稀有礦產資源經濟重要性評估

李芳琴

(中國地質科學院礦產資源研究所，北京 100037)

1 研究現狀

稀有礦產資源通常是指地殼中豐度低，分布稀散，難于從礦石中提取，在工業上制備和應用較晚，但在現代工業應用廣泛的礦產資源[1]。稀有礦產資源在新一代信息技術產業、高端裝備制造產業、新材料產業等戰略性新興產業中扮演著至關重要的角色，隨著全球主要國家大力發展戰略性新興產業，各大工業國之間圍繞稀有礦產資源的競爭不斷升級。中國是稀有礦產資源大國，稀有礦產品生產和消費均位居世界第一位[2]，在未來一段時期，全球經濟增長伴隨著技術變革將會增加對包括稀有礦產資源在內的眾多原材料的需求[3-4]。稀有礦產資源作為原材料處在整個產業鏈的前端，通過輸入不同的經濟部門，形成各種最終產品，進而在國民經濟領域發揮效用。

目前，國內對稀有礦產資源的研究相對有限，對其涵蓋的礦產品范圍并沒有統一的劃分界定標準。比較具有代表性的為李鵬飛、楊丹輝等[1-2,5-6]通過對22種稀有礦產資源進行界定分類[注]界定的22種稀有礦產資源為：鋰、鈹、銣、銫、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鎢、鉬、錸、鎵、銦、鉈、鍺、硒、碲、稀土金屬、鉑族金屬、稀有非金屬石墨。，分別從戰略性新興產業、環境影響、國家戰略等維度展開的研究。李鵬飛等基于戰略性新興產業發展的視角，對稀有礦產資源的戰略性以及全球供應風險進行了評估，其研究結果表明：鉑族金屬的戰略性最高，銫的戰略性最低；鎢的全球供應風險最高，石墨次之，銫最低。楊丹輝等對稀有礦產資源開發利用的環境影響采用“環境優先策略分析法”(Environmental Priority Strategy Methodology，EPS)進行了分析，結果顯示：鉑族金屬開發利用的環境影響較大，石墨的環境影響較小。除此之外，張平等[7]、丁吉琴[8]從國防安全、經濟安全、生態安全視角對稀有礦產資源戰略儲備立法的價值進行了研究。

目前，國內對于稀有礦產資源對經濟的重要性的研究處于理論定性分析階段，大多是將稀有礦產資源歸于礦產資源作的整體分析。其中，金碚[9-11]從工業化的視角研究了礦產資源的重要性，認為中國離以美國為代表的發達工業國至少還有30～50年的差距，未來需要消耗大量的礦產資源來支撐工業化發展。王世軍[12]、吳琪等[13]、高清等[14]從區域角度研究了礦產資源與區域經濟發展的關系。任忠寶等[15]運用BP神經網絡和嶺回歸預測方法，研究預測了未來我國經濟發展還需要多少礦產資源，但礦產資源對經濟發展的重要性只是作了定性描述。李鋼等[16-17]對礦產資源對中國經濟增長的約束進行了估算，認為礦產資源對經濟的短期約束較大，長期約束較小。

國外對于稀有礦產資源對經濟的重要性已經做了一部分探索性研究，基本上是在研究關鍵礦產、戰略礦產時將經濟重要性作為一項指標來考量。比較具有代表性的是NRC在研究關鍵礦產資源與美國經濟時，量化了礦物替代性的經濟重要性，認為對于某一礦產資源而言，替代品越少，該礦產則越是經濟重要[18]。歐盟委員會原材料供應小組通過考量礦產資源作為原材料進入生產領域后所流動的部門的增加值來評估經濟重要性[19-21]。在此基礎上，2017年該小組考慮到礦產資源的替代也可以改變供應短缺對歐盟經濟的影響，將替代指標納入經濟重要性的計算[22]。

本文研究的稀有礦產資源經濟重要性[注]經濟重要性是指金屬礦產資源作為原材料對經濟的重要性。主要是指一國進入生產領域的礦產資源，考慮到90%以上的稀有礦產資源均應用于制造業，所以本文聚焦于稀有礦產資源在制造業領域的經濟重要性。

2 研究方法

本文采取價值增值鏈的方法[注]同歐盟委員會原材料供應小組的做法。，根據稀有礦產資源的最終用途以及它們所流動部門的增加值來評估經濟重要性。由于增值鏈的每一步都是基于以前的步驟，原材料供應的上游瓶頸將威脅整個價值鏈，作為原材料的稀有礦產資源進入不同的價值鏈，都會產生不同的經濟重要性。該方法的好處是獨立于單礦種市場規模的大小、價格的高低，僅考慮其作為原材料對經濟的重要性。具體操作：首先，分解稀有礦產資源作為原材料的最終用途；其次，將每種用途都與國民經濟所劃分的行業相對應，這樣一來，每一種礦產的經濟重要性都歸因于以該礦產作為輸入行業的增加值。具體評估流程見圖1。

