王仁財(cái)，邢佳韻，彭 浩

(1.中國(guó)國(guó)土資源經(jīng)濟(jì)研究院，北京 101149；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源所，北京 100037)

1 鈹資源性質(zhì)用途

鈹、鈹合金(鈹銅合金、鈹鋁合金、鈹鎳合金)和氧化鈹是最主要的工業(yè)用鈹形態(tài)。金屬鈹常用于衛(wèi)星天線、航天飛機(jī)懸梁、臍門和音響(高音域)振膜等關(guān)鍵部件中；它也是良好的X射線窗材料和紅外材料，其對(duì)紅外線的反射率可達(dá)95%以上，常作為光學(xué)鏡面在太空望遠(yuǎn)鏡、前視紅外雷達(dá)中使用；鈹還可用于核反應(yīng)堆中的中子源、控制棒和反射器材料[1]，因此也有“原子能工業(yè)之寶”之稱。鈹銅合金應(yīng)用領(lǐng)域更廣，鈹含量(重量計(jì))約為0.15%～2%的鈹銅合金具有強(qiáng)度高、非磁性、無火花等特點(diǎn)，其延展材料被廣泛應(yīng)用于汽車引擎和傳動(dòng)控制系統(tǒng)、飛機(jī)連接器等彈性部件當(dāng)中；而鑄鍛造的鈹銅合金則應(yīng)用于海底光纜中繼結(jié)構(gòu)材料、防爆安全工具和飛機(jī)軸承等。鈹鋁、鈹鎳合金則因良好的彈性和熱性能等特點(diǎn)應(yīng)用于導(dǎo)彈、火箭的超高速結(jié)構(gòu)件、高度計(jì)、壓力計(jì)及汽車減震系統(tǒng)等。氧化鈹陶瓷具有高熱導(dǎo)率和低介電常數(shù)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大功率電子器件和集成電路和坩堝等耐火材料中；加入了氧化鈹陶瓷的玻璃不僅能透過X射線，還可增大玻璃的比重、抗水性和硬度等[2]。鈹資源生產(chǎn)流程和應(yīng)用如圖1所示。

圖1 鈹資源生產(chǎn)流程和應(yīng)用圖解(資料來源：Beryllium Science & Technology Association；JOGMEC)

由于鈹在電子電器、航空航天和國(guó)防等領(lǐng)域重要和關(guān)鍵性應(yīng)用，鈹是我國(guó)乃至全球的戰(zhàn)略性和關(guān)鍵性原材料，歐盟委員會(huì)2014年5月26日發(fā)布的《歐盟關(guān)鍵性原材料報(bào)告》中就將鈹列為20個(gè)關(guān)鍵材料之一。

2 美國(guó)鈹資源供需概況

2.1 美國(guó)鈹資源概況

美國(guó)是全球鈹資源儲(chǔ)量最大、稟賦條件最佳的國(guó)家。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)統(tǒng)計(jì)，2012年，全球鈹儲(chǔ)量8萬t；其中美國(guó)為5.2萬t，占全球65%。中國(guó)鈹資源儲(chǔ)量5180t，占全球6%，位居世界第二(圖2)。美國(guó)的鈹資源幾乎全部來自于猶他州斯波山的優(yōu)質(zhì)硅鈹石礦山，礦床平均品位高達(dá)0.73%，遠(yuǎn)高于世界其他鈹?shù)V山。

圖2 全球鈹資源儲(chǔ)量占比(數(shù)據(jù)來源：USGS)

