中國未來碲供需形勢(shì)分析與對(duì)策建議

姜含璐，代　濤

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京100083；2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037)

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中國未來碲供需形勢(shì)分析與對(duì)策建議

姜含璐1，代濤2

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京100083；2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037)

碲是全球稀缺性資源，我國碲資源儲(chǔ)量和產(chǎn)量分別占全球的32%和50%，是優(yōu)勢(shì)性戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源。本文在全球碲供需視野下，以我國過去15年歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)碲主要消費(fèi)領(lǐng)域的前景進(jìn)行研判，預(yù)測(cè)未來15年碲需求量，并對(duì)未來我國碲資源供需形勢(shì)進(jìn)行分析。預(yù)測(cè)，2030年我國碲需求將達(dá)到482t，較2015年將增長80%；2023年前后我國碲將由供大于求轉(zhuǎn)變?yōu)楣┎粦?yīng)求。針對(duì)未來供需趨緊的形勢(shì)，本文提出加大勘查評(píng)價(jià)力度、提高資源回收效率、加強(qiáng)儲(chǔ)備等建議，對(duì)保障我國碲資源安全供應(yīng)有參考意義。

碲礦；預(yù)測(cè)；供需形勢(shì)；中國

碲是非金屬元素中金屬屬性最強(qiáng)的元素，有著十分良好的傳熱和導(dǎo)電性。碲有兩種同素異形體，一是黑色粉末狀、無定形碲；二是銀白色、金屬光澤、六方晶系的晶態(tài)碲。碲的化學(xué)性格與硫和硒相似，有一定毒性。世界上所有的純碲絕大多數(shù)均是從電解銅的陽極泥、煉鋅的煙塵及金、銀、鉛等冶煉的尾料中提取。隨著科技進(jìn)步，碲的消費(fèi)領(lǐng)域已經(jīng)從傳統(tǒng)的冶金和石油化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向新興產(chǎn)業(yè)。目前，全球碲消費(fèi)近80%用于薄膜太陽能、半導(dǎo)體、紅外探測(cè)等新興產(chǎn)業(yè)，中國太陽能行業(yè)尚有較大發(fā)展空間，碲必將成為重要的戰(zhàn)略資源之一。

目前，碲的研究多限于資源儲(chǔ)量分布、類型與其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用[1-2]，以及碲的資源開發(fā)、生產(chǎn)現(xiàn)狀、消費(fèi)結(jié)構(gòu)、市場(chǎng)狀況[3]，也有對(duì)碲化鎘太陽能終端應(yīng)用前景趨勢(shì)分析[4-5]以及其他薄膜太陽能電池材料的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展[6-8]，但是，對(duì)碲的供需形勢(shì)分析鮮有涉及[9]，尤其對(duì)未來中長尺度的供需形勢(shì)分析幾乎沒有。我國碲礦資源潛力較大，開發(fā)程度也較大，是全球重要的碲資源供應(yīng)地，大量珍貴的戰(zhàn)略資源以原料或產(chǎn)品形式出國，為了避免中國碲礦資源重蹈稀土之痛[10]，本文立足全球視野，對(duì)碲資源的主要消費(fèi)領(lǐng)域進(jìn)行研判，并對(duì)我國未來碲資源的需求進(jìn)行預(yù)測(cè)，為國家未來碲礦開發(fā)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

1　我國碲礦資源及生產(chǎn)供應(yīng)

1.1我國碲資源豐富，全球戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)顯著

碲是一種稀散元素，獨(dú)立礦床極少，主要伴生于與閃鋅礦、黃銅礦等礦石中。目前，全球唯一一處獨(dú)立成礦的碲礦只有中國四川省石棉縣大水溝。美國地調(diào)局以銅資源為基礎(chǔ)，按每噸銅可回收0.065kg碲計(jì)算，2014年推算出全球碲儲(chǔ)量在2.4萬t，儲(chǔ)量基礎(chǔ)3.8萬t，主要分布在中國、美國、加拿大、秘魯?shù)葒Ｆ渲校覈趦?chǔ)量居世界首位占全球的32%。2005～2014年，全球碲資源儲(chǔ)量從21000t到24000t，增加了14.29%。其中，中國碲儲(chǔ)量由16000t減少到7700t，減少了51.88%；中國占全球比重從43%減少到32%(圖1)。

圖1　2014年全球及中國各省查明碲資源儲(chǔ)量全國占比(數(shù)據(jù)來源：USGS[11]，2014年中國礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量通報(bào))

