全球鎘資源現狀與貿易格局分析

劉 超，趙 汀，劉勝前

（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）

鎘作為一種稀散金屬，主要賦存在鋅礦石、鉛鋅礦石、銅礦石中[1]。鎘與鋅均為親硫元素，在地質成礦過程中常常共存。閃鋅礦是鋅礦中最具有經濟開采價值的礦物，鎘在閃鋅礦的晶格中經常替代鋅，因此，鎘常作為鋅的副產品進行生產[2-6]。在工業中，鎘具有不可替代的作用，被廣泛應用于電池、合金、電鍍、涂料、核工業、半導體電子產業等領域[7-9]。然而，鎘是一種毒性很強且無法生物降解的金屬，它對植物和人體極具危害性[2,7-8]。因其這一特性，近年來其在傳統領域的消費及新興行業的應用受到了不同程度的監管和限制。正因如此，專家學者的研究重點和成果主要集中在環境保護、污染機理以及鎘的下游應用等方面，而從全球視角對鎘資源情況、貿易格局等的深入分析研究較少。

隨著中國對鎘的使用實施了更加嚴格的環境保護政策，作為全球最大的鎘生產國和消費國，近年來開始出現進口量降低而出口量持續上升的勢頭。作為鎘資源大國，厘清全球鎘資源現狀及全球貿易格局，對未來鎘資源需求和鎘產業發展，以及維護和保障鎘資源安全等具有重要意義。本文基于近些年全球鎘資源儲量、產量、消費量、貿易量等數據，對全球鎘資源情況進行了分析。同時，采用復雜網絡分析方法研究了鎘資源貿易格局。鑒于鎘資源相關數據的受限性，本文中鎘資源分布和鎘生產數據截至2022年底，鎘消費數據截至2021年底，鎘價格數據延伸至2023年。由于聯合國商品貿易統計數據庫（UN Comtrade）在2022年的鎘貿易統計數據存在數量級的差異，不宜使用，因此，鎘貿易數據的分析截至2021年底。另外，考慮到消費結構數據的難以獲取，本文選用了3個關鍵時間點的數據進行分析。這一研究旨在為我國鎘資源的高效利用、產業發展和環境監管保護等提供基礎參考依據。

1 全球鎘資源情況

1.1 全球鎘資源現狀

1.1.1 全球鎘資源分布

美國地質調查局（USGS）對全球鎘礦儲量統計停留在2013年的50萬t[9]。其中，約61%的儲量集中在中國、秘魯、俄羅斯、墨西哥、印度、美國6個國家。其伴生性、儲量的不完全確定性，給全球鎘資源的可持續供應帶來風險，一定程度上制約鎘資源配置利用，影響鎘相關產業可持續發展。

根據中國自然資源部《2022年全國礦產資源儲量統計表》[10]，中國鎘資源儲量約為37735 t，西南地區、西北地區和中部地區資源分布相對集中。排名前八位的廣西、甘肅、江西、內蒙古、云南、貴州、新疆和四川鎘資源儲量約占全國儲量的96%，其中，排名前三位的廣西、甘肅、江西鎘資源儲量占全國儲量的58%，分別為8323 t、7543 t和6119 t。

1.1.2 全球鎘生產情況

根據USGS數據，2022年全球鎘產量為22600 t，主要分布在中國（38%）、韓國（18%）、日本（8%）、哈薩克斯坦（4%）等亞洲國家，以及加拿大（8%）、墨西哥（5%）等美洲國家，其余國家鎘產量僅占全球產量的19%（表1）。全球鎘產量增量相對緩慢，整體表現為先增后降的變化趨勢（表1）。

表1 2000—2022年全球各國鎘產量情況Table 1 Cadmium production in various countries in global from 2000 to 2022 單位：t

2000年，全球鎘產量為20300 t，主要集中在日本、中國、美國、加拿大、韓國、墨西哥等國家。由于鎘的污染特性，歐盟、美國等發達國家（地區）陸續制定環境保護政策，導致全球鎘產業向發展中國家及消費占比高的韓國和日本轉移。隨后，2008年的經濟危機加速了鎘產業的轉移速度。到了2010年，全球初級鎘產量23700 t，其中，中國、日本和韓國的產量占全球產量的一半以上，而北美、歐洲等發達國家（地區）的產量比重逐漸下降。

