世界稀土產業格局變化與中國稀土產業面臨的問題

鄭國棟, 王 琨*, 陳其慎, 張艷飛, 邢佳韻, 龍 濤,董延濤, 倪晉鵬

1)中國地質科學院礦產資源研究所, 北京 100037； 2)中國地質調查局發展研究中心, 北京 100037；3)中國地質大學(北京), 北京 100083

稀土包括17種元素, 具有優異的磁、光、電性能, 既可用于玻璃、冶金、陶瓷、石化等傳統領域,也可用于永磁材料、儲氫材料、催化劑、高溫超導等新材料領域, 具有重要的戰略意義。美國、歐盟、日本、澳大利亞等西方發達國家以及中國均把稀土列為危機礦產、關鍵原材料或戰略性礦產(Office of the Secretary, Interior, 2018； 郭佳等, 2018； Australian Government et al., 2019； European Commission, 2020；陳其慎等, 2021)。

中國是稀土資源大國、生產大國、消費大國、貿易大國, 了解全球稀土資源產業格局, 我國稀土產業在發展過程中存在的問題, 對管好、用好稀土資源, 實現稀土產業高質量發展至關重要。

1 全球稀土資源、生產格局

1.1 中國稀土資源優勢逐漸減弱

2020年全球稀土儲量為 1.16億 t稀土氧化物(REO, 下同), 中國是全球稀土儲量最多的國家, 為4400萬t(REO), 占全球的38.0%(USGS, 2020)。巴西、越南、俄羅斯是僅次于中國的稀土資源大國, 稀土儲量分別為2200萬t、2200萬噸和1200萬t, 三國稀土儲量合計占全球的48.4%(圖1)。

圖1 2020年世界各國稀土儲量(USGS, 2020)Fig.1 The world's rare earth reserves in 2020(after USGS, 2020)

值得關注的是, 中國稀土資源經過多年高強度的開發, 儲量由2013年的5500萬t降至目前的4400萬 t, 占全球的比例由 48.3%降至 38.0%(圖 2)。同時, 根據中國輕稀土礦和南方離子吸附性稀土礦輕重稀土配分(張臻悅等, 2016； 劉琦等, 2019)進行估算, 在中國4400萬t稀土儲量中, 輕稀土儲量超過4100萬t, 中重稀土儲量不足300萬t(表1)。

圖2 2013年世界各國稀土儲量(USGS, 2013)Fig.2 The world's rare earth reserves in 2013(after USGS, 2013)

表1 中國稀土儲量Table 1 The rare earth reserves of China

2009年以來, 世界范圍出現了稀土探礦熱潮,格陵蘭、巴西、加拿大、越南、緬甸、老撾、挪威以及非洲國家陸續發現大量稀土資源(陳占恒,2019), 其中緬甸、越南、格陵蘭擁有豐富的中重稀土資源。隨著我國稀土資源的開采和其它國家新稀土資源的發現, 世界稀土資源儲量格局已經發生改變, 我國稀土資源優勢已逐漸減弱。

1.2 全球稀土礦生產格局正在發生變化

2019年全球稀土氧化物產量 21.3萬 t(USGS,2020), 全球稀土工業協會(REIA)估算, 全球產量的90%為輕稀土, 10%為中重稀土。2019年中國產量13.2萬 t(表 2), 占全球的 62.0%。美國、緬甸和澳大利亞是中國以外稀土產量最大的 3個國家, 產量分別為2.6萬t、2.2萬t、2.1萬t, 3國合計占全球產量的 32.4%(圖3)。

圖3 1994—2019年世界各國稀土礦產量(REO)(數據來源: USGS, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003,2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012,2013, 2014, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020)Fig.3 The world's rare earth ore production from 1994 to 2019(REO) (data source: USGS, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000,2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010,2011, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020)

表2 2017—2019年中國稀土礦開采總量控制指標(REO； 單位: t)Table 2 The control indicators of rare earth mining in China from 2017 to 2019

