稀土产业链全球格局现状、趋势预判及应对战略研究

稀土产业链全球格局现状、趋势预判及应对战略研究

 

原文刊载于《中国科学院院刊》2023年第2期“战略与决策研究”,本文为精简改编版

 

吴一丁1,2  彭子龙1  赖 丹1,2  赵 燊1,3  王 路1,2  陈伟强1,2,4,5  汪 鹏1,2,4,5*

1 中国科学院赣江创新研究院
2 江西理工大学 有色金属产业发展研究院
3 江西理工大学 材料冶金化学学部
4 中国科学院城市环境研究所
5 中国科学院大学 资源与环境学院

稀土因其有独特的电子层结构和优异的磁、光、电等特性,成为全球争夺的战略性资源。随着新一轮科技革命和产业变革的加速演进,全球供应链安全风险凸显,大国资源安全保障重点也从大宗矿产向关键矿产转移。在此背景下,稀土的战略价值迅速提升,战略地位进一步凸显,已经成为大国资源竞争和产业博弈的重要对象。

稀土的产业链模式较为稳定(图1),一般包括5个上下游环节:开采选矿→冶炼分离→材料制备→终端应用→循环回收。在整个稀土产业链中,上下游各环节的关系紧密,任何一个环节的变动都会对整个产业链格局产生重大影响。2011年之后,美西方正大力推进稀土供应链及产业链“去中国化”进程,试图重构以美西方为主体的完整稀土产业链。为此,迫切需要立足国际视角,从稀土全产业链出发,开展稀土产业链格局的现状分析与演变研判,识别提升稀土战略威慑力的途径与举措,在新的动荡变革期中更好地维护国家战略利益。

稀土产业链全球格局现状、趋势预判及应对战略研究

图 1 中国稀土产业链各阶段在全球市场中的占比

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稀土产业链国际格局现状分析

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稀土资源储量环节

据美国地质调查局数据显示,在20世纪80—90年代,全球稀土储量为1亿吨(以稀土氧化物计算,下同),其中我国占比43%左右;2011年之后,我国稀土储量维持在4400万吨,而我国以外的稀土资源储量从4000万吨增长了1倍多,达到9800万吨。整体而言,我国是全球稀土储量最大的国家,比排在第2位的越南高出1倍多。但是,从稀土矿品位来看,我国整体并不乐观,与美国、澳大利亚、俄罗斯、巴西等国和非洲部分国家有差距。

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图 2 全球 1950—2021 年稀土矿生产格局演变

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稀土开采选矿环节

20世纪60—70年代,美国主导了全球稀土矿的供应;1986年,我国稀土矿产量首次超过美国,并在之后的30—40年内成为稀土供应主要来源;2011年以后,美国、澳大利亚等国开始建设/重建本土稀土开采项目,全球稀土逐步转向多元化供应时代。2021年,全球稀土矿产品产量约为28万吨,我国产量占60%;而美国位居第2位,占全球总产量的15%。据稀土企业公开数据显示,我国境外正在推进的稀土矿开采项目及计划年产能总和达16.7万吨(2019年数据),占比位列前3位的开采项目分别来自澳大利亚格陵兰矿业公司(2.4万吨)、加拿大商业资源公司(1.7万吨)和澳大利亚阿拉弗拉资源公司(1.3万吨)

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稀土冶炼分离环节

从20世纪80年代起,得益于稀土串级萃取理论的创建并大规模应用,我国稀土冶炼分离产能大幅提升。在20世纪90年代,我国稀土氧化物产量首次超过美国,成为全球最大的稀土氧化物和金属生产国。2000—2015年,在环保及市场等因素限制下,国外稀土冶炼分离企业陆续关闭。与此同时,我国稀土冶炼分离产品产量在全球占比不断上升,最高达97%左右。之后,其他国家开始建设/重建稀土分离冶炼产能;2020年,我国冶炼分离产能全球占比下降到88%,但相较开采端而言,比例仍然很高。我国在冶炼分离环节具有巨大优势,而国外稀土产业链大多缺失该环节,这使得境外开采的稀土矿也需要在我国境内进行冶炼分离。

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稀土功能材料制备环节

稀土功能材料种类繁多、功能各异。以稀土永磁体为例,21世纪以来,在稀土供应受限等因素约束下,美西方永磁体生产难以为继,全球稀土永磁体产业向中国转移基本完成。我国快速形成了以宁波、京津地区、包头和赣州为主的永磁产业集群,稀土永磁产能全球占比由2005年的78%上升至2020年的92%。除稀土永磁体外,我国还生产了全球近70%的稀土储氢合金和45%的稀土催化材料。整体而言,我国已成为多数稀土功能材料的全球最大生产国,规模优势突出。但在高端稀土材料领域与美西方还有差距。

