我國鋯資源現(xiàn)狀分析及可持續(xù)發(fā)展建議

申正偉，張方方，韓　聰，韓思鵬，趙靖文

(1.中國地質大學(北京)工程技術學院，北京 100083；2.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083)

我國鋯資源現(xiàn)狀分析及可持續(xù)發(fā)展建議

申正偉1，張方方2，韓聰2，韓思鵬2，趙靖文1

(1.中國地質大學(北京)工程技術學院，北京 100083；2.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083)

摘要：鋯作為戰(zhàn)略性新興礦產資源，廣泛應用于陶瓷、化工、鑄造、航空航天及原子能等領域。近年來鋯產業(yè)迅速發(fā)展，我國已成為世界上鋯資源消費與進口大國。本文在分析鋯資源特點、分布、儲量、產量、進口量和市場價格等的基礎上，提出當前我國鋯產業(yè)中尚存在的一些問題，如資源勘查程度低、對外依存度高、技術工藝落后、資源利用率低、產業(yè)結構不合理、環(huán)境污染嚴重等。對此，提出加大資源勘查力度，提升開采、冶煉水平，優(yōu)化鋯產業(yè)結構，注重環(huán)境資源保護等對策和建議，以提高我國鋯礦及產品的國際競爭力，保障我國鋯產業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：鋯資源；存在問題；可持續(xù)發(fā)展；對策和建議

鋯作為一種重要的稀有金屬，具有高熔點、耐腐蝕、可塑性及特殊的核性能等優(yōu)良特性，可用于制作釉面材料、耐火材料、玻璃添加劑、核燃料包殼及結構材料等，被廣泛應用于陶瓷、化工、精密鑄造、航空航天及原子能等各個產業(yè)領域[1-3]。因此，鋯礦資源已成為國際礦業(yè)市場的焦點和熱點，鋯作為國際戰(zhàn)略性資源的地位逐漸突顯。

我國是世界上鋯資源消費大國，也是鋯資源進口大國[4-5]。國內經濟的強勁發(fā)展使得我國在未來十幾年內對鋯資源有著極大的需求[6-8]。但我國的鋯資源儲量和產量相對短缺，國內鋯英砂尤其鋯精礦保障程度明顯不足，需要大量依賴進口。因此，如何盡快改善鋯資源供應不足的局面，保障鋯資源的健康可持續(xù)發(fā)展，對于我國國民經濟建設具有重大現(xiàn)實意義。

1鋯礦資源概況

1.1鋯礦資源特點

鋯資源中具有工業(yè)開采和應用價值的含鋯礦物，主要為鋯英石和斜鋯石，它們多與鈦鐵礦、獨居石、金紅石、錫石等礦物伴生，其中前者多產于砂礦中，后者多產于巖礦中。同其他鋯資源大國相比，我國的鋯礦平均品位較低，一般為1～3kg/m3，但礦床類型齊全，包含有濱海砂礦、內陸河流和湖泊沖積砂礦、風化殼型砂礦和花崗偉晶巖型巖礦[9]。目前，易開發(fā)利用且經濟價值較高的砂礦開發(fā)程度較高，尤其是濱海砂礦，開發(fā)利用程度很高，現(xiàn)僅剩開發(fā)難度較高的砂礦和經濟價值較低的巖礦資源，而這些鋯礦儲量占我國總量的70%以上。

1.2鋯礦資源分布

我國鋯礦資源相對豐富，已探明鋯礦產地約有100處，主要分布在內蒙古自治區(qū)(占比70%)和海南省(占比19%)，其次為廣東、廣西、云南、山東半島及遼東半島沿海[9-10]。總體來看，鋯礦資源分布范圍較局限，主要集中于我國北部和沿海地區(qū)。我國鋯礦資源中以鋯英砂礦床產地較多，占總礦區(qū)數(shù)的94%，重要的鋯英砂礦床有海南文昌濱海砂礦、海南萬寧濱海鋯鈦砂礦、廣東海豐鋯石砂礦、廣東甲子鋯石砂礦及廣西風化殼砂礦等；而我國的巖礦產地較少，主要分布在內蒙古自治區(qū)，重要的巖礦為內蒙孔魯特礦(堿性花崗巖型)，現(xiàn)因其選礦困難尚未開采利用。

