的铼消费量每年约8 t，其中催化剂消费约5 t，高温合金消费约1 t，其他消费约2 t。中国需要从国外进口铼金属、铼化合物或含铼钼精矿，估算进口比例在50%以上[92]。预期中国未来航空业会迅速发展，对铼的需求将随之增长。中国的一些斑岩铜（钼）矿中辉钼矿可能含有数百吨铼资源，是国内的保障基础。另一方面，也要积极寻找海外长期稳定的合作伙伴，打破美国对铼市场的垄断。

6.2.12 碲

2020 年全球精炼碲产量估计为562 t，其中中国产量330 t，占比58%。其他重要生产国有俄罗斯（71 t）、日本（70 t）、加拿大（44 t）、瑞典（42 t）。2021 年全球碲储量3.1 万t，其中中国6 600 t、美国3 500 t，两国合计约占1/3。超过90%的碲从电解铜厂的阳极泥中生产，其余从铅精炼厂产生的浮渣和铋、铜、铅锌矿石冶炼产生的烟尘和气体中提取。潜在的碲资源包括铋碲矿和金碲矿矿石[74]。

2021 年，加拿大的一家公司宣布为其新的超纯碲生产线追加投资。该生产线预期可生产高达7N 纯度的碲，用于数字和固态辐射探测器以及其他应用。固态辐射探测器产生高精度成像，应用于医疗健康、安全和军用系统[74]。

据美国地质调查局数据（2017-2022 年Mineral Commodity Summaries），2016-2021 年，全球（不包括美国）生产碲矿产品折合碲金属2 952 t，中国生产1 810 t，占61%；同期美国净进口502 t，占全球产量17%。假定美国占全球碲进口量的1/3，中国碲出口比例约为30%。值得注意的是，美国碲进口量在2018 年达到192 t 高值后，2019-2021 年大幅下降为59 t、12 t、22 t。

6.3 关键黑色有色贵金属矿产

6.3.1 铬

2020 年全球铬矿产量（金属量）3 700 万t，其中南非1 320 万t，土耳其800 万t，哈萨克斯坦700 万t，印度250 万t，芬兰229 万t，其他国家398 万t。2021 年全球铬矿储量5.7 亿t，其中哈萨克斯坦2.3 亿t，南非2 亿t，印度1 亿t，土耳其2 600 万t，芬兰1 300 万t。全球铬资源超过120 亿t，95%集中在哈萨克斯坦和南非[74]。

南非是最大的铬矿生产国。中国是最大的铁铬合金和不锈钢生产国，也是最大铬消费国。中国铬矿资源匮乏，铬矿产品严重依赖进口。自1999 年后进口依存度在95%以上，2017 年起进口量维持在1 000万t 以上[93]。主要进口来源地为南非、哈萨克斯坦和印度等，其中南非占一半以上。

6.3.2 钒

2020 年全球钒矿产量10.5 万t，其中中国7 万t，俄罗斯1.95 万t，南非0.86 万t，巴西0.66 万t。2021年，全球钒矿储量2 400 万t，其中中国950 万t，澳大利亚600 万t，俄罗斯500 万t，南非350 万t[74]。

钒产于磷酸盐岩、钛磁铁矿、含铀（粉）砂岩等矿床，这些母岩中包含不到2%的钒。大量的钒也出现在铝土矿和煤、原油、油页岩、油砂等含碳物质中。中国以钒钛磁铁矿为原料的主要产区在四川和河北，以石煤为原料的主要产区在陕西、河南、甘肃、湖北和湖南等地。国外大约有20 余家钒制品生产企业，除利用钒钛磁铁矿为原料外，也利用废催化剂、石油残渣等含钒废物为原料，或者利用氧化钒生产钒铁[94]。中国和美国是全球前两大钒消费国家。由于螺纹钢新标的应用和钢筋产量进一步提升，2020 年中国钒在钢中消费强度首次超过全球平均值。2018 年中国生产钒矿产品（折V2O5）8.86 万t，消费及库存4.69 万t，出口比例约47%。2020 年，中国钒表观消费量（折金属钒）约为76 200 t，进出口量在数千吨。从年度数据看，基本属于供需平衡。