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稀土终端应用环节

稀土传统领域稀土应用量小且稳定,而高科技领域稀土用量大且增长快。我国自2002年之后就成为世界稀土最大消费国,消费量由2010年的8.7万吨增长到2020年的11.5万吨;其中,永磁是我国最大应用领域(占国内消费量的42%),其次是冶金机械、石油化工。相较而言,世界其他国家稀土消费量相对较低且增长缓慢,由2010年的3.8万吨上升到2020年的5.2万吨。其中,美国稀土消费量由2010年的1.5万吨下降到2020年的0.54万吨,且其消费集中在传统部门(如石油化工占比75%)。随着我国“双碳”目标的提出,风电、新能源汽车、工业节能电机等将会持续成为稀土元素应用规模最大、增长速度最快的终端应用领域。我国“双碳”相关领域的稀土消费量已经超过稀土消费总量的40%,并在引领全球稀土大规模应用。

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稀土循环回收环节

稀土可以通过生产废料和末端产品两条主要途径进行循环回收。在我国,稀土回收以从永磁体生产加工过程中产生的碎屑、边角料、研磨压制的生产侧废料回收为主。2021年,我国从生产侧废料回收稀土2.7万吨,占稀土氧化物生产总量的(17万吨)的16%。在报废永磁体等末端产品回收方面,全球稀土回收前景巨大,但产量仍然较少。为此,美国、欧盟大力开展稀土回收技术研发并进行产业扶持。例如,欧盟宣布投资SUSMAGPRO项目,开展稀土永磁体的可持续回收、再加工和再利用等方面研究。相对而言,我国对稀土末端循环回收的战略意识及企业布局仍显不足。

在全球层面,稀土产业链关键环节仅有少数国家具备生产能力(表1)。在“五眼联盟”(美国、英国、加拿大、澳大利亚、新西兰)中,美国、澳大利亚仅具备稀土矿开采能力,英国仅能够生产稀土金属;在欧盟国家中,法国、爱沙尼亚具备稀土冶炼分离能力,德国拥有稀土永磁体生产能力。可见“五眼联盟”和欧盟能够在联盟内部构建完整的稀土产业链。在东南亚国家中,马来西亚和缅甸具有稀土开采和冶炼分离能力,越南能够生产稀土金属和永磁体。此外,日本在稀土产业链下游的稀土金属和永磁体环节具备生产能力;俄罗斯、印度也能够进行稀土开采和冶炼分离;非洲国家布隆迪具备稀土矿开采能力。目前,我国是全球唯一具备稀土全产业链各类产品生产能力的国家,美西方稀土产业链的整体规模远低于我国,且其产业链均不完整并存在明显短板。

表1 全球主要国家稀土产业链覆盖情况

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稀土产业链全球格局现状、趋势预判及应对战略研究

稀土产业链格局演变研判与国际博弈要点分析

随着120多个国家和地区相继提出“碳中和”或“零碳”转型目标,稀土战略价值将越发突出。本节围绕“双碳”驱动下全球稀土需求变化及其引发的大国在资源供应—冶炼分离—材料制备等产业链博弈的潜在演变,研判如下。

稀土供需矛盾在全球“碳中和”行动驱动下将越发尖锐

为支撑全球“碳中和”等低碳转型目标,稀土镨、钕元素的需求将由2020年5万吨左右快速增长到10万吨左右(图3),这将导致全球稀土供应产能不足、储量不够及贸易中断等风险。由于稀土元素共同开采,随着钕、镝等元素需求和供应的上升,其他元素如镧、铈等将会出现大规模过剩,对稀土元素均衡使用影响较大。同时,不同国家的稀土元素储量、产能、需求存在较大差异,这将进一步加剧全球对稀土资源的战略博弈。

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图 3 全球绿色低碳转型背景下的镨、钕元素需求预测

稀土矿产潜在供应国将成为国际稀土资源博弈的重点地区

为满足稀土终端应用产品的需求,全球稀土矿的开采量将会持续上涨。我国之外,非洲、缅甸、越南、格陵兰岛等因拥有高价值稀土矿产资源,或将成为大国稀土争夺和博弈的热点区域。例如,格陵兰岛的稀土储量位居世界前列,拥有丰富的高品位稀土资源;随着全球气候变暖,格陵兰岛冰层逐渐融化,降低了格陵兰岛稀土开采的难度。英国智库发布报告指出,“五眼联盟”应加强与格陵兰岛在稀土资源方面的战略合作,以减少对中国的依赖。除格陵兰岛外,澳大利亚、美国、英国、加拿大、日本等也在加大对非洲布隆迪、安哥拉、坦桑尼亚、南非等国稀土资源的争夺。

