劉 霏

(北京林業(yè)大學(xué)，北京 100083)

鈮(Niobium)是英國(guó)科學(xué)家查理斯·哈契特在1801年發(fā)現(xiàn)的新金屬，他把新元素用美洲早期稱謂哥倫比亞(Columbia)命名為“鈳”(Columbium)。1951年，國(guó)際理論與應(yīng)用化學(xué)協(xié)會(huì)命名委員會(huì)宣布統(tǒng)一采用鈮(Niobium)作為該元素的正式名稱，其名字來(lái)自于希臘神話中坦塔勒斯神女兒的名字尼俄伯(Niobe)。20世紀(jì)50年代以前，鈮金屬由于稀少和生產(chǎn)成本昂貴無(wú)法被廣泛應(yīng)用。其后，隨著大型燒綠石礦藏在巴西和加拿大魁北克省的鈮礦被發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)，鈮礦資源變得豐富、價(jià)格下降，鈮金屬在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用成為可能。本文將介紹全球鈮礦資源的生產(chǎn)、消費(fèi)和投資情況，并對(duì)在產(chǎn)及正在開(kāi)發(fā)中的鈮礦資源進(jìn)行分析。

1 鈮的性質(zhì)和用途

鈮(Nb)是一種難熔的稀有金屬，為閃亮的銀白色金屬，具有耐腐蝕、抗疲勞、抗變形、熱電傳導(dǎo)性能好，在高溫下具有極好的電子發(fā)生性能、熱中子俘獲截面小、超導(dǎo)性能級(jí)佳等特點(diǎn)。在自然狀態(tài)中，鈮元素一般存在于鈮礦、鈮-鉭礦、燒綠石和黑稀金礦中。

鈮的應(yīng)用始于1925年，當(dāng)時(shí)它被加入到工具鋼中以替代部分鎢，1933年鈮首次用作穩(wěn)定奧氏體不銹鋼的添加劑。20世紀(jì)40年代鈮加入到用于制造汽輪機(jī)的超耐熱合金。鈮用在普通碳鋼的歷史可以追溯到20世紀(jì)30年代。

目前，鈮廣泛應(yīng)用在冶金工業(yè)、原子能工業(yè)、航空航天工業(yè)、軍事工業(yè)、電子工業(yè)、超導(dǎo)材料及醫(yī)療儀器等方面[1]。冶金工業(yè)是鈮最大的消費(fèi)市場(chǎng)，主要是以鈮鐵的形式用來(lái)生產(chǎn)高強(qiáng)度低合金鋼及碳素鋼等；鑄鐵中添加鈮可以加強(qiáng)石墨化和減少裂紋，提高產(chǎn)品壽命；鈮合金鋼強(qiáng)度比普通碳鋼高1～2倍，可節(jié)約鋼材30%以上。航空、航天和軍事工業(yè)中，鈮和鈮合金可用于軍用飛機(jī)、坦克和火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)、宇宙飛行器的熱防護(hù)材料和結(jié)構(gòu)材料。源自工業(yè)中，可用作反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料和核燃料包裝材料。

2 鈮礦資源的生產(chǎn)和消費(fèi)

2008年，全球鈮礦產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費(fèi)規(guī)模為，28億美元，折算金屬量67000t，主要應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)。1990～2008年，復(fù)合年均增長(zhǎng)率7.9%；2002～2007年，復(fù)合年均增長(zhǎng)率21%。鈮礦的需求增長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)。鈮鐵的消費(fèi)與鋼鐵的產(chǎn)量有著緊密的關(guān)系，圖1反映了世界鈮鐵消費(fèi)的地區(qū)份額情況，以及這些地區(qū)鋼鐵產(chǎn)量在全球的份額。