6.3.3 钛

2020 年全球海绵钛产量23 万t，其中中国12.3万t，日本4.9 万t，俄罗斯3.1 万t，哈萨克斯坦1.5 万t。2020 年全球钛矿产量（TiO2当量）为钛铁矿800 万t（其中中国280 万t、南非102 万t、莫桑比克96 万t、加拿大59 万t、澳大利亚48 万t、乌克兰46 万t、挪威44 万t）、金红石60 万t（其中澳大利亚19 万t、塞拉利昂11 万t、乌克兰9 万t、南非8 万t、肯尼亚7万t）。2021 年全球钛矿储量为钛铁矿7 亿t（其中中国2.3 亿t、澳大利亚1.6 亿t、印度8 500 万t、巴西4 300 万t、挪 威3 700 万t、加拿大3 100 万t、南非3 000 万t）、金红石4 900 万t（其中澳大利亚3 100 万t、印度740 万t、南非650 万t、乌克兰250 万t）[74]。

世界钛矿消费90%为钛铁矿。中国是世界最大的钛精矿生产国和消费国。根据海关信息网数据，2021 年中国国内钛矿产量（TiO2当量）300 万t，钛铁矿及其精矿净进口376 万t，钛的氧化物和钛白粉净出口119 万t，海绵钛净进口1.3 万t，其他钛材净出口0.9 万t。按照钛精矿含TiO247.5%折算，估算2021 年中国钛矿进口比例约为17%。2021 年中国钛矿主要进口国为莫桑比克、澳大利亚、越南和肯尼亚等国，钛白粉主要出口国家为印度、巴西、韩国、土耳其、越南、印度尼西亚、阿联酋、马来西亚、法国和泰国等。值得注意的是，中国高端航空级金属钛的原料90%依赖于从澳大利亚、越南等国进口。

6.3.4 镁

2020 年全球镁矿产量（MgO 当量）2 700 万t，其中中国1 900 万t，占70%；其他较重要的生产国包括巴西180 万t，土耳 其147 万t，俄 罗斯100 万t。2020年镁金属冶炼产量100 万t，其中中国88 万t。可大量提取镁化合物的资源全球广泛分布。镁金属可以从海水、天然卤水、白云石、蛇纹石及其他矿物中提取。已探明菱镁矿资源和水镁石资源分别为130 亿t 和数百万t。白云石、镁橄榄石和含镁的蒸发岩矿物以及含氧化镁的卤水资源估计共有数十亿吨。海水中可提取氢氧化镁。蛇纹石储量巨大，可作为提取氧化镁的来源。2021 年全球镁矿储量（MgO 当量）72 亿t，其中俄罗斯23 亿t，中国10 亿t，其他国家26 亿t[74]。

中国原镁的大规模生产是通过“硅热还原”白云石煅烧氧化镁实现，在美国则使用电解水合氯化镁而得到。中国是全球最大的氧化镁和菱镁矿生产国、消费国和产品出口国，是美国和许多其他国家氧化镁的主要进口来源国。2020 年，中国各类镁金属出口29 万t，以镁金属估计出口比例为48%。2021 年出口达到47 万t，出口比例超过50%。

6.3.5 镍

2020 年全球镍矿产量251 万t，其中印度尼西亚77 万t，菲律宾33 万t，俄罗斯28 万t，新喀里多尼亚20 万t，澳大利亚17 万t，加拿大16 万t，中国12 万t。已探明的平均含镍大约0.5%或更高的陆基资源至少3 亿t 镍，60%为红土矿，40%为硫化矿。广泛分布的镍资源也在海底锰结壳和结核中发现。2021 年，全球镍矿储量超过9 500 万t，其中澳大利亚和印度尼西亚各2 100 万t，巴西1 600 万t，俄罗斯750 万t，菲律宾480 万t，中国280 万t，加拿大200 万t[74]。

2005 年，中国镍消费量超过日本和美国，成为全球第一大消费国。2019 年中国镍消费130 万t，生产12 万t，如不考虑废钢中含镍，进口比例90%，主要从印度尼西亚和菲律宾进口。2021 年中国镍消费量达154 万t，生产12 万t，如不考虑废钢中含镍，进口比例92%。由于2020 年印尼出台镍矿石不出口政策，2021年中国镍矿超过九成从菲律宾进口。

值得注意的是，2022 年1 月，特斯拉与美国矿商Talon Metals 签署一份供货合同，将在未来6 年内向Talon Metals 位于明尼苏达州的Tamarack 矿山至少采购7.5 万t 镍精矿。除此之外，特斯拉还与法属新喀里多尼亚矿业公司普罗尼资源、澳大利亚矿业巨头必和必拓、巴西淡水河谷、加拿大矿业公司Giga Metals等多家矿产公司签署了多份镍精矿供货协议。