2010年至今，全球移動電子產品消費迅速增長，由于鎘的環境污染特性，其消費并未出現快速增加，反而被后來居上的鋰電池取代了市場地位。2018年開始，印度在珠寶加工行業對鎘的需求旺盛[11]，影響了全球鎘產品的產量和價格，導致全球產量增加至26800 t。然而，2019年12月開始，新冠肺炎疫情對全球市場消費產生了不同程度的影響，鎘產量出現震蕩下滑。

自2003年起，中國開始取代日本成為全球最大的鎘生產國，鎘產量占全球鎘總產量的比重從12%逐漸上升至40%左右，近幾年基本穩定在這一水平。中國產量從2000年的2370 t連續增長至2018年的10349 t，但隨后下降至2022年的8700 t。

1.1.3 全球鎘消費情況

1.1.3.1 全球鎘消費結構

目前，鎘主要應用于電池、顏料、穩定劑、涂料、合金、珠寶加工、太陽能薄膜及核工業等領域（圖1）。在不同的發展時期，全球鎘消費結構發生了明顯變化（圖2）。

圖2 全球鎘消費結構Fig. 2 Consumption structure of cadmium in global

由于鎘鎳電池具有高能量密度、長循環壽命、低自放電率、安全穩定等優點，2000年鎘在便攜式電子設備、應急照明、備用電源、電動工具、交通工具和軍事裝備等領域的消費占比為75%。隨著手機、筆記本等移動電子產品的快速增長，2011年鎘在電池領域的消費占比穩步增長至86%。隨著電池技術的發展，以鋰電池為代表的電池成本不斷下降，對環境友好，且蓄電能力逐漸增強，逐漸在電子產品、備用電源等行業中取代了鎳鎘電池的優勢地位。

歐盟、美國、中國等相繼出臺的環境保護法律加速了鎳鎘電池被鋰電池取代的速度。至2019年底，鎳鎘電池在鎘應用領域的消費占比快速下降至57%，僅在一些工業應用中依賴其高可靠性和穩定性的電源供應保持地位優勢。

1.1.3.2 全球鎘消費國家

根據USGS數據，2021年全球主要的鎘消費國家為中國和印度，中國的表觀消費量占比約54%，印度表觀消費量占比約37%，二者全球表觀消費量占比約91%（表2）。

表2 2000—2021年全球主要國家鎘消費情況Table 2 Cadmium consumption in major countries in global from 2000 to 2021 單位：t

全球鎘消費國在環境保護政策的限制下由歐美等發達國家向亞洲發展中國家轉移。2000年及以前，鎘消費主要位于比利時、日本、中國、美國等國家，2001年歐盟委員會發布了一項新提案，從2008年1月1日起禁止使用所有鎘含量超過0.002%的鎳鎘電池，并在2003年12月31日之前將所有工業和汽車電池的收集率提高到95%。2003年，美國環境保護署（EPA）頒布了生物累積性有毒污染物的清單，鎘是名單上的11種金屬之一。這些環境監管法律改變了鎘的生產格局和消費格局，使得許多發達國家對鎘的生產量和消費量迅速減少，并且將鎘產業轉移到具有發展潛力的亞洲發展中國家。

中國作為當時最大的發展中國家，具有巨大的發展潛力，同時，在對外資引進有利政策的激勵下，在2003年取代了比利時、日本在鎘生產和消費領域的地位，成為全球最大的鎘生產國和消費國。由于2006年歐盟通過了《關于限制在電子電氣設備中使用某些有害成分的指令》（RoHS法規），全面禁止了鎘產品，因此，中國在全球鎘產品消費中的份額攀升至74%。與此同時，中國作為全球消費電子產品的主要加工地，2012年的表觀消費量占比達到了88%。2014年，中國工業和信息化部宣布禁止生產、銷售和使用鎘含量超過0.002%的鉛酸電池。隨著鋰電池在筆記本電腦、手機等移動電子設備中逐漸取代鎳鎘電池，中國鎳鎘電池產量下降，從而影響了全球鎘的消費、需求和價格。

2017年，印度珠寶行業對鎘的消費需求攀升迅速，成為鎘的主要消費國。然而，由于珠寶制作中使用鎘帶來一定的健康問題，2021年，印度標準局（BIS）禁止了珠寶行業中鎘的使用。盡管如此，印度監管不嚴格且快速增長的仿制品、服裝和時尚珠寶市場仍在一定程度上使用鎘，導致鎘消費量的提升，增加了鎘消費的不確定性[9]。若未來印度實施更嚴格的監管規定，鎘消費將受到不同程度的影響。

