陳正國,顏玲亞,高樹學
(1.中國建筑材料工業地質勘查中心,北京 100035;2.中國建筑材料工業地質勘查中心山東總隊,山東 濟南 250100)
非金屬礦是三大礦產之一,在經濟社會發展中具有重要作用。隨著科技進步,不斷有新的礦種(亞種)出現,不斷有新的用途被開發出來[1]。由于應用領域的開拓,而身價倍增,發展迅速,尤其在節能環保、新一代信息技術、生物、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車等戰略性新興產業得到廣泛應用,其戰略地位不斷提升。在現代社會,非金屬礦產資源的開發利用程度,更是一個國家科技水平和經濟實力的綜合體現,可以預測人類將回歸大量使用非金屬礦產的“新石器時代”[2]。“十四五”期間,在“在碳達峰、碳中和”的規劃目標下,將大力發展風能、光伏發電及新能源汽車,以減少碳排放量,晶質石墨、葉蠟石、石英等非金屬礦產將發揮更重要關鍵作用。本文根據戰略性新興產業發展必要性、存在供應風險的短缺性、國內資源豐富并具有一定話語權的市場優越性等因素,厘定出晶質石墨、螢石、石英、葉蠟石、硼、重晶石、硅藻土、高嶺土、滑石、石榴子石為戰略性非金屬礦礦產,并分析其供需形勢,提出開發利用建議。
礦產資源由于資源稟賦特征,在全球分布不均,致使各國很難完全自給自足,制約和影響相關產業發展。為加強礦產資源保障和儲備,不同國家和國際組織從資源安全、產業發展等角度出發,分別提出了“關鍵礦產”、“戰略性新興礦產”和“戰略性礦產”等概念,這些概念既相互關聯又各有側重,無嚴格統一界定,且在不同時期甚至有所交叉,充分體現了各地對礦產資源認知和管理理念的差異[3]。
所謂關鍵礦產是指對國家經濟和安全至關重要的礦產,主要是美國和歐盟等西方發達國家提出的概念。國際上,關鍵礦產并無統一、嚴格的定義,各國各機構一般根據各自的經濟重要性和供應風險等因素確定。西方發達國家從20 世紀70 年代開始從事與軍工有關的關鍵金屬礦產的研究,這一時期的關鍵礦產也稱為戰略性礦產[3]。21 世紀以來,又瞄準發展迅猛的戰略性新興產業。目前,美國和歐盟等西方發達國家對關鍵礦產的定義相對統一,指既具有重要經濟性,又存在較高的供應風險的一類礦產,同時還增加了戰略性新興產業發展需要的內容。
我國有學者認為,關鍵礦產是人類社會發展到關鍵階段,在關鍵場合發揮關鍵性作用的礦產資源。并根據我國戰略性新興產業發展的需要和國內外發展趨勢,將年需求量不超過20 萬t 且應用領域十分廣泛的稀有金屬、稀土金屬、稀散金屬、稀貴金屬、關鍵性的黑色和有色金屬以及稀有氣體、鈾、部分非金屬礦產資源歸屬于關鍵礦產[4]。
不同國家由于經濟、技術發展階段不同,采取的國家發展戰略不同,所需要的關鍵礦產自然不同,所以,關鍵礦產是一個動態概念,一般來說,影響或制約一個國家經濟發展的緊缺礦種或者優勢礦種,會被認定為關鍵礦產。通常也被形象地描述成在國際上“被別人卡脖子”或“卡別人脖子”兩種狀況(具有“殺手锏”效應),在我國則是維系國民經濟正常運行的關鍵性礦種、支撐高新技術和戰略性新興產業發展的小礦種(發揮“四兩拔千斤”的作用)[5]。