6.3.6 钴

2020 年全球矿产钴产量14.2 万t，其中刚果（金）9.8 万t，俄罗斯9 000 t，澳大利亚5 600 t，菲律宾4 500 t，古巴3 800 t，加拿大3 700 t，巴布亚新几内亚2 900 t，摩洛哥2 300 t，中国2 200 t，印度尼西亚1 100 t，马达加斯加850 t，美国600 t，其他国家7 600 t。刚果占全球产量的69%。美国已探明钴资源大约100 万t，分布在明尼苏达等10 余州，均为伴生矿。全球已探明陆地钴资源大约2 500 万t，绝大部分产于刚果（金）和赞比亚的沉积岩容矿的层状矿床，澳大利亚及附近岛屿国家和古巴的红土镍矿，澳大利亚、加拿大、俄罗斯和美国的基性-超基性岩浆铜镍硫化物矿床。超过1.2 亿t 钴资源产于太平洋、印度洋和大西洋海底多金属结核和结壳中。2021 年全球钴矿储量7 600 万t，其中刚果（金）3 500 万t，澳大利亚1 400 万t，印度尼西亚600 万t，古巴500 万t，菲律宾260 万t，俄罗斯250万t，加拿大220 万t，马达加斯加100 万t[74]。

刚果（金）是世界最大的矿产钴来源。中国是世界最大的精炼钴生产国，绝大多数进口自刚果（金）的不完全精炼钴生产。澳大利亚、加拿大也是重要的进口来源国。中国是全球最大钴消费国，超过80%用于可充电电池产业。预计2021 年中国钴消费量9.4 万t，国内矿产量2 200 t，进口比例为97%。

6.3.7 钨

2020 年全球钨矿产量7.84 万t，其中中国6.6 万t，占84%；越南4 500 t，俄罗斯2 400 t，玻利维亚1 350 t，其他国家均不到100 t。世界钨资源分布广泛。中国钨资源和储量世界第一，并有一些大矿分布。加拿大、哈萨克斯坦、俄罗斯和美国也有大量钨资源。2021年全球钨矿储量370 万t，其中中国190 万t，俄罗斯40 万t，越南10 万t，西班牙5.2 万t，朝鲜2.9 万t，澳大利亚1 万t[74]。

中国是世界最大钨生产国、消费国、出口国。世界钨供应主要由中国生产，从中国出口。出口钨产品约90%销往日本、美国、荷兰、德国等发达国家。据美国地质调查局数据（1996-2020 年Mineral Commodity Summaries），1994-2018 年中国累计生产钨矿产品约125 万t，同期累计净出口约38 万t，出口比例30%。值得注意的是，近年来钨矿产品出口数量呈增长趋势，2018 年出口比例超过50%。因新冠疫情影响2019、2020 年出口比例才下降。2016-2020 年，中国生产钨矿产品分别为7.2 万t、6.7 万t、6.5 万t、6.9 万t、6.6万t，出口比例分别为34%、48%、53%、40%、27%[95]。

6.3.8 锡

2020 年全球生产锡矿26.4 万t，其中中国8.4 万t，印度尼西亚5.3 万t，缅甸2.9 万t，秘鲁2 万t，刚果（金）和巴西各1.7 万t，玻利维亚1.4 万t。2021 年全球锡矿储量490 万t，其中中国110 万t，印度尼西亚80 万t，缅甸70 万t，澳大利亚56 万t，巴西42 万t，玻利维亚40 万t，俄罗斯20 万t，秘鲁15 万t，刚果（金）13 万t[74]。

中国是全球最大锡矿生产国和消费国，也是最大贸易国。中国精炼锡的消费领域包括锡焊料、镀锡板（马口铁）、锡化学品、锡合金，近年来锡在太阳能光伏焊带、铅酸电池等的应用得到迅速发展。锡焊料占总消费量的一半以上，主要是电子焊锡。由于需求大，2007 年开始中国从锡矿净出口国变成净进口国。全球锡矿贸易格局中，中国占据重要地位。2020 年中国生产精炼锡20.3 万t，进口锡精矿15.8 万t（按40%品位折算，合金属约6.3 万t），进口比例31%。八成以上自缅甸进口，其他从澳大利亚、刚果（金）、老挝、越南等国进口。

