陳軍元, 劉艷飛, 顏玲亞, 高樹學(xué), 歐陽(yáng)友和, 龍 濤

1)中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心, 北京 100035； 2)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083；3)中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊(duì), 山東濟(jì)南 250100； 4)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037

戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)(節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車)幾乎或多或少都與非金屬礦及其制品有關(guān), 尤其是新材料產(chǎn)業(yè)中石墨、螢石、葉蠟石、石英及其制品更是起到不可替代的重要支撐作用。石墨、螢石等非金屬礦產(chǎn)被中國(guó)、日本、澳大利亞等多個(gè)國(guó)家列為“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)”或“關(guān)鍵礦產(chǎn)”, 美國(guó)列為“危機(jī)礦產(chǎn)”?！度珖?guó)礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2016—2020年)》將晶質(zhì)石墨、螢石等 24種礦產(chǎn)列入戰(zhàn)略性礦產(chǎn)名錄。國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于促進(jìn)建材工業(yè)穩(wěn)增長(zhǎng)、調(diào)結(jié)構(gòu)、增效益的指導(dǎo)意見》([2016]3號(hào)文)要求, 加快非金屬礦行業(yè)“去產(chǎn)能、調(diào)結(jié)構(gòu)、增效益”, 大力發(fā)展非金屬礦物功能材料產(chǎn)業(yè), 推動(dòng)我國(guó)非金屬礦業(yè)由“原料粗加工向材料深加工”“產(chǎn)品低值生產(chǎn)向中高端制造”“高耗加工向綠色加工”的轉(zhuǎn)型升級(jí),實(shí)現(xiàn)我國(guó)非金屬礦工業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。本文通過(guò)收集美國(guó)、日本、澳大利亞等全球主要國(guó)家或組織的關(guān)鍵礦產(chǎn)報(bào)告進(jìn)行對(duì)比分析, 將石墨、螢石、高純石英、葉蠟石列為我國(guó)戰(zhàn)略非金屬礦產(chǎn)(王登紅,2019； 陳甲斌等, 2020； 郭娟等, 2021)。

1 石墨、螢石等戰(zhàn)略非金屬礦產(chǎn)的用途

1.1 石墨

石墨一直是軍工和現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展不可或缺的重要戰(zhàn)略資源, 在新能源汽車產(chǎn)業(yè)主要用于生產(chǎn)鋰離子電池負(fù)極材料、新型動(dòng)力電池、超級(jí)電容等； 在新能源產(chǎn)業(yè)主要用于生產(chǎn)太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能用電池； 在高端裝備制造產(chǎn)業(yè)主要用于生產(chǎn)密封材料、中子減速劑； 在新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)中用于生產(chǎn)高儲(chǔ)能、關(guān)鍵電子材料等(陳其慎等, 2015)(表1)。石墨烯的開發(fā)利用又將石墨的用途提升到一個(gè)新的高度。未來(lái)石墨及其制品將廣泛應(yīng)用于宇航衛(wèi)星、智能手機(jī)、平板電腦、混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域, 成為戰(zhàn)略新興材料。中國(guó)、日本、歐盟、印度、英國(guó)、澳大利亞、OECD(郭娟等, 2021)等國(guó)家相繼出臺(tái)了有關(guān)石墨發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策, 將石墨作為“關(guān)鍵礦產(chǎn)”或“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)”, 美國(guó)將石墨列為“危機(jī)礦產(chǎn)”。

表1 石墨在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用Table 1 Application of graphite in strategic emerging industries

1.2 高純石英

高純石英具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì), 高純石英砂主要應(yīng)用在石英玻璃和集成電路等行業(yè), 其高檔產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于新一代信息技術(shù)、高端裝備制造、新材料等產(chǎn)業(yè)(表2)。石英是一直作為具有戰(zhàn)略意義的材料存在的, 從二戰(zhàn)時(shí)期開始, 通信電話和軍用無(wú)線電話的電子元件都是石英制成的。全球公認(rèn)的高純、超高純石英原料是當(dāng)今高新科技產(chǎn)品的重要基礎(chǔ), 是一個(gè)國(guó)家高新技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的必要條件。在德國(guó), 已將超高純石英原料列為戰(zhàn)略物資而限制出口。

表2 高純石英制品在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用Table 2 Application of high purity quartz products in strategic emerging industries