稀土冶炼分离是美西方重构稀土供应链的关键节点

稀土冶炼环节的供给能力直接决定稀土功能材料的产业规模,对稀土在高科技领域终端应用规模具有重要影响。因此,美西方在稀土产业链博弈中的关键点是新建/扩大其掌控的冶炼分离产能。然而,稀土冶炼过程中会产生废气、废水、固体废物及放射性废渣等污染物。当前,美西方的稀土矿产品保障能力充足,而稀土冶炼分离产品和稀土功能材料的供给能力不足,其中主要约束因素是环保法规及放射性废料处置。为绕开其境内严格的环保约束,美西方通过所谓“友岸外包”的形式,在其他国家(如澳大利亚莱纳斯矿业公司在马来西亚)建设稀土冶炼分离厂。可以预见,这种“友岸外包”模式将会持续,部分国家(如马来西亚、爱沙尼亚等)的稀土冶炼分离产能将会大幅提升,但美西方短期内对我国稀土冶炼分离产品仍会有较大依赖。

稀土永磁等领域成为大国稀土产业博弈的核心战场

在稀土终端应用环节中,稀土永磁体的应用范围、规模和价值都远超其他稀土功能材料。可以说,谁掌握了稀土永磁体生产的主导权,谁就在一定程度上掌握了高科技产品供给的主动权。因此,稀土永磁体将会成为大国稀土博弈的重要抓手。美国白宫《供应链百日审查报告》就重点指出,美国在稀土产业链中对稀土永磁体进口依赖会威胁国家安全。作为回应,美国商务部报告建议,要加大对美国国内永磁体制造企业税收抵免、财政补贴、优先采购、国防储备等的支持,大力推进永磁体材料少/去稀土化、永磁体产业链“去中国化”的进程。当前,美西方在稀土永磁体制备和在新能源汽车等关键产业的应用技术上具有优势,未来将会迅速提升其永磁体生产规模和产业控制力,届时可能会与我国永磁产业形成更激烈的竞争。

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稀土产业链全球格局现状、趋势预判及应对战略研究

国际新格局下我国稀土产业发展战略

在多重因素影响下,国际稀土产业链格局将持续发生变化,稀土大国博弈趋于激烈。为此,我国须加强对全球稀土产业链的新格局和新态势的战略研判,积极调整我国稀土产业高质量发展举措,在新一轮博弈中掌握主动权。

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构建稀土全球化发展战略

国际稀土多元供应格局正在加速形成,引领构建稀土全球化产业生态系统符合我国战略利益。

1. 倡议组建国际稀土资源联盟,积极参与境外优质土矿产资源勘探合作开发;

2. 建立健全稀土“不确定实体清单”等制度体系,加强对他国“长臂管辖”的规则反制,审查并避免我国稀土优势技术在境外的不合规使用;

3. 组建国际稀土学会等科技合作组织,建设海外稀土科技应用研发基地,加强稀土科技国际合作,提升稀土在战略科技及新兴产业中的应用水平;

4. 参与制定稀土国际市场供应准则和行业标准,推进多层次的国际合作,进一步提升我国稀土在全球关键产业链及供应链的战略地位。

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巩固稀土永磁等领域的战略优势

稀土永磁等产业是大国博弈的重要制高点。

1. 强化对稀土永磁等产业链、供应链安全的调研和监测,未雨绸缪,建立风险预警机制,积极应对各种可能的打压手段;

2. 加大对高端永磁产品性能、生产/加工工艺、表面处理及新产品、新组件等的技术开发力度,提升核心技术掌控力;

3. 培育发展具有国际竞争力的永磁企业和世界级稀土永磁产业集群,构建永磁体商业联盟,积极开展国际专利布局,协同应对国外专利垄断;

4. 紧密结合国家战略,提升稀土永磁与其他战略性产业跨行业协同研发能力和共生发展水平。

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引领稀土绿色循环多渠道供应新体系

全球镨、钕、镝、铽等稀土关键元素供不应求将会逐渐成为常态,大力推进稀土绿色开采、冶炼及循环利用技术开发,对于扩大稀土资源供应及提升元素均衡利用尤为重要。

1. 要推进稀土上游产业绿色转型,进一步提高稀土生产、环保及废物绿色处理等技术水平,破解稀土资源生产的环境污染约束;

2. 加强尾矿资源、伴生资源、废旧资源的综合利用,完善稀土关键元素回收利用及分元素的战略储备和贸易管控体系,丰富稀土关键元素的供应渠道;

3. 加快构建稀土绿色标准体系,评估稀土全生命周期的环境影响,量化中国为全球提供各类含稀土产品所承担的生态环境代价;

4. 加大中国稀土贡献世界绿色低碳转型的舆论宣传,不断增强中国稀土在低碳技术合作及国际气候谈判中的战略价值。

吴一丁  江西理工大学二级教授,江西省有色金属产业发展研究院首席专家。长期从事稀土产业规制理论及产业发展战略研究。  

汪 鹏  中国科学院城市环境研究所研究员,中国科学院赣江创新研究院战略研究部双聘人员。主要从事新兴技术资源效应评估、生命周期工程及关键金属安全战略研究。

文章源自:

吴一丁, 彭子龙, 赖丹, 等. 稀土产业链全球格局现状、趋势预判及应对战略研究. 中国科学院院刊, 2023, 38(2): 255-264.

DOI:10.16418/j.issn.1000-3045.20221026001