戰略性新興產業是對經濟社會全局和長遠發展具有重大引領作用的產業。戰略性新興產業包含三方面的內涵: 一是長期性和重要性,主要體現重大技術突破和重大發展需求為基礎,對經濟社會全局和長遠發展具有重大引領作用; 二是區別于傳統的產業,主要體現在知識技術密集、物質資源消耗少、成長潛力大、綜合效益好;三是需要政府扶持和引導,主要體現政府對戰略性新興產業的界定、扶持政策等。
戰略性新興礦產是在以往戰略性礦產的基礎上附加了戰略性新興產業所需礦產的定義。2011 年,我國發布的《找礦突破戰略行動綱要(2011~2020年)》,明確提出加大“三稀”礦產以及高純石英、晶質石墨、金剛石等勘查投入,盡快實現找礦重大突破;2016 年我國印發了《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》,提出戰略性新興產業包括新一代信息技術、高端裝備制造、新材料、生物產業、新能源汽車、新能源、節能環保、數字創意產業、相關服務業等9 個方面。礦產資源是其發展的重要基礎。簡單地說,戰略性新興礦產就是在9 大戰略性新興產業中發揮關鍵作用的礦產資源。
礦產資源安全始終是國家可持續發展的核心問題。早在2002 年,陳毓川[6]院士將戰略性礦產界定為對國家經濟、社會發展、國防安全必不可少、而國內不能保證的礦產資源及可影響國際市場的礦產資源。2016 年,我國發布的《全國礦產資源規劃(2016~2020 年)》,將石油、天然氣以及晶質石墨和螢石等24 個礦種(組)列為戰略性礦產,這是我國首次提出戰略性礦產目錄,體現了國家對戰略性礦產資源的高度重視。陳其慎[7]提出在我國戰略性礦產往往是指具有國家戰略意義、需要從國家層面高度重視的礦產資源。王登紅[5]提出“戰略性關鍵礦產”是在戰略性新興產業領域中必需的或者能夠發揮關鍵性作用的礦產。汪靈[8]提出對“戰略性”和“關鍵性”礦產資源種類的劃定必然是動態、發展的。
綜上所述,戰略性礦產是具有中國特色的新概念,它是同時包括國家經濟安全、國防安全和戰略性新興產業發展等三大要素,并同時包括戰略性能源礦產、戰略性金屬礦產和戰略性非金屬礦產等三大類礦產資源。我國戰略性礦產概念的提出,有助于進一步重視戰略性礦產的保護與開發利用,通過加強戰略規劃、戰略性礦產目錄、形勢分析與預警、經濟技術與生態評價、科學技術研究與創新、信息開發利用等方面的制度建設,確保戰略性礦產的安全穩定供應,保障國家經濟安全、國防安全和戰略性新興產業發展需求。
國外非常重視戰略性礦產資源保障,2009 年日本列入的31 種優先發展的戰略性礦產中包括硼[3],2012年日本30 種關鍵礦產包括石墨、硅、螢石等3 種非金屬礦;2017 年歐盟公布的27 種關鍵原材料包括重晶石、天然石墨、硼(酸鹽)、螢石、磷、硅、石棉等7 種非金屬礦產;2018 年美國內政部公布的35 種關鍵礦產清單包括螢石、天然石墨和重晶石等3 種非金屬礦產;2019 年澳大利亞發布的《關鍵礦產戰略2019》24 種關鍵礦產中包括石墨[9]。2016 年我國將晶質石墨和螢石等非金屬礦產也列為戰略性礦產。
戰略性非金屬礦產是指對經濟高質量發展和國家安全至關重要的非金屬礦產。具體包括三個方面含義:①戰略性新興產業發展所必需;②國內短缺、供應存在風險;③國內資源豐富、能夠提升國際話語權和控制力。戰略性新興產業代表新一輪科技革命和產業變革的方向,是培育發展新動能、獲取未來競爭力的關鍵領域。加快戰略性新興產業發展、實施“中國制造2025”,已成為我國的國家戰略。戰略性非金屬礦產對支撐戰略性新興產業發展、支撐制造強國的實現具有重要的作用。
