中國碲資源特征及勘查開發利用現狀

王成輝，趙晨輝，李德先，陳炳翰，李 陽，劉金宇，張能鑫，方 勇

（1. 自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，中國地質科學院礦產資源研究所，北京 100037；2. 自然資源部深地科學與探測技術實驗室，北京 100094；3. 成都理工大學地球與行星科學學院，四川 成都 610059）

0 引言

碲是目前地學界公認的八種分散元素之一，由奧地利人繆勒（Müller F J）于1782年在薩拉特納發現，1798年德國著名的礦物學家克拉普羅特（Klaproth M H）將其命名為tellurium（來自于拉丁文tellus，即“地球”之意），元素符號定為Te。碲的克拉克值僅0.01×10-6或更低[1]，在地殼中絕大部分都分散到硫化物礦物的晶格中，只有在硫濃度明顯降低的場合，才有可能形成獨立的碲礦物。由于碲是親地幔地核、高揮發分、水溶性差、易富集于硫化物的元素，碲含量高是巖體源巖中含有幔源組分的標志[2]，與碲相關的礦床其成因也與深部巖漿活動或地幔密切相關。

碲的用途廣泛，除了應用于冶金、石油、電子、玻璃、陶瓷、醫藥、化工等傳統領域，在光伏電池、電腦芯片、紅外探測等新能源、新材料等新興產業中也有廣泛的應用，全球對碲資源的需求量越來越大。中國碲資源豐富，作為全球主要的碲生產國，碲資源的開發利用及保護對中國乃至全球都有著重要的意義。

本文在《中國礦產地質志·稀散金屬礦卷》研編的基礎上，對中國碲礦資源特征和勘查開發利用情況進行了系統梳理和總結，并對未來碲產業的發展趨勢進行了初步分析，以期對中國碲資源的合理利用提供基礎數據支撐。

1 中國碲礦的資源特征

中國碲礦資源居世界前列，擁有全球僅有的獨立碲礦床-四川省石棉縣大水溝碲礦。目前，中國已查明碲礦產地63處，其中，獨立碲礦1處（圖1）。中國伴生碲礦資源較為豐富，分布在廣東、江西、甘肅、陜西等16個省（區），資源儲量主要集中于廣東、江西和甘肅3省（表1），分別占全國碲礦資源儲量的37.95%、32.76%和22.37%，3省資源儲量之和占中國資源儲量的93.08%。礦床類型以熱液型多金屬礦床、矽卡巖型銅礦床和巖漿銅鎳硫化物型礦床為主，分別占中國伴生碲儲量的44.77%、43.89%和11.34%[3]。據統計，廣東曲江大寶山銅多金屬礦（占全國伴生碲儲量的37.95%）、江西九江城門山銅礦（占比32.76%）、甘肅白家咀子（占比9.97%）和金川銅鎳礦（占比12.35%）為中國4個大型、超大型伴生碲礦床，這4個礦床碲資源儲量之和為中國伴生碲資源儲量的93.08%。

圖1 中國碲礦產地分布圖Fig. 1 Distribution map of tellurium production areas in China

表1 中國碲礦產地一覽Table 1 List of tellurium production areas in China

續表1

根據自然資源部全國礦產資源儲量統計數據，2020年中國碲礦資源儲量3024.50 t，集中分布在江西和甘肅兩省，兩省碲資源儲量分別占到全年總儲量的61.17%（1850.00 t）和36.68%（1109.51 t）。

2 中國碲礦的開發利用現狀

2.1 碲的工業要求

雖然碲在熱液型多金屬礦床、矽卡巖型銅礦床和銅鎳硫化物礦床中多有分布，但是碲無獨立的工業指標。常見的銅鎳礦石和其他礦石中伴生碲的工業指標見表2。

表2 碲的一般工業要求Table 2 Industrial indicators of tellurium 單位：Te/%

2.2 碲的開發利用現狀

中國的碲礦產業鏈目前尚不完整且規模相對較小。大多數企業停留在原料級產品和低附加值產品的加工階段，如制備安全塞、保險絲、焊錫、鉛字等。然而，中國有望通過進一步的研究和發展，完善這一產業鏈。2013年3月1日，國家發展和改革委員會批準建設攀西國家戰略資源創新開發試驗區，旨在重點開發攀西地區的釩鈦磁鐵礦、稀土和碲鉍資源。這一舉措為中國碲產業的發展提供了新的契機。依托攀西地區豐富的碲鉍資源儲量，中國有望研究碲鉍新材料技術，并向高尖端、高附加值的碲鉍功能材料方向轉型。這些材料可以廣泛應用于軍事武器裝備、感光器、野外用電池、激光制導、綠色制冷等領域。具體來說，四川省石棉縣的大水溝獨立碲鉍礦床的碲平均品位約為0.1%[8]，遠景儲量超過2000 t[9]。雖然礦山資源儲量在1000 t左右，但目前還不具備大規模開采的條件。根據估算，中國未計入儲量的碲礦資源約為10000 t，具有巨大的潛力。