2018年 11月 7日, 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類(2018)》, 其中提到的電子核心產(chǎn)業(yè)、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)、先進(jìn)無(wú)機(jī)非金屬材料、高性能纖維及制品和復(fù)合材料、前沿新材料、風(fēng)能產(chǎn)業(yè)、太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)、高效節(jié)能產(chǎn)業(yè)將對(duì)高純石英材料需求、行業(yè)發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的提升產(chǎn)生重要影響。

1.3 螢石

螢石又稱氟石, 其主要成分為氟化鈣(CaF2)。螢石是與稀土類似的世界級(jí)稀缺資源, 中國(guó)、美國(guó)、歐盟、日本等國(guó)家都將螢石列為“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)”或者“關(guān)鍵礦產(chǎn)”, 美國(guó)將螢石列為“危機(jī)礦產(chǎn)”(張艷飛等, 2019)。螢石是氟原料, 含氟材料是化工新材料之一, 氟化工產(chǎn)品具有高性能、高附加值, 被譽(yù)為“黃金產(chǎn)業(yè)”, 并走向“貴族化”資源(商朋強(qiáng)和鄭厚義, 2017)。其產(chǎn)品和材料除廣泛應(yīng)用于工業(yè)部門和日常生活外, 在新能源、生物、節(jié)能環(huán)保、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中也應(yīng)用廣泛(陳其慎等, 2016)(表3), 氟化工行業(yè)已被列入國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)范疇。

表3 螢石在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用Table 3 Correlation between fluorine materials and strategic emerging industries

1.4 葉蠟石

葉蠟石屬層狀硅酸鹽礦物, 具有化學(xué)穩(wěn)定性、低熱脹性、低熱傳導(dǎo)性、低導(dǎo)電性、高絕緣性、高熔點(diǎn)、良好的抗腐蝕性等。葉蠟石是功能陶瓷(超硬陶瓷、超高壓電瓷)、綠色新型耐火材料、高性能玻璃纖維、超硬材料(人造金剛石)等的重要生產(chǎn)原料之一, 是重要的新能源(風(fēng)電, 風(fēng)機(jī)葉片)材料和新型功能材料(表4)。

表4 葉蠟石在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用Table 4 Application of pyrophyllite in strategic emerging industries

優(yōu)質(zhì)葉蠟石在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)主要應(yīng)用于高強(qiáng)玻璃纖維生產(chǎn)及超硬材料(人造金剛石)。玻璃纖維主要是以葉蠟石、石英砂和石灰石等為原料, 其中葉蠟石含量占50%以上。高強(qiáng)玻璃纖維生產(chǎn)的玻璃鋼制品多用于軍工、空間、防彈盔甲、航空航天、海洋工程等新興領(lǐng)域。

2 石墨、螢石等戰(zhàn)略非金屬礦產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)

2.1 石墨

2.1.1 供應(yīng)情況

我國(guó)一直是全球第一大石墨生產(chǎn)國(guó), 在全球供應(yīng)市場(chǎng)上具有重要的地位, 經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展, 在高純石墨、石墨負(fù)極材料等高端石墨產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面取得了較大突破, 青島海達(dá)新能源材料有限公司、青島泰達(dá)天潤(rùn)碳材料有限公司、內(nèi)蒙古瑞盛新能源有限公司、雞西市貝特瑞石墨產(chǎn)業(yè)園有限公司等企業(yè)的石墨深加工技術(shù)較為先進(jìn)(劉艷飛等, 2019a, b)。2000年以來(lái), 我國(guó)石墨產(chǎn)量整體呈先增長(zhǎng)后下降再增長(zhǎng)的趨勢(shì)； 但在全球石墨產(chǎn)量中的占比一直在60.0%以上。2019年我國(guó)石墨產(chǎn)量90.0萬(wàn)t, 占全球石墨產(chǎn)量的62.2%, 其中晶質(zhì)石墨產(chǎn)量約占56.0%, 隱晶質(zhì)石墨約占44.0%(圖1)。已形成黑龍江蘿北、雞西、山東平度和萊西、內(nèi)蒙古興和、湖南郴州和吉林磐石六大石墨生產(chǎn)加工基地。

圖1 2000年以來(lái)我國(guó)石墨產(chǎn)量及全球占比(數(shù)據(jù)來(lái)源：USGS, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006,2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015,2016, 2017, 2018, 2019, 2020； 國(guó)土資源信息中心, 2016；本文綜合整理)Fig.1 China's graphite output and global share since 2000(data source: USGS, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006,2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016,2017, 2018, 2019, 2020； Land and Resources Information Center, 2016； comprehensive arrangement of this paper)