6.3.9 锑

2020 年全球锑矿产量11.1 万t，其中中国6.1 万t，俄罗斯2.5 万t，塔吉克斯坦1.3 万t。2021 年全球锑矿储量大于200 万t，其中中国48 万t，俄罗斯35 万t，玻利维亚31 万t，吉尔吉斯斯坦26 万t，缅甸14 万t，澳大利亚和土耳其各10 万t[74]。

中国是锑金属第一生产大国、消费大国和出口大国。美国是中国第一大出口目标国，其次是日本、韩国、比利时等。据美国地质调查局数据（2016-2022年Mineral Commodity Summaries），2015-2021 年，中国锑矿产品产量（折金属量）626 600 t，同期美国从中国进口锑矿产品（折金属量）103 356t。2014-2018 年，中国生产锑矿产品53 万t，消费30 万t，出口比例约43%。

6.3.10 铋

2020 年全球精炼铋产量1.9 万t，其中中国1.6 万t，老挝1 000 t，韩国970 t，日本570 t，哈萨克斯坦230 t。铋常作为铅矿石加工的副产品生产。在中国和越南，铋是钨矿和其他金属矿加工的副产品。玻利维亚的塔斯那矿和中国的一座矿山是仅有的可以作为主产品的铋矿，塔斯那矿自1996 年已停产[74]。

中国是全球最大的铋生产国、消费国和出口国，2004-2014 年，中国铋年产量从10 420 t 快速增加到15 300 t，年消费量从4 515 t 增加到7 534 t，年出口量从3 076 t 增加到8 082 t，2014 年净出口7 789 t[96]，出口比例为51%。据美国地质调查局数据（2016-2022 年Mineral Commodity Summaries），2015-2021 年，中国生产精炼铋95 000 t，出口美国11 318 t，按照美国占中国出口市场22%（2014 年占比）估计，中国铋矿产品出口比例为60%。

6.3.11 铂族

2020 年全球铂钯矿产量382.19 t，其中南非185.5 t，俄罗斯116 t，津巴布韦27.9 t，加拿大27 t，美国18.8 t，其他国家6.99 t。全球铂族资源估计超过10 万t。大部分铂族储量赋存于南非布什维尔德杂岩体。2021年全球铂族矿储量7 万t，其中南非6.3 万t，俄罗斯4 500 t，津巴布韦1 200 t，美国900 t，加拿大310 t[74]。

中国目前铂消费以首饰为主，钯、铑等消费以催化剂为主（铑是唯一能减少汽车尾气中氮氧化物排放量的铂族金属）。鉴于质子交换膜电解水制氢是面向可再生能源生产“绿氢”的首选方法，铂族金属作为质子交换膜电解水制氢反应的催化剂，未来需求大，其供应安全对碳中和进程具有重要影响。中国目前仅有两座矿山生产少量铂族矿产品，二次资源利用回收产量也有限。2016-2020 年，中国铂年供应量从4 t 增加到8 t、钯年供应量从12 t 增加到16 t。2020 年中国进口铂87.15 t，进口钯41.88 t。从2020 年数据看，中国铂进口比例达到90%，钯和铑分别达到70%和80%[97]。

6.3.12 金2020 年全球矿产金产量3 030 t，其中中国365 t，澳大利亚328 t，俄罗斯305 t，美国193 t，加拿大170 t，加纳125 t，墨西哥102 t，乌兹别克斯坦101 t。2021 年全球金矿储量5.4 万t，其中澳大利亚1.1 万t，俄罗斯6 800 t，南非5 000 t，美国3 000 t，印度尼西亚2 600 t，巴西2 400 t，加拿大2 200 t，中国和秘鲁各2 000 t，乌兹别克斯坦1 800 t，阿根廷1 600 t，墨西哥1 400 t，巴布亚新几内亚1 100 t，加纳和哈萨克斯坦各1 000 t[74]。中国是全球第一大黄金生产国、消费国和进口国。据中国黄金协会统计，2021 年中国共生产黄金443.6 t，其中利用国内原料生产黄金329 t，利用进口原料生产黄金114.6 t。2021 年中国黄金消费量1 121 t，其中黄金首饰消费量711.3 t，金条及金币消费量312.9 t，工业及其他领域消费量96.8 t。根据国内产量和消费量计算，进口比例70%。主要进口来源包括瑞士、澳大利亚、加拿大等。

