李 娜，高愛紅，王小寧

(中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100037)

鈹是一種廣泛應(yīng)用于各種特殊應(yīng)用領(lǐng)域和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的輕質(zhì)金屬元素，具有高剛度-重量比、耐極端溫度和高導(dǎo)熱性等獨特的化學(xué)和物理性能。高純度鈹金屬主要用于軍事和國防工業(yè)領(lǐng)域；鈹與銅、鎳、鋁及其他金屬的合金，可用于航空航天、汽車制造、電子信息以及醫(yī)療設(shè)備等方面；以氧化鈹為主要成分的氧化鈹陶瓷，具有高導(dǎo)熱系數(shù)和高絕緣的特性，廣泛應(yīng)用在導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、雷達(dá)應(yīng)用以及高性能半導(dǎo)體部件中。由于鈹生產(chǎn)商的數(shù)量有限，且鈹制品在工業(yè)應(yīng)用中不太可能輕易地被替代材料取代，因此美國國防部戰(zhàn)略物質(zhì)保護委員會以及歐盟都將鈹材歸類為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)。全球鈹資源分布較集中，美國擁有資源及技術(shù)的雙重優(yōu)勢，而我國鈹資源儲量有限且品位較低，現(xiàn)階段對外依存度較高。

本文結(jié)合全球鈹資源的分布特征，在研究全球生產(chǎn)消費及供需格局的基礎(chǔ)上，從產(chǎn)量、消費量及資源獲取渠道等方面對我國鈹資源保障能力進行了分析，建議一方面加強基礎(chǔ)理論研究和創(chuàng)新，實現(xiàn)找礦與冶煉的技術(shù)突破；另一方面加強在俄羅斯、巴西以及非洲的參股、并購以及勘查開發(fā)，從國內(nèi)外兩個渠道保障我國的資源安全。

1 鈹資源分布特征

1.1 鈹資源全球分布

全球已查證鈹金屬資源量超過10萬t[1]，其中60%集中在美國，其他鈹資源較豐富的國家有巴西、俄羅斯、哈薩克斯坦、印度和中國。另外，非洲的馬達(dá)加斯加、莫桑比克、尼日利亞、贊比亞以及盧旺達(dá)也是重要的鈹生產(chǎn)國[2]。美國的鈹?shù)V資源主要分布在猶他州斯波山脈地區(qū)(Spor Mountain)、內(nèi)華達(dá)州麥卡洛山脈布特地區(qū)等，其中猶他州的已探明鈹金屬儲量達(dá)到1.8萬t。巴西是綠柱石的主要開采國，其中米納斯吉拉斯州(Minas Gerais)的戈偉爾納多-瓦拉達(dá)雷斯偉晶巖礦床的綠柱石礦石儲量就達(dá)到38.6萬t[2]。葉爾馬科夫斯克(Yermakovskoye)礦床是俄羅斯最大的鈹?shù)V床，儲量約1萬t，礦床平均品位為1.3%氧化鈹。截至2017年底，我國可工業(yè)開采的鈹儲量約1.43萬t氧化鈹[3]，主要分布在新疆、內(nèi)蒙古、云南和四川，這四省(區(qū))的合計儲量占我國總量的89.5%，其中新疆的鈹資源儲量約占全國的1/3。

1.2 鈹資源賦存情況

自然界含有鈹元素的礦物有100多種，常見的有20多種，鈹?shù)某傻V作用主要與巖漿活動有關(guān)。在經(jīng)濟礦床中三種最常見的含鈹?shù)V物為綠柱石(Be3Al2Si6O18)、羥硅鈹石(Be4Si2O7(OH)2)和硅鈹石(Be2SiO4)。綠柱石是深成巖系統(tǒng)和變質(zhì)環(huán)境中的主要含鈹?shù)V物，而羥硅鈹石和硅鈹石礦物是近地表火山成因和賦存碳酸鹽巖礦床中存在的主要礦物。目前，鈹?shù)V主要產(chǎn)自羥硅鈹石和綠柱石兩種礦物中。雖然羥硅鈹石中氧化鈹?shù)睦碚摵繛?0%左右，但實際開采的礦石氧化鈹含量僅有0.69%；綠柱石氧化鈹?shù)睦碚摵繛?4%，但實際開采的氧化鈹含量能達(dá)到10%～12%，所以綠柱石是商業(yè)價值較高的含鈹?shù)V物。其他鈹含量較高且可能具有開采價值的鈹?shù)V物還有金綠寶石和日光榴石等。中國已經(jīng)探明的鈹?shù)V資源以共生、伴生礦產(chǎn)為主，主要與鋰、鈮、鉭共(伴)生(48%)，其次與稀土元素礦伴生(27%)或與鎢礦共(伴)生(20%)，另外還有少量鈹?shù)V與鉬、錫、鉛、鋅等有色金屬和云母、石英巖等非金屬礦產(chǎn)相伴生[4]。