2.1.2 消費(fèi)情況

我國(guó)天然石墨主要應(yīng)用于：石墨坩堝、石墨磚等耐火材料、煉鋼工業(yè)約占41%, 電導(dǎo)材料(電池、燃料電池、膨脹石墨、電機(jī)電刷)約占23%, 鑄造及潤(rùn)滑材料約占 12%,摩擦材料、石墨制品約占 10%,鉛筆約占6%,密封材料約占1%。我國(guó)與全球石墨消費(fèi)領(lǐng)域?qū)Ρ瓤傮w基本相同, 在石墨功能材料生產(chǎn)與應(yīng)用方面與世界先進(jìn)國(guó)家有一定的差距, 特別是在高純石墨、氟化石墨、石墨乳、電池石墨等方面國(guó)內(nèi)有很大的發(fā)展空間。

我國(guó)一直是全球第一大石墨消費(fèi)國(guó), 除 2014年我國(guó)石墨消費(fèi)量全球占比僅為 40.5%外, 其余年份我國(guó)石墨消費(fèi)量全球占比均在 48.0%以上。2000年以來(lái)我國(guó)石墨消費(fèi)量整體呈先上升后下降再上升的趨勢(shì), 2019年石墨消費(fèi)量為80.4萬(wàn)t, 全球消費(fèi)占比 55.6%(圖 2)。

圖2 2000年以來(lái)我國(guó)石墨消費(fèi)量及全球占比(數(shù)據(jù)來(lái)源：本文綜合整理)Fig.2 China's graphite consumption and global share since 2000(data source: comprehensive arrangement of this paper)

2.1.3 需求趨勢(shì)

(1)耐火材料、煉鋼工業(yè)產(chǎn)業(yè)

我國(guó)天然石墨在耐火材料、煉鋼工業(yè)產(chǎn)業(yè)消費(fèi)占比約為 41%, 而目前使用較多的為低碳鎂碳磚,當(dāng)鱗片石墨加入6%左右時(shí), 低碳鎂碳磚具有最好的抗氧化性、抗剝落性等特性(左琪琳, 2019)。隨著技術(shù)的發(fā)展, 耐火材料領(lǐng)域石墨需求量呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì), 預(yù)計(jì)2030年石墨需求量43.3萬(wàn)t。

(2)新能源汽車產(chǎn)業(yè)

在新能源汽車中, 每臺(tái)鋰離子電池的生產(chǎn)中需要40 kg的石墨(吳西順, 2017), 據(jù)中新能源汽車行業(yè)戰(zhàn)略研究報(bào)告, 2030年我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量將達(dá)到1700萬(wàn)輛, 需要的天然石墨約為68.0萬(wàn)t。

(3)新材料產(chǎn)業(yè)

新材料產(chǎn)業(yè), 主要研究密封材料及摩擦材料。在密封材料行業(yè)中, 主要是用于制造汽車的汽缸墊,單位汽缸墊對(duì)于石墨的需求量約為1 kg, 預(yù)計(jì)2030年我國(guó)汽車產(chǎn)量將達(dá)到 7500萬(wàn)輛, 所需石墨約為7.5萬(wàn) t(左琪琳, 2019), 其他密封材料所需石墨為2.0萬(wàn) t。摩擦材料中, 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展, 預(yù)計(jì)未來(lái)呈增長(zhǎng)趨勢(shì), 單位摩擦材料所需的石墨約為0.4%～1.3%(高天明等, 2015), 預(yù)計(jì)2030年摩擦材料行業(yè)所需的石墨約為5.0萬(wàn)t。預(yù)計(jì)2030年新材料領(lǐng)域石墨需求量為14.5萬(wàn)t。

(4)其他產(chǎn)業(yè)

其他產(chǎn)業(yè), 如鉛筆, 2019年消費(fèi)量約為6.9萬(wàn)t,預(yù)計(jì)未來(lái)需求量較為穩(wěn)定。其他石墨制品預(yù)計(jì)2030年石墨需求量為6.0萬(wàn)t左右。綜上所述, 預(yù)計(jì)其他產(chǎn)業(yè)2030年石墨需求量將達(dá)到12.9萬(wàn)t。

