导读：关键矿产对经济社会发展和国家安全至关重要。本文在分析研究美国、欧盟和日本关键矿产/原材料清单和当前关键矿产竞争态势基础上，提出了一份37种中国关键矿产建议清单及其安全保障战略讨论，包括大宗矿产（5种）、三稀金属矿产（15种）、关键黑色有色贵金属矿产（12种）、战略非金属矿产（4种）和特种气体矿产（1种），这些关键矿产既是当今世界经济社会发展不可或缺的重要物质基础，也是战略性新兴产业、清洁能源、国防军工技术发展不可替代的重要物质保障。
一.引言
随着现代社会经济发展、技术进步和生活水平提高，矿产资源使用数量越来越多。据经合组织数据，全球原材料使用总量从1970年270亿t增长到2017年890亿t，增长了2.3倍；预计到2060年将进一步增长到1670亿t，其中金属矿产使用量将从2017年90亿t增长到2060年200亿t，非金属矿产从440亿t增长到860亿t，化石燃料矿产从150亿t增长到240亿t。
矿产资源应用范围越来越广，从现代通信到可再生能源发电，从健康医疗到绿色交通方式。制造现代计算机芯片需要元素周期表中超过一半的元素，尽管许多元素用量很少，但每个元素对于芯片的功能和性能都至关重要。智能手机要用到约75种元素，手机构件中的化合物、金属和复合材料都来自于矿产，芯片、显示器、电池、扬声器等都由矿产品制成。
经济增长、生活质量提高、国家防卫和现代社会的整体运行对更多样化矿产品的需求不断增加，人们再次认识到关于矿产资源的竞争和冲突可能对依赖这些矿产品的制造业构成重大风险；虽然大多数矿产品还能为未来许多年提供足够的供应，但随着近地表高品位矿床的枯竭，满足矿产资源需求变得更加具有挑战性。
当今世界正经历百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革加速演进，全球治理体系和国际秩序深度调整。当前，国际贸易争端跌宕起伏，逐渐由经济领域扩展到高科技领域，并蔓延至矿产资源领域。
世界各主要国家对矿产资源，尤其是战略性新兴产业所需关键矿产的争夺日益加剧，纷纷发布战略报告，抢占新一轮矿产资源争夺的制高点。美国、欧盟、日本、英国、加拿大、澳大利亚等均发布了关键矿产/原材料清单，并围绕清单制订相关政策措施（其中美、欧、日、英着眼于确保供应链安全，加、澳则更多考虑获取经济利益）。中国作为世界最大发展中国家和第二大经济体，正在朝向第二个百年目标迈进，世界局势变化对中国矿产资源安全保障提出了新的挑战，也带来了新的机遇。
本文对关键矿产清单、应用与全球格局进行讨论。首先介绍具有代表性的美欧日关键矿产/原材料清单，分析关键矿产的竞争态势，提出中国关键矿产建议清单。然后对本文建议的37种中国关键矿产，分别梳理每种矿产的应用领域，全球资源、生产和贸易格局。文章最后对中国关键矿产安全战略进行讨论。
二、美欧日关键矿产/原材料清单简介
1.美国国家安全关键矿产
美国国家科学技术委员会将关键矿产定义为“供应链容易中断，在产品制造中至关重要，而缺少这些产品会造成重大经济或安全后果”的矿产，将战略性矿产定义为“关键矿产的子集，国家安全应用不可缺少”。2018年美国地质调查局制订了关键矿产清单，按照航空航天（非国防军用）、国防军用、能源、通信和电子、运输（非航空航天）、其他等六大领域详细分析了每种矿产的重要技术应用，同时分析了每种矿产的最大生产国和（美国的）最大供应国，将35种非化石燃料矿产确定为美国国家安全关键矿产。