1.1.4 全球鎘價格情況

近年來，鎘價格逐步上漲，得益于其在戰略新興產業的應用。碲化鎘太陽能電池在美國、歐盟等國家（地區）需求強勁，核能、紅外設備等產業展現廣闊前景，為鎘消費尋找到了新的增長點。以歐洲現貨價格為例，到2023年，其鎘錠價格穩定在1.5美元/鎊左右（圖3）。

圖3 歐洲鎘錠現貨價格走勢Fig. 3 Chart of spot prices of cadmium ingots in Europe

2005—2023年，鎘錠價格經歷了先增后降再增的趨勢。2006年，歐盟在有害物質使用限制（RoHS法規）中明確規定，自2006年7月1日起，禁止含鎘的電氣和電子設備在歐盟銷售。早在2003年，美國就頒布了一份持久性和生物累積性有毒污染物的清單，鎘是該清單上的11種金屬之一。2006年下半年，由于移動電子產品對鎳鎘電池的高度依賴，鎘供應短缺導致鎘錠價格快速攀升。至2007年上半年，受鎘供應緊缺、需求旺盛和投機炒作影響，鎘錠價格達到了歷史高位。隨后，2007年中，鎘錠價格開始從高位快速回落，消費商逐步消化在高位囤積下來的貨物，沒有及時將鎘拋出的供應商降價出售，導致鎘整體市場成交非常慘淡。隨著市場趨于理性，并且日益嚴格的環境保護法律法規的出臺，各行業開始積極開發可替代的含鎘產品，這在一定程度上壓縮了鎘產品的應用領域，導致了鎘錠價格的波動下跌。2014年，中國作為最大的消費國家，對電池行業的鎘含量進行了限制，進一步壓縮了鎘產品的需求空間，導致2015年鎘錠價格下跌。之后，鎘錠價格逐步上漲，除了在戰略新興產業的應用外，印度珠寶行業的強勁需求也推動了鎘錠價格上漲。

1.1.5 鎘回收利用

日本、北美、歐洲、澳大利亞、中國、韓國等國家（地區），均采取了措施促進鎳鎘電池的回收利用，從而提高鎘的整體回收率。鎳鎘電池中75%的材料可以回收用于生產新的鎳鎘電池，二次利用或回收的鎘約占鎘總供應量的23%。碲化鎘薄膜光伏組件中90%以上的光伏組件可用于新的太陽能、玻璃和橡膠產品的材料。而鎘基PVC穩定劑已被危險性較小的替代品所取代，這種分散、耗散和相對小眾應用的鎘產品將會隨著可替代品的出現從回收循環中消失。

1.2 未來全球鎘供需形勢

鎘在傳統產業如顏料、穩定劑、涂料等的應用已經相對成熟。但隨著環境保護政策的影響，其市場消費比重逐漸降低。鎘顏料逐步被硫化鈰取代，在柔性PVC應用中鋇鋅穩定劑或鈣鋅穩定劑逐步替代鋇鎘穩定劑，在電鍍應用中，鋅、鋅鎳、鋁或錫涂層可替代鎘。整體而言，鎘在傳統產業的消費比重逐漸降低。雖然印度在合金產業的鎘消費量有所增加，但從長遠看，不足以成為鎘的主要消費增長引擎。

相反，在戰略新興產業，鎘消費量有逐漸增加的趨勢。近年來，碲化鎘光伏材料在中國“雙碳”政策及全球綠色低碳轉型的背景下迅速發展，全球對清潔能源的需求日益增加。以美國為首的CdTe光伏產業需求增長迅速，成為鎘消費的新增長點。未來，光伏電站和光伏建筑一體化（BIPV）將是碲化鎘光伏材料的主要應用領域。此外，第三代鈣鈦礦光伏材料作為新型薄膜技術的潛在替代物，可能影響鎘在光伏材料中的使用地位[13-15]。在戰略新興產業如MCT紅外探測材料及核工業，鎘作為不可替代的材料需求也在逐步增加。然而，由于這些產業的發展尚處初期階段，鎘在這些產業的消費量相對較少。

整體而言，鎘在戰略新興產業的消費量存在很大的不確定性，主要因為這些產業還處于發展初期。同時，技術的進步、政策的制定和調整也對鎘的市場需求產生不確定性。因此，盡管存在一定的消費量增長趨勢，但其具體未來發展趨勢仍受多種因素影響。在未來一段時間內，可能無法顯著影響鎘在傳統產業的消費地位。