根據戰略性非金屬礦產的定義,重點關注以下5個原則:①戰略性新興產業某個領域重要產品生產制造的關鍵原材料,這些礦產或者作為組分材料進入產品之中,或者作為輔助材料消耗于產品生產過程,均是戰略性新興產業發展所必需,并且難以替代,即便在工藝上能夠實現替代,也可能對產品的技術性能和經濟成本造成影響;②重點關注與戰略性新興產業密切相關的非金屬礦產,排除相關性不強的基礎性非金屬礦產,以便聚焦重點礦種;③用于戰略性新興產業領域的消費量占總消費量一定比例,或戰略性新興產業使用其中一部分特定資源;④優勢礦產(資源優勢、市場優勢):出口占比較高,或別國列入的關鍵礦產,同時我國是其主要進口來源國(對別國造成一定供應風險);⑤緊缺礦產:存在貿易安全的非金屬礦產,對我國戰略新興產業造成一定供應風險的礦產。
根據戰略性非金屬礦產的定義及界定原則,綜合考慮我國非金屬礦產資源現狀、應用領域、未來需求等,暫定晶質石墨、螢石、石英、葉蠟石、硼、重晶石、硅藻土、高嶺土、滑石、石榴子石這10 個礦種為戰略性非金屬礦產。其中:晶質石墨、硅藻土、高嶺土、滑石為優勢礦產,重晶石、葉蠟石和螢石由優勢礦產逐步變為緊缺礦產,緊缺礦產為石英(高純)、硼、石榴子石(表1)。

表1 10 種戰略性非金屬礦產的重要性和2019 年資源及貿易情況 (單位:萬t)
石墨的傳統用途包括剎車襯里、潤滑劑、粉末金屬、耐火材料和煉鋼等。戰略性新興產業廣泛使用石墨:在信息技術領域,手機、平板電腦芯片散熱均要使用天然石墨散熱膜,石墨烯作為一種透明導電材料,可以替代傳統的氧化銦錫(ITO)薄膜用于觸摸屏,未來石墨烯可能用于制作高頻電子器件和光電器件;在新能源領域石墨用作核電閥門密封材料、鋰電池電極材料;石墨用作(氫)燃料電池雙極板可能成為未來最主要用途;在高端制造領域用作航空航天器密封材料、船舶防腐涂料,紅外屏蔽(隱身)材料、雷達遮蔽材料等,高導熱柔性石墨膜是航天器三線陣電荷耦合(CCD)立體相機成像質量的重要保障條件。基于石墨關鍵用途,《戰略性新興產業分類(2018)》將石墨及碳素制品納入新一代信息技術中的電子核心產業、前沿新材料、新能源產業、節能、密封、保溫材料、新能源材料制造等多個領域[12]。
我國是石墨資源大國、生產大國、消費大國及貿易大國。2019 年石墨(晶質)基礎儲量9 895.20 萬t(其中儲量978.61 萬t),2019 年產量、消費量、出口量分別為:125 萬t(占世界73.5%)、115.81 萬t(占世界59.9%)、28.89 萬t(占世界73.5%)。由于石墨深加工技術落后,在大量出口鱗片石墨的同時,大量進口石墨深加工產品。2019 年,我國進口石墨19.7萬t,其中電池負極材料用球化石墨進口700t(60%以上從日本進口),平均進口單價約6 783.14 美元/t(從美國進口的球化石墨約5 萬美元/t),球化石墨進口價格是鱗片石墨出口價格的11 倍以上。球化石墨等深加工產品進口數量逐年上升,我國石墨資源利用效率亟待進一步提升。相比美國等發達國家,我國還沒有對石墨資源進行儲備及保護性開采。自2011年以來石墨產量、消費量、進口量、均呈增長趨勢(圖1、圖2)。預測未來新能源汽車的發展將徹底改變石墨的需求趨勢,使石墨消費重心從傳統耐火材料等產業轉向戰略新興領域。

