自然资源科普与文化, 2023, 0(2): 4-13 doi:

本期特稿

析毫剖厘 以鉴时遇——厘清战略性新兴产业矿产 看矿业发展新机遇

文/鞠建华, 张照志, 潘昭帅

第一作者单位/自然资源部咨询中心

责任编辑: 张佳楠, 何陈临秋

作者简介 About authors

鞠建华,博士,研究员,自然资源部咨询中心咨询委员、联合国资源管理专家组副主席,曾任自然资源部矿产资源保护监督司司长;长期从事自然资源管理工作,并坚持学术研究和撰写专著。主持编制了全国矿产资源规划、全国国土规划、国土资源规划等,研究制定多项国家标准和行业标准,组织实施国土资源大调查、矿产资源综合利用示范基地建设等多项国家重大工程项目,创建推动全国绿色矿山建设,等等。

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文/鞠建华, 张照志, 潘昭帅. 析毫剖厘 以鉴时遇——厘清战略性新兴产业矿产 看矿业发展新机遇. 自然资源科普与文化, 2023, 0(2): 4-13 doi:

战略性新兴产业是我国产业创新升级的核心,也是未来产业发展的增量所在。随着战略性新兴产业快速发展,对矿产资源需求必将大幅度增加。例如,能源绿色低碳转型发展意味着能源体系从燃料密集型向材料密集型转变,新能源矿产成为新的焦点。我国现已查明资源储量的矿产多达163种,哪些矿产战略性新兴产业需求将大幅度增加且不可替代,又有哪些矿产可以少量替代、部分替代或大量替代,是需要深入研究的科学问题。因此,科学厘清我国战略性新兴产业矿产的种类、数量及需求变化至关重要,为相关行业提供重要信息,为新一轮找矿突破战略行动指明重要矿种方向,对明确新时期矿产勘查开发重点具有重要意义,也是拟定矿业产业政策的重要依据。

> 风鹏正举 陈继宏/摄


青云万里——战略性新兴产业成长潜力巨大

战略性新兴产业是以重大技术突破和重大发展需求为基础,对经济社会全局和长远发展具有重大引领带动作用,是新兴科技和新兴产业的深度融合。国家“十四五”规划纲要明确提出:“着眼于抢占未来产业发展先机,培育先导性和支柱性产业,推动战略性新兴产业融合化、集群化、生态化发展,战略性新兴产业增加值占GDP比重超过17%”。加快培育和发展以重大技术突破、重大发展需求为基础的战略性新兴产业,对于推进产业结构升级和经济发展方式转变,提升我国自主发展能力和国际竞争力,促进经济社会可持续发展,具有重要意义。

> 9大战略性新兴产业


生物产业 以生命科学理论和生物技术为基础,通过对生物体及其细胞、亚细胞和分子的组分、结构、功能与作用机理开展研究并制造产品,或改造动物、植物、微生物等并使其具有所期望的品质特性。该产业包括生物医药、生物医学工程、生物农业、生物质能和其他生物产业,等等。重点是重大疾病防治的生物技术药物、新型疫苗和诊断试剂、化学药物、现代中药等创新药物,先进医疗设备、医用材料等生物医学工程产品,生物育种,绿色农用生物产品,生物制造关键技术和海洋生物技术及产品。

新一代信息技术产业 包括下一代信息网络、电子核心产业、新兴软件和新型信息技术、互联网与云计算、大数据服务、人工智能,等等。重点是信息网络基础设施建设、智能化改造、新一代移动通信、互联网核心设备、智能终端、高效储能设施、集成电路、新型显示、高端服务器等核心产业。

> 高性能集成电路


高端装备制造产业 高端装备制造产业是装备制造业的高端领域,具有高技术含量、高附加值特征,处于价值链高端,在产业链占据核心部位,其发展水平决定产业链的整体竞争力。包括智能制造装备产业、航空装备产业、卫星及应用产业、轨道交通和海洋工程装备产业,等等。重点是干支线和通用飞机为主的航空装备,空间基础设施建设,卫星及其应用技术装备,轨道交通装备,海洋工程装备,以数字化、柔性化及系统集成为核心的智能制造装备。

> 复兴号高铁


新材料产业 与传统材料相比,新材料产业具有技术高度密集、产品附加值高、生产与市场国际性强、应用范围广、发展前景好等特点,其研发水平及产业化规模已成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志。主要包括先进钢铁材料、先进有色金属材料、先进石油化工新材料、先进无机非金属材料、高性能纤维及制品和复合材料、前沿新材料,等等。重点是稀土功能材料、高性能膜材料、特种玻璃、功能陶瓷、半导体照明等新型功能材料,高品质特殊钢、新型合金材料、工程塑料等先进结构材料,高性能纤维及其复合材料,以及纳米、超导、智能等共性基础材料。