圖1 1965～2008年世界礦產(chǎn)品的產(chǎn)量

全球的鈮礦產(chǎn)品的生產(chǎn)主要來(lái)自于3家公司，巴西礦冶公司(CBMM)、英美資源公司(Anglo American)和IAMGOLD公司。世界三大礦山產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的89.9%，鈮礦資源的全球供應(yīng)市場(chǎng)是高度壟斷的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，具體情況見(jiàn)表1。產(chǎn)品種類較全的是巴西礦冶公司(CBMM)，主要產(chǎn)品包括標(biāo)準(zhǔn)鈮鐵、氧化鈮、真空鎳鈮、真空鈮鐵和鈮金屬；英美資源公司(Anglo American)和IAMGOLD公司主要產(chǎn)品為鈮鐵。

中國(guó)的鈮金屬主要存在于鉭鈮礦中，沒(méi)有鈮礦山，(Ta、Nb)2O5不同類型的礦床最低工業(yè)品位一般在0.016%～0.028%之間[2]；全國(guó)平均品位超過(guò)0.1%的礦山只有2～3座，超過(guò)0.2%1座[3]。中國(guó)的鈮礦產(chǎn)量約80t/a(以Nb2O5計(jì)算)[4]，主要生產(chǎn)企業(yè)包括寧夏東方有色金屬集團(tuán)等企業(yè)[5]。2003年以后，我國(guó)鋼鐵行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展階段，產(chǎn)量不斷提高，對(duì)鈮鐵的需求也有提高。我國(guó)的鈮礦產(chǎn)品和原材料主要依靠進(jìn)口，每年進(jìn)口10000多t鈮鐵，約占世界產(chǎn)量的20%，進(jìn)口來(lái)源地主要為巴西。

表1 全球鈮礦的生產(chǎn)和市場(chǎng)占有率

20世紀(jì)50年代末60年代初，鈮作為鋼鐵工業(yè)的微合金元素，消耗量很小。70年代，隨著微合金技術(shù)的全面推行和控軋技術(shù)的廣泛應(yīng)用，鈮的消耗量開(kāi)始大幅上升。在80年代和90年代初，鈮的需求經(jīng)歷了較長(zhǎng)的穩(wěn)定期，控軋技術(shù)得到強(qiáng)化。此外，隨著大量連鑄機(jī)投入使用和其他技術(shù)如軋板廠的加速冷卻的應(yīng)用，鋼廠的效率提高了，從而使單位最終產(chǎn)品的原材料使用量下降。目前，微合金高強(qiáng)度低合金鋼的生產(chǎn)成為鈮礦產(chǎn)品最重要的應(yīng)用領(lǐng)域，微合金鋼占世界總鋼產(chǎn)量的10%，消耗了幾乎80%的世界鈮產(chǎn)量。

上述鋼鐵行業(yè)的需求與應(yīng)用，與巴西冶業(yè)公司(CBMM)的市場(chǎng)策略有關(guān)。巴西礦冶公司(CBMM)一家的資源儲(chǔ)量就能夠保證全世界的鈮的需求。即使鈮應(yīng)用技術(shù)有了重大突破，根據(jù)鈮的使用情況，鈮的供應(yīng)仍能得到保證。1981年，巴西冶業(yè)公司(CBMM)停止燒綠石精礦的出口，將自己定位成為世界鋼鐵工業(yè)提供標(biāo)準(zhǔn)鈮鐵的生產(chǎn)商，事實(shí)上生產(chǎn)所有的鈮產(chǎn)品。公司的市場(chǎng)策略是“維護(hù)市場(chǎng)過(guò)剩、保證鈮的供應(yīng)和價(jià)格穩(wěn)定”，培養(yǎng)鋼鐵行業(yè)對(duì)鈮礦產(chǎn)品應(yīng)用的依賴和研發(fā)工作。

1980～2000年，鈮合金維持在10～15美元/kg，2004年以后上升，達(dá)到約35美元/kg，2007年7月～2009年1月維持在40美元/kg，即使在經(jīng)濟(jì)危機(jī)過(guò)程中，鈮礦產(chǎn)品也保持著價(jià)格穩(wěn)定。