6.4 战略非金属矿产

6.4.1 高纯石英

2020 年全球硅材料产量（硅铁、金属硅，硅含量）812 万t，其中中国560 万t，俄罗斯57.6 万t，巴西40.4万t，挪威34.5 万t，美国27.7 万t，法国11.2 万t，马来西亚10.9 万t，冰岛10.3 万t。大约70%是硅铁，主要生产国是中国、俄罗斯和挪威。金属硅的主要生产国是中国、巴西和挪威[74]。

全球生产SiO2含量≥99.9%高纯石英砂的国家主要有美国、中国、挪威、加拿大、俄罗斯、巴西等国。2019 年美国产量65.52 万t，占全球产量的53%中国产量23.7 万t，占19%。2019 年全球生产SiO2含量≥99.99%高纯石英42.58 万t，其中美国产量36.24 万t，占全球85%；挪威产量3.79 万t，占19.17%；中国产量1.36 万t，占3.2%。2019 年全球消费高纯石英121.44万t，其中用于电光源领域消费占3.90%，半导体领域消费占65.30%，光伏领域消费占11.93%，光通信领域消费占14.80%，其他领域消费占4.04%。中国是高纯石英消费大国，中国光伏产业为全球市场供应超过70%的组件。全球主要高纯石英进口国包括中国、日本等；主要出口国包括德国、韩国和美国等，其拥有资源或先进的高纯石英加工技术，出口和高附加值的高纯石英精加工制品。2019 年，中国进口高纯石英14.45 万t，其中从德国进口5.27 万t，占36.47%，其他进口量分别为韩国4.89 万t、马来西亚2.13 万t、美国0.59 万t、日本0.46 万t[98]。中国主要进口SiO2含量≥99.99%高纯石英，按照2019 年数据计算，这一等级高纯石英进口比例达到91%。此外，用于芯片制造的SiO2含量≥99.998%的高纯石英唯有美国科维亚（原尤尼明）公司可以提供，进口比例100%。

6.4.2 石墨

2020 年全球石墨矿产量96.6 万t，其中中国76.2万t，巴西6.36 万t，莫桑比克2.8 万t，俄罗斯2.5 万t，马达加斯加2.1 万t，乌克兰1.6 万t，挪威1.2 万t。2021 年全球石墨储量3.2 亿t，其中土耳其9 000 万t，中国7 300 万t，巴西7 000 万t，马达加斯加2 600 万t，莫桑比克2 500 万t，坦桑利亚1 800 万t[74]。

中国石墨大约76%为鳞片石墨、24%为隐晶质石墨。大多数球化石墨也在中国生产。美国一家正在建设的锂离子动力电池工厂生产电芯、电池组、驱动单元和储能装置，全部投产后预计每年需要35 200 t球化石墨用于电池负极。位于路易斯安那州的一家澳大利亚工厂一直在生产纯化包覆球化石墨，以挑战中国对全球纯化包覆球化石墨生产的控制。新的提纯技术使得石墨在碳-石墨复合材料、电子、薄箔、摩擦材料、专门润滑材料中应用成为可能。柔性石墨生产线似乎是增长最快的市场。正在开发的大规模燃料电池应用未来可能消费所有其他领域同样多的石墨[74]。

当前，全球石墨消费主要集中在中国、日本、韩国、印度、加拿大、巴西、美国等国家，主要出口国为中国、巴西、印度、莫桑比克、朝鲜、加拿大、马达加斯加等国家，主要进口国为中国、日本、美国、德国、韩国、荷兰等国家。2019 年，中国石墨产量125 万t，进口量20 万t，出口量29 万t，消费量116 万t。中国主要是从莫桑比克、马达加斯加等非洲国家进口鳞片石墨，出口产品以石墨原料及各种规格的石墨粉片、球化石墨产品为主，主要出口到日本、韩国、印度、美国、伊朗、德国、荷兰、土耳其等国家[99]。按2019 年数据，出口比例7%。

6.4.3 萤石

2020 年全球萤石矿产量824 万t，其中中国540万t，墨西哥91.5 万t，蒙古68.5 万t，南非33 万t，越南22 万t，西班牙13.1 万t，加拿大10 万t。2021 年全球萤石储量3.2 亿t，其中墨西哥6 800 万t，中国4 200万t，南非4 100 万t，蒙古2 200 万t，西班牙1 000 万t[74]。