2022年更新为50种，包括：铝/铝土矿、锑、砷、重晶石、铍、铋、铯、铬、钴、萤石、镓、锗、天然石墨、铪、铟、锂、镁、锰、铌、镍、铂族金属5种（铂、钯、铱、钉、铑）、稀土元素16种（镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钦、铒、铥、镱、镥、钪、钪、钇）、铷、钽、碲、锡、钛、钨、钒、锆、锌。
2.欧盟委员会关键原材料
欧盟委员会2018年发布关键原材料和循环经济研究报告认为，关键原材料对于高科技产品和新兴创新尤为重要，技术进步和生活质量依赖于获得越来越多的原材料。例如，关键原材料在太阳能电池板、风力涡轮机、电动汽车和节能照明中是不可替代的，对于应对气候变化和改善环境也非常重要，到2030年欧盟实现其气候和能源目标所必需的低碳技术的发展预计将使对某些原材料的需求量增加20倍。
报告对电气和电子设备，便携式、工业和汽车电池，燃油、混合和电动汽车，风电和光伏发电，国防工业，化工和化肥等领域关键原材料的应用及其循环利用前景进行了详细分析，将原材料对应到相关的最终用途和相应的制造部门，而不只是对应大的行业。
早在2011年，欧盟委员会就将14种达到或超过经济重要性和供应风险阈值的原材料确定为关键原材料，2014年调整为20种，2017年调整为27种，2020年第3次调整为30种，包括：锑、铍、铝土矿、锂、锶、硼酸盐、钴、焦煤、萤石、镓、锗、铟、镁、天然石墨、铌、磷矿石、金属硅、钨、铂族金属、轻稀土、重稀土、重晶石、铋、铪、天然橡胶、磷、钪、钽、钛、钒。
3.日本稀有金属
日本从20世纪60年代就开始对工业生产所需矿产资源进行分析，并对海外资源进行调查以应对国家资源匮乏状况。1974年将铜、镍、铬、钨等作为储备矿种，1983年进一步明确将镍、铬、钼、锰、钨、钴等金属作为国家储备矿种，之后根据日本经济发展需要不断对国家储备矿种进行调整修订。2009年日本制定稀有金属保障战略，将稀有金属定义为地球上存量稀少、因技术和经济因素提取困难、现代工业以及未来伴随着技术革命所形成的新型工业所必需的金属。
三、关键矿产竞争态势
1.美欧日关键矿产/原材料清单重合度高
目前，美、欧、日公布的清单共涉及44种关键矿产/原材料，其中，三家均列入清单的有18种，两家列入的有14种，只有一家列入的仅12种（图1）。重合度最高的矿产包括稀土，主要稀有金属、稀散金属，部分有色金属，以及铂族、天然石墨和萤石。
图1美欧日关键矿产/原材料清单比较示意图
2.美欧日均出台并实施供应链安全战略
关键矿产供应链的安全已经成为一个战略问题，其涵义不仅仅在于能否获得这些矿产，还在于能否在战略性新兴产业特别是清洁能源产业等先进制造业中保持或提高竞争力。关键矿产供应链的脆弱性会影响先进制造业的部署速度，对关键矿产的供应以及将其转化为先进制造产品的技术能力的竞争正在加剧。美欧日等主要经济体纷纷制定相关战略，运用政策工具，或者推岀行动计划，以改善或维护关键矿产供应链的安全。
2019年美国商务部发布确保关键矿产安全可靠供应的联邦战略指出，关键矿产供应的所有阶段都很重要，仅靠某一阶段的措施是不能解决问题的。例如加大开采力度而不增加相应的加工制造能力，只会将经济和国家安全风险进一步转移到供应链下端，导致加工制造能力依赖国外。提岀推进关键矿产供应链的转型研究、开发和部署，加强美国关键矿产供应链和国防工业基础，加强与关键矿产有关的国际贸易和合作，提高对国内关键矿产资源的认识，改善联邦土地上关键矿产资源的准入并缩短联邦许可审批时限，增加美国关键矿产劳动力等6项措施。除了将关键矿产研究和创新焦点集中于国内资源调查、分离加工、替代、回收技术等方面，在国际上大搞结盟。2022年6月，美国国务院宣布美国和加拿大等已建立“矿产安全伙伴关系”（MSP），这些伙伴还包括澳大利亚、芬兰、法国、德国、日本、韩国、瑞典、英国和欧盟委员会。
