引言

鋯屬于稀有金屬，但鋯在地球中的豐度值大于銅、鎳、鉛和鋅等[1]，之所以被稱之為稀有金屬，是由于鋯獨立礦床較少。已知鋯的獨立礦物有38種，可分為3類:以鋯的硅酸鹽形式存在的鋯石，以氧化物形式存在的斜鋯石，以含鈦、鈮、鉭和其他元素的鋯硅酸鹽形式存在的異性石、鈉鋯石及鋯鉭礦等。

這些礦物中ZrO₂含量變化很大，從4％到99％。金屬鋯具有高熔點(1852℃)、高沸點(4370℃)、無毒環(huán)保、耐腐蝕等一系列優(yōu)異的性能[2]，被廣泛應用于現代陶瓷、特種玻璃、原子能工業(yè)等戰(zhàn)略性新興產業(yè)，以及化工、精密鑄造和醫(yī)療等各個產業(yè)領域(表1)。鋯與鋯產品作為新興產業(yè)中的一員，被冠以“二十一世紀最具潛力的產品”及“原子能時代第一號金屬”的美稱[5]。美國在20世紀末便將鋯列為國防戰(zhàn)略儲備物資，而中國也在21世紀初將鋯列為國家產業(yè)政策中鼓勵重點發(fā)展的高性能新材料之一[6]。中國是目前世界上最大的鋯資源消費國，但國內資源供給嚴重不足，大量依賴進口[7-8]，使中國鋯資源供應安全面臨著巨大的挑戰(zhàn)。如何保障中國鋯礦資源的可持續(xù)供應，已經成為一個亟待解決的問題。本文將對全球鋯資源分布特征、供需格局和賦存狀況以及未來鋯資源消費趨勢等進行分析，并在此基礎上提出如何保障中國鋯礦資源可持續(xù)供應及鋯礦行業(yè)更好發(fā)展的措施和建議。

1、全球鋯資源分布特征

1.1資源儲量分布

世界各大洲均發(fā)現有鋯資源，主要分布在大洋洲和非洲(圖1)，美洲、亞洲、歐洲也有發(fā)現。鋯礦床按其成因可分為脈礦和砂礦兩種類型，但由于脈礦結構形態(tài)復雜，分離共生礦物成本高及開采難度較大等原因，導致目前全球工業(yè)開采多以砂礦型為主(全球90％的鋯礦來源于砂礦)。砂礦主要包括濱海砂礦、沖積砂礦以及殘積砂礦，其中濱海砂礦最具工業(yè)開采價值，規(guī)模和產量遠大于沖積砂礦及殘積砂礦。歷經100多年勘查和開采，全球鋯礦儲量不斷增加，但經歷了本世紀初的爆炸式增長之后，目前已進入相對穩(wěn)定的狀態(tài)[9-10]，2012—2018年基本維持在7500萬ｔ(ZrO2下同)左右(表2)[11]。澳大利亞、南非、肯尼亞及莫桑比克4個國家鋯礦儲量合計6140萬ｔ，占全球84.11％，礦床類型多以濱海砂礦為主(圖1)；印度、馬達加斯加、巴西、中國、美國、烏克蘭、印度尼西亞及俄羅斯等其他國家鋯礦儲量1160萬ｔ，占全球15.89％。中國的鋯儲量和美國基本一致，約有50萬ｔ，占全球0.68％，相比其他國家中國鋯資源較為缺乏。

1.2主要鋯資源國

1.2.1澳大利亞

澳大利亞是全球鋯礦資源最為豐富的國家，也是產量及出口量最大的國家。鋯礦類型均為濱海砂礦型，礦床規(guī)模巨大，沿東海岸至西南海岸連片分布，主要集中在默瑞(MｕRRａｙ)、帕斯(ＰｅRｔｈ)和尤卡拉(Ｅｕｃｌａ)三大盆地。