俄罗斯、日本、美国是全球萤石进口大国，墨西哥、蒙古、中国是全球萤石出口大国。俄罗斯及亚洲国家主要进口氟化钙含量≤97%的萤石，美国及欧洲国家主要进口氟化钙含量＞97%的萤石。中国在全球萤石资源中占有举足轻重的地位。中国早期生产的萤石主要用于出口，1993 年达历史高点137 万t，之后出口量基本保持在100 万t 以上。2013-2018 年，中国萤石年出口量在40 万t。2018 年中国氟化钙含量≤97%的萤石出口目标国家前3 位为韩国、印度和日本，氟化钙含量＞97% 的萤石出口目标国家前3 位为印度、日本和荷兰。2018 年中国氟化钙含量≤97%的萤石进口国家前3 位为蒙古、缅甸和墨西哥，氟化钙＞97%的萤石进口国家前3 位为墨西哥、南非和缅甸。2018年，中国萤石进口量51.07 万t，进口量首次超过出口量的40.4 万t，成为萤石（原矿）净进口国[100]。氢氟酸、氟硅酸、氟化铝等是中国大量出口的氟化工产品，日本大金，美国 3M、科慕、霍尼韦尔，法国阿科玛等氟化工企业都以合资或独资形式进入中国办厂，因此中国仍是萤石矿产品净出口国。值得提及的是，2019 年“多氟多”电子级氢氟酸成功进入韩国三星和SK 两大半导体公司供应链，被最终应用于3D-NAND（闪存）和DRAM（内存）存储器工艺制程。

6.4.4 硼

2020 年，土耳其生产精炼硼酸盐200 万t，无疑是全球最大生产国。中国生产硼矿（氧化硼当量）38 万t，智利、玻利维亚分别生产硼钠石35 万t、20 万t，德国生产硼化合物12 万t，秘鲁生产粗硼酸盐11 万t。2021 年土耳其硼矿储量12 亿t，美国和俄罗斯各4 000 万 t，智利3 500 万t，中国2 400 万t[74]。

世界范围内，四种硼酸盐矿物（硬硼钙石、四水硼砂、粗硼砂和硼钠石）占工业开采硼酸盐矿物的90%。硼酸盐矿床与火山活动和干旱气候有关，最大的商业可行的矿床位于美国莫哈维沙漠、欧亚大陆南缘的阿尔卑斯带和南美的安第斯带。美国矿床主要由粗硼砂、四水硼砂以及卤水中的硼酸盐构成，少量的硼钠钙石和硬硼钙石。土耳其所有矿床的70%是硬硼钙石，主要用于制造耐热玻璃。尽管硼酸盐用于300 多个领域，但超过3/4 的世界消费用于陶瓷、洗洁剂、废料和玻璃。中国、印度、荷兰、马来西亚和墨西哥是从美国进口大量精炼硼酸盐的主要国家[74]。

土耳其和美国是世界上两个最大的硼产品生产国和出口国，其他出口较多的国家还有阿根廷、智利和马来西亚。中国是全球硼产品最大的进口国，日本对硼矿产品的需求也主要依靠进口，另外韩国以及荷兰和欧洲大部分国家也需要少量进口。1999-2017年，日本、印度、英国、德国、意大利等国的硼消费量总体保持稳定，美国硼消费量从40.1 万t（B2O3）降至2015 年的23.7 万t，中国硼消费量从16.5 万t 增至70.4 万t，全球硼矿消费中心从美国逐渐转移至中国。中国硼矿对外依存度也由20%增加到80%。硼砂主要从美国进口，硼酸主要从美国、俄罗斯、智利进口，硼钠钙石主要从土耳其进口[101]。

6.5 特种气体矿产-氦气

氦以α粒子（He2+）形式积聚在天然气田中，供应商通过分馏法将其分离。2020 年全球氦气产量1.6亿m3，其中美国8 300 万m3、卡塔尔5 100 万m3、阿尔及利亚1 400 万m3、俄罗斯500 万m3、澳大利亚400万m3。全球氦气资源（不包括美国）估计为313 亿m3，主要分布于卡塔尔101 亿m3、阿尔及利亚82 亿m3、俄 罗斯68 亿m3、加 拿 大20 亿m3、中 国11 亿m3。2021 年氦气储量分别为美国85 亿m3、阿尔及利亚18亿m3、俄罗斯17 亿m3，卡塔尔储量大[74]。

2021 年美国A 级氦气表观消费量4 000 万m3，用于磁共振成像、提升气体、分析和实验室、电子和半导体制造、焊接、工程和科学，以及许多其他小的用途。美国2021 年氦气产量下降归因于几家生产厂家意外停产，包括土地管理局的粗氦浓缩装置。俄罗斯一家每年生产6 000 万m3氦加工厂已建成，2021 年秋季第一条年产2 000 万m3的生产线已投产，另一条计划2022 年2 月投产[74]。