自2010年以來, 美國、澳大利亞等國陸續恢復了稀土礦山的生產, 并且產量逐年增高。據不完全統計, 國外37個國家的261家公司開發了共計429個稀土項目, 新啟動了8～10萬t稀土礦山產能(表3),全球稀土礦生產格局正在發生變化(張博等, 2018；劉思德, 2019； 陳甲斌等, 2020； 稀土信息, 2020)。

表3 中國以外全球主要稀土礦山項目Table 3 Major rare earth mining projects outside China

1.3 中國不再是全球稀土冶煉分離產品唯一供應來源

在稀土冶煉加工項目方面, 根據安泰科的數據,2019年全球稀土冶煉分離產品產量合計約17.6萬t(REO), 同比增長21%。其中, 中國產量約15.5萬t, 占全球的88.2%, 中國總產量包括六大稀土集團計劃內產量(表 4)和利用進口礦以及化合物生產的冶煉產品產量(美國和緬甸的稀土礦主要運至中國進行冶煉分離)。

表4 2017—2019年中國稀土冶煉分離控制指標(REO； 單位: t)Table 4 The control indicators of rare earth smelting and separating in China from 2017 to 2019

澳大利亞萊納斯公司是中國以外最大的稀土冶煉分離產品供應商, 其 Mount Weld礦山生產的稀土礦通過位于馬來西亞關丹的 Lamp工廠進行冶煉分離, 產量穩步提升, 2019年產量約1.87萬t, 占全球的 10.6%。此外, 澳大利亞萊納斯公司與美國藍線公司計劃合資在美國建立稀土分離生產線, 由萊納斯每年提供1200 t原料, 其中含有重稀土； 美國MP Materials公司計劃重啟美國現停產的4萬t稀土分離線； 澳大利亞Peak Resources Limited計劃在英國蒂斯谷(Tees Valley)建設稀土分離廠, 加工坦桑尼亞Ngualla項目生產的稀土礦(陳占恒, 2019；稀土信息, 2020)。

美國、澳大利亞等西方國家一直在努力建設不包含中國企業參與的稀土資源供應鏈, 隨著上述稀土冶煉分離項目項目的實施, 全球稀土資源冶煉分離的現有格局或將被打破。

2 世界稀土資源消費情況

2.1 稀土主要應用領域

稀土元素擁有數百種獨特的最終用途, 并且世界各國在不斷地研發稀土相關材料以及新的用途,這些最終用途可以被歸為8類：電池合金、催化劑、陶瓷顏料與釉料、玻璃拋光粉及添加劑、冶金、永磁體、熒光粉以及其他用途(表5)。

表5 稀土元素應用類別Table 5 Application categories of rare earth elements

2.2 稀土消費情況

根據國信證券稀土行業專題研究報告數據, 中國、日本、美國和歐洲國家是全球最大的稀土消費國, 消費量分別占到全球消費總量的 57%、21%、8%和8%(國信證券, 2020)。

從消費領域看, 根據Adamas Intelligence和全球稀土工業協會(REIA)的數據, 全球超過 60%的稀土被用于永磁材料和催化劑, 其次為玻璃拋光粉和添加劑、冶金和合金等領域； 永磁材料是稀土消費價值最高的領域, 占全球稀土消費價值的 91%(圖4)。

圖4 稀土不同應用領域消費量和消費價值(Adamas Intelligence, 2019； REIA, 2019)Fig.4 Consumption and value of rare earth in different application categories(after Adamas Intelligence, 2019； REIA, 2019)

從稀土單元素消費情況看, 由于除鈧外, 其它稀土元素是同時生產出來的, 因此在生產過程中無法決定某一元素的產量, 目前鑭、鈰、釔處于供應過剩的狀態。在技術應用上, 每一種稀土元素都有其獨特的應用, 都是十分重要的； 但在消費價值上,這 17中稀土元素中, 與稀土永磁材料相關的鐠、釹、鋱、鏑四種元素對稀土行業的產值貢獻達到了85%～90%(陳占恒, 2019)。

從不同國家消費情況看, 根據資源-產業“雁行式”演進規律, 不同國家所處的發展階段不同, 不同產業的發展都需要消費相應的礦產資源(陳其慎等, 2015)。中國和日本屬于制造業大國, 永磁材料是稀土最大的消費領域, 美國是石油生產大國, 催化劑是其稀土最大的消費領域(圖5, 6, 7)。