圖1 2011~2019 年我國石墨產量、消費量及自給率

圖2 2011~2019 年我國石墨進、出口量
超過50%的螢石用于氟化工,約25%用于煉鋼助熔劑,約15%用于水泥、玻璃、陶瓷等工業。氟化工對螢石的利用首先是轉化為氫氟酸(HF),氫氟酸是煉鋁的關鍵原料,也是生產其他含氟化學品的主要原料。大約20%的醫藥產品、30%的農用化合物含有氟。氫氟酸及其他含氟化學品廣泛應用于戰略性新興產業。在信息技術領域用于生產集成電路、薄膜晶體管液晶顯示器、半導體、光纖激光器和光纖放大器等。在新能源領域用于鈾濃縮和提純加工(氫氟酸是不可替代原料),用作鋰電池電極、電解液和隔膜材料。在高端制造領域用于火箭燃料氧化劑、航空發動機和航天推進劑系統密封材料、飛機蒙皮涂料,用于導彈紅外跟蹤器窗口材料和宇宙飛船紫外光學儀器透鏡材料、原子激光器材料,用于雷達表面涂層、艦船防腐涂料等。第四代核反應堆釷基高溫堆使用液態氟熔鹽(FLiBe)作冷卻劑。新醫藥產業中,含氟化合物因具有易溶于脂質、安全、健康、副作用小等特性,在抗癌劑、麻醉劑、殺菌劑、動物用藥等新醫藥產品制備中被大量使用[13]。
我國螢石儲量居世界第二,產量、消費量居世界第一,2019 年世界螢石儲量3.1 億t、產量580 萬t。我國螢石基礎儲量5 198.16 萬t(其中儲量1 689.36萬t)、約占世界16%,產量400 萬t、約占世界57.1%。2019 年我國螢石消費量、出口量、進口量分 別 為369 萬t、68.77 萬t、37.41 萬t。自2011年以來,螢石消費量保持穩定(圖3),未來與戰略性新興產業密切相關的氟化工業對螢石的需求會持續增長。近年來我國螢石進口數量總體呈上升趨勢(圖4)。2019 年靜態保障年限僅為11 年,且隨著多年的開采,高品位、易開采的螢石資源減少過快,螢石逐漸由優勢礦產變為緊缺礦產。

圖3 2011~2019 年我國螢石產量、消費量及自給率

圖4 2011~2019 年我國螢石進、出口量
國外螢石資源較豐富的國家有墨西哥、南非和蒙古,儲量分別為6 800 萬t、4 100 萬t、2 200 萬t,產量分別為110 萬t、26 萬t、22 萬t。
石英傳統用途包括玻璃、陶瓷、鋼鐵、鋁合金和有機硅化工等。高純石英原料廣泛應用于戰略性新興產業,最重要的用途是在信息技術領域,用于制作集成電路(芯片),包括處理器、存儲器等;其次是制作石英光纖、液晶顯示器玻璃基板、晶圓生長容器石英坩堝、光掩模基板,石英晶體振蕩器,印刷電路板等。在新能源領域用于制作太陽能電池組件。在高端制造領域用于航天器光學系統、紅外跟蹤系統、分光器、準分子激光器、光電探測器等窗口材料,用于飛機、火箭、衛星等防熱部件,用于導彈天線罩、軍事飛行器雷達罩。
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我國石英資源細分為冶金用、玻璃用、水泥配料用等種類。普通用途的石英砂、石英巖、脈石英等資源目前可保障。國內尚未查明具有一定規模的高純石英優質原料。所謂高純石英優質原料是指在一定的工藝條件下,能夠提純加工出SiO2純度大于99.99%(4N)的高純石英高端產品的天然石英礦物原料[8]。受資源限制,2019 年我國石英類產品進口量277.01 萬t;其中SiO2純度99.99%的超高純石英進口量14.54 萬t,進口價格高達9 044.54 美元/t。自2011 年以來,石英類產品進口量呈快速增長趨勢(圖5)。我國可用于提純高純石英的原料規模小,資源稟賦較差、供需形勢嚴峻。