近年来中国氦气需求不断增加，主要用于核磁共振、制冷、磁悬浮列车、焊接、检漏和科研等领域。2015-2020 年，中国氦气需求量从1 459 万m3增长到2 500 万m3，同期进口量从1 458.47 万m3增长到2 071.67 万m3。2020 年中国主要进口来源国为卡塔尔、美国和澳大利亚。预计未来中国将提高从卡塔尔和俄罗斯等地区氦气进口份额。鉴于中国目前每年生产氦气仅数十万立方米，进口比例在98%以上[102]。

7 讨论

7.1 中国需要制定关键矿产安全保障战略

中国进入新发展阶段，对关键矿产资源安全保障提出了更高要求，既要满足“碳达峰、碳中和”高质量发展的需求，又要适应“以国内大循环为主、国内国际双循环相互促进”的新发展格局。无论是保证经济社会平稳运行，还是端稳粮食和制造业饭碗，都需要大宗矿产的供应基本稳定；无论是大飞机、舰船、高铁，还是核电、风电、光伏、电动汽车和燃料电池汽车，还是现代计算机、智能手机、通信卫星，这些战略性新兴产业发展均需要使用更多样化的矿产品。在当前全球关键矿产资源供应链和产业链竞争加剧的形势下，需要从总体国家安全观的视角制定中国关键矿产安全保障国家战略，提升关键矿产资源安全保障能力，巩固矿产资源在国家安全全局中的基础地位。

一是制订、公布并适时更新关键矿产清单。二是基于全产业链进行系统布局，掌握一批关键核心技术。三是统筹紧缺矿产和优势矿产，提高话语权和控制力。四是加强国内资源调查、勘查和选冶等技术攻关。五是建立关键矿产储备制度。六是加强海外资源勘查开发合作。七是完善相关法律制度。其中，基于全产业链布局、统筹紧缺与优势矿产和加大调查勘查力度等尤为重要。

制订和公布关键矿产清单是目前国际普遍做法。清单是矿产资源安全战略的核心。一份公开的清单可以全方位调动政府、科学机构、企业、社会各界力量，为开展战略规划、资源调查、矿产勘查、理论创新、技术研发、产业再造、人才培养等提供引领。一份科学的、符合中国资源、产业实际和发展趋势的清单，可以引导资本、技术、智力投向正确的方向，真正为资源和产业安全保障作出各自应有的贡献。关键矿产储备方面，要分类施行储备政策，大宗矿产实施180 d储备，三稀金属矿产，特别是通过综合回收生产的三稀金属矿产，实施不限量储备。海外资源勘查开发合作宜重点依托“一带一路”建设，通过投资、贸易、外交，以及与资源产出国或原材料生产国共享技术和信息、合作培养各类人才、共同建设采-选-运基础设施、建立联合储备机制等途径，构建稳定的、可持续的供应链。关键矿产全球供应链安全是全球治理的重要内容，要通过法治途径保证中国矿产资源用于增加中国和全世界民生福祉，并发挥优势矿产资源在国际博弈中的作用。

7.2 基于全产业链进行系统布局，掌握一批关键核心技术

当今围绕关键矿产的国际博弈已经不是简单的矿产品供需的博弈，而是全产业链条的博弈。一种矿产从发现到进入终端消费领域，其生命周期贯穿全产业链，在不同阶段发挥不同作用，支撑不同产业，产生不同价值。从全产业链进行系统布局，在产业链的不同环节掌握一批关键核心技术，真正用好关键矿产资源，发挥其应有的技术和经济效能，是关键矿产供应安全最重要的保障。

日本、美国由于其在材料、零部件乃至最终产品制造环节掌握关键核心技术，大量利用了他国（包括中国）的关键矿产资源。作为美国重要战略性武器、精密仪器配件供应国，日本是全球最大稀土进口国，但日本不进口稀土矿石，而是采用国家战略囤积。近年来，日本为一些潜在稀土资源国提供贷款或援助，企业积极跟进在当地投资办厂；日本在中国进行稀土中初级加工端投资，合资企业在当地大量买入稀土初加工产品，运到国外进行深加工或储备，并成功规避中国出口限制[103]。美国是全球镓的最大消费国。美国AXT（American Xtal Technology）公 司 在 中 国 共 有10 家子公司和合资企业，在中国生产砷化镓、磷化铟和锗单晶片等高性能半导体基板及其他关键原材料和零件，保证了美国航空航天、国防、高性能计算机、通信等领域的关键矿产品需求。