綜上所述, 預(yù)計(jì) 2030年石墨需求將會(huì)分別達(dá)到138.7萬(wàn)t(圖3)。其中新能源汽車產(chǎn)業(yè), 2030年石墨需求量占比將達(dá)到 49.0%。未來(lái)石墨需求領(lǐng)域的變化決定了我國(guó)的石墨產(chǎn)業(yè)政策由合理開發(fā)利用向戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域石墨產(chǎn)品的研發(fā)(顏玲亞等, 2019),石墨產(chǎn)業(yè)將從材料級(jí)產(chǎn)品向深加工產(chǎn)品方向發(fā)展,重點(diǎn)培育電碳石墨材料產(chǎn)業(yè)鏈和戰(zhàn)略新興材料產(chǎn)業(yè)鏈(高天明等, 2015)。

圖3 2020—2030年我國(guó)石墨需求量Fig.3 Demand of graphite in China from 2020 to 2030

2.1.4 貿(mào)易情況

2019年我國(guó)石墨突增為全球第一大石墨進(jìn)口國(guó), 進(jìn)口來(lái)源國(guó)及進(jìn)口產(chǎn)品均發(fā)生了較大改變, 首次成為鱗片天然石墨凈進(jìn)口國(guó)。2017年以前, 我國(guó)石墨進(jìn)口來(lái)源的 90%以上為朝鮮, 主要從朝鮮進(jìn)口天然石墨(粉末或粉片除外), 然后再出口, 賺取差價(jià)； 而2018年進(jìn)口來(lái)源國(guó)向莫桑比克、馬達(dá)加斯加轉(zhuǎn)移, 進(jìn)口產(chǎn)品也變?yōu)橐憎[片天然石墨為主。2019年, 我國(guó)石墨進(jìn)口量為19.7萬(wàn)t, 其中98.0%為鱗片天然石墨, 進(jìn)口來(lái)源國(guó)主要為莫桑比克及馬達(dá)加斯加(圖4, 5)。其中鱗片天然石墨凈進(jìn)口量為7.9萬(wàn)t。這顯示了我國(guó)優(yōu)質(zhì)鱗片天然石墨供應(yīng)缺口大, 同時(shí)為刺激與非洲貿(mào)易, 對(duì)非洲原產(chǎn)的石墨實(shí)行零關(guān)稅。未來(lái)將從非洲進(jìn)口更多的鱗片天然石墨。

圖4 2019年我國(guó)石墨進(jìn)口產(chǎn)品占比情況(數(shù)據(jù)來(lái)源：中華人民共和國(guó)海關(guān)總署, 2020)Fig.4 Proportion of China's imported graphite products in 2019 (data source: The General Administration of Customs, PRC, 2020)

圖5 2019年我國(guó)石墨進(jìn)口來(lái)源情況(數(shù)據(jù)來(lái)源：中華人民共和國(guó)海關(guān)總署, 2020)Fig.5 Import sources of graphite in China in 2019(data source: The General Administration of Customs, PRC,2020)

我國(guó)一直是全球第一大石墨出口國(guó), 2019年石墨出口量為 28.9萬(wàn) t, 主要出口鱗片天然石墨、天然石墨(粉末與粉片除外)。

2.2 高純石英

2.2.1 供應(yīng)情況

我國(guó)目前尚無(wú)高純石英礦產(chǎn)儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì), 目前提純高純石英的原料主要以一、二級(jí)水晶資源和玻璃用脈石英為主, 但是水晶類查明資源儲(chǔ)量?jī)H0.7萬(wàn)t, 玻璃用脈石英查明資源儲(chǔ)量1.0億t； 而根據(jù)《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊(cè)2010年版》及生產(chǎn)企業(yè)調(diào)研資料, SiO2含量在 98.8%及以上的玻璃用脈石英資源可提純高純石英。據(jù)此可提純高純石英的玻璃用脈石英資源僅為709.9萬(wàn)t, 僅占查明資源儲(chǔ)量的7.8%, 因此我國(guó)可提純高純石英的玻璃用脈石英非常緊缺, 嚴(yán)重威脅著我國(guó)的高純石英安全。