2 鈹資源開發(fā)現(xiàn)狀

2.1 主要生產(chǎn)國

美國、哈薩克斯坦、俄羅斯、印度和中國是僅有的幾個可以將鈹?shù)V石和精礦加工成鈹?shù)V產(chǎn)品的國家。羥硅鈹石是美國開采的主要鈹?shù)V物，綠柱石是世界其他地區(qū)開采的主要鈹?shù)V物。綠柱石雖然鈹?shù)暮扛?，但是相比羥硅鈹石而言，其硬度大，較難冶煉，所以現(xiàn)階段鈹金屬主要來自于羥硅鈹石。開采綠柱石礦石的國家包括巴西、加拿大、中國、莫桑比克、納米比亞、葡萄牙和津巴布韋。尼日利亞、哈薩克斯坦及烏干達(dá)可能也開采綠柱石，但其相關(guān)信息及數(shù)據(jù)不充分，因此不能做出可靠的產(chǎn)量評估。

2016年和2017年世界鈹主要生產(chǎn)國產(chǎn)量見表1。美國是世界領(lǐng)先的羥硅鈹石生產(chǎn)國，2016年鈹金屬產(chǎn)量155 t，占世界總產(chǎn)量的近70%;2017年，世界鈹金屬產(chǎn)量增加至229 t，其中美國170 t，占比74.2%，比2016年有所上升。

表1 2016年和2017年世界鈹主要生產(chǎn)國產(chǎn)量Table 1 The beryllium production of main countries in 2016 and 2017

資料來源：文獻[1]

2.2 礦產(chǎn)地及遠(yuǎn)景區(qū)分布

美國地質(zhì)調(diào)查局所列的全球已經(jīng)開發(fā)和即將開發(fā)的鈹?shù)V床分布主要在美國西部、加拿大東部、巴西東部、歐洲的瑞典和挪威、非洲南部津巴布韋、莫桑比克以及馬達(dá)加斯加、澳大利亞的西部，以及哈薩克斯坦、俄羅斯和中國，另外印度、馬來西亞、哥倫比亞等國家也有零星分布。開采綠柱石的主要偉晶巖區(qū)位于巴西Minas Gerais州及附近地區(qū)，葡萄牙Cova do Barroso偉晶巖地區(qū)、莫桑比克贊比西省(Zambezia)Alto Ligonhain區(qū)、加拿大曼尼托巴省(Manitoba)Tanco礦區(qū)、魁北克省(Quebec)James Bay(鋰)礦區(qū)、津巴布韋的馬斯溫戈省(Masvingo)Bikita Field礦區(qū)和中國東南部地區(qū)。遠(yuǎn)景區(qū)主要分布在從美國愛達(dá)荷州和蒙大拿州經(jīng)過加拿大不列顛哥倫比亞省一直延伸到阿拉斯加州蘇厄德半島的大型偉晶巖稀有金屬成礦帶上，另外歐洲和非洲南部也具有較大的找礦潛力。開采羥硅鈹石和硅鈹石的礦區(qū)主要有俄羅斯的Yermakovskoye礦區(qū)以及美國猶他州斯波山礦區(qū)。遠(yuǎn)景區(qū)位于美國猶他州、新墨西哥州等具有相似火山成因類型的成礦區(qū)帶上，以及外貝加爾-蒙古稀土金屬區(qū)內(nèi)部的晚中生代稀土金屬成礦帶上，另外澳大利亞的北部，秘魯?shù)臇|南部也具有一定的潛力。

2.3 礦業(yè)公司及礦業(yè)項目

美國Materion公司是目前世界上最大的鈹供應(yīng)商，前身是成立于1931年的Brush Wellman公司，總部設(shè)在俄亥俄州克利夫蘭，該公司是目前全球唯一一家擁有從礦石開采到各種鈹制品生產(chǎn)的完整產(chǎn)業(yè)鏈的公司。公司擁有猶他州的兩個礦山，Delta加工廠既可以處理在猶他州開采的羥硅鈹石，也能處理進口的綠柱石，用來生產(chǎn)氫氧化鈹。之后在俄亥俄州的Elmore工廠將加工過的氫氧化鈹?shù)V轉(zhuǎn)化成可用于生產(chǎn)鈹金屬產(chǎn)品(包括鈹銅合金，金屬或氧化物)的材料，或者將氫氧化鈹出售給其他鈹產(chǎn)品生產(chǎn)商。2018年底的數(shù)據(jù)顯示，Materion公司供應(yīng)了全球超過70%的羥硅鈹石和硅鈹石。

