此前美国内政部公布了一份被认为对美国经济和至关重要的35种战略性矿产(关键矿物清单)(Final List of Critical Minerals 2018)。
这35种战略性矿产,几乎包括了所有的经济矿物,如工业上使用的铝、用于催化剂制造的铂族金属、用于电子产品的稀土元素、用于合金制造的锡和钛等等。
之前,国土资源部发布全国矿产资源规划(2016-2020年)提出了强化矿产资源宏观管理,制定战略性矿产目录,在其中把24种矿产资源列入了战略性矿产目录。
战略性矿产对国家的科技,经济,军事乃至国防都有着重大意义。然而,战略性矿产资源的短缺却需要考虑到供应风险和替代性问题,这两大问题也会成为影响划分战略性矿产的关键因素之一。
我国发布的“战略性矿产名录”同样也是基于这一系列因素的考虑。我国战略性矿产资源有的较为短缺,需要从其他国家进口;有的矿产却储量丰富。比如,江西大余被称为“钨都”,云南个旧被称为“锡都”,云南兰坪被称为“锌都”等等,这些储量丰富的战略性矿产保障了我国经济的良好发展。
而美国认定的这些“关键矿物”,是指对美国的经济和具有至关重要作用的非燃料矿物或矿物材料,其供应链容易受到破坏,其应用功能在制造产品时必不可少,缺乏后会对经济或产生重大影响。根据美国地质调查局的数据显示,这份关键矿物清单里的31种矿物,美国主要依赖进口。
铀矿可以提取铀用于核工业,包括军用(核弹)和民用(核电站),还可以从中提取到镭和其他稀土元素。核电厂的燃料来源铀235是一种从地球诞生就存在的天然放射性元素,其从铀矿开采、加工而来,也是当前核电厂的绝对主力燃料。
在冶金工业上,铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。铬铁合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢。金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。这些特种钢和特种合金是航空、宇航、汽车、造船,以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。
铬铁矿在化学工业上主要用来生产重铬酸钠,进而制取其他铬化合物,用于颜料、纺织、电镀、制革等工业,还可制作催化剂和触媒剂等。
铝土矿是生产金属铝的最佳原料,也是最主要的应用领域,其用量占世界铝土矿总产量的90%以上。铝土矿的非金属用途主要是作耐火材料、研磨材料、化学制品及高铝水泥的原料。铝土矿在非金属方面的用量所占比重虽小,但用途却十分广泛。
钴的物理、化学性质决定了它是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。
钴基合金或含钴合金钢用作燃汽轮机的叶片、叶轮、导管、喷气发动机、火箭发动机、导弹的部件和化工设备中各种高负荷的耐热部件以及原子能工业的重要金属材料。在化学工业中,钴除用于高温合金和防腐合金外,还用于有色玻璃、颜料、珐琅及催化剂、干燥剂等。同时,钴也是永久磁性合金的重要组成部分。
钨在冶金和金属材料领域中属高熔点稀有金属或称难熔稀有金属。钨及其合金是现代工业、国防及高新技术应用中的极为重要的功能材料之一,广泛应用于航天、原子能、船舶、汽车工业、电气工业、电子工业、化学工业等诸多领域。特别是含钨高温合金主要应用于燃气轮机、火箭、导弹及核反应堆的部件,高比重钨基合金则用于反坦克和反潜艇的穿甲弹头。
60%的锑用于生产阻燃剂,而20%的锑用于制造电池中的合金材料、滑动轴承和焊接剂。锑的最主要用途是它的氧化物三氧化二锑用于制造耐火材料。此外,锑能与铅形成用途广泛的合金,这种合金硬度与机械强度相比锑都有所提高。
锂是一种重要的能源金属,它在高能锂电池、受控热核反应中的应用使锂成为解决人类长期能源供给的重要原料。50年代,由于研制氢弹需要提取核聚变用同位素6Li,因而锂工业得到了迅速发展,锂则成为生产氢弹、中、质的重要原料。锂的化合物还广泛用于玻璃陶瓷工业、炼铝工业、锂基润滑脂以及空调、医药、有机合成等工业。锂系列产品广泛应用于冶炼、制冷、原子能、航天和陶瓷、玻璃、润滑脂、橡胶、焊接、医药、电池等行业。