圖5 2011~2019 年我國石英產品進口趨勢
當前全球半導體行業產值占GDP 的比例約0.5%,硅半導體占半導體的比例超過90%。高純石英原料的尋找既具有保障新一代信息技術產業發展的戰略意義,也具有很現實的經濟意義。
葉蠟石用于耐火材料、油漆和陶瓷領域。在戰略性新興產業的應用主要作為組成成分生產玻璃纖維(生產1t 玻纖,需要0.6t 葉蠟石)。在信息技術領域,玻璃纖維用于制作光纖纖芯包層,印刷電路板玻纖電子布;在高端制造領域,玻璃纖維用于制作直升機漿葉、方向舵、雷達罩、各類儀表盤、飛機固體發動機殼體等,用于制作導彈外殼、防彈盔甲、宇航服反射絕緣層和外防火層;在新能源領域,玻璃纖維布用于風力渦輪機葉片,鋰電池隔板、隔膜。在健康環保領域,玻璃纖維過濾材料用于過濾各種煙氣粉塵,血液凈化,用于汽車尾氣處理。此外,葉蠟石作為主體材料,可用作金剛石、立方氮化硼等超硬材料生產中密封傳壓介質材料[14],年需求量約4 萬t。而葉蠟石的脫水溫度為600~800℃,是一種較理想的燒蝕材料,已應用于航天領域[15]。
我國玻纖生產原料有葉蠟石和高嶺土,葉蠟石為原料的生產廠家數量占81%以上,玻纖產量占70%[16],2016~2019 年,葉蠟石用于玻璃纖維領域的消費量約151.2~229 萬t,需求量逐年提升。
2019 年我國葉蠟石基礎儲量2 952.17 萬t(儲量332.75 萬t),玻璃纖維用葉蠟石約占資源儲量的25%(765.42 萬t),葉蠟石需求量約310 萬t(其中玻璃纖維需求量約229 萬t),靜態儲采比僅10 年,并呈逐年降低的水平(圖6)。其中用于玻璃纖維、超硬材料合成領域用葉蠟石資源緊缺,對我國新材料產業造成一定的供應風險。

圖6 2011~2019 年我國葉蠟石儲采比趨勢
世界上超過四分之三的硼資源被用于陶瓷、洗滌劑、肥料和玻璃生產。戰略性新興產業也廣泛使用硼。在信息技術領域,硼是重要的半導體摻雜劑,用于制作p 型半導體。在新能源領域,硼用作壓水堆中子吸收劑,碳化硼用作高溫氣冷堆、快中子增殖反應堆中子吸收體。在高端制造領域,高純度硼粉(99%)用于固體火箭含硼富燃料推進劑,硼化物用作空間核反應堆控制棒和飛行器鼻錐、機翼前緣、發動機渦輪風扇等超高溫部件材料。釹鐵硼(Nd2Fe14B)永磁材料廣泛用于各領域,如新能源汽車電動機、風力發電機、機器人伺服電機和步進電機、核磁共振成像儀等。含硼超導材料二硼化鎂是一種前沿新材料,在磁懸浮列車、核磁共振成像、高效電力傳輸等方面有廣闊應用前景。在新材料領域,近年來硼元素將應用于新一代鋰硫電池、高效晶硅太陽能電中[17-18]。
2019 年我國硼礦基礎儲量(B2O3含量)3 873.87萬t(其中儲量1 388.32 萬t),主要分布在遼寧(沉積變質型)和青海(鹽湖型)。當前開采加工利用的主要是遼寧硼鎂石礦石,這部分礦石基礎儲量僅有163 萬t,大量硼鎂鐵礦、鹽湖型硼礦暫不能規模化工業利用。火山沉積型硼礦可以利用但規模小。2019 年我國硼產量、消費量、進口量分別為25 萬t、49.79 萬t、25.12 萬t,出口量僅為0.34 萬t。國內硼砂及精礦、硼的氧化物及硼酸較難滿足國內市場的需求,一直大量進口,2017 年我國硼砂進口對外依存度達到82%[19],主要從美國進口;硼酸則主要從美國、俄羅斯、智利和玻利維亞進口;天然硼酸鹽主要從玻利維亞進口。硼進口份額占比及進口國家集中度風險較高。由于近年來,美國“單邊主義”等貿易保護主義措施,為我國未來進口硼增加了不確定性。