默瑞盆地東南地區(qū)分布有唐納德(Ｄｏｎａｌｄ)、明達里(MｉｎｄａRｉｅ)、維姆(ＷＩM150)、庫溫(Ｋｕｌｗｉｎ)、沃乃克(ＷｏｏRｎａｃｋ)和皮若(ＰｉRRｏ)等礦床，其中唐納德礦床重礦物資源量1.94億ｔ，平均品位4.8％，但其砂泥及放射性元素含量超標，不易分選及開采(王瑞江等，2015)；維姆礦床重礦物平均品位3.9％，ZrO2資源量850萬ｔ；明達里礦床ZrO2資源量77萬ｔ[12-13]。帕斯盆地內主要有麥考斯(MｃＣａｌｌｓ)、圖納普(Ｔｕｔｕｎｕｐ)礦床和艾尼貝巴(Ｅｎｅａｂｂａ)礦床，麥考斯礦床重礦物推 測資源量44億ｔ，平均品位1.2％[12-13]。尤卡拉盆地主要有嘉森斯(Ｊａｃｉｎｔｈ)和阿姆博薩(ＡMｂRｏｓｉａ)礦床，重礦物推測資源量20億ｔ。此外，康寧盆地達姆皮爾(ＤａMｐｉｅR)礦床重礦物推測資源量13.74億ｔ，重礦物平均品位6.1％[12-13]。

1.2.2南非共和國

南非是全球第二大鋯資源生產及出口國。南非鈦鋯砂礦床主要分布在夸祖魯-納塔爾省、東開普省、西開普省和北開普省。在夸祖魯-納塔爾省，頓阿爾(Ｄｕｎａｌ)砂礦床含鋯重礦物儲量0.77億ｔ，品位最高可達10％；祖提(Ｚｕｌｔｉ)礦床ZrO2儲量達370萬ｔ；晴風(ＦａｉRｂRｅｅｚｅ)礦床ZrO2儲量60萬ｔ[14]。東開普省歐羅比尼(Ｘｏｌｏｂｅｎｉ)砂礦床ZrO₂儲量1100萬ｔ，平均品位5.14％。西開普省納馬夸(ＮａMａｋｗａ)砂礦床ZrO2儲量220萬ｔ，托民(ＴｏRMｉｎ)砂礦床ZrO₂儲量6萬ｔ[13-14]。

1.2.3莫桑比克

非洲東南部的莫桑比克鋯礦資源潛力巨大，主要分布在其海岸帶附近，礦床類型均為沖積型砂礦床。主要包括:奇布羅(ＣｈｉｂｕRｏ)礦床，重礦物資源量達6億ｔ；摩貝斯(Mｏｅｂａｓｅ)礦床重礦物資源量276萬ｔ，平均品位3.55％，ZrO2資源量5萬ｔ。圖皮托(Ｔｕｐｕｉｔｏ)礦床，ZrO2資源量7000ｔ；倫古(Ｌｄｕｇｏ)礦床，ZrO2資源量達6萬ｔ，重礦物資源量160萬ｔ[13-14]。

2、全球鋯資源供需情況

2.1主要生產與出口國

自2011年來，除2013年全球鋯產量較低(120萬ｔ)外，其他全年總產量基本保持在120~180萬ｔ[15](圖2)，其中澳大利亞與南非是全球最主要的鋯礦石生產及出口國，二者合計產量占全球60％以上[11](圖3)，印度尼西亞、莫桑比克以及印度等也是目前全球上主要的鋯礦石生產國(表3)。中國雖然鋯礦資源匱乏，但大量進口原礦用于生產鋯初級產品，是全球上最大的氧化鋯制品出口國，95％以上的氧化鋯產于中國，其中出口比例為30％~50％。

2.2主要礦業(yè)企業(yè)

澳大利亞艾璐卡(Ｉｌｕｋａ)、美國特諾(ＴRｏｎｏｘ)和總部位于英國的力拓(RｉｏＴｉｎｔｏ)是全球前三大鋯礦供應商。根據公司年報顯示，2017年艾璐卡擁有鋯英砂儲量496.4萬ｔ，資源量1983.8萬ｔ；特諾擁有鋯英砂儲量656萬ｔ；力拓擁有鋯英砂儲量657.3萬ｔ，資源量410.1萬ｔ。2017年三家公司產量分別為31.23萬ｔ、18.1萬ｔ和16萬ｔ，合計占全球總產量的41％[12，13](表4)。

2.3主要消費與進口國

20世紀90年代以前，歐洲、日本和美國是全球鋯資源主要的消費與進口國，90年代以后中國鋯資源消費逐步進入快速增長階段，而歐美日地區(qū)則逐年下降，2011年之后中國成為全球鋯資源進口第一大國，而且未來仍將保持快速增長。

2.3.1中國

中國對鋯的需求占全球總消費量的53％[10，12](圖4)，是全球最大的鋯資源消費國，但目前消費領域多為中低端產品。隨著中國核電事業(yè)進一步發(fā)展，未來對鋯資源的需求還會增加，但中國鋯資源有限，對外依存度過高，2015年中國進口鋯資源量占全球總進口量的63％[16](圖5)。