锆矿资源是稀有金属矿产资源之一。锆矿按照主要用途分为金属锆和工业锆两类。金属核级锆处于锆产业链最顶端,金属锆主要用作核武器与核装备相关产业,核方面的应用占金属锆消耗的90%左右,工业民用方面的应用仅占金属锆消耗。金属锆及其合金制品处于锆矿产业链的最高环。
锡在冶金工业中主要用于生产镀锡板(马口铁)和各种合金。镀锡板是锡的主要消费领域,约占锡的消费量的40%左右,它可以用作食品和饮料的容器、各种包装材料、家庭用具和干电池外壳等。锡在化工方面主要用于生产锡的化合物和化学试剂。锡的有机化合物主要用作木材防腐剂、农药等,锡的无机化合物主要用作催化剂、稳定剂、添加剂和陶瓷工业的乳化剂。锡精矿是炼锡的主要原料。
稀土有工业“黄金”之称,由于其具有优良的光电磁等物理特性,能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料,其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能。而且,稀土同样是电子、激光、核工业、 超导等诸多高科技的润滑剂。稀土元素在 石油、 化工、 冶金、 纺织、 陶瓷、 玻璃、 永磁材料等领域都得到了广泛的应用,随着科技的进步和应用技术的不断突破, 稀土氧化物的价值将越来越大。
萤石的用途十分广泛,随着科学技术的进步,应用前景越来越广阔。目前主要用于冶金行业制生产炼铝熔剂冰晶石的原料,化工行业制氢氟酸、各利氟盐及制冷剂氟利昂的原料,建材行业作装饰材料,其次用于轻工、光学、雕刻和国防工业。
钾盐矿主要用于制造工业用钾化合物和钾肥;世界上95%的钾盐产品用作肥料,5%用于工业。按工业用途,35%用于生产洁净剂,25%以碳酸盐和硝酸盐形式用于玻璃和陶瓷工业中,20%用于纺织和染色,13%制化学药品;其余用于罐头工业、皮革工业、电器和冶金工业等。钾的氯酸盐、过磷酸盐和硝酸盐是制造火柴、焰火、和火箭的重要原料。钾的化合物还用于印刷、电池、电子管、照相等工业部门,此外也用于航空汽油及钢铁、铝合金的热处理。
石墨在工业上用途很广,用于制作冶炼上的高温坩埚、机械工业的润滑剂、制作电极和铅笔芯,它广泛用于冶金工业的高级耐火材料与涂料、军事工业火工材料安定剂、轻工业的铅笔芯、电气工业的碳刷、电池工业的电极、化肥工业催化剂等。鳞片石墨经过深加工,又可生产出石墨乳、石墨密封材料与复合材料、石墨制品、石墨减磨添加剂等高新技术产品,成为各个工业部门的重要非金属矿物原料。
石油经过加工提炼,得到的产品可以供人们日常生活使用。石油燃料是用量最大的油品。润滑油和润滑脂被用来减少机件之间的摩擦,保护机件以延长它们的使用寿命并节省动力。从生产燃料和润滑油时进一步加工可以得到沥青。而另外一种产品则是溶溶剂,它是有机合成工业的重要基本原料和中间体。
天然气可以代替煤,用于工厂采暖,生产用锅炉以及热电厂燃气轮机锅炉。天然气发电是缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例,减少环境污染的有效途径,且从经济效益看,天然气发电的单位装机容量所需投资少,建设工期短,上网电价较低,具有较强的竞争力。此外,天然气是制造氮肥的最佳原料,具有投资少、成本低、污染少等特点。
页岩气即蕴藏在页岩中的天然气可以通过提供廉价而充足的新型燃料来源,在未来几十年或将改变世界第一大能源消耗国中国的能源供给格局。它是一种清洁、高效的能源资源和化工原料,主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工生产等,用途广泛。
煤炭被人们誉为黑色的金子,工业的食粮,它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。煤炭的用途十分广泛,可以根据其使用目的总结为三大主要用途:动力煤、炼焦煤、煤化工用煤,主要包括气化用煤,低温干馏用煤,加氢液化用煤等。动力煤包括:发电用煤,蒸汽机车用煤,建材用煤,一般工业锅炉用煤,生活用煤,冶金用动力煤等。焦煤的主要用途是炼焦炭,焦炭由焦煤或混合煤高温冶炼而成,一般1.3吨左右的焦煤才能炼一吨焦炭。焦炭多用于炼钢,是钢铁等行业的主要生产原料,被喻为钢铁工业的“基本食粮”。