日本礙子株式會社(NGK)是世界第二大鈹銅生產(chǎn)企業(yè)，成立于1919年，總部在東京，在美國、比利時、波蘭、澳大利亞、印度尼西亞、中國、南非等國家都設(shè)有分公司，主要從事絕緣子等電力相關(guān)設(shè)備、工業(yè)用陶瓷產(chǎn)品、特殊金屬產(chǎn)品的制造及銷售，NGK從1958年開始生產(chǎn)鈹銅合金，但是由于缺乏冶煉技術(shù)，氧化鈹主要從美國Materion公司進口。

哈薩克斯坦烏爾巴冶金廠(Ulba)是國家原子能公司Kazatomprom JSC的子公司，主要是從俄羅斯Yermakovskoe鈹?shù)V床提取的儲備精礦中生產(chǎn)氫氧化鈹。在蘇聯(lián)解體之前，其就儲備了大量的鈹精礦，最近幾年供應(yīng)仍來自精礦庫存。烏爾巴冶金廠2011年供應(yīng)了世界鈹產(chǎn)品的26%，在2015年，從鈹銅合金礦、氧化鈹陶瓷礦和鈹金屬礦中開采了約90 t鈹?shù)V產(chǎn)品[5]。

俄羅斯已恢復(fù)在Yermakovskoe礦床的開采并修建加工廠，新建工廠將生產(chǎn)鈹氫氧化物，出口到哈薩克斯坦的烏爾巴冶金廠，以及中國和日本的冶煉廠，加工成鈹金屬和鈹合金。新工廠估計年加工羥硅鈹石達(dá)2.5萬t，生產(chǎn)鈹氫氧化物130 t。俄羅斯在2015年宣布，到2020年將以商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)鈹金屬。

阿瓦隆(Avalon Advanced Materials)公司總部設(shè)在加拿大多倫多，主要從事鋰、錫、銦、鈮、鉭等礦產(chǎn)的開發(fā)，現(xiàn)階段有三個項目在加拿大，分別是位于Separation Rapid的鋰礦項目，位于East Kemptville的錫-銦項目和位于西北部Thor Lake地區(qū)Nechalacho礦北部T形地區(qū)的鈹?shù)V項目，此礦是Nechalacho礦的衛(wèi)星礦，探明資源量達(dá)55萬t，氧化鈹含量1.06%，副產(chǎn)品為鈮、鉭和稀土。

由于鈹應(yīng)用的敏感性，更多的礦業(yè)項目信息無法從官方渠道收集。

3 鈹資源供需格局

3.1 供應(yīng)及消費

全球1998至2017年的鈹產(chǎn)量如圖1所示。自1998年至2002年，鈹?shù)漠a(chǎn)量逐年下降，2003年開始有所回升，因為新應(yīng)用領(lǐng)域需求量的增長刺激了全球鈹?shù)纳a(chǎn)，在2008年達(dá)到197 t，之后又有波動，在2014年達(dá)到產(chǎn)量頂峰302 t，2015由于能源、醫(yī)療以及消費電子市場方面的低需求，產(chǎn)量有所下降，2017年產(chǎn)量回升。從消費結(jié)構(gòu)來看，鈹?shù)闹饕猛臼氢斻~合金，約占世界消費量的75%，其次是純度為99.5%或更高的鈹金屬以及含鈹60%以上的鈹鋁合金，占世界消費產(chǎn)量的20%；另外，氧化鈹陶瓷占鈹消費量的5%。美國和中國是世界鈹?shù)闹饕a(chǎn)國和消費國。

圖1 1998～2017年全球鈹產(chǎn)量Fig.1 Global beryllium production from 1998 to 2017(資料來源：文獻[1])