2 全球鎘資源貿易格局

以2000—2021年聯合國商品貿易統計數據庫（UN Comtrade）中鎘（HS編碼：8107）國際貿易數據為基礎，運用復雜網絡理論構建了鎘國際貿易有向加權網絡模型，并測度了其相應的網絡指標。在構建過程中，以貿易國家為節點、貿易關系為邊、貿易流向為方向、貿易量為權重來構建網絡可用鄰接矩陣集合，可表示為G=（V，E）；其中，V={V1，V2，······，Vn}，n為網絡中的貿易節點；E={E1，E2，······，Em}，m為網絡中的邊數量[16-20]。計算了復雜網絡的相關指標，包括節點度、平均加權度、模塊度、網絡密度、平均路徑長度、平均集聚系數等網絡特征量指標[20-23]，以評價全球鎘貿易網絡結構特征（表3）。

表3 網絡指標說明Table 3 Explanation of network indicators

2.1 全球鎘貿易網絡特征演化

從貿易國數量、貿易關系數量看，2000—2021年，參與鎘貿易的國家（地區）從54個下降到33個，全球貿易關系數量從148條下降到92條，結合全球鎘的相關政策來看，全球參與鎘貿易的國家（地區）和貿易關系呈下降趨勢，全球鎘貿易網絡國家（地區）之間貿易相對低迷。從網絡密度來看，鎘貿易網絡密度關系有增加的趨勢，這表明雖然貿易關系數量下降，但是網絡之中的貿易聯系越來越密切，主要的出口國家（地區）和進口國家（地區）的集中度高。從平均路徑長度和平均聚類系數分析，全球鎘貿易網絡的可達性逐漸提升，貿易社團相對不穩定，貿易網絡具有小世界性特征（表4）。

表4 2000—2021年全球鎘貿易網絡特征量Table 4 Characteristics of cadmium trade network in global from 2000 to 2021

2.2 全球鎘貿易流向演化

通過選擇2000年、2005年、2010年、2015年、2020年和2021年共6個時間節點進行貿易進出口分析（表5和圖4）。

圖4 鎘全球貿易流向Fig. 4 Trade flow of cadmium in global

表5 全球進出口排名前5位國家集中度情況Table 5 Concentration of import and export rankings of top 5 countries in global 單位：%

從出口角度看，韓國、加拿大、日本、中國、澳大利亞等是近年來主要的出口國，上述國家2021年鎘出口貿易量約占全球鎘出口貿易量的57%。亞洲作為全球重要的鎘生產地和消費區域，在全球鎘貿易網絡中占據重要地位。韓國作為全球最大的鎘出口國，從2010年開始，鎘出口量均占全球出口量的20%以上，年均出口量在5100 t左右，主要的進口國家為中國、比利時、日本、印度等。作為韓國最大的鎘進口國，中國對鎘的需求下降，會對韓國的鎘出口產生較大影響，而由于印度的鎘需求增加，一定程度上穩定了韓國的鎘出口情況；隨著中國對鎘的消費持續下降，中國國內的鎘需求過剩，將會對韓國的鎘出口國地位形成一定沖擊。日本在全球貿易網絡中由凈進口國轉化為凈出口國，近年來主要出口國家為中國和印度。中國作為鎘最大的消費國，近年來隨著環境保護日益嚴格，鎘出口量逐漸增加，主要向印度出口。美洲主要鎘出口國為加拿大和墨西哥，主要向北美、歐盟、中國和印度等國家（地區）出口。比利時、法國、美國等國家在2006年前是重要的出口國，但隨著環境保護法律的實施，其在貿易網絡中的地位已經不再重要。澳大利亞作為全球第一大鋅精礦儲備國，其鎘出口地位正逐漸增加。

從進口角度看，2000年全球主要鎘進口國為比利時、日本、中國、印度和法國，隨著歐盟的鎘消費減少，印度、中國、比利時、瑞典、韓國成為近年來重要的鎘進口國。印度于2017年超過中國成為全球鎘進口量最大的進口國，其2021年進口量約占全球鎘進口量的49%。中國作為全球最大的鎘生產國和消費國，每年需要從韓國、哈薩克斯坦、俄羅斯等國家進口大量的鎘，以滿足國內的消費需求。比利時每年大量進口鎘，主要用于出口的工業化合物產品的消費。瑞典進口鎘則主要用于鎳鎘電池制造，滿足工業電池的需求。