欧盟委员会认为，精炼和冶金领域的技术和能力是关键原材料价值链的关键环节，影响整个产业生态系统。欧盟关键原材料清单提供了支撑欧盟委员会政策研发的实用工具。这份清单帮助识别投资需求，指导欧盟及其成员国规划研究和创新，尤其是在新的采矿技术、替代和回收方面。这份清单也与循环经济、原材料可持续供应以及产业政策相关。欧盟委员会指出，欧盟应该紧急行动起来确保安全、可持续的原材料供应，行动计划应包括：为欧盟工业生态系统开发弹性价值链，通过资源循环利用、可持续产品与创新减少对一次关键原材料的依赖，加强欧盟内原材料采购和加工，通过从第三国采购使供给多样化。目前，欧盟正酝酿提出“关键原材料法案”，并谋划与智利、墨西哥、新西兰、澳大利亚、印度等国的原材料贸易合作。
3.关键矿产对碳中和进程至关重要
《巴黎协定》确立了2020年后国际社会合作应对气候变化的基本框架，提出把全球平均气温较工业化前水平升高幅度控制在2°C以内，并为把升温控制在1.5°C之内而努力。根据碳中和承诺各国（包括中国）已经声明的政策，实现碳中和主要通过三大技术路径：一是清洁能源转型，二是节能减排，三是负排放。其中清洁能源转型是实现碳中和的最重要技术路径，是碳中和进程所有技术得以实现的基础。
国际能源机构（InternationalEnergyAgency）2021年5月出版的世界能源展望特别报告指出，清洁能源技术提供电力的能源系统深刻不同于传统烃类资源提供燃料的能源系统。清洁能源转型是从传统的化石燃料密集型能源系统向矿产密集型能源系统的转变，矿产资源特别是那些关键矿产的需求大幅增长是一个不变的趋势。矿产供应在清洁能源安全中处于突出地位，供应中断或者价格急剧波动可能延缓清洁能源转型和推高其成本。报告估计，为适应《巴黎协定》要求，到2040年清洁能源技术对矿产的总需求将翻两番，其中与锂电池（包括电动汽车和电池储能）相关的关键矿产锂、钴、镍和石墨的需求将分别增长42倍、21倍、19倍和25倍；与可再生发电、储能和电网相关的稀土（主要是电动汽车马达和风力涡轮机）、铜和硅的需求将分别增长7倍、2.7倍和2.3倍。氢能的快速增长也会导致镍和锌（用于电解槽）、铂族金属（用于燃料电池）需求的增长。此外，光伏的发展会导致镓、铟、碲等矿产供不应求。
四、中国关键矿产建议清单
1.本文建议的清单
美国、欧盟、日本等在进行矿产资源关键性评价时所采用的方法各有不同，但基本上都将那些对经济和国家安全至关重要不可缺少而又不能完全依靠本国供应满足需求的定义为关键矿产/原材料。一般是供应风险高、经济影响大的首先入选；但一些特殊关键应用的矿产/原材料也会列入清单，例如美国的铷、铯，欧盟的焦煤等。本文将中国的关键矿产定义为对中国经济社会发展和国家安全至关重要，由于供应短缺存在较大风险、或者我国具有一定优势对全球供应具有较强影响力的矿产资源。中国关键矿产的选择也是从经济与技术重要性和供应风险性两个大的方面进行分析。
中国矿产资源禀赋不足，人均探明储量为世界平均水平的58%，位居世界第53位；铁矿、铜矿和铝土矿分别相当于世界平均水平的70.4%、28.4%和14.2%。另一方面，稀土、镓、锗、铟等“三稀”金属矿产，钨、锡、锑、铋等有色金属矿产，天然石墨、萤石等非金属矿产是中国的优势矿产，中国是全球主要生产国和供应国，除满足国内需求外，还大量供应国际市场。立足于这一矿产资源基本国情，在经济与技术重要性方面，需要将大宗矿产与战略新兴矿产一并纳入考虑；在供应风险性方面，首先要考虑净进口的矿产，同时也考虑净出口的优势矿产或供需基本平衡的矿产。
