中國鈹資源供需預測與發展戰略

梁 飛，趙 汀，王登紅，劉 超,王安建

(中國地質科學院礦產資源研究所國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室,北京 100037)

稀有金屬鈹是原子能、火箭、導彈、航空航天、計算機、智能手機、汽車以及冶金工業中不可缺少的功能材料、結構材料和關鍵性原料，是我國高新產業發展的保障性資源和戰略性資源之一[1]。2002年起美國政府緊急將其設定為美國國防儲備中心(DNSC)儲備礦種。2010年歐盟將鈹等共14類礦產列為歐盟最關鍵的原材料。鈹的重要性日益凸顯，而它的生產越來越集中在少數幾個國家，供應風險不斷增大，使人們不得不更多地從經濟安全和國防安全角度看待這種資源。本文首次對我國鈹資源供需形勢和我國鈹資源發展戰略進行系統科學的分析，不僅能為我國新興產業的持續健康發展提供支持，還能為我國鈹產業戰略安全布局指明未來方向。

1 中國鈹礦資源概況

1.1 我國鈹資源分布

本次工作共統計了全國鈹礦床(點)88處，礦床分布在國內15個省(區)。其中，大型7處，中型11處，小型36處，礦點(礦化點)34處(圖1)。我國的鈹礦資源主要集中于花崗偉晶巖型、氣成-熱液脈狀型2種類型，占所有鈹礦類型的85%以上。花崗偉晶巖型鈹礦是我國最主要的鈹礦類型，占國內鈹礦儲量的50%以上，主要分布在新疆阿爾泰成礦帶、川西松潘-甘孜成礦帶和南嶺成礦帶。

2014年我國查明鈹資源為 571 583 t(BeO，下同)，其中，基礎儲量為29 849 t，資源量為541 734 t。統計發現中國鈹礦床在空間上的分布具有高度集中的趨向，儲量明顯集中在新疆、四川、云南、內蒙古、廣東、江西、湖南7省(區)。其中，新疆鈹礦基礎儲量16 896.7 t，占全國一半以上，達到56.61%。四川省鈹礦基礎儲量10 555 t，占全國鈹基礎儲量的35.36%，兩省合計占比達91.97%。云南省鈹礦基礎儲量為1 183.38 t，占比為3.96%，其余省(區)鈹礦基礎儲量都小于600 t，占比均不到2%(圖2)。

圖1 中國各省(區)鈹礦區分布圖(資料來源：文獻[2])

圖2 2014年中國各省(區)鈹資源基礎儲量分布圖(資料來源：文獻[2])

1.2 我國鈹礦在全球的地位

據美國地質調查局(USGS)統計，2016年全球鈹儲量約為10萬t。其中，美國為6萬t，占全球60%[3]；中國為5 175 t，占全球5.2%[4]；其他國家數據不可用(其他國家自1999年后未公布本國鈹儲量數據)，但如圖3所示，儲量比較大的國家還有巴西、俄羅斯、加拿大、墨西哥、哈薩克斯坦。此外，非洲的莫桑比克、馬達加斯加、烏干達等國也有相當可觀的儲量，由于品位未透漏，所以無法呈現在圖3上。

圖3 2014年全球主要鈹礦床品位與儲量概況(資料來源：據文獻[3]、文獻[5]～[16]整理)

目前，美國猶他州斯波爾山的霍戈斯拜克鈹礦床生產的鈹礦石占世界鈹礦石總產量的70%；中國新疆可可托海“三號脈”和云南香格里拉鎢鈹礦的產量占世界鈹礦石總產量的15%；哈薩克斯坦約占11%，哈薩克斯坦的鈹精礦主要來源于蘇聯解體前的儲備，在蘇聯未解體時，蘇聯的鈹礦石產量曾一直處于世界第二，開采的鈹礦石加工成精礦供給給位于哈薩克斯坦的烏爾巴冶金廠使用。蘇聯解體后，軍事上對鈹需求的減少，致使哈薩克斯坦停止了俄羅斯鈹精礦的進口,也導致俄羅斯采礦和精礦的生產銳減并最終在1997年停產(圖4)；巴西生產的鈹礦石主要供應美國，冷戰結束后因美國國防經費開支減少，于1992年停止從巴西進口綠柱石，導致巴西鈹礦石生產于1993年急劇下降(圖4)；日本沒有鈹礦石生產，日本從美國進口氧化鈹進行再加工。非洲的莫桑比克、馬達加斯加、烏干達等國生產的鈹礦石約占全球產量的1%。