2.3 全球鎘貿易國地位演化

表6展示了全球主要鎘貿易國家中心性排名。由表6可知，2000年，對全球鎘貿易的主要影響國家為比利時、法國、中國、德國等國家，此時歐盟國家是全球最大的鎘貿易集散地，對全球鎘貿易的影響大。隨著歐盟環境保護條例的限制，中國逐漸成為全球鎘貿易中心。2005—2015年，中國一直是全球鎘貿易的核心國家，2014年開始，中國的環境保護政策對鎘的消費進行了限制，取而代之的是大力發展以鋰電池為代表的清潔能源技術，對鎳鎘電池的需求逐漸減少。近年來，隨著薄膜光伏產業、近紅外設備等戰略新興產業的發展，德國、俄羅斯、印度等成為了全球鎘貿易的核心節點，對鎘貿易的影響突出。印度作為新興的鎘貿易國，對全球鎘貿易格局將產生重要作用。

表6 全球主要鎘貿易國家中心性排名Table 6 Centrality ranking of major cadmium trading countries in global

2.4 全球鎘貿易團體演化

2000年，全球鎘貿易網絡分為比利時社團、日本社團、印度社團和英國社團，其中，比利時社團主要以比利時為中心，與地理環境較近的法國、意大利、加拿大、瑞士等17個國家凝聚成一個子團體；日本社團主要以日本為中心，通過發達的電子產業凝聚了中國、韓國、澳大利亞等10個國家；印度社團則由印度、馬來西亞、阿拉伯聯合酋長國等國家作為一個凝聚團體；英國社團是以英國、德國、荷蘭等6個國家作為一個團體。

隨著日益強烈的環境保護法律政策，一些新興產鎘國家和消費國家快速興起，社團國家穩固性和凝聚力一直處于動態變化的過程，經過整合分裂，2021年演化成中國社團、加拿大社團、印度社團3個社團。中國社團主要依靠中國的巨大需求和地緣關系，與韓國、哈薩克斯坦、巴基斯坦、俄羅斯等國家形成貿易社團。加拿大社團則供應瑞典、挪威和以色列等國家。印度作為新興的鎘消費大國，與日本、德國等全球27個國家形成社團，滿足其日益增長的鎘消費需求。

3 結 論

1）全球鎘資源儲量和產量雖然分布集中，但儲產分離現象較為顯著，中國在全球鎘儲量和產量方面占據首位。全球鎘資源儲量主要集中在中國、秘魯、俄羅斯、墨西哥等國家，全球主要產鎘國家為中國、韓國、日本、哈薩克斯坦和加拿大等。全球鎘產量受環境保護政策的影響增速緩慢，作為全球第一產鎘大國，近年來中國鎘產量占全球產量的40%左右。

2）全球鎘消費結構已經發生轉變，從電池、顏料、穩定劑、涂料等傳統產業向珠寶合金、太陽能薄膜、紅外設備和核工業等戰略新興產業延伸。消費國家也從比利時、日本等發達國家向印度、中國轉移。近年來，鎘價格逐步上漲，主要受碲化鎘太陽能電池和其他戰略新興產業需求增加影響。盡管鎳鎘電池回收率較高，但隨著替代品的出現，部分鎘產品可能會逐漸從回收循環中消失。受其環境污染特性的限制，未來鎘在傳統產業的消費占比進一步降低。盡管在戰略新興產業存在一定消費增長趨勢，但其未來發展趨勢仍受多種因素影響。在未來一段時間內，可能無法顯著影響鎘在傳統產業的消費地位。

3）全球參與鎘貿易的國家呈下降趨勢，鎘貿易網絡國家之間貿易相對低迷，但處于網絡中的貿易量相對增加，主要出口國家和進口國家的集中度高。貿易地位由比利時、法國、中國、德國等國家主導逐漸轉變為由中國、韓國、日本、印度等亞洲國家主導。從出口角度看，韓國、加拿大、日本、中國、澳大利亞等是近年來主要的鎘出口國。從進口角度看，隨著歐盟的鎘消費減少，印度、中國、比利時、瑞典、韓國成為近年來重要的鎘進口國。印度作為新興的鎘貿易國，將對全球鎘貿易格局產生重要影響。