截至2014年底，我國共有碲礦區(qū)數(shù)26個(gè)，保有資源儲(chǔ)量近14000t，碲資源散布共計(jì)13個(gè)省，主要分布于江西、甘肅、四川、陜西、湖南等地。其中，江西碲資源占全國查明資源儲(chǔ)量的71%(圖1)。世界上唯一的碲礦獨(dú)立礦床位于我國四川省石棉縣大水溝，品位為0.1%，屬于較高含量。礦體總量在1000t左右，但呈雞窩狀分布，現(xiàn)在還不具備大量開采的條件。我國伴生碲礦資源尤為豐富，據(jù)主礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量推算，我國還有未計(jì)入儲(chǔ)量的碲礦資源約10000t。未來，隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)供需形勢(shì)的變化，我國碲礦資源尚有巨大潛力，因此，加強(qiáng)碲礦資源的開發(fā)利用和保護(hù)，在未來新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展中爭(zhēng)得一席之地。

1.2中國碲產(chǎn)量快速增長，占全球近50%份額

2014年，全球精練碲產(chǎn)量為522千t，主要生產(chǎn)國分布在中國、比利時(shí)、美國、日本、俄羅斯、加拿大等國家，前三位的中國、比利時(shí)和美國全球占比分別為49.61%、11.5%、9.59%。截止到2014年，中國精練碲產(chǎn)量達(dá)到259千t，中國精練碲產(chǎn)量在全球占比一直居于全球首位，且逐年增加，可見中國碲礦資源在全球地位首屈一指。

2005～2014年，全球精練碲產(chǎn)量從353千t增加到522千t，增加了47.88%(圖2)。從全球生產(chǎn)情況看，中國碲產(chǎn)量從121t快速增加到259t，增加了114%。其中2013年產(chǎn)量達(dá)到最大271t。

2　我國碲礦消費(fèi)及未來供需形勢(shì)

2.1碲廣泛用于新興產(chǎn)業(yè)，是重要的戰(zhàn)略性資源

圖2　2005～2014年中國精煉碲產(chǎn)量及占比(數(shù)據(jù)來源：world metal statistics yearbook[12])

圖3　全球碲主要消費(fèi)領(lǐng)域及中國消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)比(數(shù)據(jù)來源：USGS)

早期的碲用于天然橡膠生產(chǎn)的硫化劑，應(yīng)用領(lǐng)域比較局限。到20世紀(jì)50年代開始，碲及其化合物逐步得到廣泛應(yīng)用，主要包括太陽能、熱電制冷、電子、合金、橡膠等行業(yè)(圖3)。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，碲的消費(fèi)領(lǐng)域已經(jīng)從傳統(tǒng)的冶金和石油化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向半導(dǎo)體、薄膜太陽能、紅外探測(cè)等新興產(chǎn)業(yè)。目前，碲在新興產(chǎn)業(yè)的消費(fèi)占80%左右，性能優(yōu)良；尤其是碲化鎘用于太陽能電池領(lǐng)域，大大提高光能轉(zhuǎn)化效率，是一項(xiàng)具有重大戰(zhàn)略意義的新能源材料。2014年，中國碲消費(fèi)近80%用于薄膜太陽能、半導(dǎo)體、紅外探測(cè)等新興產(chǎn)業(yè)，其余20%主要用于冶金、石化、電器等傳統(tǒng)工業(yè)。

全球碲消費(fèi)國主要有中國、美國、加拿大、德國、墨西哥、加拿大等國家。碲作為新能源、新材料領(lǐng)域重要的原材料，在國內(nèi)和全球的需求量也將不斷增加。中國坐擁豐富的碲礦資源，需加強(qiáng)各方面開發(fā)利用與保護(hù)。

2.2太陽能產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)發(fā)展，未來碲需求持續(xù)增長

在面對(duì)全球氣候變暖、環(huán)境污染、以及傳統(tǒng)能源很快將會(huì)枯竭等問題的背景下，未來太陽能將占到世界能源生產(chǎn)一半以上的份額，并將逐步替代傳統(tǒng)能源，如天然氣、石油、煤等。中國碲消費(fèi)近80%用于薄膜太陽能、半導(dǎo)體、紅外探測(cè)等新興產(chǎn)業(yè)，而且中國太陽能行業(yè)尚有較大發(fā)展空間，碲化鎘雖存在環(huán)境問題，但碲化鎘薄膜太陽能電池的研究及應(yīng)用是當(dāng)今光伏領(lǐng)域的熱點(diǎn)，碲化鎘的制備成本不僅是薄膜太陽能電池中最低，且具有光電轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，可見碲化鎘太陽能電池產(chǎn)業(yè)前景廣闊，將是未來碲需求最主要拉動(dòng)力。