2.3.2歐洲

歐洲是全球鋯資源第二大消費地區(qū)。德國、法國、西班牙和意大利是歐洲鋯主要消費國家，特別是意大利和西班牙，是全球高檔陶瓷生產國，對鋯資源的需求較大，2001—2014年兩國鋯資源消費量都占歐洲鋯資源年消費總量的50％以上[10]。歐洲也是全球重要核電站運營地區(qū)，特別是法國，是全球重要的核級鋯生產和加工國家。

2.3.3美國

美國是全球鋯工業(yè)發(fā)展最早、最完善的國家，其對鋯的研究極大地促進了全球鋯工業(yè)的發(fā)展。美國目前鋯資源主要依賴進口，統(tǒng)計數據顯示[15]，南非與澳大利亞為其主要進口來源國，二者合計占美國進口量70％左右。美國鋯資源消費領域為原子能及航天工業(yè)，如使用于原子能工業(yè)的核級金屬鋯、航空航天工業(yè)及兵器工業(yè)等高端產業(yè)工業(yè)級金屬鋯等。核動力艦艇是美國鋯資源重要的消費客戶，據統(tǒng)計[10]，僅美國現役主要核動力艦艇每年需更換1590ｔ核級鋯材，此外美國已裝機核電站每年需更換1190ｔ核級鋯材。

2.3.4日本

日本也是全球重要的鋯工業(yè)國家，主要應用于高級耐火材料、催化劑及現代陶瓷行業(yè)等，其生產的高端鋯產品出口到海外，產品附加值高。核電站是日本鋯資源的重要消費客戶，已裝機核電站每年需更換516ｔ核級鋯材[10，12]。

3、中國鋯資源分布特征與消費現狀

3.1資源分布特征

中國鋯資源儲量50萬ｔ，僅占全球的0.68％，主要分布在內蒙古、海南、遼寧、山東、江蘇、安徽、江西、福建、廣東、重慶、貴州、湖南、湖北和云南14個省區(qū)，鋯礦資源探明儲量在10萬ｔ以上的省區(qū)有5個，依次是內蒙古、海南、廣東、云南和廣西，全國查明鋯礦產地85個，其中大中型礦產地有17個[17]。

內蒙古鋯礦儲量占全國鋯礦儲量的70％左右(圖6)，海南鋯礦儲量占全國鋯礦儲量的19％，但由于海南主要為砂礦，可利用性佳，因此海南省是目前中國最重要的鋯礦產地(以砂礦為主)，占國內鋯礦產量的94％[17]。內蒙古自治區(qū)鋯礦儲量雖大，但由于主要是脈礦，開采難度大，未進行大規(guī)模開發(fā)。

3.2消費現狀

3.2.1主要進口來源

進入21世紀以來，中國對鋯礦石及其精礦的需求不斷增長，但中國自身鋯資源儲量及產量有限，90％以上的鋯資源依賴進口[18-20](圖7)，中國逐漸成為全球鋯資源消費中心。據ＵＮＣＯMＴRＡＤＥ數據顯示，澳大利亞是中國進口鋯資源的第一大來源國，占比達50％以上。為保障鋯資源的戰(zhàn)略安全，近年來中國不斷嘗試拓展鋯資源進口來源[21]，包括南非、印度尼西亞、莫桑比克、巴基斯坦以及印度等多國鋯資源已進入中國市場[22](圖8)，而澳大利亞和南非進口占比仍然維持在60％以上，存在較高的供應風險。

3.2.2主要消費領域

近年來，中國鋯資源消費結構及各產業(yè)中的消費占比變化不大，主要用于陶瓷、化學鋯、電熔鋯、精密鑄造及耐火材料等[23-25](圖9)。目前，中國約45％的鋯資源消費在陶瓷，其中以釉面材料、陶瓷原料、遮光劑等消費為主；約19％消費在化學鋯，主要用于制造氧氯化鋯、氧化鋯、碳酸鋯及硅酸鋯等；約14％消費在耐火材料；精密鑄造及電熔鋯共消費約22％的鋯資源。此外，鋯資源在航空航天、核反應及原子能領域的消費占比逐漸升高(圖10)，這與中國國民經濟的調控政策及核產業(yè)的快速發(fā)展密切相關。

