許秀婷 教鎮(zhèn)渤 海國泉 楊雨 李軍麗 滕瑩雪

（遼寧科技大學鞍山 114013）

鈹是一種密度小、剛度大、熱容量高，同時具有優(yōu)異加工性能的金屬。鈹部件能在溫度發(fā)生數(shù)百度的變化時，保持原來的尺寸[1-3]?；谶@些性能，金屬鈹是航天工業(yè)中制造導航器件的理想材料。高純氧化鈹是原子能反應(yīng)堆的中子減速劑，是良好的反射層材料[4-5]。鈹銅及其他含鈹合金是機電工業(yè)中的高彈性抗疲勞材料[6-9]。氧化鈹陶瓷在電子工業(yè)中可用作高熱導絕緣材料，也在高級耐火材料及航天器涂層中得到應(yīng)用[10]?？梢哉f，開發(fā)與完善鈹系列產(chǎn)品是一個國家發(fā)展基礎(chǔ)工業(yè)和國防尖端技術(shù)的重要一環(huán)，也是國家戰(zhàn)略資源利用和儲備的重要研究對象。

鈹?shù)V作為國家的戰(zhàn)略資源，各國對鈹?shù)V的開采和銷售都有嚴格的控制。通過總結(jié)近10年全球的鈹?shù)V產(chǎn)業(yè)狀況，展示鈹產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展趨勢。

1 鈹?shù)牡V產(chǎn)資源

全球已探明的鈹工業(yè)儲量為40～50萬t鈹，遠景儲量約70 萬t 鈹，共計為110～120 萬t 鈹[11-13]。自然界已發(fā)現(xiàn)的含鈹?shù)V物有50 余種，具有工業(yè)價值的礦物不足10 種，迄今僅采用綠柱石和羥硅鈹石兩種礦物生產(chǎn)鈹及其化合物。綠柱石（Beryl）的化學式為3BeO·A12O3·6SiO2，其珍品就是極為昂貴的綠寶石，主要產(chǎn)于巴西、哈薩克斯坦、印度、中國、阿根廷、贊比亞和盧旺達。一般綠柱石精礦約含BeO10%，精礦以手選為主，細粒礦物可采用浮選富集。全世界鈹精礦的生產(chǎn)能力為2～2.5 萬t/a（不包括中國），實際年產(chǎn)量約為3600t。羥硅鈹石（Bertrandite）的化學式為4BeO·2SiO2·H2O，是美國提取鈹?shù)牧硪环N重要原料，產(chǎn)于猶他州斯波爾山（SporMountain），平均含BeO0.6%，由布拉什一威爾曼公司進行大規(guī)模露天開采，用硫酸浸出法富集。該公司生產(chǎn)的鈹能滿足西方國家的需要，按目前的消耗量估算，該礦已探明的儲量可滿足21世紀的需求。

1.1 全球鈹?shù)V產(chǎn)資源的儲量與分布

世界鈹?shù)V產(chǎn)資源豐富，除中東地區(qū)之外，世界各地都有鈹?shù)馁Y源。根據(jù)美國公布的《Bureau of Mines Minerals Yearbook（1932-1993）》統(tǒng)計數(shù)據(jù)，世界鈹?shù)V資源儲量情況見表1。世界前三大鈹?shù)V儲量占有國分別為巴西、俄羅斯和印度，中國的儲量排在了第4位。美國的儲量僅居世界第6位，但美國的鈹產(chǎn)品產(chǎn)量卻居世界第一位。

表1 世界鈹?shù)V資源儲量情況表（鈹金屬量/萬噸）

1.2 中國鈹?shù)V資源的儲量與分布

中國鈹資源豐富，國土資源部2017年發(fā)布的《全國礦產(chǎn)資源儲量通報》顯示，中國的鈹資源主要分布在新疆、內(nèi)蒙古、云南、四川4 ?。▍^(qū)）。截至2016 年底，我國鈹?shù)V查明資源儲量為60.08萬t[14]。圖1中列出了幾個比較大的礦區(qū)分布圖及氧化鈹儲量。

雖然中國的鈹資源豐富，但鈹?shù)V的品位與國外相比偏低。國外開采的綠柱石礦床的礦石BeO含量都在0.1%以上，而中國基本在0.1%以下，最高不超過0.091%。制約中國鈹?shù)V的生產(chǎn)的主要因素有2個方面：一是浮選技術(shù)，二是冶煉水平。目前可生產(chǎn)鈹精礦的選礦廠僅有水口山六廠一家，每年可生產(chǎn)鈹精礦1500t左右，新疆有色集團公司在2015年開始可提供鈹精礦。因此，中國即使有大量的鈹?shù)V資源，但由于選礦技術(shù)問題并沒有大規(guī)模的利用，中國的鈹冶煉企業(yè)所用的鈹精礦大部分從國外進口。