本文通过公开文献资料梳理提出一份37种中国关键矿产建议清单。为便于与其他国家清单进行比较，这份清单未包括石油、天然气、铀等燃料矿产。建议清单如下：
1.大宗矿产
铁、锰，铜、铝，钾盐
2.“三稀”金属矿产
稀土，锂、铍、铌、钽、锶、铷、铯、锆、铪，镓、锗、铟、铼、碲
3.关键黑色有色贵金属矿产
铬、钒、钛（金红石型），镁、镍、钴、钨、锡、锑、铋，铂族、金
4.战略非金属矿产
高纯石英、石墨、萤石、硼
5.特种气体矿产
氦气
这一建议清单中有31种与美、欧、日关键矿产/原材料清单重合；美、欧、日三家均列入清单的18种全部列入了本文建议清单。本文建议清单与美、欧、日清单不重合的6种矿产是：铁、铜、钾盐、金、高纯石英、氦气。
2.基于经济与技术重要性选择
对中国而言，经济与技术重要性需要具体考虑：（1）作为中国经济社会发展的物质保障、维系经济安全和粮食安全的大宗矿产；（2）作为国家安全和高质量发展的物质保障，维系战略性新兴产业和国防军工安全的战略新兴矿产。
中国大宗矿产资源需求将长期保持高位运行的态势。至2035年基本实现现代化时，中国还将需要消费83亿t粗钢、2.05亿t精炼铜、4.95亿t原铝，以及种类更多的其他矿产资源。即便步入了后工业化发展阶段，中国仍需要大量的大宗矿产资源作为支撑。
战略新兴矿产需求将持续保持增长态势。新一代信息技术、高端装备制造、新能源、新材料、健康环保等战略性新兴产业发展，5G基站、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等新型基础设施建设，风电、光伏、核电、储能、新能源汽车、电网等清洁能源转型技术发展以及现代国防建设对“三稀”金属、关键黑色有色贵金属、战略非金属、特种气体等战略新兴矿产提出了新需求。如新能源汽车产业的发展，2035年相比2017年将增加10倍的锂、2.3倍的钴、1.5倍的镍、2.7倍的稀土以及1.8倍的石墨、1.69倍的铂需求。
本文参考美、欧、日关键矿产/原材料清单相关研究报告，参考《自然•化学》50多种元素的综述文章，并结合国内有关研究文献，系统梳理了本文和美、欧、日清单所列各种矿产的重要应用领域（表1），以期能够大致反映这些关键矿产的经济与技术重要性。经梳理发现，无论是对中国还是对其他国家，这些关键矿产都是当今世界经济社会发展不可或缺的重要物质基础，也是战略性新兴产业发展、清洁能源转型、国防军工技术发展不可替代的重要物质保障。这些关键矿产是当今和未来矿产资源争夺的焦点。
表1本文和美、欧、日清单所列关键矿产/原材料重要应用领域一览表
3.基于供应风险性选择
世界各国对供应风险性的考量大同小异，都是将原材料、技术和行业结合在一起进行分析。宏观层面，供应链中断的原因可能包括自然灾害、劳资纠纷、贸易摩擦和贸易壁垒、资源保护主义、地区冲突等等。微观层面，供应风险性体现在生产高度地理集中、资源禀赋下降、日益严格的环境和绩效审查、越来越高的气候风险、勘查开发项目投资大周期长、矿产品价格大幅上涨等方面。
对中国而言，供应风险性也需要综合考虑各方面因素。具体到进出口百分比这一量值，则应考虑：（1）净进口比例大于50%的矿产，或净进口比例虽小于50%但未来应用需求会快速增长而国内勘查开发进展缓慢的矿产；（2）净出口比例较大、在国际上有一定控制力和话语权的矿产，或净出口比例不大但产量占比大有利于提升国际竞争力和话语权的矿产。
经梳理各种参考文献，系统列出了中国关键矿产进出口百分比（表2），作为反映这些矿产供应风险性的一个量值。
表2中国关键矿产进出口百分比
