关键词：关键矿产；清单研究；应用概要；全球格局；安全战略
1.引言
随着现代社会经济发展、技术进步和人们生活水平提高，矿产资源使用量越来越大。据经合组织数据[1]，全球原材料使用总量从1970年的270亿t增长到2017年的890亿t，增长了2.3倍；预计到2060年将进一步增长到1670亿t，其中金属矿产使用量将从2017年的90亿t增长到2060年的200亿t，非金属矿产从440亿t增长到860亿t，化石燃料矿产从150亿t增长到240亿t。
矿产资源应用范围越来越广，从现代通信到可再生能源发电，从健康医疗到绿色交通方式。制造现代计算机芯片需要元素周期表中超过一半的元素，尽管许多元素用量很少，但每个元素对于芯片的功能和性能都至关重要[2]。智能手机要用到约75种元素，手机构件中的化合物、金属和复合材料都来自于矿产，芯片、显示器、电池和扬声器等都由矿产品制成。
经济增长、生活质量提高、国家防卫和现代社会的整体运行对更多样化矿产品的需求不断增加，人们再次认识到关于矿产资源的竞争和冲突可能对依赖这些矿产品的制造业构成重大风险；虽然大多数矿产品还能为未来许多年提供足够的供应，但随着近地表高品位矿床的枯竭，满足矿产资源需求变得更加具有挑战性[2]。
2.美欧日关键矿产/原材料清单简介
2.1美国国家安全关键矿产
美国国家科学技术委员会将关键矿产定义为“供应链容易中断，在产品制造中至关重要，而缺少这些产品会造成重大经济或安全后果的矿产”，将战略性矿产定义为“关键矿产的子集，国家安全应用不可缺少”[2]。2018年美国地质调查局制订了关键矿产清单，按照航空航天（非国防军用）、国防军用、能源、通信和电子、运输（非航空航天）、其他等六大领域详细分析了每种矿产的重要技术应用，同时分析了每种矿产的最大生产国和（美国的）最大供应国，将35种非化石燃料矿产确定为美国国家安全关键矿产[4]。2022年更新为50种，包括：铝/铝土矿、锑、砷、重晶石、铍、铋、铯、铬、钴、萤石、镓、锗、天然石墨、铪、铟、锂、镁、锰、铌、镍、铂族金属5种（铂、钯、铱、钌、铑）、稀土元素16种（镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇）、铷、钽、碲、锡、钛、钨、钒、锆、锌[5]。
2.2欧盟委员会关键原材料
2.3日本稀有金属
3.关键矿产竞争态势
3.1美欧日关键矿产/原材料清单重合度高
目前，美、欧、日公布的清单共涉及44种关键矿产/原材料①1，其中，三家均列入清单的有18种，两家列入的有14种，只有一家列入的仅12种（图1）。重合度最高的矿产包括稀土，主要稀有金属、稀散金属，部分有色金属，以及铂族、天然石墨和萤石。
图1美欧日关键矿产/原材料清单比较示意图
3.2美欧日均出台并实施供应链安全战略
2019年美国商务部发布确保关键矿产安全可靠供应的联邦战略[9]指出，关键矿产供应的所有阶段都很重要，仅靠某一阶段的措施是不能解决问题的。例如加大开采力度而不增加相应的加工制造能力，只会将经济和国家安全风险进一步转移到供应链下端，导致加工制造能力依赖国外。提出推进关键矿产供应链的转型研究、开发和部署，加强美国关键矿产供应链和国防工业基础，加强与关键矿产有关的国际贸易和合作，提高对国内关键矿产资源的认识，改善联邦土地上关键矿产资源的准入并缩短联邦许可审批时限，增加美国关键矿产劳动力等6项措施。除了将关键矿产研究和创新焦点集中于国内资源调查、分离加工、替代、回收技术等方面，在国际上大搞结盟。2022年6月，美国国务院宣布美国和加拿大等已建立“矿产安全伙伴关系”（MSP），这些伙伴还包括澳大利亚、芬兰、法国、德国、日本、韩国、瑞典、英国和欧盟委员会。
3.3关键矿产对碳中和进程至关重要
4.中国关键矿产建议清单
4.1本文建议的清单
美国、欧盟、日本等在进行矿产资源关键性评价时所采用的方法各有不同，但基本上都将那些对经济和国家安全至关重要不可缺少而又不能完全依靠本国供应满足需求的定义为关键矿产/原材料。一般是供应风险高、经济影响大的首先入选；但一些特殊关键应用的矿产/原材料也会列入清单，例如美国的铷、铯，欧盟的焦煤等。本文将中国的关键矿产定义为对中国经济社会发展和国家安全至关重要，由于供应短缺存在较大风险、或者我国具有一定优势对全球供应具有较强影响力的矿产资源。中国关键矿产的选择也是从经济与技术重要性和供应风险性两个大的方面进行分析。