3 全球鈮礦資源勘探與開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

全球鋼鐵行業(yè)的發(fā)展以及高度穩(wěn)定的產(chǎn)品價(jià)格，使得鈮礦資源的勘探和開(kāi)發(fā)存在一定的商業(yè)機(jī)會(huì)，除了巴西礦冶公司(CBMM)、英美資源公司(Anglo American)和IAMGOLD公司意外，一些鈮礦資源也正在被勘探和開(kāi)發(fā)。這些公司包括稀土金屬公司(Rare Earth Metals Inc.)、環(huán)球金屬與礦業(yè)公司Globe Metals & Mining corp.)、商業(yè)資源公司(commerce resource corp.)和羅斯佩茨普拉烏(Rosspetsplav)公司等。

3.1 稀土金屬公司

括稀土金屬公司(Rare Earth Metals Inc.)是一家以加拿大為基礎(chǔ)的從事稀土的勘探和開(kāi)發(fā)的礦業(yè)公司。公司的資產(chǎn)位于加拿大的安大略省、紐芬蘭省和拉布拉多地區(qū)，主要的礦產(chǎn)包括稀土元素、鈮、鈹、鋯等。

公司包含鈮礦的項(xiàng)目有Red Wine Complex項(xiàng)目和Coldwell Complex項(xiàng)目。兩個(gè)項(xiàng)目都處在鉆探階段，尚未形成完整的資源量估算。從歷史資料對(duì)該項(xiàng)目的鈮礦資源可以有所了解，“歷史上23個(gè)鉆孔現(xiàn)實(shí)有49mNb2O5品位在0.4%以上礦體，其中，品位在0.94%以上12.2m?！?/p>

3.2 環(huán)球金屬與礦業(yè)公司

環(huán)球金屬與礦業(yè)公司Globe Metals & Mining corp.)環(huán)球金屬礦業(yè)有限公司是一家澳大利亞的礦產(chǎn)勘探公司。公司在澳大利亞，阿根廷和非洲的馬拉維擁有勘探和開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目。其中，位于馬拉維的坎伊卡鈮礦項(xiàng)目(Kanyika Niobium Project)是該公司的重點(diǎn)項(xiàng)目。

伊卡鈮礦項(xiàng)目(Kanyika Niobium Project)符合JORC標(biāo)準(zhǔn)的、推定級(jí)別(Indicated)和推測(cè)(inferred)級(jí)別資源量5530萬(wàn)t，Nb2O5平均品位為0.3%；其中，高品位的資源量2400萬(wàn)t，Nb2O5平均品位為0.38%。

伊卡鈮礦項(xiàng)目(Kanyika Niobium Project)正處在預(yù)可行性研究階段。初步估算，總投資1.5億澳元，年生產(chǎn)鈮鐵3000t，以折現(xiàn)率10%計(jì)算，項(xiàng)目?jī)衄F(xiàn)值2億澳元。礦山未來(lái)的開(kāi)采方式為露天開(kāi)采。該礦中有鈾和鉭，在設(shè)計(jì)中考慮到回收和利用。鈾在一定程度上增加了開(kāi)采難度，在產(chǎn)生效益的同時(shí)投資增加。伊卡鈮礦項(xiàng)目是目前全球鈮礦中，勘探級(jí)別和工作進(jìn)展較高的項(xiàng)目，是最為接近生產(chǎn)階段的項(xiàng)目之一。

3.3 商業(yè)資源公司

商業(yè)資源公司(commerce resource corp.)是一家加拿大的從事稀有金屬和稀有元素勘探和開(kāi)發(fā)的勘察公司。公司的重點(diǎn)項(xiàng)目是Blue River鉭鈮礦項(xiàng)目(Blue River Project)和Eldo稀土項(xiàng)目(Eldor Rare Earth Project)，分別位于加拿大的英屬哥倫比亞省和魁北克省。