2.2 美國(guó)鈹生產(chǎn)與消費(fèi)狀況

全球鈹資源生產(chǎn)和消費(fèi)都主要集中在美國(guó)，美國(guó)也是全球唯一鈹資源產(chǎn)業(yè)鏈最完備、對(duì)鈹資源應(yīng)用最充分的國(guó)家。2012年全球生產(chǎn)鈹230t左右，僅美國(guó)就生產(chǎn)鈹200t，約占全球產(chǎn)量的87%(圖3)。美國(guó)擁有各類鈹產(chǎn)品生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)，目前世界上最大的鈹供應(yīng)商為美國(guó)的布拉什·威爾曼公司(Brush Wellman)。布拉什是目前全球唯一一家具有從礦石開采到生產(chǎn)各種鈹制品的完整產(chǎn)業(yè)鏈的公司。生產(chǎn)加工技術(shù)非常完善，可以供應(yīng)鈹?shù)乃猩虡I(yè)產(chǎn)品。該公司在猶他州擁有約95%的已探明鈹?shù)V資源。

2012年，美國(guó)鈹?shù)南M(fèi)量為220t左右，占全球份額的81.5%(圖4)。其中電子電信行業(yè)消費(fèi)占比42%，國(guó)防和工業(yè)、航空領(lǐng)域消費(fèi)占比均為 11%，能源領(lǐng)域的消費(fèi)占比為8%，其他像汽車、醫(yī)藥行業(yè)的消費(fèi)總共占比28%(圖5)。與1997年相比，應(yīng)用于國(guó)防、航空和能源的消費(fèi)占比有較大增長(zhǎng)。

圖3 2001～2012年世界和美國(guó)鈹產(chǎn)量(數(shù)據(jù)來源：USGS)

圖4 2001～2012年美國(guó)鈹消費(fèi)量(數(shù)據(jù)來源：USGS)

圖5 2012年美國(guó)鈹產(chǎn)品消費(fèi)結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)來源：USGS)

3 美國(guó)鈹資源戰(zhàn)略分析

美國(guó)是全球鈹資源的主要資源國(guó)、生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，其對(duì)鈹資源的重視程度和保障戰(zhàn)略的全面性尤其引人深思。

1)資源、生產(chǎn)、技術(shù)和市場(chǎng)全面壟斷，保障本國(guó)資源供應(yīng)。美國(guó)豐富的鈹資源首先使其在全球資源上占有絕對(duì)壟斷地位；而美國(guó)的布拉什·威爾曼公司(Brush Wellman)一家公司就占有了美國(guó)猶他州95%的資源，且是目前全球唯一一家具有從礦石開采到生產(chǎn)各種鈹制品的完整產(chǎn)業(yè)鏈的公司。其生產(chǎn)加工技術(shù)非常完善，可以供應(yīng)鈹?shù)乃猩虡I(yè)產(chǎn)品。該公司還在世界各地開辦子公司和辦事處，向日本、歐洲等地供應(yīng)鈹產(chǎn)品。而由于鈹在國(guó)防、航空航天、核能源等關(guān)鍵領(lǐng)域中的重要作用，鈹?shù)募庸ぜ夹g(shù)一直處于保密狀態(tài)，該公司也長(zhǎng)期處于世界鈹生產(chǎn)技術(shù)的壟斷地位。全方位的壟斷充分保障了美國(guó)鈹資源的供應(yīng)。

2)推行軍民一體化政策，促進(jìn)國(guó)防領(lǐng)域鈹?shù)膽?yīng)用技術(shù)。美國(guó)政府自2001年開始推行軍民一體化政策，旨在利用快速發(fā)展的民用技術(shù)為國(guó)防技術(shù)服務(wù)，一方面通過民用市場(chǎng)對(duì)鈹?shù)男枨?，利用市?chǎng)需求帶動(dòng)鈹技術(shù)的快速發(fā)展，再將其應(yīng)用到國(guó)防領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)了低成本高性能的軍用技術(shù)以滿足國(guó)防領(lǐng)域?qū)ο冗M(jìn)鈹技術(shù)的要求；另一方面也實(shí)現(xiàn)了軍、民用資源的共享[3]。鈹生產(chǎn)加工企業(yè)直接針對(duì)不同領(lǐng)域的特點(diǎn)進(jìn)行鈹產(chǎn)品研發(fā)，能夠不斷研制出新產(chǎn)品，如布拉什公司可以根據(jù)客戶需求對(duì)產(chǎn)品的加工工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，以推動(dòng)鈹?shù)南M(fèi)，促進(jìn)鈹工業(yè)發(fā)展。