2 我國鈹資源需求預測

2.1 鈹應用領域

目前，僅有兩種鈹礦石具有商業開采價值，可用于鈹的生產，即綠柱石和羥硅鈹石，鈹化工產品氫氧化鈹是金屬鈹等下游產品的中間產品[18](圖5)。鈹消費的最大領域為鈹銅合金[19]，80%以上的氫氧化鈹用于生產鈹銅母合金[20](鈹含量4%)，母合金添加純銅稀釋， 生產鈹含量0.5%～2%各種組分的鈹銅合金。15%以上的氫氧化鈹用于生產鈹金屬，剩余不足5%的氫氧化鈹用于生產高純氧化鈹，高純氧化鈹主要用于生產氧化鈹陶瓷及鈹基復合材料。

圖4 1946～2015年全球鈹金屬生產趨勢變化圖(資料來源：據文獻[5]～[15]、文獻[17]整理)

圖5 鈹產業鏈簡化圖

2.2 中國鈹及其產品生產量與需求量

2.2.1 中國鈹及其產品生產、消費歷史與現狀

近五年，我國金屬鈹產量7～8 t；高純氧化鈹產量約7 t，按鈹含量36%，折合鈹金屬量2.52 t；鈹銅母合金產量1 169～1 200 t，按母合金鈹含量4%，鈹消費量46.78～48 t；另外鈹材等凈進口量1.5～1.6 t，鈹表觀消費量為57.78～60.12 t(表1)。

21世紀以來，我國電子電器產業快速發展，鈹銅合金系列產品消費量大幅度增加，國內鈹銅產能無法滿足市場需求，導致我國華東南地區有鈹廢料走私進口，數量不清楚。據北京安泰科信息股份有限公司估計，我國鈹銅母合金消費量3 000～4 000 t[19]，折算鈹含量為120～160 t，按鈹銅合金消費量占鈹總消費量的80%計算，估算我國鈹實際消費量為150～200 t。

表1 中國礦產鈹產量與表觀消費量

注：鈹表觀消費量=鈹金屬產量+高純氧化鈹折合鈹金屬量+鈹銅合金折合鈹金屬量+凈進口量；凈進口量=進口量-出口量。

資料來源：據文獻[17]和文獻[21]整理。

2.2.2 中國鈹及其產品2030年消費量預測

2.2.2.1 國外機構鈹需求量預測

據2012年GIA(全球工業分析公司)發布的鈹研究報告摘要，到2017年全球鈹需求量將增至505 t(鈹金屬量，下同)，主要消費國和地區是美國和歐洲，亞太地區鈹需求平穩增長，該地區鈹的主要消費國是中國，預測鈹需求量年均增長7%。GIA統計2015年中國鈹消費量65 t，按年均增長率7%計算，到2020年、2025年和2030年，我國鈹需求量分別為91 t、128 t和180 t。

2.2.2.2 本文鈹需求量預測

未來15年，預期我國軍工、航天航空、核電、衛星和醫療儀器等高科技行業穩健發展，對鈹金屬、鈹銅合金和鈹化合物需求平穩增加；由于鈹具有毒性，價格昂貴，在民用領域的應用受到限制，并且替代材料可以替代鈹銅合金彈性材料，預期民用領域對鈹需求基本穩定。

鈹用于制造高端儀器設備中的具有特殊功能的零部件，用量很少，常規預測方法完全不適用于鈹需求量預測。本文根據鈹產業專家判斷，參照美國鈹消費歷史，預測未來15年內，我國鈹需求年均增長率為3%～5%，年需求量170～310 t；折合氧化鈹需求量為472～861 t，按鈹精礦品位氧化鈹含量5.5%，鈹化工氧化鈹回收率75%，鈹精礦需求量約1.1萬～2.1萬t。