Blue River鉭鈮礦項(xiàng)目(Blue River Project)已經(jīng)進(jìn)展到初步經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)階段(Preliminary Economic Assessments)。項(xiàng)目有符合NI43-101標(biāo)準(zhǔn)的、定級(jí)別(Indicated)的資源量5178萬(wàn)t，Nb2O5平均品位為0.149%；推測(cè)(inferred)級(jí)別資源量880萬(wàn)t，Nb2O5平均品位為0.166%.步經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)階段(Preliminary Economic Assessments)顯示，開(kāi)采方式為地下開(kāi)采，假設(shè)投資3.79億加元，年產(chǎn)鈮鐵這算Nb2O5約2860t。

3.4 羅斯佩茨普拉烏

羅斯佩茨普拉烏(Rosspetsplav)公司是一間俄羅斯的礦業(yè)公司，公司運(yùn)營(yíng)者鈷礦和鉻礦礦山及工廠。由于公司不是上市公司，資料較少，公開(kāi)的報(bào)道中，公司在俄羅斯、剛果等地有礦山資產(chǎn)。公司正計(jì)劃開(kāi)采和建設(shè)一個(gè)生產(chǎn)1500t鈮鐵/a的礦山和工廠。

4 結(jié)論和分析

世界鈮礦分布有著鮮明的特點(diǎn)，主要集中在巴西、加拿大，在在埃塞俄比亞、尼日利亞、俄羅斯、美國(guó)、中國(guó)等地區(qū)也有分布。20世紀(jì)60年代以前，主要來(lái)自含鈮鐵的花崗巖及其砂礦，自從挪威首次從燒綠石中提取鈮獲得成功，碳酸鹽巖燒綠石礦床成為鈮的主要來(lái)源，占世界總儲(chǔ)量的90%以上，其次則為含你鐵礦鉭鐵礦的花崗巖、花崗偉晶巖礦床。三大鈮礦供應(yīng)商壟斷了世界近90%的供應(yīng)，歷史上形成了穩(wěn)定的產(chǎn)品價(jià)格與供應(yīng)，提高了鋼鐵行業(yè)對(duì)鈮礦產(chǎn)品的依賴于需求。

近十年來(lái)，隨著全球鋼鐵工業(yè)的蓬勃發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，鈮礦產(chǎn)品價(jià)格開(kāi)始上漲，鈮礦資源的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)發(fā)生變化，一些新興的公司也加入鈮礦的勘探與開(kāi)發(fā)，現(xiàn)有四家從事鈮礦勘探和開(kāi)發(fā)的公司的項(xiàng)目中，環(huán)球金屬與礦業(yè)公司在馬維拉的伊卡鈮礦項(xiàng)目、商業(yè)資源公司在加拿大英屬哥倫比亞省Blue River鉭鈮礦項(xiàng)目擁有資源量估算，并做了初步的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，接近進(jìn)入生產(chǎn)階段。兩個(gè)項(xiàng)目的規(guī)模與第三大鈮礦供應(yīng)商IAMGOLD公司的鈮奧貝克(Niobec)項(xiàng)目接近，但平均品位指標(biāo)較鈮奧貝克項(xiàng)目低。另外兩家尚未完成勘探和資源量估算。

中國(guó)是鋼鐵工業(yè)大國(guó)，未來(lái)鈮礦產(chǎn)品的需求會(huì)進(jìn)一步增加，作為重要的戰(zhàn)略資源，可考慮參與全球鈮礦資源的勘探、開(kāi)發(fā)與并購(gòu)。

[1] 礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊(cè)編委會(huì).礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊(cè)[M].北京：地質(zhì)出版社,2011.

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[3] 何季麟,張宗國(guó).中國(guó)鉭鈮工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國(guó)金屬通報(bào),2006(48):2-8.

[4] 何季麟,張紅岳,劉衛(wèi)國(guó).2005年中國(guó)鉭鈮工業(yè)的統(tǒng)計(jì)與分析[J].稀有金屬快報(bào)2006,25(8):11-15.

[5] 謝群,黃鑫.快速發(fā)展的中國(guó)鉭鈮工業(yè)[J].中國(guó)金屬通報(bào),2009(38):16-19.