我國(guó)高純石英生產(chǎn)技術(shù)雖然起步較晚, 但研究和開發(fā)也已經(jīng)有 25年。2010年以前, 我國(guó)高純石英一直依賴進(jìn)口, 國(guó)內(nèi)高純石英砂市場(chǎng)基本被美國(guó)尤尼明公司所壟斷。石英材料產(chǎn)業(yè)鏈中, 上游石英砂高度壟斷, 中游石英玻璃和石英制品中低端產(chǎn)品廠商差別較小, 競(jìng)爭(zhēng)激烈, 高端產(chǎn)品國(guó)內(nèi)供應(yīng)商較少。目前我國(guó)高純石英生產(chǎn)企業(yè)中, 僅有江蘇太平洋石英股份有限公司生產(chǎn)的高純石英可以和美國(guó)尤尼明公司的高純石英相比較, 其生產(chǎn)的 PQS級(jí)高純石英砂雜質(zhì)含量小于20.0×10-6, 已超過(guò)美國(guó)尤尼明的Ⅰ-OTA-STANDARD等級(jí)石英砂產(chǎn)品的等級(jí)。

據(jù)中國(guó)建筑玻璃與工業(yè)玻璃協(xié)會(huì)數(shù)據(jù), 2014年以來(lái), 我國(guó)高純石英砂產(chǎn)量整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì), 普通高純石英砂(SiO2≥99.5%)產(chǎn)量由 2014年的494.0萬(wàn)t增長(zhǎng)到2018年的636.0萬(wàn)t, 年均增速為6.5%。2018年石英砂產(chǎn)量中, 普通高純石英砂產(chǎn)量為 636.0萬(wàn) t, 僅占 7.7%(圖 6)。

圖6 2014—2018年我國(guó)普通高純石英砂產(chǎn)量(數(shù)據(jù)來(lái)源：顏玲亞等, 2020)Fig.6 Production of ordinary high purity quartz sand in China from 2014 to 2018 (data source: YAN et al., 2020)

2.2.2 需求情況

高純石英是半導(dǎo)體行業(yè)、光伏、光纖、電光源、航天航空等領(lǐng)域不可或缺的重要支撐材料。我國(guó)是高純石英消費(fèi)大國(guó), 2014年以來(lái)我國(guó)高純石英消費(fèi)呈增長(zhǎng)趨勢(shì), 由2014年的517.8萬(wàn)t增長(zhǎng)到2018年804.6萬(wàn)t, 年均增速高達(dá) 11.7%(圖7)。未來(lái), 高純石英砂在大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路制造、光纖光纜電子通訊半導(dǎo)體、LED照明制造封裝、軟件芯片制造材料、太陽(yáng)能、電子產(chǎn)品及器件、國(guó)防、激光技術(shù)、化工合成、精密鑄造應(yīng)用前景也非常廣闊, 預(yù)計(jì) 2019—2030年高純石英需求增速約為10.0%～14.0%。但是我國(guó)石英砂加工廠的礦床成礦因素復(fù)雜, 礦源純度較差, 石英含量中等, 且石英中流體雜質(zhì)多、礦體規(guī)模小、礦品質(zhì)不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。未來(lái)高純石英砂供需形勢(shì)較為嚴(yán)峻。

圖7 高純石英砂消費(fèi)情況(數(shù)據(jù)來(lái)源: 顏玲亞等, 2020； 綜合資料整理)Fig.7 Consumption of high purity quartz sand(data source: atter YAN et al., 2020)

2.2.3 貿(mào)易情況

我國(guó)中低端石英產(chǎn)品部分出口, 高端石英產(chǎn)品仍然依賴進(jìn)口。我國(guó)超高純石英(硅含量≥99.99%)嚴(yán)重依賴進(jìn)口, 對(duì)外依存度較高, 2019年我國(guó)超高純石英進(jìn)口量是出口量的 104.2倍, 凈進(jìn)口量為14.4萬(wàn)t。進(jìn)口主要來(lái)源于德國(guó)、韓國(guó)、馬來(lái)西亞、美國(guó)、日本等國(guó)家, 2019年我國(guó)進(jìn)口來(lái)源主要為德國(guó)(36.2%)、韓國(guó)(33.6%)、馬來(lái)西亞(14.6%)、美國(guó)(6.4%)、日本(3.2%)等國(guó)家。