2鋯礦資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1鋯礦資源儲量

全球探明的鋯資源分布相對集中，主要資源國有澳大利亞、南非、印度、美國及中國等國家，各國鋯資源儲量分布情況如圖1所示，其鋯資源總儲量占全球總儲量的80%以上。據(jù)美國地質調查局(USGS)[7]數(shù)據(jù)顯示：2005年底，我國鋯資源儲量約為50萬t，位居世界第六，占世界鋯總資源儲量(3800萬t)的1.32%；且2005～2015年間，我國鋯礦勘探沒有明顯突破，其資源儲量基本保持不變。相比之下，澳大利亞國家的鋯資源儲量迅猛增長，至2015年預計可達5100萬t，超過全球總儲量的60%，居世界首位。

2.2鋯礦資源產量

全球主要鋯資源生產國為澳大利亞、南非、中國和印尼等[7]，其2014年鋯礦產量分別占全球總產量的58.44%、11.04%、9.09%和7.79%(表1)。全球鋯礦主要生產企業(yè)主要包括澳大利亞IlukaResources有限公司及Tiwest合資公司，南非Richards Bay Minerals公司、Namakwa Sands Limited公司及Exxaro Resources有限公司等，其產量占全球鋯礦總產量的70%以上[5]。

據(jù)美國地質調查局(USGS)[7]數(shù)據(jù)顯示，2005～2015年間，全球鋯礦產量增長平緩，年均增長率為5.80%，在2011年鋯礦產量達最高值，共計162萬t。此10年間，我國的鋯礦資源產量呈波動式變化，平均產量為14.6萬t，其中2007年產量最高為18萬t，占同年全球總產量(143萬t)的12.59%(圖2)。

2.3鋯礦資源供需形勢

鋯礦作為我國戰(zhàn)略性礦產資源之一，面臨著產量少、消量高的嚴峻問題，我國每年需要從澳大利亞、南非、印尼、越南等國家大量進口(圖3)，其中澳大利亞為我國鋯英砂的主要供應國，占比約為50%[6]。通過近年來鋯英砂國內生產量和國外進口量數(shù)據(jù)(表2)[5-8]分析，可以看出我國鋯英砂對國外資源依賴程度很高，且呈逐漸上升趨勢。其中，2005年對外依存率為77.32%，2008年增高至94.23%；雖然2009年開始有所降低，但之后幾年我國鋯英砂對外依存率均不斷增長(圖4)。

圖1　2005～2014年不同年份全球主要鋯資源國及儲量占比(以ZrO2計)(數(shù)據(jù)來源：美國地質調查局)

2005200620072008200920102011201220132014澳大利亞44.549.160.555.047.651.876.260.585.090.0南非30.539.840.040.039.240.038.338.017.017.0中國12.017.018.014.013.014.015.014.015.014.0印尼——11.14.26.35.013.012.011.012.0莫桑比克——2.62.61.03.74.44.74.75.6印度2.02.12.93.03.13.83.94.04.14.0烏克蘭3.53.53.53.53.53.02.63.8——巴西3.52.63.12.71.81.81.81.8——其他國家2.03.80.82.50.31.46.67.014.011.0全球總量*100.0118.0143.0128.0116.0125.0162.0146.0151.0154.0

注：*全球鋯礦總產量不包含美國的鋯礦產量；“—”表示無數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)來源：美國地質調查局(USGS)，Mineral Commodity Summaries。

圖2　2005～2014年中國鋯礦產量及占全球總產量(除美國外)比重(資料來源：美國地質調查局)

圖3　2012年我國鋯英砂從各國進口情況[6]

與對外依存率相對應，我國的鋯英砂進口量也保持持續(xù)上升態(tài)勢，2005年為34.10萬t，2006～2008年均逐漸增加，2009年略有下降為46.96萬t；2009年之后受市場經濟爆發(fā)的影響，鋯英砂需求

圖4　2005～2013年中國鋯英砂國內產量及進口量走勢圖[5-8]

量急速增加，在2010年鋯英砂進口量達73.13萬t，比2009年增加了55.73%(圖4)；2011年進口量達最高值，增幅約為21.04%，首次突破80萬t。由于國外債券危機及國內經濟調整的影響，2012～2013年鋯英砂進口數(shù)量略有下降，但根據(jù)美國地質調查局(USGS)及最新數(shù)據(jù)顯示，我國鋯英砂巨大需求量在未來十幾年內不會改變。因此，我國已成為全球重要的鋯英砂進口大國。