2.2.2.3 鈹需求量預測結果比較與評估

美國軍工和航空航天等高科技行業比較先進，本文認為我國鈹需求量參照美國近25年鈹消費量變化更合適。我國制造業從中低端水平向中高端水平發展，是穩健發展過程，對鈹需求年均增長率為3%～5%更合理(表2)。

表2 不同機構預測我國鈹需求量

3 中國鈹資源保障程度分析

3.1 中國鈹礦工業儲量

據國土資源部信息中心2016年的調查報告，中國查明的鈹資源量以BeO計達到57.16萬t(截至2014年底)，除暫不能利用的查明資源量2.06萬t，剩余54.79萬t。但符合工業開采的儲量只有1.44萬t，只占已探明儲量的2.6%左右。按采選冶綜合回收率(BeO)26%計算(其中采礦回收率60%，選礦回收率65%，冶煉回收率75%)，即使將已探明所有工業儲量的鈹礦石都開采出來，可回收利用的BeO也只有0.37萬t，如按每年生產150 t BeO計算，鈹資源的工業儲量只夠保障到2040年。

3.2 中國的鈹礦山產能

通過礦山實地調查及向行業專家咨詢，我國目前可規模化回收鈹礦的礦區只有2處。新疆可可托海稀有金屬礦3號脈，2002年復產，年產能綠柱石(含BeO 7%～8%)1 600 t。云南香格里拉鎢鈹礦年產能鈹粉精礦1 000～1 500 t(含BeO 6.5%～7.5%)。中國的鈹礦年產能為63.72～86.58 t(鈹金屬量)，但實際生產量遠小于產能，究其原因，在于我國鈹礦品位偏低、成本高，價格相對于國外偏貴，導致國內生產企業銷售困難，從而生產量遠小于產能。而我國的實際需求量在150 t(鈹金屬量)以上，所以即便生產量達到最大，也無法滿足市場需求，依然需要從國外進口來保障我國對鈹資源的需求。

3.3 中國鈹資源的回收利用

鈹雖然是一種可回收性的金屬，但是我國鈹資源回收利用還較為初級。主要是因為80%的鈹以鈹銅合金形式消耗，鈹銅合金含0.1%～4%的鈹，它們難以熔析，因而幾乎不能循環利用回收其鈹價值，多數廢棄的鈹銅合金廢料的循環利用最終主要回收銅的價值。另外，許多金屬鈹存在于核反應堆和核武器中，難以循環利用，而且所含的鈹可能已造成污染。美國生產并消費了全球70%以上的鈹，只有美國實現了鈹的循環利用，利用率約10%，因此建立我國鈹的回收利用體系也是未來重要的行動目標。

3.4 我國利用境外鈹資源現狀及問題

3.4.1 現狀

目前，美國生產了世界上70%的鈹礦石，但美國禁止金屬鈹出口，對國防軍工和高技術用金屬鈹的出口更是嚴格控制；哈薩克斯坦德烏爾巴冶金廠(UMP)是蘇聯唯一一家鈹冶煉廠，其產量約占世界鈹產量的11%，UMP的鈹精礦主要來源于蘇聯解體前的儲備，1999年末，美國Materion公司提供給UMP公司頭兩年的鈹生產資金，并且進行設備投資(共計2 500萬美元)以及技術轉讓。作為回報，UMP為Materion公司獨家提供鈹產品，直到2012年。美國通過資金和技術滲透，成功將俄羅斯唯一一家鈹冶煉廠UMP公司龐大的鈹生產能力變成其鈹資源的供應基地。俄羅斯和巴西兩國都有豐富的鈹儲量；非洲的莫桑比克和馬達加斯加、贊比亞等國生產了約占世界1%的鈹礦石。