2.3 螢石

2.3.1 供應(yīng)情況

我國(guó)共有 27個(gè)省份生產(chǎn)螢石, 一直是全球第一大螢石生產(chǎn)國(guó), 除2008—2010年外, 螢石產(chǎn)量全球占比均在50.0%以上。2000年以來(lái)我國(guó)螢石產(chǎn)量總體呈先增長(zhǎng)后下降再趨于穩(wěn)定的趨勢(shì), 近幾年穩(wěn)定在 380～400萬(wàn) t(圖8)。目前, 我國(guó)螢石行業(yè)企業(yè)以民營(yíng)企業(yè)為主, 目前生產(chǎn)的營(yíng)山礦山 1200多個(gè),以小型礦山為主(趙鵬等, 2020)。我國(guó)螢石產(chǎn)量大,以全球占比13.5%的儲(chǔ)量生產(chǎn)了全球57.1%的產(chǎn)量,靜態(tài)保障年限低, 2019年我國(guó)螢石靜態(tài)保障年限僅為 10.5, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全球 44.3的靜態(tài)保障年限。且隨著多年的開采, 高品位、易開采的螢石資源減少過(guò)快的問(wèn)題更加突出, 嚴(yán)重威脅著我國(guó)螢石資源的安全。

圖8 我國(guó)螢石產(chǎn)量及全球螢石產(chǎn)量占比(數(shù)據(jù)來(lái)源：USGS, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006,2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015,2016, 2017, 2018, 2019, 2020)Fig.8 China's Fluorite production and the proportion of global fluorite production (data source: USGS, 2001, 2002,2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012,2013, 2014, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020)

2.3.2 需求前景

2000年左右, 我國(guó)螢石消費(fèi)結(jié)構(gòu)與歐美國(guó)家有所不同, 歐美主要將螢石用在氟化工行業(yè), 全球著名的八大氟化工企業(yè)主要分布在美國(guó)、日本和西歐等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家(李敬等, 2019)； 而我國(guó)螢石消費(fèi)結(jié)構(gòu)正在與歐美接軌, 差異逐漸弱化, 2017年我國(guó)螢石消費(fèi)量約為363.8萬(wàn)t, 消費(fèi)領(lǐng)域仍以氟化工、冶金和建材等產(chǎn)業(yè)為主, 其中氟化工行業(yè)占比為50%,成為第一大消費(fèi)產(chǎn)業(yè)。在傳統(tǒng)的建材、冶金等產(chǎn)業(yè),螢石需求量已越過(guò)頂峰開始呈現(xiàn)下降或趨于穩(wěn)定的態(tài)勢(shì), 與新興產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的氟化工行業(yè)則成為主導(dǎo)我國(guó)螢石需求形勢(shì)的關(guān)鍵(圖9)。

圖9 我國(guó)近年螢石消費(fèi)結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)來(lái)源：本文綜合整理)Fig.9 Fluorite consumption structure in recent years in China (data source: comprehensive arrangement of this paper)

2000年以來(lái)我國(guó)螢石消費(fèi)量呈增長(zhǎng)的趨勢(shì), 由2000年的125.1萬(wàn)t增長(zhǎng)到2019年的410.7萬(wàn)t, 年均增速高達(dá)6.5%, 主要是由于我國(guó)氟化工、鋼鐵、鋁冶煉等行業(yè)對(duì)螢石的需求較為旺盛。同時(shí), 隨著國(guó)家將新材料、新能源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)提升到國(guó)家戰(zhàn)略的高度, 相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又成為推動(dòng)螢石消費(fèi)增長(zhǎng)的因素, 使得螢石產(chǎn)品的需求大大增加(圖10)。

圖10 2000年以來(lái)我國(guó)螢石消費(fèi)變化(數(shù)據(jù)來(lái)源：本文綜合整理)Fig.10 Changes of fluorite consumption in China since 2000(data source: comprehensive arrangement of this paper)

雖然螢石在傳統(tǒng)的建材、冶金等產(chǎn)業(yè)的需求量已到達(dá)頂點(diǎn)并開始呈現(xiàn)下降或穩(wěn)定的態(tài)勢(shì), 但螢石在新能源、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的需求成為主導(dǎo)我國(guó)螢石需求趨勢(shì)的關(guān)鍵, 因此預(yù)計(jì)未來(lái)螢石需求仍呈增長(zhǎng)趨勢(shì), 但是增長(zhǎng)速率有所減慢, 預(yù)計(jì)2019—2030年需求增速約為3.0%, 2030年我國(guó)螢石需求量約為567.9萬(wàn)t(圖11)。