圖1 中國主要鈹?shù)V分布圖

新探明的新疆白楊河地區(qū)鈹?shù)V礦區(qū)面積為13平方公里，為亞洲最大的羥硅鈹石型鈹?shù)V床，礦床平均品位0.1391%，平均厚度為4.58 米，氧化鈹?shù)V體連續(xù)性好，工業(yè)礦帶延伸穩(wěn)定。目前，礦區(qū)現(xiàn)已建成年處理礦石量80000噸的礦山，主要從事開發(fā)白楊河地區(qū)的鈹?shù)V資源開發(fā)。投產(chǎn)運營后，生產(chǎn)出的氧化鈹可直接在新疆或中國內(nèi)地銷售，目前已與新疆恒盛鈹業(yè)、湖南水口山有色集團達成意向性協(xié)議。然而，我國目前掌握的鈹?shù)V冶煉技術(shù)主要針對的是綠柱石，對羥硅鈹石型鈹?shù)V的冶煉技術(shù)掌握較少，只有通過一段時間掌握了羥硅鈹石型鈹?shù)V冶煉工藝，白楊河地區(qū)鈹?shù)V資源才能被大規(guī)模的開采和利用。

1.3 全球主要鈹?shù)V山

美國鈹?shù)膬α恐饕性讵q他州的Spor Moun?tain，是目前世界最大的鈹?shù)V石產(chǎn)地，羥硅石的儲量占世界首位，以目前的產(chǎn)量計算，其儲量可維持未來70年的生產(chǎn)；巴西是鈹資源大國，含綠柱石的偉晶巖廣泛發(fā)育與巴伊亞州、塞阿臘州、米納斯吉拉斯州，巴西所生產(chǎn)的綠柱石精礦50%以上銷往美國，是西方國家最主要的綠柱石提供國，90 年代初期冷戰(zhàn)結(jié)束，用于防御的金屬鈹?shù)男枨罅肯陆?，導致美國Brush Wellman 公司不再從巴西進口綠柱石，使巴西精鈹?shù)V生產(chǎn)嚴重下跌；俄羅斯的大部分鈹?shù)V石分布在科拉半島、烏拉爾山脈、Transbakyl 和西伯利亞，1997年后俄羅斯各采礦公司停止了鈹?shù)V石的開采生產(chǎn)；哈薩克斯坦的東部地區(qū)有兩個鈹?shù)V山，1993年其鈹精礦停止了生產(chǎn)；加拿大不生產(chǎn)鈹，但是Highwood資源公司計劃開發(fā)托爾（Thor）湖羥硅鈹石礦；中國的鈹?shù)V資源主要在新疆，20世紀90年代后期先后宣布暫時閉坑或停產(chǎn)，具體情況見表2。從全世界范圍來看，雖然鈹?shù)V資源豐富，但隨著各大鈹?shù)V公司的相繼閉坑，只有美國猶他州的Spor Mountain 還在進行著大量的開采。

1.4 全球鈹?shù)V產(chǎn)量

全球已查證鈹金屬資源量超過10萬[15]，目前，美國是全世界鈹元素最大的生產(chǎn)基地。其鈹?shù)V產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量（2019 年）的66%，其余27%的產(chǎn)量來自于中國，6%的產(chǎn)量來自莫桑比克，1%來自巴西。

表2 世界主要鈹?shù)V山情況表

雖然許多國家都有鈹?shù)V資源，但真正進行鈹?shù)V開采的國家并不多。主要原因可以總結(jié)為以下幾點：

（1）許多國家的鈹?shù)V是綠柱石（綠寶石），綠柱石在自然界中多與其他礦石共存，一般作為開采偉晶巖礦物（長石、云母、鋰輝石、鉭鈮礦等）的副產(chǎn)品回收，用手選法將其選出，通常300-400 噸巖礦才能選出1t含BeO10%-12%的綠柱石，回收率僅約30%。

圖2 世界主要鈹?shù)V產(chǎn)量

（2）優(yōu)質(zhì)的綠柱石就是我們說所的價值昂貴的綠寶石，品位較好的綠柱石礦一般用來開采寶石級的綠柱石，而品位低的貧礦又很難浮選[16-18]。因此，開采綠柱石生產(chǎn)精鈹?shù)V的國家并不多。

（3）全球鈹?shù)纳a(chǎn)企業(yè)很少，僅有美國的Brush Wellman 公司、哈薩克斯坦的德烏爾巴冶金廠（UMP）、日本NGK 公司和中國的2 家公司。這些公司對原料的采購數(shù)量和采購途徑?jīng)Q定了各國鈹?shù)V的開采規(guī)模和地域。還有各國對資源的保護政策和各國之間的政治原因?qū)е铝蒜數(shù)V的開采相對集中。