圖1 原材料經濟重要性評估流程

同時，為了更加真實地反映原材料的實際貢獻，引入資源替代(僅考慮容易獲得的替代品)這一指標。這一做法的好處是直接將替代指數納入經濟重要性的計算，不用再過分強調替代作為緩解策略的作用，具體計算公式見式(1)。

EI=∑S(AS×QS)×SI

(1)

式中：EI為經濟重要性(金屬礦產資源作為原材料對經濟的重要性)；AS為金屬礦產資源在部門S最終使用份額；QS為S部門的增加值；SI為原材料的替代指數；S為部門。

以銦為例，表1為銦經濟重要性計算，為歐盟2012年的數據。收集銦的最終用途數據，并對最終用途進行行業歸類、搜集對應行業增加值數據，同時，還需計算銦的替代指數。

由于銦的替代指數為0.95[23]，根據式(1)計算可得經濟重要性。最后，對數據進行標準化處理：將計算結果除以行業增加值的最大值，同時乘以10，可將最終結果調整為0～10之間的數值(下文同樣處理)，可得銦的經濟重要性指數見式(2)。

EI=(73954.29×0.95/191750.10)×10=3.66

(2)

3 研究內容界定及數據來源

3.1 研究內容界定

稀有礦產資源包含的礦產品并不是一成變的，與一定時期內認礦、找礦、采礦、用礦的生產實踐和科技發展水平息息相關[1]。目前，學術界對其具體涵蓋礦種并無統一界定。考慮到本文研究的核心是對稀有礦產資源的經濟重要性作出評估，以期為國家制定實施稀有礦產資源戰略提供一定的參照，因此本文將“三稀”金屬[注]根據《礦產資源法實施細則》(國務院令第152號)附件《礦產資源分類細則》及工業用途及金屬元素的性質分類。(稀有金屬、稀土金屬、稀散金屬)、鉑族金屬、我國稀缺資源鈷[注]鈷作為鋰電池的正極材料預計在未來一段時期需求會持續增長，而我國鈷資源匱乏，消費量約占全球一半，但鈷資源量僅為全球1.1%，嚴重依賴于進口。全球大約一半的鈷儲量集中在剛果(金)，2016年剛果(金)的產量占世界產量的一半以上，剛果(金)政局緊張，供應風險較大。因此本文將鈷作為稀有礦產資源納入研究。以及稀有非金屬礦產石墨界定為稀有礦產資源。同時，本文將鉑族金屬(鉑、鈀、釕、鋨、銥、銠)歸為一類，將稀土金屬(鈧、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、钷)歸為一類來研究。由于稀有金屬銣、銫數據獲取有限，稀散金屬鉈有劇毒且用量小，因此，將鉈、銣和銫剔除。本文研究的18種稀有礦產資源見表2。

表1 銦經濟重要性計算

注：占比即消費結構，指銦資源用于某一行業的份額。

表2 本文研究的18種稀有礦產資源

3.2 數據來源

由式(1)可知計算稀有礦產資源經濟重要性需要稀有礦產資源最終用途、制造業分行業增加值以及資源替代指數三方面的數據。然而，三方面有效官方數據的獲取均存在較大難度，本文對可以搜集整理的數據進行了直接應用，對無法直接獲取的數據進行了數據處理。

3.2.1 稀有礦產資源最終用途

稀有礦產資源最終用途數據根據萬德數據庫、北京安泰科信息股份有限公司、美國地質調查局(USGS)以及公開資料整理。由于現有統計資料中鈹、鉿、鎘、碲的數據未能獲得，故本文采用全球消費結構代替，由于篇幅限制，具體消費結構數據(略)。對于消費結構中未能歸于具體行業的“其他”項，本文在歐盟委員會方法的基礎上進行了改進，近似地，將消費結構可對應行業增加值的平均值等同于“其他”項對應的增加值(圖2，以鈹為例，其他4%的消費未能具體歸類到某一行業，在計算經濟重要性時，該項對應的增加值近似地采用鈹應用到可歸類行業增加值的平均值)。

(注：具體行業代碼對應行業查閱表3)圖2 2016年全球鈹最終用途、對應行業代碼及占比

3.2.2 制造業分行業增加值

由于在歐盟的計算方法中，制造業分行業增加值有官方的數據可以直接應用，而我國并沒有公開披露有效的制造業分行業增加值數據。所以，制造業分行業增加值數據獲取困難，需要建立有效的方法來估算。我國目前現有可考究的數據是2015年的全國投入產出表，投入產出表對整個國民經濟以不同產品的生產進行部門分類[24]，與國民經濟統計分類的統計維度有出入。本文利用2015年全國投入產出表和國民經濟統計分類，同時借助2017年中國工業統計年鑒對有出入的部分自定義算法做了處理，對余下部分做了近似代替[注]根據國家統計局公布的2015年投入產出表中增加值，結合國民經濟行業分類(GB/T 4754—2011)與2017年中國工業統計年鑒(收錄的為2016年的數據)中規模以上工業企業銷售產值數據，自定義近似算法，對2016年制造業分行業增加值進行了估算。，得到了2016年制造業分行業增加值的估算結果，具體結果見表3。