重晶石用于鉆井泥漿行業占85%~90%,鋇化工行業5%~10%,其他用途低于5%。目前, 全球只要涉及到油井生產或油氣混合井生產都應用重晶石,尚無其他性價比更優的替代礦產。重晶石也是鋇化工及防核輻射等軍工原料的最優選擇,并在世界范圍內被廣泛應用[20]。
重晶石是我國優勢礦產,儲量居世界第三,約占世界的12%。位居第一的為哈薩克斯坦,儲量8 500 萬t,占比28.43%,印度儲量5 100 萬t,占比17.06%。2019 年我國重晶石基礎儲量3 469.12萬t(儲量1 270.89 萬t)。2019 年我國重晶石產量、消費量、出口量分別為290 萬t(約占世界3%)、189.21 萬t(約占世界18%)、112.61 萬t(約占世界26%)。我國是全球第一大重晶石出口國,主要出口到美國、墨西哥、荷蘭、沙特、馬來西亞等油氣生產國。美國重晶石高度依賴進口,2014~2018 年美國重晶石平均對外依存度高達82%,其中有68%來源于中國[20]。自2015 年以來,我國重晶石出口量逐年降低,進口量呈波動增長趨勢(圖7)。

圖7 2015~2019 我國重晶石(硫酸鋇)進、出口量
我國重晶石經過20 多年的過度開采,儲采比由2001 年的29.04 快速下降到2019 年11.96,資源安全風險不斷升高。重晶石被歐美列為關鍵礦產,根據遏制力原則,我國作為供應鏈另一端的生產大國,重要貿易對象國重視的關鍵原材料,我國也應列入戰略性礦產加以重視。
硅藻土的最大用途在健康環保領域,包括純化酒類和清洗潤滑油脂,去除供水系統中的微生物污染物,吸附玻璃生產、電池生產廢水中的重金屬離子,處理造紙廢水、印染廢水、城鎮生活污水、含油廢水,用作無毒殺蟲劑,在生物材料領域硅藻土主要用作是生物催化技術重要的載體材料,用于人類血漿的過濾、藥物加工等。硅藻土還可制作石英球形微粉,在信息技術領域用于電子封裝。在高端制造領域用于飛行器防熱部件。在新能源領域,硅藻土被認為是制造多孔硅電池負極十分有前景的原材料[21],硅—氧化錳有望作為超級電容器電極材料,硅藻太陽能電池是硅太陽能電池的一個發展方向,硅藻土還是室溫儲氫的理想物理吸附材料,硅藻土復合材料可作為潛熱儲能技術相變材料。
2019 年我國硅藻土基礎儲量2.03 億t(儲量1.49億t),其中吉林省基礎儲量1.60 億t(儲量1.19 億t),占全國79.2%。2019 年我國硅藻土產量、消費量、出口量、進口量分別為42萬t、42.02萬t、1.08萬t、1.12萬t,供需基本平衡。優質硅藻土僅集中于吉林省長白山地區,其他礦床大多含較多雜質,不能直接深加工利用。從全球看,美國是最大資源國、生產國和消費國,我國硅藻土資源開發利用具有較大發展空間,進、出口量在1 萬t 左右(圖8),總體供應風險不大。
高嶺土是先進陶瓷、功能填料、催化劑等材料,用途包括陶瓷工業、造紙工業、涂料、耐火材料及水泥工業、石油化工和醫藥紡織等多個領域[22],在戰略性新興產業用于建筑相變儲熱材料、太陽能儲能材料、生物醫藥、吸附材料、分子篩原料[23]。