尽管美、欧、日等在制订关键矿产/原材料清单时都将中国视为最主要的生产国和供应国，但分析表2可以发现，中国净进口的矿产远多于净出口的矿产。37种关键矿产中，中国净进口矿产22种，净进口超过50%的19种、其中超过90%的10种，不仅大宗矿产，一些战略新兴矿产也严重依赖进口。净出口矿产11种，净出口超过50%的5种、其中镓超过90%。全部11种净出口矿产产量超过全球产量的50%。总的来说，中国关键矿产净进口品种多、进口量大。近年美国挑起并不断升级的贸易摩擦使得全球资源供应链愈加脆弱，中国获取境外资源的风险加剧，关键矿产供应形势不容乐观。
五、关键矿产安全战略建议
1.中国需要制定关键矿产安全保障战略
中国进入新发展阶段，对关键矿产资源安全保障提出了更高要求，既要满足“碳达峰、碳中和”高质量发展的需求，又要适应“以国内大循环为主、国内国际双循环相互促进”的新发展格局。无论是保证经济社会平稳运行，还是端稳粮食饭碗和端稳制造业饭碗，都需要大宗矿产的供应基本稳定；无论是大飞机、舰船、高铁，还是核电、风电、光伏、电动汽车和燃料电池汽车，还是现代计算机、智能手机、通信卫星，这些战略性新兴产业发展均需要使用更多样化的矿产品。在当前全球关键矿产资源供应链和产业链竞争加剧的形势下，需要从总体国家安全观的视角制定中国关键矿产安全保障国家战略，提升关键矿产资源安全保障能力，巩固矿产资源在国家安全全局中的基础地位。
一是制订、公布并适时更新关键矿产清单。二是基于全产业链进行系统布局，掌握一批关键核心技术。三是统筹紧缺矿产和优势矿产，提高话语权和控制力。四是加强国内资源调查、勘查和选冶等技术攻关。五是建立关键矿产储备制度。六是加强海外资源勘查开发合作。七是完善相关法律制度。其中，基于全产业链布局、统筹紧缺与优势矿产和加大调查勘查力度等尤为重要。
制订和公布关键矿产清单是目前国际普遍做法。清单是矿产资源安全战略的核心。一份公开的清单可以全方位调动政府、科学机构、企业、社会各界力量，为开展战略规划、资源调查、矿产勘查、理论创新、技术研发、产业再造、人才培养等提供引领。一份科学的、符合中国资源、产业实际和发展趋势的清单，可以引导资本、技术、智力投向正确的方向，真正为资源和产业安全保障作出各自应有的贡献。关键矿产储备方面，要分类施行储备政策，大宗矿产实施180d储备，三稀金属矿产、特别是通过综合回收生产的三稀金属矿产，实施不限量储备。海外资源勘查开发合作宜重点依托“一带一路”建设，通过投资、贸易、外交，以及与资源产出国或原材料生产国共享技术和信息、合作培养各类人才、共同建设采-选-运基础设施、建立联合储备机制等途径，构建稳定的、可持续的供应链。关键矿产全球供应链安全是全球治理的重要内容，要通过法治途径保证中国矿产资源用于增加中国和全世界民生福祉，并发挥优势矿产资源在国际博弈中的作用。
2.基于全产业链进行系统布局，掌握一批关键核心技术
当今围绕关键矿产的国际博弈已经不是简单的矿产品供需的博弈，而是全产业链条的博弈。一种矿产从发现到进入终端消费领域，其生命周期贯穿全产业链，在不同阶段发挥不同作用，支撑不同产业，产生不同价值。从全产业链进行系统布局，在产业链的不同环节掌握一批关键核心技术，真正用好关键矿产资源，发挥其应有的技术和经济效能，是关键矿产供应安全最重要的保障。