中国矿产资源禀赋不足，人均探明储量为世界平均水平的58%，位居世界第53位；铁矿、铜矿和铝土矿分别相当于世界平均水平的70.4%、28.4%和14.2%[12]。另一方面，稀土、镓、锗、铟等“三稀”金属矿产，钨、锡、锑、铋等有色金属矿产，天然石墨、萤石等非金属矿产是中国的优势矿产，中国是全球主要生产国和供应国，除满足国内需求外，还大量供应国际市场。立足于这一矿产资源基本国情，在经济与技术重要性方面，需要将大宗矿产与战略新兴矿产一并纳入考虑；在供应风险性方面，首先要考虑净进口的矿产，同时也考虑净出口的优势矿产或供需基本平衡的矿产。
本文通过公开文献资料梳理提出一份37种中国关键矿产建议清单。为便于与其他国家清单进行比较，这份清单未包括石油、天然气、铀等燃料矿产。建议清单如下：
大宗矿产：铁、锰，铜、铝，钾盐。
“三稀”金属矿产：稀土，锂、铍、铌、钽、锶、铷、铯、锆、铪，镓、锗、铟、铼、碲。
关键黑色有色贵金属矿产：铬、钒、钛（金红石型），镁、镍、钴、钨、锡、锑、铋，铂族、金。
战略非金属矿产：高纯石英、石墨、萤石、硼。
特种气体矿产：氦气。
这一建议清单中有31种与美、欧、日关键矿产/原材料清单重合；美、欧、日三家均列入清单的18种全部列入了本文建议清单。本文建议清单与美、欧、日清单不重合的6种矿产是：铁、铜、钾盐、金、高纯石英、氦气。
4.2基于经济与技术重要性选择
对中国而言，经济与技术重要性需要具体考虑：（1）作为中国经济社会发展的物质保障、维系经济安全和粮食安全的大宗矿产；（2）作为国家安全和高质量发展的物质保障，维系战略性新兴产业和国防军工安全的战略新兴矿产。
4.3基于供应风险性选择
对中国而言，供应风险性也需要综合考虑各方面因素。具体到进出口百分比这一量值，则应考虑：（1）净进口比例大于50%的矿产，或净进口比例虽小于50%但未来应用需求会快速增长而国内勘查开发进展缓慢的矿产；（2）净出口比例较大、在国际上有一定控制力和话语权的矿产，或净出口比例不大但产量占比大有利于提升国际竞争力和话语权的矿产。
经梳理各种参考文献，系统列出了中国关键矿产进出口百分比（表2），作为反映这些矿产供应风险性的一个量值。
表2中国关键矿产进出口百分比
5.关键矿产应用领域分述
98%以上铁矿石用于钢铁冶炼。钢铁产品用途广泛，是建筑、汽车、机械等工业的核心构件。在当前中国钢铁实际消费中，一半以上用于建筑行业，其余主要用于机械行业、汽车行业、能源行业等。除了传统用途，出现了一些新的应用领域。“手撕钢”，即软态不锈钢精密箔材用于锂离子电池及电容器外装材料、电池集流体、薄膜太阳能电池、OLED显示器及纸式电子显示产品等柔性产品基材，硬盘驱动器悬挂装置，清洁汽车气体排放物金属蜂窝式触媒吸收装置，通信卫星等的热发动机隔热屏（镀镍不锈钢），信号干扰屏蔽装置，发动机燃烧室叶片以及防护服。铁的应用也在向化工催化领域拓展，已用于合成氨气和醇类，未来或将有效替代当前的贵金属催化剂[15]。
因为锰太脆而不被单独作为金属使用，95%的锰进入合金中，主要是生产钢铁，其中约1%用于生产“锰钢”。锰钢含有大约13%的锰，非常坚固，用于铁轨、土方机械、保险柜、军队头盔、步枪管等。锰也用来与铝、铜等有色金属生产合金。锰的非冶金应用包括锌锰电池负极（主要是二氧化锰）、电子信息材料软磁体（锰锌铁氧体）、肥料和动物饲料中的微量营养素添加剂（硫酸锰和氧化锰）。二氧化锰用作橡胶添加剂、工业催化剂和着色剂，一氧化锰用作缺锰土壤的肥料，高锰酸钾用于去除废气和废水中的有机杂质；“锰紫罗兰”用于化妆品、艺术家使用的釉料、塑料和粉末涂料的着色[2,16]。
铜作为“电气之王”广泛应用于工业各领域。电力行业消费40%的铜，电子与通信、日用品各消费15%。未来铜的需求在战略性新兴产业领域会持续旺盛。一台混合动力汽车含铜约40kg、一台纯电动汽车含铜约80kg，风电、光伏、充电桩、磁悬浮轨道等也都大量使用铜。未来电网建设需要大量的铜。用于集成电路和半导体分立器件的铜基引线框架材料、射频电缆、用于印刷电路板基板和锂离子电池负极载体的铜箔等是支撑半导体、通信、消费电子、电动汽车等产业的重要技术材料。