圖5 中國稀土消費結構(2018年； 中信證券, 2020)Fig.5 The rare earth consumption structure of China(2018； after CITIC Securities, 2020)

圖6 日本稀土消費結構(2019年； 王彥, 2020)Fig.6 The rare earth consumption structure of Japan(2019； after WANG, 2020)

圖7 美國稀土消費結構(2019年； USGS, 2020)Fig.7 The rare earth consumption structure of USA(2019； after USGS, 2020)

3 我國稀土產業發展過程中面臨的主要問題

3.1 擁有完整的稀土產業鏈但缺乏定價權

稀土產業涉及多個環節, 產業鏈包括原礦采選、冶煉分離(上游)、加工、材料制造(中游)以及應用(下游)。目前中國是全球唯一擁有稀土全產業鏈的國家, 并且稀土儲量、產量、冶煉分離量、相關材料產量、消費量、出口量均居全球第一, 自2000年至今生產了全球85%以上的稀土礦和全球95%以上的稀土冶煉分離產品(USGS, 2001, 2002, 2003,2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011,2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019,2020)。

在這種情況下, 中國企業依然缺乏對全球稀土市場的定價權, 稀土價格與消費價值不相匹配, 長期處于較低水平, 這與必和必拓、力拓、淡水河谷等全球3大鐵礦石生產商對全球鐵礦石價格走勢的影響形成了鮮明的對比。

3.2 經過多年開發資源快速消耗

2000年至2019年, 全球稀土產量247萬t(REO),其中中國產量 213萬 t(USGS, 2001, 2002, 2003,2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011,2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019,2020), 中國生產的稀土占全球總產量的 86.1%, 供應著全球的稀土需求。而在相當長的一段時間內,由于大量稀土資源被私挖盜采、走私, 以及白云鄂博礦稀土隨鐵礦一同開采, 超出總量控制指標部分進入尾礦而未被統計產量等原因, 中國稀土實際產量應遠高于美國地調局統計的213萬t。

在中重稀土方面, 除近兩年緬甸的中重稀土運到中國進行冶煉、分離以外, 全球中重稀土資源幾乎全部由中國供應。2006年至 2020年, 離子吸附型稀土(以中重稀土為主)開采總量控制指標合計22.7萬 t, 由 2006年的 8420 t增長至 2020年的19 150 t, 離子吸附型稀土資源消耗量逐年增加。

3.3 稀土高端材料和應用技術與西方國家存在較大差距

中國雖然具備稀土產業完整的產業鏈, 但優勢主要集中在采選和冶煉分離環節, 稀土應用技術專利主要掌握在美、日企業手中, 有些還被國外列為禁止出口技術, 我國稀土產業一直在跟蹤、模仿,或購買外國專利(張博等, 2019)。

以高純稀土金屬制備技術為例, 高純稀土金屬是高性能永磁材料、貯氫材料等新材料的重要基礎原料, 稀土金屬的純度是影響功能材料性能的關鍵因素之一。美國、俄羅斯、日本等國高純稀土制備技術處于國際領先水平, 如美國愛荷華州立大學管理的原子能部直屬實驗室可制得 99.999 9%的高純稀土金屬, 而我國目前僅可以制得99.99%的高純稀土金屬(張文燦等, 2020)。

在稀土消費價值最高的磁性材料領域, 中國技術水平近年來高速發展, 申請的專利數量快速增長,僅次于日本居全球第2位(張博等, 2019), 但仍與日本、美國存在較大差距, 大量出口中低端產品, 高價進口高端產品。如稀土永磁體(海關編碼為85051110), 中國是全球最大的生產國, 2019年出口均價僅為 46.59 USD/kg, 而進口均價卻高達84.89 USD/kg(陳占恒, 2020)。

此外, 我國釹鐵硼永磁材料出口深受國外專利壁壘的影響, 日本是全球高性能釹鐵硼永磁材料的引領者, 授權了中國 8家企業燒結釹鐵硼專利使用權, 沒有得到授權的企業只能在國內生產和銷售,產品不能出口(彭顯娟, 2020)。稀土高端材料和應用技術與日本、美國等發達國家存在較大差距, 這個現狀決定了我國目前只是稀土產業大國而非稀土產業強國。