中國是全球最大的碲資源國、消費(fèi)國和生產(chǎn)國，國內(nèi)碲產(chǎn)業(yè)也發(fā)展較快。碲作為新能源、新材料領(lǐng)域重要的原材料，未來在國內(nèi)和全球的需求量也將持續(xù)增加。總體來看，未來中國對(duì)碲資源的需求量將呈不斷增長趨勢(shì)。

2.3中國碲化鎘薄膜太陽能電池發(fā)展空間巨大，碲需求將穩(wěn)步增長

根據(jù)以往歷史數(shù)據(jù)增速為基礎(chǔ)，本文設(shè)定了三種不同的未來發(fā)展情景(表1)。

表1　未來中國碲需求發(fā)展情景三種增速設(shè)定

預(yù)測(cè)結(jié)果分別為：①參考情景下，到2030年中國碲需求量將達(dá)到482t；此情景下，2016年、2020年、2025年中國碲需求量分別為284t、359t、437t；②高增長情景下，到2030年中國碲需求將達(dá)到548t；此情景下，2016年、2020年、2025年、中國碲需求量分別為290t、380t、485t；③低增長情景下，到2030年中國碲需求將達(dá)到423t；此情景下，2016年、2020年、2025年、中國碲需求量分別為279t、339t、393t。

預(yù)測(cè)，參考情境下，未來中國碲需求量將持續(xù)走高，在2030年碲需求將達(dá)到482t(圖4)；在“傳統(tǒng)能源時(shí)代”向“太陽能等新能源時(shí)代”過渡中，未來太陽能將占到世界能源生產(chǎn)一半以上的份額，并將逐步替代傳統(tǒng)能源。碲已經(jīng)成為制約太陽能和其他領(lǐng)域發(fā)展的原料因素，未來碲化鎘薄膜太陽能電池仍有非常大的發(fā)展空間，是碲需求的最大拉動(dòng)者。

圖4　2016～2035年中國碲需求預(yù)測(cè)(數(shù)據(jù)來源：world metal statistics yearbook[13])

2.4未來供需形勢(shì)分析，2030前后供需格局將發(fā)生轉(zhuǎn)折

2.4.1未來供需形勢(shì)判斷

根據(jù)未來社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，中國銅總量供應(yīng)將緩慢增長，并在2020～2025年之間達(dá)到供應(yīng)峰值，所以給定以下增速較為合理(表2)；同時(shí)已知2012年碲產(chǎn)量為250t，按照此時(shí)碲產(chǎn)量與銅供應(yīng)總量的換算系數(shù)x，以中國銅供應(yīng)總量的增速為基礎(chǔ)，給定x一個(gè)增速，得到中長期換算系數(shù)；進(jìn)而得到中國未來中長期碲資源供應(yīng)值。預(yù)測(cè)，碲資源供應(yīng)將在2014年到2022年間持續(xù)緩慢增加(圖5)，同期，碲資源消費(fèi)卻保持快速增加態(tài)勢(shì)，但是一直處于供大于求的狀態(tài)；由于回收碲的原料供應(yīng)增速緩慢和回收工藝止步不前等原因，到2023年，達(dá)到供需形勢(shì)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，此時(shí)由供大于求轉(zhuǎn)變?yōu)楣┎粦?yīng)求，之后碲供應(yīng)將持續(xù)吃緊，2030年供應(yīng)缺口將達(dá)到74t。目前，中國碲產(chǎn)量能滿足國內(nèi)需求，并略有出口，但隨著需求量的持續(xù)增加，未來極有可能出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。我國碲礦資源潛力巨大，要及時(shí)建立國家儲(chǔ)備政策，避免珍貴的碲礦資源流失國外。

表2　中國未來供需形勢(shì)分析中兩個(gè)增速的設(shè)定

圖5　2016～2030年中國碲供需趨勢(shì)(數(shù)據(jù)來源：world metal statistics yearbook)