中国具有世界上唯一齐全的产业门类。在关键矿产领域，中国生产了全球39%的精炼铜、56%的原铝、36%的镍、30%的锡、52%的锑、90%的镁（金属）、52%的海绵钛、90%的稀土和钨、60%的萤石。但是这种产量和产能优势并不代表技术优势。电动汽车和电力电子高端铜材技术落后于人，发动机用镍基高温合金尚待突破，铝合金、镁合金等轻量化技术尚未大量应用，稀土永磁技术还主要处在中低端，新型电池技术研发不足，氢能也多使用现有旧技术。中国亟待掌握并突破一批关键核心技术尤其是终端产品的核心技术，如高端稀土功能材料、高纯稀有金属材料、高温合金、砷化镓晶圆等高端新材料技术，飞机发动机、高安全动力电池、高效驱动电机、智能制造与机器人等终端应用技术。

7.3 统筹紧缺矿产与优势矿产，提高话语权和控制力

每个国家都会有许多矿产品既不能满足需求，也没有大量已查明矿床供开采，而主要依靠进口。一些矿产（例如锂、铍、铌、钽、钴、镍、铂族、高纯石英等）目前产量基本上仅限于一个或几个国家，供应存在风险。

中国有11 种净出口的优势矿产，对清洁能源转型等战略性新兴产业以及国防军工具有关键作用。除了众所周知的稀土，镓、锗、铟、钨、锑、萤石和石墨等也都具有极为重要的技术和军事用途。如和砷化镓半导体是智能手机射频芯片、F 系战机、宙斯盾驱逐舰和国家导弹防御系统相控阵雷达（雷达的关键器件是砷化镓发送/接收组件）等的关键材料，锗是光导纤维、红外探测和夜视装备等的关键材料。中国镓产量占全球镓产量的95%以上，而美国以砷化镓晶圆以及金属镓的形式进口了几乎全球所有镓矿产品。中国可以统筹紧缺和优势矿产，在全球供应链中充分发挥优势矿产的作用，提高话语权和控制力，间接缓解紧缺矿产的约束，必要时还可用于维护国家利益。

7.4 加强国内关键矿产资源调查、勘查和选冶等技术攻关

关键矿产中，铷、铯、铪、镓、锗、铟、铼、碲等稀有稀散金属矿产多是共、伴生矿产，在开采主矿产时被综合回收。共、伴生矿产的生产受到主矿产生产动向影响，一些矿产（如锌、钼等）虽没有列入清单但因共、伴生矿产而被关联上。随着矿产资源应用领域的变化，关键矿产的清单也会不断更新，例如光伏发电很可能成为金属银的一个重要应用领域，1 亿千瓦光伏发电装置需消耗约8 500 t 银，也许不久银就成了关键矿产。

作为关键矿产安全保障最基础的工作，调查、勘查和利用技术攻关至关重要。一是关键矿产资源现状与潜力动态评价。建设贯穿关键矿产全生命周期、覆盖全球和全产业链的基本数据库，并适时进行动态更新。二是关键矿产资源专项调查。既有针对一种或几种矿产的全国性摸家底调查，也有针对一种或几种矿产重要远景区的找矿调查。三是关键矿产资源重点勘查。既有新发现大型矿产地的集中勘查，也有重要在产矿山的接替资源勘查。四是关键矿产资源勘查、开采乃至加工技术的攻关。既包括航空物探、卫星遥感等数据获取技术，大数据智能预测等数据处理技术以及地球深部探测技术等，也包括绿色采矿技术，金属、矿物分离提纯以及深加工技术等。这些工作都是支撑国家关键矿产资源安全所必需的基础研究工作，需由国家财政长期稳定支持。

致谢翟裕生院士、叶天竺教授级高工、严光生研究员审阅了初稿，为本文内容完善提供了建议性意见；王保良、严铁雄、王安建、王高尚、邵厥年、王京彬、林元华、陈仁义、王登红、马飞宙、张作衡、邢树文、琚宜太、唐靖炎、袁继明、张安文、李建武、陈其慎、王全明、于晓飞、刘长淼、王平户、易继宁、郭佳、张之武等专家对清单拟定提供了很好的意见。在此一并致谢！