圖11 2019—2030年我國(guó)螢石需求Fig.11 Fluorite demand in China in 2019-2030

2.4 葉蠟石

2.4.1 供應(yīng)情況

我國(guó)是全球第一大葉蠟石生產(chǎn)國(guó), 2010年以來(lái)我國(guó)葉蠟石產(chǎn)量呈上升趨勢(shì), 由2010年的180.2萬(wàn)t增長(zhǎng)至2017年的276.0萬(wàn)t, 2017年較2010年增加95.8萬(wàn)t, 年均增長(zhǎng)速率為6.3%。其產(chǎn)量在全球葉蠟石產(chǎn)量中的占比也呈增長(zhǎng)趨勢(shì), 由 2010年的55.4%增長(zhǎng)到2017年的68.3%(圖12)。葉蠟石是我國(guó)地質(zhì)勘探工作開展較少, 開發(fā)利用較為落后的礦種之一(張莉麗等, 2014)。浙江省的葉蠟石資源儲(chǔ)量居全國(guó)第一, 葉蠟石主要產(chǎn)于青田、泰順、上虞、常山、景寧等地, 主要有：青田山口葉蠟石礦、泰順縣龜湖葉蠟石礦、上虞市梁岙葉蠟石礦、常山縣芳村葉蠟石礦以及景寧縣繆坑葉蠟石礦等, 是國(guó)內(nèi)葉蠟石原料的主要供應(yīng)地。北京、內(nèi)蒙、福建、浙江、河北等地的葉蠟石礦均已大量開采。其中北京的門頭溝葉蠟石屬高鋁型, 其最大特點(diǎn)是在高溫下絕熱性與導(dǎo)壓性能較之國(guó)內(nèi)同類礦石更為優(yōu)越, 物理化學(xué)性能更為穩(wěn)定, 因而被廣泛用于合成金剛石制造業(yè)。

圖12 我國(guó)葉蠟石產(chǎn)量及全球占比(數(shù)據(jù)來(lái)源: 本文綜合整理)Fig.12 China's pyrophyllite production and global share(data source: comprehensive arrangement of this paper )

2.4.2 需求前景

葉蠟石作為一種非金屬材料, 廣泛應(yīng)用于耐火材料、陶瓷、玻纖、農(nóng)藥載體、填料等各個(gè)領(lǐng)域。由于葉蠟石在每一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域均具有相應(yīng)的替代產(chǎn)品, 因此, 在不同的國(guó)家, 葉蠟石的需求結(jié)構(gòu)相差非常大。美國(guó)和日本葉蠟石主要用于耐火材料； 而隨著我國(guó)玻璃纖維行業(yè)的快速發(fā)展, 玻璃纖維用葉蠟石消費(fèi)呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì), 2018年玻璃纖維用葉蠟石消費(fèi)量為211.2萬(wàn)t(楊靜, 2019), 約占葉蠟石消費(fèi)總量的69.0%。

自 2010年以來(lái), 我國(guó)葉蠟石消費(fèi)呈較快增長(zhǎng)態(tài)勢(shì), 由2010年的180.0萬(wàn)t增長(zhǎng)到2018年的306.0萬(wàn)t(圖13), 年均增速為6.9%, 主要是因?yàn)槲覈?guó)玻璃纖維行業(yè)的快速發(fā)展, 帶動(dòng)我國(guó)對(duì)葉蠟石需求量的快速增長(zhǎng)。目前我國(guó)已是玻璃纖維生產(chǎn)第一大國(guó),而生產(chǎn)玻璃纖維的原料中, 50%以上需要葉蠟石,因此對(duì)葉蠟石的需求急劇增加。根據(jù)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段及國(guó)外玻璃纖維發(fā)展經(jīng)驗(yàn), 我國(guó)玻璃纖維行業(yè)正處于成長(zhǎng)期向成熟期過(guò)渡時(shí)期(楊靜, 2019), 預(yù)計(jì)未來(lái)我國(guó)玻璃纖維用葉蠟石需求呈先增長(zhǎng)后略有下降的趨勢(shì)； 但是隨著戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展, 將帶動(dòng)葉蠟石在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的需求。因此總體而言, 預(yù)計(jì)未來(lái)葉蠟石需求仍呈增長(zhǎng)趨勢(shì), 2019—2030年需求增速約為5.0%～7.0%。