因此，鈹?shù)V的開采在全球范圍內(nèi)僅集中在幾個主要的國家，礦石的特點、冶煉技術(shù)的水平和政府的決策成為制約鈹?shù)V開采的主要因素。

2 全球鈹產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

2.1 全球鈹生產(chǎn)

圖3 2010-2019年全球鈹產(chǎn)量情況

全球鈹資源豐富但分布較集中，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，非洲的馬達加斯加、莫桑比克、尼日利亞、贊比亞以及盧旺達也是重要的鈹生產(chǎn)國[19]。

從近幾年的數(shù)據(jù)來看，鈹?shù)漠a(chǎn)量是震蕩上行的，從2010年開始，中國的鈹產(chǎn)品開始小幅上漲，這是由于日本等發(fā)達國家將加工廠轉(zhuǎn)移至中國，加之本地工廠的勢力也開始增強，因此，增加了對鈹?shù)男枨蟆?/p>

2.2 全球鈹消費

美國是鈹?shù)纳a(chǎn)大國，也是鈹?shù)南M大國。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的統(tǒng)計，美國在2015 年消費的鈹產(chǎn)品達268t。根據(jù)產(chǎn)品銷售收入統(tǒng)計，表3列出了美國的268t鈹產(chǎn)品的消費領(lǐng)域：

鈹消費的最大領(lǐng)域為鈹銅合金，80%以上的氫氧化鈹用于生產(chǎn)鈹銅母合金（鈹含量4%）[20]。受降低汽車排放物要求的推動，鈹銅合金在汽車電氣和電子市場上的新應(yīng)用也在大力開發(fā)，未來汽車行業(yè)將是鈹銅合金的主要領(lǐng)域。中國目前國產(chǎn)汽車的生產(chǎn)規(guī)模擴大化，生產(chǎn)商不斷增加汽車新功能的開發(fā)，預(yù)計未來，中國的鈹消費將隨著汽車產(chǎn)量的不斷增加而大規(guī)模增加。

表3 美國鈹消費情況

在價格方面，根據(jù)美國的進口總量和消費價格（鈹含量4%）換算，2005-2012 年，鈹價年均增長10%，結(jié)果見圖4：

圖4 美國鈹消費價格情況（以4%鈹含量估算）

在中國，據(jù)上海交易所鈹現(xiàn)貨行情統(tǒng)計，99%的鈹金屬價格在5500-6000元/Kg 之間（2020年），換算成美元就是374～408美元/磅之間，見表4：

表4 中國鈹價格情況

從中國的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，鈹?shù)V和金屬鈹?shù)膬r格在近3 年并沒有太大的漲幅。單從金屬鈹?shù)膬r格來看，中國的金屬鈹價格近3年的走勢與美國的價格走勢基本一致。中國的鈹產(chǎn)品是政府資源，美國認為中國的實際產(chǎn)量要比官方發(fā)布的高，據(jù)統(tǒng)計應(yīng)該大于60噸/年。綜合上面的數(shù)據(jù)，鈹?shù)膬r格和產(chǎn)量是成正比關(guān)系，呈逐年上升的趨勢，波動主要受美國政府政策的影響；對于中國而言，由于中國的鈹產(chǎn)量并不多，生產(chǎn)的產(chǎn)品基本用于國內(nèi)需求，產(chǎn)量和價格基本未受到國際影響。

3 鈹產(chǎn)業(yè)展望

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91t、128t 和180t[21]。特別是來自于電子設(shè)備/計算機和正在起步階段的汽車電子市場的持續(xù)需求，將推動鈹?shù)木薮笫找?。鈹市場主要得力于亞洲和拉丁美洲市場的迅速發(fā)展。

鈹市場最新研究報告指出：北美和歐洲共同代表著兩個最大的鈹消費者，他們占據(jù)著全球市場的最大份額。在過去的幾年中，鈹在通信設(shè)備中的應(yīng)用來自鈹銅合金在機動車輛的電子和信號配置中的大量使用。在通信設(shè)備/電腦基礎(chǔ)設(shè)施（例如：交換機、路由器；固定的、無線的和光傳輸設(shè)備；存儲區(qū)域網(wǎng)服務(wù)器及其他設(shè)施）中，鈹使用量的增長堅實地確立了它在這個最大單一終端應(yīng)用市場的地位。因此，鈹會因為它優(yōu)異的金屬特性，使其在某些領(lǐng)域中的應(yīng)用尚無其他替代材料[22]，仍然占據(jù)著國家戰(zhàn)略物資的地位，鈹也會因為其應(yīng)用范圍的不斷開發(fā)而擁有更多更大的市場。