3)政府與企業(yè)合作，保障鈹資源國(guó)防領(lǐng)域應(yīng)用。為保障國(guó)內(nèi)國(guó)防領(lǐng)域的關(guān)鍵材料的穩(wěn)定供應(yīng)，在降低成本并減少對(duì)國(guó)外供應(yīng)商原料和技術(shù)的依賴，美國(guó)出臺(tái)了國(guó)防生產(chǎn)法案第三篇計(jì)劃(《The Defense Production Act (DPA) Title III Program》)。在該計(jì)劃下，美國(guó)國(guó)防部與布拉什公司合作，2005年在俄亥俄州投資0.904億美元用于建設(shè)一家原鈹加工廠。該廠房的年產(chǎn)能為73t高純金屬鈹，約2/3的產(chǎn)量都被用于國(guó)防及政府相關(guān)領(lǐng)域。

4)鈹資源儲(chǔ)備戰(zhàn)略。美國(guó)一直重視鈹資源的儲(chǔ)備，最高儲(chǔ)備量達(dá)到3年的消費(fèi)量以上。盡管近年來，美國(guó)大幅消減儲(chǔ)備，鈹?shù)膬?chǔ)備量也有所下降，但鈹是美國(guó)唯一保留有最低儲(chǔ)備目標(biāo)的國(guó)防軍工礦產(chǎn)。由于儲(chǔ)備大量礦石與合金需要消耗相當(dāng)數(shù)目的資金，而美國(guó)又具備豐富的鈹資源和生產(chǎn)鈹產(chǎn)品的各種關(guān)鍵技術(shù)，在2004～2006年，美國(guó)國(guó)防部取消了對(duì)礦石與母合金的儲(chǔ)備，改為只儲(chǔ)備較少量的熱壓鈹粉與真空鈹鑄品。美國(guó)目前仍保留45t熱壓鈹粉的最低儲(chǔ)備目標(biāo)。

表1 2000～2012年美國(guó)儲(chǔ)備鈹產(chǎn)品及規(guī)模/t

注：2013年為計(jì)劃儲(chǔ)備數(shù)。

資料來源：USGS。

4 啟示與建議

我國(guó)也是目前世界上極少數(shù)幾個(gè)具有從礦石加工到生產(chǎn)鈹產(chǎn)品能力的國(guó)家。2012年我國(guó)鈹產(chǎn)量22t，占全球比例的9.5%；消費(fèi)量27t，占全球消費(fèi)量的11%。在大力發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的背景下，鈹作為一種性能優(yōu)良的材料，未來國(guó)內(nèi)無論在國(guó)防還是民用方面，鈹需求都將快速上升。而美國(guó)的鈹資源戰(zhàn)略對(duì)我國(guó)無論是鈹資源還是其他稀有金屬礦產(chǎn)戰(zhàn)略都有重要的啟示。

1)加大鈹生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)研發(fā)投入，拓展國(guó)內(nèi)鈹?shù)膽?yīng)用市場(chǎng)。我國(guó)也是鈹資源較為豐富的國(guó)家，充分利用鈹資源為國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)和國(guó)防服務(wù)十分重要。雖然我國(guó)具備從鈹?shù)V石加工到鈹產(chǎn)品生產(chǎn)的能力，但是生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量不如美國(guó)。鑄錠存在氣孔、夾渣較多；板材板型不好，公差范圍大，有鐮刀彎等等[4]。近年來，我國(guó)鈹?shù)难邪l(fā)技術(shù)有所進(jìn)步，鉭鈮鈹合金和鈹鋁合金都擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，但與美國(guó)相比仍有較大差距，生產(chǎn)規(guī)模也較小，不能滿足國(guó)內(nèi)的需求[5]；另一方面，我國(guó)目前對(duì)鈹?shù)膽?yīng)用還較為局限，主要原因是國(guó)內(nèi)缺乏類似布拉什公司的有實(shí)力的鈹下游產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)，我國(guó)企業(yè)只生產(chǎn)一些特定產(chǎn)品，對(duì)市場(chǎng)變化、需求的適應(yīng)性不高，這就使得我國(guó)國(guó)內(nèi)鈹?shù)膽?yīng)用范圍較窄，無法打開更廣闊的鈹銷售市場(chǎng)，使鈹行業(yè)發(fā)展較為滯后；因此無論是生產(chǎn)還是應(yīng)用技術(shù)上，我國(guó)都應(yīng)加大投入力度，培育我國(guó)的鈹產(chǎn)業(yè)。