我國是高領土資源大國,2019 年高嶺土基礎儲量73 398.74 萬t,我國高嶺土產量世界排名第五位,2019 年產量、表觀消費量、出口量、進口量分別為320 萬t(占世界8%)、290.04 萬t(約占世界7%)、92.03 萬t(約占世界9%)、62.07 萬t(約占世界6%)。2012~2019 年我國高嶺土產量、消費量保持穩定,進口量呈增長趨勢,出口量呈下降趨勢(圖9)。我國高嶺土產業發展存在著優質高嶺土資源日趨緊張,優質高嶺土依賴進口。
滑石用作耐火材料、造紙、橡膠的填料、絕緣材料、潤滑劑、農藥吸收劑、皮革涂料、化妝材料及雕刻用料等。在戰略性新興產業中的應用前景廣闊,比如滑石降低陶瓷燒成溫度,節能效果顯著;滑石微孔陶瓷用于凈化汽車尾氣,減少環境污染;滑石制造高頻和超高頻絕緣電瓷,用于無線電、雷達、遙控等國防工程;在塑料中用作功能材料,明顯改善產品性能,降低成本,汽車工業向輕量化方向發展,未來滑石在汽車用塑料的需求量將會進一步加大。
我國滑石資源豐富,分布廣且相對集中。2019 年我國滑石基礎儲量8 891.69 萬t(其中儲量2 672.63 萬t),主要集中在江西、遼寧、青海、山東、廣西五省,占全國滑石儲量的92%。我國是世界上最大的滑石生產國、消費國和出口國,2019 年滑石產量、消費量、出口量分別為180 萬t(占世界27.27%)、120.68 萬t(占 世界18.28%)、68.96 萬t(占世界25.54%)。2019 年我國進口滑石9.64 萬t,主要為專門用途的滑石粉體。我國中低檔滑石供大于求、高檔滑石供不應求。2011 年以來,產量和消費量保持穩定,進口量呈上升趨勢(圖10)。

圖10 2011~2019年我國滑石生產、消費、貿易情況
石榴子石除了砂輪、砂紙等傳統用途外,也具有重要戰略性新興產業用途,在信息技術領域,石榴子石用作砂磨介質拋光和精磨半導體硅片,用于人工合成釔鋁榴石激光晶體,用于合成鎵釓榴石以制造計算機存儲元件。釔鐵石榴石是微波雷達控制高頻信號的組分。在高端制造領域,石榴子石用于航天器、飛機制造等切割和拋光作業,用于艦船、油氣采掘設備管道等切割和噴砂除銹作業。純度高、質量優的石榴子石被用作制造精密儀器儀表的軸承。在健康環保領域,石榴子石用作水過濾器的底層介質。
美國石榴子石的主要用途是噴砂(去銹)、水射流切割、水過濾介質,消費石榴子石的行業包括飛機和汽車制造商、電子元件制造商、過濾工廠等。水力射流切割產生塵埃少、切割速度高,且無火災危險,是一種新型、環保、安全的切割方式,在我國高端制造領域具有很大應用前景。2019 年我國石榴子石基礎儲量2 372.96 萬t(儲量697.7 萬t),2019 年,世界石榴子石產量120 萬t,中國產量31萬t,占比25.83%,進口石榴子石(含剛玉巖、剛玉砂及其他天然磨料)5.62 萬t,出口27.15 萬t。未來石榴子石作為研磨和切割材料,在運輸機械、軍工部門和尖端工業領域的消費市場前景看好。目前,我國具有高端工業利用價值的鐵鋁榴石資源家底不清,亟需開展石榴子石的分類評價。