3.4 美國已初步建成獨立于中國的稀土供應鏈

自 2010年中國開始整頓稀土開發秩序以來,美國和其他西方國家利用近 10年時間, 通過全球資源整合, 已經打造了 Mountain Pass礦+Mount Weld礦+馬來西亞關丹 Lamp工廠的年產近 6萬 t稀土礦(REO)+近2萬t冶煉分離產品的產能, 初步建成了獨立于中國的稀土資源供應鏈。而在 2019年, 美國稀土表觀消費量 1.3萬 t(REO), 僅從數字上看, 美國已實現稀土獨立。

未來, 隨著全球稀土項目的開發以及美國本土稀土冶煉分離項目的推進, 美國稀土供應能力將進一步加強, 并且通過聯合日本等國, 可以打造完全獨立于中國的稀土全產業鏈生產能力。憑借日本和美國在高端材料以及應用方面的優勢, 或將對中國稀土產業形成反制。

3.5 現行管理措施已難以滿足稀土產業高質量發展需要

自 2006年以來, 國家相關部門陸續開始實施稀土開采總量控制、冶煉分離總量控制以及出口配額(2015年因 WTO稀土案敗訴取消)等制度, 并于2010年開展了開發秩序專項整治行動, 經過多年治理, 稀土私挖盜采、走私等違法違規行為得到了遏制, 全國113個稀土采礦區整合到了6大稀土集團,開采集中度大幅提高, 稀土開發秩序逐步好轉。

但是, 隨著中國稀土資源的消耗、美國、澳大利亞等國稀土礦山、冶煉分離項目的實施, 全球稀土資源格局、開發格局將持續變化。面對全球稀土產業格局變化, 開采總量控制、冶煉分離總量控制等現行管理措施已經難以適應我國稀土產業發展的需要。

4 建議

4.1 充分發揮稀土交易所商品定價的作用

目前, 國內擁有包頭和贛州兩個從事稀土產品現貨交易的商品交易所, 上海期貨交易所也計劃推出稀土期貨產品。建議 3個交易所合作, 探索形成統一的稀土及下游產品現貨和期貨交易機制, 避免內部競爭, 發揮好商品交易所在建立定價權方面的作用。

4.2 加強對中重稀土資源的保護

隨著緬甸、越南、格陵蘭等國家和地區中重稀土資源的發現, 以及我國中重稀土資源快速消耗,我國中重稀土資源在全球的優勢地位正逐步降低。建議加強對中重稀土資源的保護, 控制開采總量,建立礦產地儲備和礦產品儲備, 合理利用中重稀土資源。

4.3 加強稀土材料、產品的研發和應用技術研究

我國在稀土高端材料和應用技術領域與美國、日本等西方發達國家仍然存在較大差距, 并且國內的研究主體是科研院所(張博等, 2019), 建議加強相關基礎研究投入, 做好企業和研究機構的對接以及科研成果的市場轉化, 避免在高端領域被西方國家卡脖子。

4.4 構建稀土礦業航母

目前, 我國缺乏上下游一體化具有國際影響力的大型稀土企業集團。建議以6大稀土集團為基礎,進一步整合行業內資源, 構建集稀土礦開采+冶煉分離+稀土材料研發、生產+稀土產品研發、應用為一體的稀土礦業航母(陳其慎等, 2018), 充分發揮中國稀土產業鏈齊全的優勢, 加強中國稀土企業的國際競爭力。

4.5 改革稀土管理方式

現行稀土管理措施已經難以適應稀土產業發展的需要, 建議政府進一步明確稀土產業的管理邊界、改變管理方式, 突出市場在資源配置中的決定性作用, 進一步提高稀土產業的行業集中度和上下游一體化程度。同時, 建議在管理的過程中, 不僅要區分輕重稀土, 還應根據不同稀土元素的消費價值、重要程度不同, 逐步建立針對鋱、鏑等重要稀土單元素的管理措施。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (Nos.DD20190674 and DD20190827), and Chinese Academy of Engineering (No.2017-ZD-15-05-01).