> 突破碳纤维垄断的歼—20战斗机


> 生物产业概念图


新能源汽车产业 包括新能源汽车整车制造、新能源汽车装置和配件制造、新能源汽车相关设施制造和新能源汽车相关服务,等等。重点是动力电池、驱动电机和电子控制核心技术,插电式混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车和高能效低排放节能汽车。

> 新能源汽车


新能源产业 包括核电产业、风能产业、太阳能产业、生物质能及其他新能源产业,等等。重点是新一代核能技术和先进反应堆,太阳能热利用技术、多元化光伏光热发电市场,风电技术装备和规模化,适应新能源发展的智能电网,以及生物质能。

> 风能光伏概念图


节能环保产业 这一产业涉及节能环保技术装备、产品和服务等,产业链长,关联度大,吸纳就业能力强,对经济增长拉动作用明显,也是推动节能减排,发展绿色经济,积极应对气候变化,抢占未来竞争制高点的战略选择。包括高效节能、先进环保、资源循环利用等产业。重点是高效节能技术装备,资源循环利用关键共性技术产业化,资源综合利用和再制造产业化,先进环保技术装备及产品,市场化节能环保服务体系,以先进技术为支撑的废旧商品回收利用、煤炭清洁利用及海水综合利用。

> 节能环保概念图


数字创意产业 包括数字创意技术设备制造、数字文化创意活动、设计服务、数字创意与融合服务,等等。

相关服务业 包括新技术与创新创业服务、其他相关服务,等等。

由此观之,战略性新兴产业既代表着科技创新方向,也代表着产业发展方向,具有科技含量高、市场潜力大、带动能力强、综合效益好等特征,体现当今世界知识经济、循环经济、低碳经济发展潮流。目前,该产业正处于重要成长期,未来发展潜力巨大,对经济社会具有带动全局和重大引领作用。

秉轴持钧——厘清我国战略性新兴产业矿产的种类、数量及需求变化至关重要

厘定战略性新兴产业矿产目录是以满足产业链消费需求的主要矿产为分析基础,对战略性新兴产业矿产的重要性和不可替代性进行研究,进而为相关部门提供新时期矿产资源需求信息和决策依据。

基于产业链消费需求研究分析进行厘定

我国9大战略性新兴产业共有40个重点方向,189个类别(子方向),近4 000项细分的产品和服务,涉及的终端产品繁多,且相互重叠。我国现已查明资源储量的矿产多达163种(230个亚种),进入不同产业各种终端产品的含量计算和统计非常复杂,进一步增加了战略性新兴产业矿产厘定研究难度。因此,需要按照以下原则和方法分类厘定:

其一,以战略性新兴产业分类为基础。9大战略性新兴产业中除数字创意产业和相关服务业外,其余7大产业均需要重要矿产及原材料支撑。

其二,基于产业链的多种需求分析方法相结合。利用“逆产业链”和“顺产业链”的需求分析方法,以终端产品倒推产业所需矿产品的消费量,结合上游矿产品的终端消费及结构,测算不同产业矿产品的消费需求,分析结果相互印证。

其三,以矿产在战略性新兴产业中的消费量占比为尺度。根据各类矿产资源的消费占比,参考产业发展趋势、所需矿种的重要性和不可替代程度,一般以高于0.1%为尺度。部分稀有、稀土和稀散矿种具有不可替代性,在统计分析中可适度降低尺度。

其四,突出重点矿种,兼顾一般矿种。一些矿产绝对量很大,但性能和作用并未发生较大变动,则不纳入统计中。如新能源汽车中生产塑料的石化产品绝对量很大,但其性能和材质并未在该产业中发生较大突破,因此未将油气矿产纳入。

> “顺产业链”和“逆产业链”研究方法


需要说明的是,部分矿产由于相关政策等因素,未列入战略性新兴产业矿产,例如,国家发展和改革委员会相关政策明确指出,煤炭、油气等传统能源不列入战略性新兴产业中;铁矿虽然使用的绝对量大,但其大宗传统产品应用未发生重大变革,暂不列入战略性新兴产业矿产中。

元素周期表中15个镧系元素——镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥,以及与镧系元素密切相关的钇、钪2种元素,共17种元素,称为稀土元素。稀土元素有多种分组方法,目前常用的有两分法:铈族稀土,亦称轻稀土;钇族稀土,亦称重稀土。也有根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性,划分成三组,即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷;中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝;重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。