在各個領域中，碲都有著廣泛的應用。在冶金工業中，碲的用量占應用總量78%[10]，碲可以增強鋼的機械加工性能，提高不銹鋼、低碳鋼的加工成品率。在石油和化學工業中，碲的用量占應用總量12%，碲可用作石油裂解催化劑的添加劑以及制取乙二醇的催化劑。在電子和電化工業中，碲的用量占應用總量8%，主要用于感光器。碲和一些碲化物是半導體材料，超純碲單晶是新型的紅外材料。在玻璃工業中，氧化碲可作為玻璃的著色劑。此外，碲的有機化合物具有抗腫瘤和抑制白血病細胞增殖等醫藥應用。碲化鎘薄膜太陽能電池相比傳統的單晶硅太陽能電池具有成本低、弱光性更好等優勢。通過進一步的技術研究和開發，中國有望將碲礦資源轉化為更多高附加值的產品，推動碲礦產業鏈的發展。

3 中國碲產業現狀及其在世界上的地位

中國是全球最大的碲資源國、消費國和生產國，國內碲產業發展較快。根據統計，截至2019年底，全球碲產量為470 t[11]，其中，中國碲產量為290 t，占全球總產量的61.70%；日本、俄羅斯、瑞典、加拿大、保加利亞、南非等國家碲產量占38.3%。

碲的價格每年都有波動，2012以來，碲（99.95%）的價格呈下降趨勢。2012—2013年，太陽能光伏系統出現并網延遲現象，一些2010年安裝的設備到2011年、2012年也未能并網，并且太陽能發電上網電價補貼政策項目的大量減少，光伏市場在高速發展后出現回落，導致光伏電池產能嚴重過剩，多家太陽能電池制造商申請破產或減產，碲價格下跌。

近年來，銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能電池行業增長迅速，這進一步擠壓了碲化鎘（CdTe）薄膜太陽能電池的市場空間。這種趨勢對碲化鎘以及碲的價格都產生了影響。由于CIGS薄膜太陽能電池具有高效率和輕薄靈活等優點，因此在市場上受到了廣泛認可并迅速發展。與此同時，碲作為碲化鎘薄膜太陽能電池的主要成分之一，其需求受到了影響，價格也相應受到了壓制。市場競爭的激烈使得碲化鎘薄膜太陽能電池制造商不得不努力降低成本以維持競爭力，這導致了對碲的需求減少，進而影響了碲的市場價格。雖然如此，碲化鎘薄膜太陽能電池在一些特定應用場景中仍然保持一定市場份額，但其市場受到了更大程度的挑戰。

中國是精制碲的主要生產國，主要從銅陽極泥和鉛、鎳、貴金屬和鋅冶煉過程中產生的殘渣中回收碲。2019年底，云南省政府宣布拍賣170 t從廢棄的泛亞金屬交易所出產的碲，起拍價為43美元/kg，總成交價為734萬美元，并于2019年12月成交。2020年，由于對太陽能生產項目的投資增加，中國對太陽能電池板的CdTe需求有所增加。一家中國公司的碲產量從2019年的每月1 t增加到每月6 t。2020年前6個月，中國的CdTe出口也增長了6%，達到300 t以上。

2020年全球陽極泥中的碲含量與2019年基本保持不變。一家美國陽極泥生產商至少將其陽極泥的一部分運往墨西哥進行處理和精煉。2020年8月之前，美國碲的月均價格普遍下降，從1月份的65美元/kg左右降至8月份的55美元/kg左右，此后價格在9月份回升至60美元/kg左右。

4 碲在新興產業發展中的應用及趨勢

戰略性新興產業一般指那些在經濟和社會長期發展中具有重要引領和帶動作用的產業。這些產業具有知識技術密集、資源利用高效、成長潛力巨大、綜合效益顯著等特征。在中國，戰略性新興產業被視為產業升級的核心，也被認為是未來產業發展的主要增長引擎。黨中央、國務院高度重視培育和發展戰略性新興產業，2010年10月，國務院印發《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》（國發〔2010〕32號），提出了中國戰略性新興產業概念，確定了培育和發展重點方向，標志著中國戰略性新興產業正式啟動。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要 》明確提出：“著眼于搶占未來產業發展先機，培育先導性和支柱性產業，推動戰略性新興產業融合化、集群化、生態化發展，戰略性新興產業增加值占GDP比重超過17%”。