與之相反，我國國內鋯英砂生產量卻呈下降趨勢，從2005年的10萬t大幅度下降到2008年的3萬t，雖然2009年的鋯英砂產量有所升高，但也僅為5.5萬t，比2005年減少了45%，此后幾年內鋯英砂產量基本維持在4萬～5萬t之間。從目前形式來看，我國的鋯英砂礦保證程度明顯不足，未來國內鋯資源消費仍將大量依靠進口。

表2　2005～2013年我國鋯英砂生產量及進口量情況[5-8]/(萬t/a)

2.4鋯礦資源消費結構

近年來，我國鋯英砂消費結構基本一致，其在各產業(yè)中的消費占比變化不大(圖5)，主要用于陶瓷、化學鋯、耐火材料、電熔鋯及精密鑄造等[3，11]。2012年，我國約45%的鋯英砂消費在陶瓷，其中以釉面材料、陶瓷原料、遮光劑等消費為主；約19%消費在化學鋯，主要用于制造氧氯化鋯、氧化鋯、碳酸鋯及硅酸鋯等；約14%消費在耐火材料；三者共消費約78%的鋯英砂。此外，鋯英砂在航空航天、核反應及原子能領域的消費占比逐漸升高，這與我國國民經濟的調控政策及核產業(yè)的快速發(fā)展密切相關。

2.5鋯礦市場價格波動分析

自2000年以來，鋯礦市場價格發(fā)生了顯著變化(圖6)。在2000～2010年鋯礦價格穩(wěn)步上升，相比2000年的價格增長了1.2倍。受鋯礦市場經濟突然爆發(fā)的影響，2011年和2012年美國的鋯礦市場價格驟然升高，達到1.202美元/磅，相比2010年的價格翻了兩倍多；之后2013年、2014年的鋯礦價格開始下跌，平均為0.476美元/磅，約為2010年價格的1.22倍。作為鋯資源消費和進口大國，鋯市場價格的變化對我國相關產業(yè)的發(fā)展具有極大的影響。目前，鋯礦價格總體走高，我國鋯資源的消費形勢將更加嚴峻。

圖5　2008年及2012年我國鋯英砂消費結構圖

圖6　2000～2014年美國市場鋯礦價格變化情況(數(shù)據(jù)來源：美國地質調查局)

3我國鋯資源開發(fā)利用中存在的問題

鋯產業(yè)在我國有色金屬工業(yè)的地位逐漸提高，隨著鋯資源消費量的不斷增加，鋯產業(yè)在國民經濟中的地位愈加重要。目前，我國是全球鋯資源消費大國，但我國的鋯資源供應形勢十分緊張。同澳大利亞、南非等鋯資源產量大國相比，我國的鋯產業(yè)中存在著相當嚴峻的問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1資源勘查程度低

目前，我國已查明的鋯礦資源主要分布在內蒙、海南、兩廣及云南省，且均為早期探明礦床。其中，內蒙的巖礦儲量占我國鋯礦總資源量的70%以上，但因其經濟價值較低、勘查工作較少、開采難度較大等因素，該產地的巖礦尚未開發(fā)利用。近年來，我國的鋯礦找礦勘探仍沒有新突破，很多礦區(qū)地質研究程度很低，鋯礦遠景資源量尚不明確，這極大限制了我國對鋯礦資源的統(tǒng)一規(guī)劃及開發(fā)利用。據(jù)美國地質調查局統(tǒng)計，我國2015年預計鋯資源儲量為50萬t(以ZrO2計)，僅占全球總儲量的0.64%(圖1)，鋯礦后備資源嚴重不足。此外，我國是世界上鋯資源消費大國，每年需大量進口國外鋯礦資源，對外依存度高達90%以上[3，5]，這勢必會導致我國鋯產業(yè)的發(fā)展在很大程度上受到國際市場價格的牽制，局面被動。

3.2技術工藝落后

我國鋯砂礦多為小規(guī)模開采，其開采設備陳舊，技術落后，成本高，純度低，而且鋯砂礦資源回收利用率低，許多低品位鋯資源被浪費、破壞，且無法修復[5]。另外，我國的鋯英砂加工冶煉工業(yè)也較為薄弱，鋯化合物及鋯金屬的開發(fā)應用水平相對落后。例如：我國生產的鋯英粉一般技術含量不高，同國外相比有很大差距，主要表現(xiàn)在鋯英粉粒度不均一、雜質含量過高等方面；我國生產的氧化鋯一般物理性能較差，相比于國外生產的同樣產品，其價值低十倍，甚至幾十倍，主要原因在于加工冶煉設備和技術工藝水平滯后。