> 镧、镨、钕、钆、钐等稀土化合物样本


> 稀散金属铟


钛是一种银白色的过渡金属,重量轻、强度高、具金属光泽、耐湿氯气腐蚀。钛矿石主要有钛铁矿及金红石,广布于地壳及岩石圈之中,但存在分散并难于提取。钛的硬度与钢铁相近,但重量只有同体积钢铁的一半。钛耐热性很好,熔点高达1 668℃。常温下,钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。

> 钛铁矿


> 金红石


自然界中的含锰矿物有150多种,分别属氧化物类、碳酸盐类、硅酸盐类、硫化物类、硼酸盐类、钨酸盐类、磷酸盐类等,但含锰量较高的矿物则不多,常为软锰矿、硬锰矿、水锰矿、黑锰矿、褐锰矿、菱锰矿和硫锰矿,等等。

> 锰矿


液态金属是一种不定型、可流动的金属,由正离子流体和自由电子气组成的混合物。单质中只有水银是液态金属,镓、铷、铯是低熔点金属。

> 液态金属


萤石又称氟石,是自然界中较常见的一种矿物,可与其他多种矿物共生,世界多地均有产出,部分样本在受摩擦、加热、紫外线照射等情况下可以发光。在工业方面,萤石是氟的主要来源,能够提取制备氟元素及其各种化合物。颜色艳丽,结晶形态美观的萤石标本可用于收藏、装饰和雕刻工艺品。

> 萤石矿标本


锂是银白色且密度最小的金属,质软,密度比所有的油和液态烃都小。与钾、钠类似,金属锂很活泼,需隔绝空气储存。

> 锂辉石矿石


钴是银白色磁性金属,表面呈银白略带淡粉色,硬而脆,常温下不与水作用,在潮湿空气中也很稳定。在蓄电池、金刚石工具和催化剂等行业中的应用不断扩大。

> 钴矿石


镓是灰蓝色或银白色金属,熔点很低、沸点很高,有良好的超导性、延展性以及优良的热缩冷涨性能,广泛应用于半导体、太阳能、合金、化工等领域。镓在地壳中的含量为0.0015%,不以纯金属状态存在,通常从铝土矿中提取铝或从锌矿石中提取锌时的副产物中得到。

> 镓金属样本


镍是银白色金属,易被空气氧化,形成发乌的氧化膜。镍质坚硬,有很好的延展性、磁性和抗腐蚀性,常用于不锈钢、电镀、高镍基合金和电池等领域。

> 红土镍矿开采现场


战略性新兴产业所需核心矿产

新一代信息技术产业矿产 涉及的终端产品包括信息网络装备、电子核心器件、互联网与云计算装置、大数据存储运算和人工智能装置等;所需核心矿产共20种:石英岩和脉石英(二氧化硅)、铜、铬、锂(磷酸铁锂)、镍、铝、钨、锡、稀土(钕、镨、钆、镝)、银、钼、钴、镓、铟、金、钽、铌、锑、锗。

高端装备制造产业矿产 涉及的终端产品主要包括智能制造装备、航空装备、卫星装备、轨道交通装备、海洋工程装备等,所需核心矿产共13种:铝、钛、铜、镍、银、稀土、钴、钽、钨、铬、铷、钼、铼。

新材料产业矿产 涉及的终端产品主要包括各类钢材、铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金、镁及镁合金、稀有金属和贵金属材料、稀土新材料、高纯金属、靶材、涂层材料、催化剂、高性能塑料及树脂、聚氨酯材料及原料、氟硅合成材料、高性能橡胶及弹性体、高性能膜材料、专用化学品及材料、生物基合成材料、特种玻璃、特种陶瓷、人工晶体、新型建筑材料、矿物功能材料、石墨及碳素制品、3D打印用材料、超导材料、智能仿生与超导材料、纳米材料、生物医用材料、液体金属等;所需核心矿产共53种:磷矿、铝、膨润土、铜矿、铬矿、萤石、锌矿、高岭土、凹凸棒石黏土、叶蜡石、伊利石黏土、石墨、镁矿、刚玉、锰矿、硅藻土、重晶石、钛矿、稀土矿、镍矿、锡矿、铼矿、硼、石英岩、脉石英、钼矿、铂族金属、钨矿、锑矿、钴矿、海泡石黏土、锂矿、砷、钒矿、铌矿、银矿、锶矿、碘、镓矿、铋矿、铍矿、铟矿、金矿、碲矿、锗矿、铷矿、钽矿、铯矿、锆矿、铪矿、滑石、云母、玄武岩(铸石用玄武岩)。其中,玻璃用脉石英用于提炼高纯石英产品。