3.2 貿(mào)易及價格

2000年至2016年期間全球鈹金屬及產(chǎn)品貿(mào)易總量波動起伏明顯，2006年達(dá)到峰值2 100 t，2009年低點為137 t，2016年的貿(mào)易量為676 t(圖2)。在過去十年鈹產(chǎn)品的國際貿(mào)易中，美國起著關(guān)鍵作用，既是鈹產(chǎn)品的主要出口國，又是鈹原料的進口國，即發(fā)展中國家的鈹資源流向美國，美國向世界各發(fā)達(dá)國家提供鈹?shù)陌氤善泛途庸ぎa(chǎn)品。但是近年來，國際貿(mào)易的格局發(fā)生了較大的變化，美國是全球主要供應(yīng)國的局面發(fā)生了變化，依據(jù)Chatham House的統(tǒng)計數(shù)據(jù)(圖3)，2016年全球排名前5位的鈹產(chǎn)品出口國是馬達(dá)加斯加(208 t)、瑞士(197 t)、埃塞俄比亞(84 t)、斯洛文尼亞(69 t)、德國(51 t)；進口國有中國(293 t)、澳大利亞(197 t)、比利時(66 t)、西班牙(47 t)以及馬來西亞(10 t)。

圖2 2000～2016年全球鈹金屬貿(mào)易量Fig.2 The global beryllium trade volume from 2000 to 2016(資料來源：文獻[6])

圖3 全球主要國家的鈹貿(mào)易量Fig.3 The trade volume of main countries

美國鈹材料的主要供應(yīng)國為哈薩克斯坦、日本、巴西、英國以及法國，在2013～2016年間，美國的進口份額中哈薩克斯坦占47%，日本占14%，巴西占8%，英國占8%，其他國家占23%[7]。美國鈹產(chǎn)品的出口國主要是馬來西亞、中國以及日本。根據(jù)Materion的統(tǒng)計，鈹銅合金約占美國鈹產(chǎn)品出口量的85%，而鈹金屬則不足15%。

日本也是世界上重要的鈹銅合金生產(chǎn)國和消費國，但是由于不具備鈹?shù)囊睙捈夹g(shù)，主要是進口美國Materion Brush公司的氧化鈹，其2016年鈹產(chǎn)品的主要出口國是馬來西亞。

美國的鈹價格在2006～2010年之間連續(xù)上漲，從2013年開始，由于鈹?shù)男枨竺黠@下降，價格出現(xiàn)一定下滑，2014年鈹金屬價格下滑至370美元/kg。中國鈹銅合金價格在2008年之前一直保持在150～160元/kg，之后隨著全球金融危機的爆發(fā)，價格開始走低，最低降至2010年的100元/kg。2013年，隨著中國政府經(jīng)濟刺激政策的推出，下游需求量出現(xiàn)增長，鈹銅合金價格大幅回升至160元/kg的水平，2014年價格又有所回落。另外，由于國內(nèi)金屬鈹產(chǎn)量和消費量規(guī)模較小，價格波動幅度不大。

3.3 我國鈹資源保障能力分析

中國是目前世界上少數(shù)幾個具有從礦石加工到鈹產(chǎn)品能力的國家。截至2017年底，我國以氧化鈹計的鈹資源量為56萬t，但是符合工業(yè)開采的儲量只有1.43萬t[3]。依據(jù)氧化鈹29%的采選冶綜合回收率計算，即使將所有工業(yè)儲量全部開采，可利用的氧化鈹也只有0.41萬t，而我國2017年的產(chǎn)量以氧化鈹計約15t，靜態(tài)保障年限只有27年。

1) 生產(chǎn)及回收利用。我國鈹?shù)V山的產(chǎn)能是每年63.72～86.58 t(鈹金屬量)，但是我國沒有大型獨立礦山，已經(jīng)探明的礦床以共伴生為主，貧礦多、品位低、開采和選冶難度大、成本高，導(dǎo)致實際生產(chǎn)量遠(yuǎn)小于產(chǎn)能，后備資源嚴(yán)重不足。2017年我國鈹金屬產(chǎn)量約為50 t。另外，我國鈹資源的回收率不足5%，相比于美國的20%～25%的回收率還很落后。

2) 消費及預(yù)測。過去十年，隨著航天工業(yè)、核工業(yè)電子通訊等行業(yè)的迅速發(fā)展，我國鈹資源消費量迅速增長，2012～2014年中國鈹金屬表觀消費量保持在90 t左右，我國的產(chǎn)量只有50 t左右，剩余全部依賴進口，對外依存度高[8]。預(yù)計未來15年，我國汽車、電子等高端制造業(yè)還將進一步發(fā)展，軍工、航空航天業(yè)、新能源汽車等行業(yè)也將進入快速發(fā)展時期，國內(nèi)需求將進一步上升。據(jù)全球工業(yè)分析公司(GIA)預(yù)測，中國對鈹?shù)男枨罅繉⒁?%的年增長率遞增，2020年、2025年和2030年，中國鈹?shù)男枨罅糠謩e為91 t、128 t和180 t[9]。即使我國生產(chǎn)量達(dá)到最大，也無法滿足市場需求，依然需要進口來保障我國對鈹資源的需求。