4.1 碲在產業發展中的應用轉變

根據國家統計局發布的《戰略性新興產業分類（2018）》，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、新能源汽車、新能源、節能環保、數字創意、相關服務業九大產業[12]。近年來，稀散金屬在新興產業發展迅速，特別是鎵、鍺、銦、硒、碲，在光伏電池、電腦芯片、紅外探測等新能源、新材料等戰略性新興產業得到了廣泛應用[13]。

自20世紀50年代開始，碲及其化合物逐漸廣泛應用于多個領域，主要包括太陽能、熱電制冷、電子、合金和橡膠等行業。隨著科學技術的不斷進步，碲的應用領域已經從傳統的冶金和石油化工產業轉向了半導體、薄膜太陽能、紅外探測等新興產業。目前，碲在新興產業的消費占比已經達到了約80%。碲具有優異的性能，在太陽能電池領域，特別是碲化鎘用于太陽能電池中，能夠大幅提高光能轉化效率。因此，碲作為一種具有重大戰略意義的新能源材料，正受到越來越多的關注和應用。2023年，全球碲消費量占比為：光伏行業40%，熱電生產工業30%，冶金工業15%，化工橡膠業5%，其他10%[14]。根據《“十四五”可再生能源發展規劃》，到2030年中國風電和太陽能發電總裝機容量達到12億kW，該規劃可能會進一步增加太陽能行業對碲化鎘薄膜太陽能電池板的需求。

4.2 碲在世界主要國家中的應用

全球碲消費國主要包括中國、美國、加拿大、德國、墨西哥等國家。碲是一種稀有金屬元素，作為半導體材料在光電子學和能源領域具有重要應用。作為太陽能電池的關鍵材料之一，碲化鎘在能源轉換領域發揮著重要作用。同時，碲也被應用于其他領域，如制冷、熱電裝置、合金制造等。中國擁有豐富的碲礦資源，應當加強其開發、利用和保護。

隨著全球能源結構的調整和對清潔能源的需求增加，太陽能等可再生能源的重要性日益凸顯。碲化鎘薄膜太陽能電池因其高效率、穩定性和低成本而備受關注，是未來太陽能電池技術的重要發展方向之一。但需注意的是，碲的生產與環境保護需求密切相關，應采取科學合理的生產方式，減少對環境的負面影響。目前，世界上生產太陽能電池的公司主要有美國First Solar LLC和德國的Antec Solar Enargy AG。Antec Solar計劃擴大太陽能電池產量至25 MW/a，First Solar計劃擴大太陽能電池產量至100 MW/a。

中國近80%的碲消費主要用于新興產業，如薄膜太陽能、半導體和紅外探測等領域。中國太陽能行業發展迅速，碲化鎘薄膜太陽能電池因其成本低廉、光電轉換效率高和穩定性好等特點而備受關注。盡管碲化鎘的制備存在環境問題，但其研究和應用仍是當前光伏領域的焦點之一。值得注意的是，制約太陽能電池CdTe基材發展的關鍵因素之一是碲的生產。據估算，到2030年，制造太陽能電池的碲需求量將超過目前全球的碲產量，達到400～500 t。因此，制造太陽能電池的CdTe材料對碲的需求將繼續增強，成為未來碲需求的主要拉動力。

中國是全球碲資源消費和生產的主要國家之一。隨著新能源和新材料領域的快速發展，中國的碲產業也在不斷壯大。作為重要的原材料，碲在國內外的需求量預計將持續增加。總體而言，未來中國對碲資源的需求量將呈現穩步增長的趨勢。

5 結語

1）中國碲資源豐富，以伴生礦為主，但目前國內缺乏專門的礦產研究單位對碲礦產資源進行系統評價。大多數企業也沒有實現碲生產的產業化，這導致了許多碲資源的浪費，例如廣東大寶山礦和甘肅金川銅鎳礦。盡管主要礦種的開發利用已有超過半個世紀的歷史，但伴生碲礦的利用仍然處于完全空白的狀態。

2）碲是一種重要的材料，被廣泛應用于航空航天領域，如太陽能電池、紅外線探測器等。目前，國內雖然基本能夠滿足自身需求，并且出口了部分含碲廢碎料和初級產品，但隨著碲需求的增長，供應缺口將迅速出現。

3）隨著中國經濟的持續發展和產業結構的升級，對碲等戰略性稀缺資源的需求將會持續增加，這將對碲資源的開發和利用提出更高的要求。因此，有必要加快國內碲資源的評估和開發利用，以確保能夠滿足未來的需求，并實現碲資源的可持續利用。