3.3鋯產業(yè)結構不合理

鋯礦資源應用范圍很廣，但目前國內鋯冶煉和加工企業(yè)多投產低技術低附加值的氯氧化鋯、氧化鋯等中低端仿制產品，由于仿制產品門檻低，見效快，而且國內需求量大，因此很多企業(yè)紛紛上馬。但由于沒有注重產品結構，造成同類產品產能過大，同行業(yè)之間不得不進行價格戰(zhàn)，壓縮了利潤空間，非常不利于企業(yè)的良性發(fā)展。此外，國內中小型企業(yè)生產海綿鋯等高技術高附加值產品的技術不夠成熟，且很難有經濟實力進行技術和設備支撐，因此即便可以生產高端產品，但產品質量不高，不具國際競爭力。

3.4環(huán)境污染嚴重

我國二氧化鋯、氯氧化鋯等鋯化工產品的生產，一方面在水洗堿的過程中會產生含有大量NaOH等堿性物質的液體，這些液體處理量大且成本很高，因此很多生產企業(yè)處理不當，導致嚴重的水污染問題；另一方面在煅燒過程中會產生HCL等酸性氣體，這些氣體進入大氣中易形成酸霧，導致空氣污染問題。此外，在鋯化工產品生產過程中還會產生大量的廢渣，這些廢渣放射性含量較高，如果后期廢渣處理或填埋不當，也會造成嚴重的地下水污染等問題。另外，鋯資源有很大一部分分布在濱海地區(qū)，鋯資源的開采會影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡，污染物的排放更會對海洋生態(tài)環(huán)境造成非常嚴重的破壞。

4可持續(xù)發(fā)展建議

4.1加大勘查力度，規(guī)范礦山建設

鋯主要作為伴生礦產賦存在鈦鐵礦、獨居石等礦中，且含量相對較低，因此在今后勘查開發(fā)中要引起特別重視。對已開發(fā)的鋯礦資源產地(如：海南、廣東濱海砂礦區(qū))需重新確定其資源儲量，尤其是對遭受破壞的礦體、礦脈等，必須進行詳實的勘查；對未完全開發(fā)的鋯礦資源產地(如：內蒙古、兩廣及云南等省、區(qū))需開展進一步的勘查研究工作，進行詳細的資源評價；對沿海、淺海區(qū)砂礦資源要加強綜合勘查力度，尋找鋯礦資源遠景區(qū)，以提高鋯資源保證程度[12]。另外，還要注重對巖礦的開發(fā)利用，加強巖礦開發(fā)技術的研究和創(chuàng)新，這是我國目前急需解決的難題，也是未來幾十年國內學者研究的重要課題，這一關鍵技術的解決，將極大程度上擺脫我國對國外鋯資源的依賴。

與此同時，我國海濱砂地的開采均呈現(xiàn)小規(guī)模、小私有化作業(yè)，不僅技術較為落后，而且很多時候僅開采品位較高(4～5kg/m3)的富礦區(qū)，品位較低(2 kg/m3以下)的貧礦區(qū)很少有人問津，造成嚴重的資源浪費。因此，我國應進一步完善相關政策法規(guī)，規(guī)范礦山建設，合并中小型企業(yè)，確保有計劃有組織的進行采礦和選礦，并通過產業(yè)聯(lián)合的方法提高資源回收利用率，增強礦山生產能力，保證鋯資源的合理開發(fā)和利用。

4.2提高開采技術，提升冶煉精度

我國應對鋯企業(yè)的開采水平進行嚴格的資質審查，尤其是其開采設備和開采工藝，鼓勵其引進國際的先進技術和設備，結合國內礦山特征，進行針對性的科技革新和自主創(chuàng)新，最大限度的提高開采效率與資源利用率。在鋯英砂冶煉加工方面，督促其摒棄落后的工藝方法，更新加工設備，引進先進的冶煉工藝，提升高純度鋯產品的產能。這不但有利于我國鋯資源的有效利用，推動國內經濟發(fā)展，而且有利于滿足我國日益增長的鋯資源需求，降低對外依存率，維護國家鋯資源安全。