2004年以前我國主要進口鈹礦的來源地是俄羅斯，原礦主要形式是硅鈹石，篩選富集成品鈹(粉礦)發到國內。俄羅斯采礦和精礦的生產因蘇聯解體后軍事需求減少，于1997年停產。供應我國的鈹礦主要來自蘇聯解體前的儲備，2004年以后俄羅斯沒再向我國連續供應鈹礦。2004年后國內采購的鈹礦主要來源地是南美洲和非洲，通過查詢海關數據，每年鈹礦進口數量不超過1 000 t。南美洲鈹礦主要來源地是巴西，但巴西鈹礦貨源主要供應到美國，供往我國的越來越少；非洲鈹礦貨源地比較廣泛，有馬達加斯加、烏干達、坦桑尼亞等，近幾年我國來源于非洲的鈹礦石逐年增加，品位也較好。

3.4.2 問題

我國境外鈹資源供應連續性得不到保障，如：俄羅斯的鈹礦企業已經停產，對我國供應中斷；巴西鈹礦因美國高價競購，我國企業缺少優勢，而絕大部分供應到美國；非洲鈹礦供應到我國也是近幾年才開始和增長，在境外還沒有一個鈹礦原料來源地能向我國持續多年供貨。另外，由于南美洲各國受美國制約較為嚴重，在該區域投資鈹礦的可行性較低。

4 中國鈹資源發展戰略方向

1) 加強富鈹資源的勘探與研發低品位鈹礦的回收利用技術。我國可回收利用的BeO只有3 700 t，如按每年生產150 t BeO計算，我國鈹資源的工業儲量只夠保障到2040年。因此,建議由政府主導，組織有關地質部門加強資源勘探，特別是富鈹資源的勘探與開發。另外,我國鈹礦床的品位普遍低于0.2%以下，我國鈹資源量超過萬噸，但品位低于0.2%的礦區有9個，因此建議國家給予一定的財政支持，鼓勵科研單位與企業合作，共同研發低品位鈹礦的回收利用技術。

2) 金屬鈹劃歸國家相關機構管理，并建立儲備制度。美國金屬鈹的管理直屬于國防部，對金屬鈹產業的發展均推行特殊扶持政策，美國眾議院武裝部隊委員會還對金屬鈹的供給予以監管。由于金屬鈹的應用仍集中于國防軍工和航空航天領域，應用領域窄，靠企業自身積累來推動和支撐一個國家的鈹工業幾乎是不可能的，金屬鈹研究投入大而收益小，生產和研發技術門檻高，且有毒，即使在美國鈹產業發展也是由國家統一調控，管理直屬于國防部且都建立了鈹國防物質儲備庫。而我國鈹的生產和庫存都在各省不同企業手上，因此建議我國金屬鈹應該劃歸國家相關機構(例如國防軍工企業或國家物質儲備局)統一管理并建立相應的儲備庫。

3) 鼓勵國內企業海外投資鈹礦資源。俄羅斯的葉爾馬科夫斯克礦床是該國已知最高品位的鈹礦，在一些區域氧化鈹含量可達5%。此礦床在1980～1991年間共計開采了3.5萬t BeO品位 8%和10%的鈹精礦，所產精礦全部供給哈薩克斯坦烏爾巴冶金廠進行鈹冶煉加工。隨著蘇聯解體，軍事需求用鈹減少，該礦不再供給烏爾巴冶金廠，于1991年礦石生產終止，現在該礦床高品位儲量的一半已被開采，剩余一半歸俄羅斯外貝加爾斯克采選聯合公司。中國可以通過資金和技術對該公司進行投資或參股收購等方式進行支持，以換取俄羅斯的優質鈹礦石。同樣的方式，可以與巴西唯一的綠柱石精礦生產商Coriolano Limitada公司合作獲取巴西的鈹礦石。非洲鈹礦儲量約占全球10%，產量約占全球1%，產量較小，礦床的具體信息無法得知，而且非洲來源的礦石主要是一些珠寶開采企業開采珠寶選出來的尾礦，很多都是通過人工手選，機械化程度低，我國現有的一些鈹礦貿易商也是在非洲各地零散收集鈹礦然后集中發到國內，因此建議國家在非洲設立分支機構有意識地收購鈹原料。