2.4.2研究結(jié)論驗(yàn)證

按照現(xiàn)如今的回收工藝，本文設(shè)定，每噸銅可回收0.1kg的碲，2016年中國銅供應(yīng)總量將為5283642t，按照換算比例應(yīng)得到的碲資源為528.36t，但按照以上換算得實(shí)際碲供應(yīng)為342.72t，此時(shí)可計(jì)算碲回收率64%；按照以上研究方法，2030年碲供應(yīng)將達(dá)到407.82t，按照每噸銅可回收0.1kg的碲可得2030年理論應(yīng)得的碲供應(yīng)為548.75t，此時(shí)可計(jì)算碲回收率為74%，符合現(xiàn)實(shí)情況，可證以上研究方法可信。

3　結(jié)論與建議

3.1結(jié)論

1)碲是全球稀缺性資源，中國擁有世界上僅有的獨(dú)立碲礦床，2014年全球儲(chǔ)量占比達(dá)到32%，戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)明顯；同時(shí)中國是全球最大的碲生產(chǎn)國，2014年我國碲產(chǎn)量全球占比達(dá)到50%，是全球碲資源主要供應(yīng)地。

2)中國約80%的碲用于薄膜太陽能等新興產(chǎn)業(yè)，未來中國乃至全球碲資源需求將會(huì)持續(xù)增長，2030年碲需求將達(dá)到482t，較2015年增長了79.85%。

3)碲供應(yīng)端增速緩慢，同時(shí)碲需求將持續(xù)增長；預(yù)測(cè)，2023年前后我國將由供大于求轉(zhuǎn)變?yōu)楣┎粦?yīng)求，到2030年供應(yīng)缺口將達(dá)到74t。

3.2對(duì)策建議

1)加大地質(zhì)勘查力度。進(jìn)一步提高找礦效果；完善地質(zhì)評(píng)價(jià)體系，規(guī)范礦業(yè)開發(fā)秩序，同時(shí)加強(qiáng)政策支持，確保資源勘查工作順利進(jìn)行。

2)提升資源回收工藝水平。目前，國內(nèi)外基本采用從銅陽極泥里回收碲，陽極泥濕法處理新工藝和濕法、火法聯(lián)合新工藝是陽極泥中金屬提取工藝的主要發(fā)展方向。一方面，提高碲資源回收工藝進(jìn)而提高產(chǎn)能，同時(shí)進(jìn)一步提高伴生碲資源的綜合利用率。另一方面，要加強(qiáng)高端產(chǎn)品的研發(fā)力度，提高資源利用效率，避免寶貴資源的浪費(fèi)。

3)加強(qiáng)戰(zhàn)略儲(chǔ)備。國家應(yīng)抓住機(jī)遇，有關(guān)方面要盡早建立戰(zhàn)略儲(chǔ)備制度，警惕寶貴的碲資源流失國外。借鑒各國儲(chǔ)備方法，結(jié)合我國國內(nèi)大環(huán)境以及未來發(fā)展趨勢(shì)，本文設(shè)定最終給出碲的儲(chǔ)備規(guī)模建議為：63t≤儲(chǔ)備規(guī)模總量≤84t。

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Analysis and suggestions of tellurium’s supply and demand of China in the future

JIANG Han-lu1，DAI Tao2

(1.China University of Geosciences (Beijing)，Beijing 100083，China； 2.Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China)

Tellurium resources are extremely rare in the world.Tellurium reserve and yield in China accountfor 32% and 50% of the world separately.Thus，tellurium is an important strategic resource.Based onthe supply and demand of the world and the historic data of the past 15 years，this paper makes judgments of the future consumption of telluriumandpredicts the demand of tellurium in next 15 years；Furthermore，it analyzes the supply and demand in China.In 2030，demand for tellurium will reach to 482 tons and compared to 2015，it will increase by 80%.Tellurium in China will change from supply more than demand to the opposite situation.Facing the verfull demand situation，it provides some suggestions including increasing the intensity of exploration and evaluation，improving the efficiency of resource，strengthening reserves，which has reference value for the safety oftellurium material supply.

tellurium；prediction；supply and demand；China

2016-01-10

地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“中國鐵銅鋁等資源循環(huán)調(diào)查評(píng)價(jià)”資助(編號(hào)：121201103000150015)

姜含璐(1992-)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)榈V物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)。E-mail：1063393469@qq.com。

代濤，男，副研究員，主要從事資源經(jīng)濟(jì)與資源戰(zhàn)略方面的研究工作。E-mail：eagledai@126.com。

F407.1

A

1004-4051(2016)10-007-04