煤层气可能大家听到的不多,但它的俗称“瓦斯”大家一定很熟悉。煤层气可以用作民用燃料、工业燃料、发电燃料、汽车燃料和重要的化工原料,用途非常广泛。煤层气的热值是通用煤的2-5倍,1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤,其热值与天然气相当,可以与天然气混输混用,而且燃烧后很洁净,几乎不产生任何废气,是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。
铁矿石主要用于钢铁工业,冶炼含碳量不同的生铁(含碳量一般在2%以上)和钢(含碳量一般在2%以下)。此外,铁矿石还用于作合成氨的催化剂(纯磁铁矿),天然矿物颜料(赤铁矿、镜铁矿、褐铁矿)、饲料添加剂(磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿)和名贵药石(磁石)等,但用量很少。
在金属王国里,铜的导电性仅次于银。铜矿比银矿多且价格便宜。当今世界,一半以上的铜用于电力和电讯工业。其延展性好,导热性和导电性高,因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料,也可用作建筑材料,可以组成众多种合金。铜合金机械性能优异,电阻率很低,其中最重要的数青铜和黄铜。此外,铜也是耐用的金属,可以多次回收而无损其机械性能。
黄金的社会地位虽在人类数千年的文明史中,历尽沧桑,沉浮荣辱,升降变迁不定,但至今在众多的人群之中仍保持着神圣的光环,为世人共同追求的财富。首饰制造是中国黄金市场上最大的需求方。其他工业用金,如手机、军工产品、甚至寺庙装饰等都是黄金使用者。
镍是一种十分重要的有色金属原料,被用来制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢,广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造业。在民用工业中,镍常制成结构钢、耐酸钢、耐热钢等大量用于各种机械制造业。镍还可作陶瓷颜料和防腐镀层,镍钴合金是一种永磁材料,广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等领域,在化学工业中,镍常用作氢化催化剂。
纯钼丝用于高温电炉和电火花加工还有线切割加工;钼片用来制造无线电器村和X射线器材;合金钢中加钼可以提高弹性极限、抗腐蚀性能以及保持永久磁性等。钼是植物生长和发育中所需七种微量营养元素中的一种,没有它,植物就无法生存。动物和鱼类与植物一样,同样需要钼。
世界上84%~90%的磷矿用于生产各种磷肥,3.3%生产饲料添加剂,4%生产洗涤剂,其余用于化工、轻工、国防等工业。磷矿又是重要的化工矿物原料。部分磷矿用于制取纯磷(黄磷、赤磷)和化工原料,少量用作动物饲料。
在现代工业中,锰及其化合物应用于国民经济的各个领域。其中钢铁工业是最重要的领域,用锰量占90%~95%,主要作为炼铁和炼钢过程中的脱氧剂和脱硫剂,以及用来制造合金。其余10%~5%的锰用于其他工业领域,如化学工业(制造各种含锰盐类)、轻工业(用于电池、火柴、印漆、制皂等)、建材工业(玻璃和陶瓷的着色剂和褪色剂)、国防工业、电子工业,以及环境保护和农牧业等等。
在汽车、航空、铁路、电子技术、国防工业等部门,到处可见到钒的踪迹。此外,钒的 氧化物已成为化学工业中最佳催化剂之一,有“化学面包”之称。把钒掺进钢里,可以制成钒钢。钒钢比普通钢结构更紧密,韧性、弹性与机械强度更高。
钛原料主要用来生产钛白(二氧化钛)、金属钛(海绵钛)、含钛钢以及焊条涂料。钛白不仅是性能优异的白色颜料,而且是重要的化工原料。钛精矿经冶炼成海绵钛后,再铸锭并制成工业纯钛和钛合金钛材。钛和钛合金钛材主要用于航空和宇航部门。金属钛除主要用于生产工业纯钛和钛合金。