代 濤,丁 賽,劉艷飛,于汶加
(1.中國地質科學院礦產資源研究所,北京 100037;2.中國地質大學(北京),北京 100083)
鍶是一種銀白色帶黃色光澤的稀有金屬,有很強的吸收X射線輻射功能和獨特的物理化學性能,可用于制作顯像管玻殼、磁性材料、煙火材料等,被廣泛應用于電子、國防、冶金和光學等各個新興產業領域。
鍶主要用于加工成鍶鹽類產品,如碳酸鍶、鈦酸鍶、硝酸鹽、氧化鍶、氯化鍶、鉻酸鍶、鐵酸鍶等。其中,用量最大的是生產碳酸鍶,具有吸收X射線性能,主要用于生產彩電顯像管的熒光屏玻璃,特別的其實隱形戰斗機的功能材料,還用于冶煉工業時的脫鉛劑;鈦酸鍶是一種新型的電陶瓷材料,在有些半導體中用作基片、光學和壓電學方面用作感光片,還用于生產電子計算機存儲器;硝酸鍶能用于制作紅色煙火和信號彈的著色劑;氧化鍶用于煙火、顏料、醫藥等方面;氯化鍶可用于煙火、火箭燃料及醫藥工業;鉻酸鍶主要用于制造防銹顏料;鐵酸鍶可用于制作永久陶瓷磁鐵,廣泛運用于直流電機、揚聲器及電磁鐵的生產(圖1)。
1.1.1 中國鍶儲量占全球一半以上,是優勢戰略性礦產
鍶礦是一種稀有金屬礦,鍶是堿土金屬中豐度最小的元素,鍶礦主要以含硫酸鍶的礦物為主(俗名“天青石”),全球范圍內儲量很小。全球鍶礦主要分布于中國、西班牙、墨西哥、伊朗、阿根廷、美國、土耳其等國家,2012年中國鍶儲量約1600萬t(SrSO4,下同),超過全球儲量的50%,居世界首位。中國鍶礦主要分布在青海、重慶、湖北、江蘇、四川、云南、新疆等地,其中青海儲量占比超過90%。主要礦區集中在重慶銅梁、大足縣,湖北省黃石市和青海省的大風山,此外江蘇溧水也有一定儲量。天青石品位以重慶銅梁、大足最好;湖北黃石雜質組分含量比較高,生產工藝較為復雜;受自然條件和交通不便的影響,青海很多資源開采難度大、運輸成本高。
2012年,中國鍶礦靜態儲產比為84年。同時,中國還有豐富的伴生鍶礦資源,常伴生于磷礦、地下鹵水、鉛鋅礦、重晶石礦、石膏礦等,約占總資源量的50%以上,資源潛力巨大。總體看來,我國鍶資源保障程度很高,屬于優勢戰略性礦產。
1.1.2 中國鍶礦產量呈快速增長趨勢,產量占全球一半
進入21世紀以來,受國外鍶礦產量大量減產的影響,全球鍶礦產量呈下降趨勢,2000~2012年,鍶礦產量從52萬t下降到38萬t,下降了27%。全球主要鍶礦生產國有中國、西班牙、墨西哥、阿根廷等,其中,2007年中國產量超過西班牙,成為全球第一大鍶礦生產國,2012年產量占全球50%份額,占據“半壁江山”(圖2);相比之下,其他國外鍶礦產量大幅減少。

圖2 2000~2012年不同年份全球主要鍶礦生產國及產量占比(數據來源:USGS)
2000~2012年,中國鍶礦產量約從2萬t(SrSO4,下同)增加到19萬t,增加了8.5倍,增長十分迅速;2010年產量達到最大的22萬t,之后呈下降趨勢(圖3)。原因如下:一方面,我國十幾年來的對鍶礦的高強度開發,消耗了大量的優質資源,使開采成本增加;另一方面,受國家資源保護和出口限制政策的影響,使出口量降低,進而影響國內產量。從目前形勢判斷,未來我國鍶礦開發利用將以供應國內需求為主,出口量將逐漸降低。

圖3 2000~2012年中國鍶礦產量及中國占全球產量比重(數據來源:USGS)
1.1.3 廉價出口珍貴鍶資源,重蹈稀土的悲哀
在過去10年里,中國是全球最主要的鍶礦及鍶產品出口國之一,2012年中國鍶礦及鍶產品出口量約10萬t(折合SrSO4),占國內產量的1/2以上。2005年以后,鍶產品價格上漲刺激了國內的鍶礦的開發,致使出口量一直居高不下。但是,我國鍶礦及產品的出口主要到日本和美國,以初級低端產品為主,技術含量低、附加值很低;與此同時,還要從日本、美國進口大量高附加值的高端產品。國內鍶礦產量增長過快,導致市場飽和,資源出口企業出現惡性競爭,以至于寶貴、稀少的鍶資源以低價賤賣。中國鍶產業已重蹈稀土的覆轍。
1.2.1 中國鍶消費領域相對集中,發達國家應用到更廣泛的新興產業
中國鍶產品主要消費于顯像管玻殼、磁性材料、煙火材料等,其中,40%的消費在顯像管玻殼,以電視及顯示儀器消費為主;約30%消費在磁性材料,主要應用于電腦存儲硬盤與磁性功能材料。兩者共消費約70%的鍶產品,消費領域以傳統電子設備和制造業為主,在新興產業的消費占比偏低(圖4)。