圖13 2010—2018年我國(guó)葉蠟石消費(fèi)量(數(shù)據(jù)來(lái)源：本文綜合整理)Fig.13 Pyrophyllite consumption in China from 2010 to 2018 (data source: comprehensive arrangement of this paper)

3 主要結(jié)論

(1)石墨是我國(guó)的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn), 2019年同時(shí)擁有“五個(gè)第一”, 晶質(zhì)石墨儲(chǔ)量第一, 石墨產(chǎn)量、消費(fèi)量、出口量、進(jìn)口量均居全球第一, 是具有影響和改變?nèi)蚬┬韪窬值牡V產(chǎn), 與美、日、韓、歐等高度依賴國(guó)外資源的國(guó)家及地區(qū)相比, 在全球生產(chǎn)市場(chǎng)及貿(mào)易市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位, 但是存在初級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)能過(guò)剩, 高端產(chǎn)品供應(yīng)不足。未來(lái), 傳統(tǒng)領(lǐng)域石墨需求保持穩(wěn)定； 而隨著科技的發(fā)展, 新興產(chǎn)業(yè)石墨需求將快速增長(zhǎng), 增長(zhǎng)點(diǎn)主要為晶質(zhì)石墨, 預(yù)計(jì)到2030年, 石墨需求量將達(dá)到138.7萬(wàn)t, 其中新能源汽車產(chǎn)業(yè)將達(dá)到 49.0%, 成為石墨第一大消費(fèi)產(chǎn)業(yè)。因此, 要加大礦產(chǎn)資源開采管理, 同時(shí)提高石墨深加工技術(shù), 使石墨產(chǎn)品逐漸向高端化發(fā)展,滿足戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求, 提高國(guó)際話語(yǔ)權(quán)。

(2)我國(guó)是高純石英生產(chǎn)、消費(fèi)大國(guó)。中低端產(chǎn)品自給有余, 部分出口, 高端產(chǎn)品仍依賴進(jìn)口。未來(lái), 高純石英砂在光纖光纜電子通訊半導(dǎo)體、LED照明制造封裝、軟件芯片制造材料、太陽(yáng)能等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景廣闊, 預(yù)計(jì) 2019—2030年高純石英需求增速約為10.0%～14.0%。但是我國(guó)可提純高純石英的原料資源稟賦差, 供需形勢(shì)較為嚴(yán)峻。因此, 要加大礦產(chǎn)資源勘查力度, 尋找優(yōu)質(zhì)高純石英原料。

(3)螢石是我國(guó)的戰(zhàn)略性礦產(chǎn), 2019年擁有“四個(gè)第一”, 第一大螢石生產(chǎn)國(guó)、消費(fèi)國(guó), 基礎(chǔ)氟化工與氫氟酸產(chǎn)量全球第一, 是具有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的礦產(chǎn),但我國(guó)作為基礎(chǔ)氟化工產(chǎn)品供應(yīng)方的角色并未發(fā)生本質(zhì)改變。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年伴隨著螢石下游行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展, 螢石消費(fèi)量將呈現(xiàn)上升的態(tài)勢(shì), 預(yù)計(jì)2019—2030年螢石需求增速約為3.0%, 2030年螢石需求為567.9萬(wàn)t。建議增加勘查投入, 保障未來(lái)需求； 同時(shí)發(fā)展氟化工行業(yè), 加強(qiáng)高端產(chǎn)品和環(huán)保產(chǎn)品的技術(shù)研究, 向精細(xì)化、輕量化產(chǎn)品發(fā)展, 由氟化工行業(yè)大國(guó)提升為氟化工強(qiáng)國(guó)。

(4)我國(guó)是全球第一大葉蠟石生產(chǎn)國(guó), 葉蠟石產(chǎn)量呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。目前葉蠟石供應(yīng)地主要在浙江省。葉蠟石是功能陶瓷(超硬陶瓷、超高壓電瓷)、綠色新型耐火材料、高性能玻璃纖維、超硬材料(人造金剛石)等的重要生產(chǎn)原料之一, 是重要的新能源(風(fēng)電、風(fēng)機(jī)葉片)材料和新型功能材料, 預(yù)計(jì)未來(lái)葉蠟石需求量呈增長(zhǎng)趨勢(shì), 2019—2030年需求增速約為 5.0%～7.0%。建議增加勘查投入, 尋找優(yōu)質(zhì)葉蠟石, 保障未來(lái)需求。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (No.DD2016058).