3) 境外資源利用。2004年之前我國鈹?shù)V的主要來源地是俄羅斯，2004年之后主要從南美洲和非洲進口鈹?shù)V，但是隨著美國的高價競購，南美洲(主要是巴西)的鈹?shù)V主要供應(yīng)到了美國，非洲的鈹?shù)V石供應(yīng)逐年增加。2016年中國的主要進口國有哈薩克斯坦、馬達(dá)加斯加、埃塞俄比亞、美國、挪威等，其中從馬達(dá)加斯加進口量達(dá)到206 t。但當(dāng)前非洲的供應(yīng)基地還未成熟，我國企業(yè)也未與國際大型鈹?shù)V山企業(yè)簽訂長期供貨合同，因此鈹?shù)V物原料供應(yīng)穩(wěn)定性沒有保障，資源安全形勢不容樂觀。

4 建 議

4.1 加強基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)找礦與冶煉技術(shù)的雙突破

截至2017年底，我國僅有96個鈹?shù)V礦區(qū)[3]，且礦床規(guī)模小，除了偉晶巖型的鈹?shù)V以外，尚未發(fā)現(xiàn)大型、超大型的礦床，工業(yè)可采儲量不高，品位普遍較低，加工冶煉及回收利用技術(shù)也落后于西方發(fā)達(dá)國家。因此建議由政府指導(dǎo)，組織相關(guān)研究部門加強成礦理論、規(guī)律及找礦模型研究，加強找礦力度，尤其是富礦的勘探和開發(fā)；另外建議國家以一定的財政支持力度，聯(lián)合科研單位與企業(yè)，以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)，突破加工冶煉技術(shù)瓶頸，盡早使硫酸萃取法生產(chǎn)氧化鈹實現(xiàn)工業(yè)化，同時研發(fā)低品位鈹?shù)V的回收利用技術(shù)，建立我國鈹?shù)幕厥绽皿w系。

4.2 借鑒發(fā)達(dá)國家成功經(jīng)驗，鼓勵企業(yè)的境外投資，保證鈹資源海外供應(yīng)的穩(wěn)定

借鑒美國、日本等發(fā)達(dá)國家的做法，制定不同階段境外礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)戰(zhàn)略，建立縝密有效的組織運行機制，同時需要政府的政策保障來支持企業(yè)開發(fā)境外的礦產(chǎn)資源。結(jié)合對鈹資源遠(yuǎn)景區(qū)的分析，建議鈹資源的境外勘查開發(fā)及投資以非洲為主要地區(qū)，兼顧俄羅斯以及巴西。

巴西曾經(jīng)是我國重要的鈹?shù)V來源國，主要為唯一的綠柱石精礦生產(chǎn)商為Coriolano Limitada公司，但是近年來由于美國的高價競購，其出口大都流向了美國。俄羅斯重啟了Ermakovskoe鈹?shù)V床的開發(fā)工作，并將剩余儲量歸外貝加爾斯克采選聯(lián)合公司。我國可以資金或技術(shù)參股的方式參與這些公司的開發(fā)和生產(chǎn)，以獲得俄羅斯和巴西優(yōu)質(zhì)的鈹?shù)V資源。非洲的馬達(dá)加斯加、莫桑比克、尼日利亞、盧旺達(dá)、坦桑尼亞以及烏干達(dá)等國家鈹?shù)V資源也非常豐富，且品位較好，近些年向我國供應(yīng)的資源量也穩(wěn)步增長，國家應(yīng)出臺政策鼓勵我國的礦業(yè)企業(yè)到非洲進行鈹?shù)V資源的勘查開發(fā)或者收購。

我國企業(yè)仍需注意：鈹資源產(chǎn)業(yè)的技術(shù)門檻相對較高，即使是在產(chǎn)品供不應(yīng)求的情況下，廠家也會因為無法生產(chǎn)高品質(zhì)鈹銅合金參與市場競爭而導(dǎo)致經(jīng)營困難。因此，建議企業(yè)在進入鈹資源產(chǎn)業(yè)之前要充分了解市場情況以及所面臨的技術(shù)壁壘，避免盲目投資，降低經(jīng)濟風(fēng)險。