圖4 2012年中國與美國鍶消費結構差異性比較(數據來源:整理行業年報及分析報告數據)
相比之下,美國鍶產品則更多的消費到了新興產業領域,高技術含量更高、應用范圍更廣泛。主要領域有磁性材料、煙火材料和合金材料等,其中,約30%消費在磁性材料,主要應用于磁性功能材料、隱形材料以及陶瓷材料;約30%消費在煙火材料,主要為軍用和民用的信號彈和火焰筒、航空航天的火箭燃料等領域;還用于制作特種磁性合金和功能材料,用于汽車、電子新興產業的關鍵性組件。
對于單星內外嚙合單排行星機構,同心條件要求行星輪g與齒圈R中心距LgR和行星輪g與太陽輪S的中心距LgS相等,如圖2所示.
全球主要的鍶消費國有中國、日本、美國、德國等國家,其中,2012年中國鍶消費量約9萬t(SrSO4,下同),占全球鍶消費總量的1/4左右,是全球最大的鍶消費國;2012年,美國消費量約4萬t。隨著我國彩電工業、計算機制造業以及汽車工業等產業的不斷發展,國內對鍶的消費量呈快速增長趨勢,新世紀以來,中國鍶消費量增長了10倍左右。
1.2.2 彩電工業的鍶需求將穩步下降,其他領域需求將持續增加
彩電工業的高速發展拉動了中國鍶消費的快速增加。目前,中國已經跨過彩電工業的高峰期,產量趨于平穩。同時,隨著彩色顯示器技術的逐步進步,生產工藝將逐步更新換代,該領域對鍶的需求將呈穩步下降趨勢。
磁性材料應用領域主要有兩個方面。一個是傳統的計算機存儲硬盤的制造;另一個是新興的鍶鐵氧體,具有優良的性能和低廉的價格,廣泛應用于汽車制造、家用電器、工業自動控制等行業。在計算機制造已基本飽和,增長空間不大,但在新興產業中的應用潛力巨大,總體看來,在磁性材料的應用還有一定的增長空間。
作為煙火材料,廣泛應用于軍用的照明彈、民用的火焰煙花以及航空航天的火箭等燃料,由于應用領域廣泛,長遠來看,無論在傳統行業還是新興產業方面的都有著較為廣闊的增長空間。
在其他應用領域中,由于鍶是新興戰略性礦產,其性能和用途還有很大的擴展空間,隨著技術的進步,未來應用領域和需求前景巨大。
1.2.3 中國鍶需求在2025~2030年間達到峰值,高端產品供應存在風險

圖5 2012~2030年中國鍶需求預測及各領域消費量
中國鍶資源豐富,雖部分資源品質不高、開采條件差、開發成本高,但總體看來,國內資源的保障能力依舊很強。未來15年內,中國鍶需求保持在10萬~13萬t左右的水平,國內資源完全能滿足未來的國內需求。但是,國內鍶產品的加工技術和應用領域技術還遠遠落后于發達國家,很多高端產品需要大量、高價進口,產業問題非常突出,資源安全存在一定風險。
1)鍶礦是中國的優勢戰略性礦產,中國鍶儲量占據全球的一半左右,同時中國還有大量的伴生鍶資源,且地質工作程度不高,未來資源潛力巨大,是未來可能在全球市場上產生重要影響的礦種。
2)中國是全球最大的鍶生產國,產量占全球的一半左右。其中,中國鍶產量中有很大一部分是用于出口,是全球最大的鍶礦及產品出口國,全球重要的資源供應國,為全球與鍶資源相關的產業發展做出了重要的貢獻。
3)中國未來鍶需求將持續增長,2025~2030年間能達到需求峰值。其中,鍶在彩電工業的需求將穩步下降,但是在磁性材料、煙火材料和其他行業的需求有非常大的增長空間,需求前景廣闊。
4)中國是全球最大的鍶資源國、消費國、生產國和出口國,但不是鍶產業強國。中國鍶出口以低端初級產品為主,國內供應和需求的飽和,導致了國內企業的惡性競爭,致使珍貴的鍶資源廉價出口,已重蹈中國稀土的悲哀。
1)整合國內鍶礦開發,增強企業集中度,減少國內惡性競爭,提高國際競爭力,合理化鍶資源價格。
2)改進開采技術與規范,提高資源開發的回采率和伴生資源綜合利用率。
3)充分利用中國豐富的鍶礦資源,加強應用科學研究,加強國際科學技術合作,使中國成為全球鍶工業強國。
4)加強優質資源的儲備工作。
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