2)產(chǎn)業(yè)培育的核心是培育綜合型、創(chuàng)新型和市場(chǎng)服務(wù)型的企業(yè)集團(tuán)。美國(guó)布拉什公司由于擁有從鈹資源、生產(chǎn)到應(yīng)用各領(lǐng)域全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在不斷適應(yīng)市場(chǎng)的同時(shí)，甚至通過自己的創(chuàng)新能力主動(dòng)擴(kuò)展研發(fā)產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，使現(xiàn)在幾乎世界每生產(chǎn)一架飛機(jī)都一定會(huì)用到該公司生產(chǎn)的相關(guān)零部件。目前國(guó)內(nèi)還很缺少像布拉什公司這樣的綜合型、創(chuàng)新型和市場(chǎng)服務(wù)型的企業(yè)集團(tuán)，這也是國(guó)內(nèi)資源型企業(yè)實(shí)力不及國(guó)外的主要原因，企業(yè)是市場(chǎng)主體、創(chuàng)新主體，通過建立良好的市場(chǎng)環(huán)境，培育綜合型、創(chuàng)新型和市場(chǎng)服務(wù)型的企業(yè)集團(tuán)，是充分發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)、形成強(qiáng)大生產(chǎn)力和實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和升級(jí)的重要途徑。

3)加強(qiáng)鈹?shù)葢?zhàn)略性金屬的儲(chǔ)備力度，建立與我國(guó)國(guó)情相適應(yīng)的儲(chǔ)備規(guī)模。鈹在國(guó)防、航空航天以及電子電器等方面有非常重要的應(yīng)用，未來隨著我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，鈹需求極有可能會(huì)快速增長(zhǎng)，因此我國(guó)應(yīng)加大儲(chǔ)備力度，建立與我國(guó)國(guó)情相適應(yīng)的儲(chǔ)備規(guī)模，以應(yīng)對(duì)未來國(guó)防軍工等相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展帶來的需求突增，有效保障鈹資源的供應(yīng)安全。此外，與鈹戰(zhàn)略地位相當(dāng)?shù)钠渌麘?zhàn)略性金屬也應(yīng)予以重視，建立戰(zhàn)略性金屬的儲(chǔ)備制度，增加儲(chǔ)備力度，保障我國(guó)經(jīng)濟(jì)順利實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型和升級(jí)。

[1] 劉世友.鈹?shù)纳a(chǎn)現(xiàn)狀與應(yīng)用開發(fā)[J].稀有金屬與硬質(zhì)合金,1998(135):56-61.

[2] 李文芳,黃小忠，楊兵初，等.氧化鈹陶瓷的應(yīng)用綜述[J].輕金屬,2010(2):20-23.

[3] 葉選挺,劉云.美國(guó)推動(dòng)軍民融合的發(fā)展模式及對(duì)我國(guó)的啟示[J].國(guó)防技術(shù)基礎(chǔ)，2007(4)：41-44.

[4] 王偉.鈹銅合金的生產(chǎn)和應(yīng)用前景分析[J].有色金屬加工，2012,43(2):10-12.

[5] 董超群，易均平.鈹銅合金市場(chǎng)與應(yīng)用前景展望[J].稀有金屬,2005,29(3):350-356.