表3 2016年制造業分行業增加值估算結果

3.2.3 資源替代指數

為了更加真實地反映稀有礦產資源作為原材料對經濟的真實貢獻，將資源替代指數納入經濟重要性的計算，這一做法的好處是不用再過分強調替代作為緩解策略的作用。如果某種礦產存在可供替代的資源，那么其在經濟重要性的計算中，權值會相應的降低，反之，如果不存在可供替代的資源，則對經濟重要性的計算不受影響。資源替代指數計算公式見式(3)。

SI=∑i∑aSCPi,a×Sub-sharei,a×Sharea

(3)

式中：i為某種替代材料；a為候選材料的單獨應用；SCPi為材料i的替代成本、性能參數；SCP綜合考慮了替代成本與替代材料的技術性能(具體評價見表4)；Share為候選材料在最終用途中的份額；Sub-share為給定應用中每個替代品的子份額。

表4 SCP評價矩陣

注：替代成本基于現行成本考量。

由于目前國內支撐獲得有效的資源替代指數的數據有限，本文引用歐盟委員會的計算方法[23]。歐盟在計算資源替代指數時采取定性與定量相結合的方法，且在定量分析方面歐盟有公開的相關數據。但由于歐盟在資源替代指數的計算過程中，僅僅考慮容易獲得的替代品，而科技進步正在發生的還未實際統計的部分并沒有考慮進來。在本文研究的18種稀有礦產資源中，替代指數為1的金屬礦產資源：鍺、鈹、鈷、鉿、錸(稀土、鎘、鍶、鉑族、鋯、石墨未給出，本文假定其替代指數為1)；替代指數為0.9的金屬礦產資源：銦、鉭、鋰、硒、鎵、鈮；替代指數為0.8的金屬礦產資源：碲。

4 研究結果

4.1 計算結果

將18種稀有礦產資源各自最終用途、最終用途對應分行業增加值數據以及資源替代指數分別整理(表1)，按照式(1)，計算各自的經濟重要性(18種稀有礦產資源經濟重要性的計算過程分別同本文第2部分銦資源經濟重要性計算過程，此處略去)，對計算結果進行標準化處理，處理為0～10之間的數值，具體結果見圖3。

從計算結果發現：稀散金屬礦產鍺、稀有金屬礦產鋯、稀散金屬礦產銦，稀有金屬礦產鈹、稀土金屬以及稀散金屬鎘排序較為靠前，經濟重要性計算結果大于8；其次為鈷、石墨、鉭、鋰，經濟重要性計算結果位于7～8之間；鈮與錸則較為靠后。

圖3 18種稀有礦產資源經濟重要性計算結果及排序

4.2 影響因素分析

1) 由于本文采取價值增值鏈的方法，將稀有礦產資源的重要性歸因于其應用行業的增加值，這在一定程度上可能會夸大稀有礦產資源在整個經濟中的作用。考慮到對研究的18種稀有礦產資源均采用同一做法，并對計算結果作了標準化處理，且預期得出的是各種稀有礦產資源經濟重要性的排序，所以這一方法相對可行。

2) 由于在計算資源替代指數時僅考慮容易獲得的替代品，現實經濟中客觀存在的或由于科技進步正在發生的而未能實際統計的替代并沒有考慮進來，這會對計算結果的客觀性造成一定程度的影響。

3) 由于制造業分行業增加值為估算數據，其誤差度也會帶來計算結果的小幅偏差。

5 結 語

當前，中國處在工業化的中后期階段，未來一段時期，隨著戰略性新興產業以及“中國制造2025”“互聯網+”“雙創”新興工業革命的不斷興起，稀有礦產資源將會扮演越來越重要的角色。“三稀”(稀有金屬、稀土金屬、稀散金屬)礦產資源是新一代尖端武器、信息技術、節能環保、醫藥和醫療設備、高端裝備制造、新材料、新能源汽車等所需要的功能材料、結構材料和關鍵性原料[25]，是未來社會發展的重要基石；鈷作為鋰電池的正極材料預計在未來一段時期需求會持續增長，我國鈷資源匱乏，全球大約一半的鈷儲量集中在政局動蕩的剛果(金)；鉑族金屬、石墨以及其制品在戰略性新興產業應用前景廣闊。本文對18種稀有礦產資源的經濟重要性進行評估結果進行了排序(圖3)，研究各礦種作為原材料對經濟的重要性，以期為國家制定實施稀有礦產資源戰略提供一定的參照。