日本、美国由于其在材料、零部件乃至最终产品制造环节掌握关键核心技术，大量利用了他国（包括中国）的关键矿产资源。作为美国重要战略性武器、精密仪器配件供应国，日本是全球最大稀土进口国，但日本不进口稀土矿石，而是采用国家战略囤积。近年来，日本为一些潜在稀土资源国提供贷款或援助，企业积极跟进在当地投资办厂；日本在中国进行稀土中初级加工端投资，合资企业在当地大量买入稀土初加工产品，运到国外进行深加工或储备，并成功规避中国出口限制。美国是全球镓的最大消费国。美国AXT（AmericanXtalTechnology）公司在中国共有10家子公司和合资企业，在中国生产砷化镓、磷化铟、锗单晶片等高性能半导体基板及其他关键原材料和零件，保证了美国航空航天、国防、高性能计算机、通信等领域的关键矿产品需求。
中国具有世界上唯一齐全的产业门类。在关键矿产领域，中国生产了全球39%的精炼铜、56%的原铝、36%的镍、30%的锡、52%的锑、90%的镁（金属）、52%的海绵钛、90%的稀土和钨、60%的萤石。但是这种产量和产能优势并不代表技术优势。电动汽车和电力电子高端铜材技术落后于人，发动机用镍基高温合金尚待突破，铝合金、镁合金等轻量化技术尚未大量应用，稀土永磁技术还主要处在中低端，新型电池技术研发不足，氢能也多使用现有旧技术。中国亟待掌握并突破一批关键核心技术尤其是终端产品的核心技术，如高端稀土功能材料、高纯稀有金属材料、高温合金、砷化镓晶圆等高端新材料技术，飞机发动机、高安全动力电池、高效驱动电机、智能制造与机器人等终端应用技术。
3.统筹紧缺矿产与优势矿产，提高话语权和控制力
每个国家都会有许多矿产品既不能满足需求，也没有大量已查明矿床供开采，而主要依靠进口。一些矿产目前产量基本上仅限于一个或几个国家（例如锂、铍、铌、钽、钴、镍、铂族、高纯石英等），供应存在风险。
中国有11种净出口的优势矿产，对清洁能源转型等战略性新兴产业以及国防军工具有关键作用。除了众所周知的稀土、镓、锗、铟、钨、锑、萤石、石墨等也都具有极为重要的技术和军事用途。如砷化镓半导体是智能手机射频芯片、F系战机、宙斯盾驱逐舰和国家导弹防御系统相控阵雷达（雷达的关键器件是砷化镓发送/接收组件）等的关键材料，锗是光导纤维、红外探测、夜视装备等的关键材料。中国生产全球95%以上的镓，而美国以砷化镓晶圆以及金属镓的形式进口了几乎全球所有镓矿产品。中国可以统筹紧缺和优势矿产，在全球供应链中充分发挥优势矿产的作用，提高话语权和控制力，间接缓解紧缺矿产的约束，必要时还可用于维护国家利益。
4.加强国内关键矿产资源调查、勘查和选冶等技术攻关
关键矿产中，铷、铯、铪、镓、锗、铟、铼、碲等稀有稀散金属矿产多是共、伴生矿产，在开采主矿产时被综合回收。共、伴生矿产的生产受到主矿产生产动向影响，一些矿产（如锌、钼等）虽没有列入清单但因共、伴生矿产而被关联上。随着矿产资源应用领域的变化，关键矿产的清单也会不断更新，例如光伏发电很可能成为金属银的一个重要应用领域，1亿千瓦光伏发电装置需消耗约8500t银，也许不久银就成了关键矿产。
作为关键矿产安全保障最基础的工作，调查、勘查和利用技术攻关至关重要。一是关键矿产资源现状与潜力动态评价。建设贯穿关键矿产全生命周期、覆盖全球和全产业链的基本数据库，并适时进行动态更新。二是关键矿产资源专项调查。既有针对一种或几种矿产的全国性摸家底调查，也有针对一种或几种矿产重要远景区的找矿调查。三是关键矿产资源重点勘查。既有新发现大型矿产地的集中勘查，也有重要在产矿山的接替资源勘查。四是关键矿产资源勘查、开采乃至加工技术的攻关。既包括航空物探、卫星遥感等数据获取技术，大数据智能预测等数据处理技术以及地球深部探测技术等，也包括绿色采矿技术，金属、矿物分离提纯以及深加工技术等。这些工作都是支撑国家关键矿产资源安全所必需的基础研究工作，需由国家财政长期稳定支持。
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