(1)根據戰略性新興產業發展所必需、國內短缺的并存在供應風險性及國內資源豐富、能夠提升國際話語權和控制力等原則,初步厘定晶質石墨、螢石、石英、葉蠟石、硼、重晶石、硅藻土、高嶺土、滑石、石榴子石等10 種礦產為戰略性非金屬礦礦產。根據資源形勢、需求變化、技術進步等影響因素需動態調整。
(2)晶質石墨在戰略新興產業中,戰略地位居首位。石墨被美國、歐盟、澳大利亞列為關鍵礦產。近幾年我國加大了勘查投入,新發現了一批超大型晶質石墨礦床,資源優勢地位逐年增加。同時螢石、重晶石也是美國、歐盟的關鍵礦產,近年來,我國由于過度開發,螢石、重晶石逐漸由優勢礦產變為緊缺礦產。
(3)硅是新一代信息技術、新能源的基礎性關鍵材料,日本、歐盟將其列為關鍵礦產。我國與硅有關的可以加工高端高純石英的原料緊缺并依賴進口,我國應高度重視其資源的開發利用。
(4)葉蠟石的戰略地位逐年提升,用于新功能材料(玻璃纖維、超硬材料)中的葉蠟石供應風險較大,逐漸由優勢礦產變為緊缺礦產。
(5)硼被歐盟和日本列為關鍵礦產。未來,硼在新一代電子產品、清潔能源、新材料、新能源汽車產業等方面得到更為廣泛的應用,我國硼對外依存度高達80%,供應風險較大。應充分利用國外優質硼資源,建立多元化硼資源供給體系。
(6)硅藻土供需基本平衡,供應風險不大。但優質硅藻土在全球屬于緊缺資源。
(7)高嶺土在戰略性新興產業具有重要作用,煅燒高嶺土用煤系及硬質高嶺土為優勢礦產,其他普通砂性高嶺土為一般礦產,銅板紙用片狀高嶺土為短缺礦產。
(8)滑石在我國戰略性新興產業中的應用前景廣闊,我國是世界上滑石生產大國及消費大國,總體能滿足需求,高純白滑石不能滿足需求。
(9)目前,我國具有高端工業利用價值的石榴子石資源家底不清,亟需開展石榴子石的分類評價及完善高端利用產品結構等工作。
“十四五”規劃明確提出“堅持總體國家安全觀,實施國家安全戰略,保障能源和戰略性礦產資源安全,發展戰略性新興產業。加快壯大新一代信息技術、生物技術、新能源、新材料、高端裝備、新能源汽車、綠色環保以及航空航天、海洋裝備等產業”。戰略性礦產的安全保障問題被提到國家安全的新的重要高度。這也意味著“十四五”期間,戰略性新興產業將會快速發展,也必然對戰略性礦產資源形成巨大需求。從全球范圍看,各國對戰略性新興產業發展的支持力度空前加大,在戰略性資源控制和儲備方面的重視程度和相關行動也空前一致。針對國內戰略性非金屬礦產安全保障,提出如下建議。
(1)必須高度重視增強自主可控能力,從頂層設計發力,全力保障資源供應和全產業鏈安全。將戰略性非金屬礦納入中央及地方財政公益性、基礎性調查規劃中,改變以往在區調、礦調等基礎性工作中極少涉及非金屬礦產的狀況,有針對性地加大晶質石墨,葉蠟石、螢石、高純石英原料、硼礦、重晶石、石榴子石等礦種的勘查投入,提高資源保障,支撐戰略性新興產業高質量發展。
(2)深入分析戰略性非金屬主要應用終端、產品用途不可替代性、高端領域需求量以及前瞻應用領域,加大戰略性非金屬產業鏈關鍵技術的研發應用,打造集礦業開發—選礦提純—新材料加工—高端元器件制造—戰略性新興產業應用為一體的產業發展模式,提高資源利用效率。
(3)要以“一帶一路”建設為契機,深化礦業國際合作,充分利用中國部分戰略性礦產的采冶技術優勢,深度參與戰略性關鍵礦產的合作開發利用。同時適度開放國內市場,建立戰略性礦產合作組織,設立技術合作、市場開放、供給優先、金融支持等機制,構建從供應國到消費國的供應鏈保障體系,全面融入國際戰略性礦產資源經濟新格局。