生物产业矿产 涉及的终端产品主要包括生物医药、生物农业产品、生物质能产品等;所需核心矿产共3种:萤石(普通萤石、光学萤石)、钽矿、磷矿。

新能源汽车产业矿产 涉及的终端产品主要包括新能源汽车整车、装置、配件、相关设施等;所需核心矿产共9种:铝、锂(碳酸锂)、铜、石墨、镍、镁、稀土、锰、钴。

新能源产业矿产 涉及的终端产品主要包括核电、风能、太阳能(光伏)、生物质能、电网设备等;所需核心矿产共15种:铝、铜、锌、石英岩(多晶硅)、锰、铬、镍、稀土(钕、镨、镝、铽)、钼、银、硼、铀、钍、锆、钛。

节能环保产业矿产 涉及的终端产品主要包括高效节能装备、先进环保工程装备、资源循环利用装置等;所需核心矿产共4种:铜、铝、镓、铟。

从研究结果看,新材料产业横跨多个制造行业,涉及的产业和产品最多;所需核心矿产数量最多。

厘定战略性新兴产业矿产目录

在战略性新兴产业所需核心矿产消费现状和“十四五”需求预测等研究分析的基础上,充分考虑重要性(矿产在战略性新兴产业核心构成的占比)和不可替代性,对我国现已查明资源储量的163个矿种230个亚种(矿产品)进行对比、遴选和论证,厘定战略性新兴产业矿产目录,共有55种。



风云际会——我国矿业发展机遇和挑战并存

习近平总书记指出:“矿产资源是经济社会发展的重要物质基础,矿产资源勘查开发事关国计民生和国家安全”。党的二十大报告提出,“在关系安全发展的领域加快补齐短板,提升战略性资源供应保障能力”“加强重点领域安全能力建设,确保粮食、能源资源、重要产业链供应链安全”。

“十四五”期间,战略性新兴产业矿产需求将保持高速增长。例如,新能源产业所需重要矿产呈爆发式增长,风力发电机对金属矿物的需求是燃料电力的11倍,光伏发电对金属矿物的需求是燃料发电的5倍,一辆电动车对金属矿物的需求是燃油汽车的6倍,等等。按照国际能源署和国际货币基金组织预测显示,未来20年与新能源相关核心矿产需求总量将会提高2 ~ 4倍以上,预计对锂的需求会增加13倍以上,石墨增加8倍以上,钴增加6倍以上,镍增加6倍以上,锰增加3倍以上,稀土增加3倍以上,铜增加2倍以上,钼增加2倍以上,硅增加2倍以上,这些矿产将成为低碳社会的“粮食”或“新石油”,供需缺口必然成为实现“双碳”目标的瓶颈。

毋庸置疑,经济社会发展需要海量矿物,技术创新突破的速度会超出预期,新的产业发展模式将使矿产品需求结构发生显著变化,将带动相应矿产消费和需求的高增长,矿业必然迎来新的发展机遇。同时,也应注意到需求增长带来的诸多挑战与困难:其一,矿石工业品位和质量日益下降,优质资源发现减少,高品位矿产逐步开采殆尽,低品位矿石选冶需要更多资源和能耗,固废排放量增大;其二,矿产勘查开发周期长、难度大、风险高,必然增加矿产品生产成本和产能供应的不确定性;其三,很多矿山集约化利用水平仍然不高,市场竞争力弱,表现在基础设施投资不足、产业链短、生产运行不规范、融资能力差等;其四,矿产开采过程可能破坏矿区及周边生态,产生周边社区问题等,由于生态治理和移民搬迁等问题将增加环境和社会成本。因此,矿业行业必须对标生态文明建设、绿色发展,紧扣行业发展现状和特点,构建资源利用效率高、环境友好、能耗低、排放少的高质量发展新模式,推动矿业向高端演进。

> 晶体石墨矿石


> 石墨烯滤膜


需要指出的是,矿产资源赋存规律和特点决定了任何一个国家的矿产资源品种都不可能满足所有产业的需要,在全球资源配置、共享利用和市场化贸易的过程中,必然遇到地缘政治、资源利益分配等复杂问题。因此,一方面要立足国内,我国很多重要矿产在产能产量等方面居于世界前列,充分利用我国矿种较齐全、共伴生矿产多的优势,通过创新驱动实现资源综合开发和高效利用,提高自主供应能力和产业链、供应链的韧性;另一方面要拓展矿业国际合作深度和广度,推进矿产资源领域互利合作,优化境外矿产供应布局,构建多元化的资源供应保障体系,以满足各类战略性新兴产业发展的需要。

> 蜿蜒无尽 陈继宏/摄


参考文献

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