4.3優(yōu)化產業(yè)結構，注重品牌建設

為改變國內鋯產業(yè)盲目生產的局面，開拓鋯礦資源的應用領域，實現(xiàn)鋯冶煉產業(yè)大型化及加工產業(yè)原料國產化，國家相關部門應統(tǒng)籌考慮并制定相關法律法規(guī)，取締或合并中小型產業(yè)，對產能較大但市場需求度低的企業(yè)進行整改，同時提高國內鋯產品技術標準，爭取與國際接軌，以增加國內產品在國際市場的競爭力。同時，由于國際上以展會、研討會為主的交流形式增多，我國應注重加強對國外鋯資源最新成果和進展的跟進，尤其加強與澳大利亞、美國等擁有先進技術國家的交流合作，借鑒引進適合我國發(fā)展的應用技術[4]。

我們部分企業(yè)如東方鋯業(yè)等公司發(fā)展迅速，其技術水平已達到或接近國際或國內先進水平，但是由于在國內外的知名度和認可度低，在國際市場的競爭力遠不如Iluka Resources等老牌企業(yè)。因此，這些企業(yè)在進行新技術研發(fā)的同時，也要注重加大對自身品牌的建設，提高國際競爭力。

4.4重視環(huán)境問題，注重資源保護

對于日益突顯的環(huán)境問題，我國應優(yōu)化鋯化學制品的生產，解決鋯冶煉過程中的放射性及“三廢”污染問題，最大程度的實現(xiàn)“三廢”的循環(huán)和回收利用；摒棄污染重、技術粗糙、利潤低的產品，轉向污染少、技術附加值高、利潤高的產品，建立環(huán)境友好型企業(yè)[4]。國家相關主管部門也要嚴格進行鋯生產企業(yè)環(huán)保方面的審查工作，對不符合標準的企業(yè)警告整改或勒令停產；嚴格限制地方對民營企業(yè)鋯礦采選的審批，禁止濫采亂挖，以保護鋯礦資源和生態(tài)環(huán)境。此外，我國還應學習美國，在保證國內資源儲備的同時，盡量引進國外品位高、輻射低的鋯英砂，這樣既可以保證自己國內鋯資源的戰(zhàn)略儲備，也可以減少鋯資源開發(fā)對環(huán)境的破壞。

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Situation analysis and sustainable development suggestions of zirconium resources in China

SHEN Zheng-wei1，ZHANG Fang-fang2，HAN Cong2，HAN Si-peng2，ZHAO Jing-wen1

(1.School of Engineering and Technology，China University of Geosciences(Beijing)，Beijing 100083，China；2.School of Earth Science and Resources，China University of Geosciences(Beijing)，Beijing 100083，China)

Abstract:Zirconium is one of the strategic emerging mineral resources，which is widely used in ceramics，chemicals，foundry and casting，aerospace，nuclear power and so on.Recently，with the rapid development of the zirconium industry，China has become the large zirconium consumer and importer in the world.Based on the analysis of the characteristics，distribution，reserve，yield，import，market price of the zirconium resources in China，this paperputs forward that there are some problems existing inthe Chinese zirconium industry at present，such asthe inadequate geological exploration of the zirconium resources in China，high external dependence on zirconium resources，the back word technology，the irrational zirconium industrial structure，and the serve environmental pollution.Therefore，it is proposed that our country should enhance comprehensive survey of domestic zirconium resources，raise the mining and smeltingtechnology，optimize the industrial structure，as well as pay attention to resource and environment protection，so as to improve the competitiveness of the Chinesezirconium ore and products in the international market，and guarantee the healthy and sustainable development of Chinese zirconium industry.

Key words：zirconium resources；problem；sustainable development；countermeasures and suggestions

收稿日期：2015-06-15

基金項目：國家重點基礎研究發(fā)展計劃項目資助(編號：2012CB416600)；中國地質調查局項目“全球重要成礦帶成果集成與綜合研究”資助(編號：1212011220912)；中國地質調查局地質礦產資源調查評價專項資助(編號：1212011220923)

作者簡介：申正偉(1986-)，男，山東聊城人，博士研究生，主要從事地質勘探和能源開發(fā)研究，E-mail：rebth2012@gmail.com。

中圖分類號：F407.1

文獻標識碼：A

文章編號：1004-4051(2016)03-0016-05