4、中國鋯資源消費趨勢

中國是全球鋯資源消費需求最大的國家，近年來中國已在鋯資源領域保持了多個第一[25]，主要包括:鋯英砂年進口量，鋯英砂年消費量，硅酸鋯年產量，硅酸鋯消費量，氧氯化鋯年產能，氧氯化鋯年產量，氧氯化鋯年消費量，氧氯化鋯年出口量，核級海綿鋯年產能和產量，核級海綿鋯產量。但中國鋯產業(yè)發(fā)展滯后且資源儲量不足，尤其是易開采的砂礦型礦床嚴重短缺。隨著國內戰(zhàn)略性新興產業(yè)的快速發(fā)展，尤其是核電事業(yè)的不斷壯大，國內對鋯礦資源的需求將進一步增加[9]，巨大的供需缺口導致鋯資源對外依存度極高(90％以上)，對保障中國鋯礦資源的可持續(xù)供應和鋯礦行業(yè)的更好發(fā)展十分不利。

中國未來對鋯資源的需求仍將保持快速增長[9，26-27]，但與前期不同的是鋯英砂將在高新技術行業(yè)得到廣泛的應用，使用于傳統(tǒng)陶瓷工業(yè)的鋯資源需求量將呈下降趨勢，使用于高技術行業(yè)中的鋯制品如高純化學鋯、電容鋯以及精密鑄造等需求量將快速增長(圖10)。隨著中國核電事業(yè)進入快速發(fā)展階段，將催生核級鋯新需求，未來將是鋯資源需求的主要增長點。此外，近幾年中國氧氯化鋯出口量占了全球的90％以上，同時還出口化學氧化鋯、電熔鋯、碳酸鋯以及硫酸鋯等產品，伴隨全球經濟復蘇，各國競相發(fā)展新興產業(yè)，對在新興產業(yè)中有著重要地位的鋯系列產品需求量增大，必然促進中國鋯系列產品的出口，從而為中國鋯資源需求提供更大的增長點。

綜上所述，盡管傳統(tǒng)領域對鋯資源需求有所下降，但隨著高精尖領域對鋯資源需求的不斷增長，未來中國對鋯資源的需求仍將保持較快增長。

5、結論與思考

5.1結論

全球鋯資源分布有以下特點:(1)資源分布不均，澳大利亞和南非保有全球70％以上的資源儲量；(2)供應高度集中，澳大利亞和南非二者產量占全球總產量60％以上，艾璐卡、特諾和力拓三大鋯礦供應商產量占全球55％以上，最大的艾璐卡則占30％以上；(3)供需分離，中國和歐盟消費需求占全球總需求的70％以上，但產量及儲量均不及10％。

中國鋯應用領域開始出現新的變化:(1)陶瓷工業(yè)使用占比已經呈現下降趨勢，而中國鋯化學制品對鋯資源需求將逐漸增大并取代陶瓷行業(yè)成為鋯資源的主要消費領域；(2)精密鑄造對鋯資源的需求也將逐漸增加，鋯英砂及鋯英粉作為精密制造業(yè)的面層材料具有重要地位，截至目前還未找到合適替代品，伴隨中國制造2025計劃的實施，精密鑄造業(yè)將快速發(fā)展，成為第二大消費領域；(3)核級海綿鋯產業(yè)從無到有，雖然占比較小，但具有重要的戰(zhàn)略意義。核級鋯是核反應堆的重要材料，廣泛使用于軍用及民用反應堆。根據中國《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014—2020年)》[28]，未來中國核電將快速發(fā)展，到2025年裝機容量可能達到8000萬ｋＷ以上。

而隨著中國核電走向國際市場，要同時滿足國內與國外兩個市場的需求。因此，未來中國對鋯的需求將快速上升。

中國鋯礦消費結構逐漸轉變:(1)硅酸鋯的需求將不斷減小；(2)化學鋯的需求將不斷增加，未來將取代硅酸鋯成為第一大需求方向；(3)電熔鋯尤其是工業(yè)級、核級海綿鋯需求將越來越大。綜合來看，未來在中國鋯消費結構中，高技術行業(yè)占比越來越重，勞動密集型和低技術型行業(yè)占比逐漸減少，這也彰顯了中國鋯產業(yè)轉型升級的方向。

5.2思考與建議

中國鋯資源嚴重短缺且對外依存度高，而全球鋯資源比較豐富(全球鋯礦儲量靜態(tài)保障年限長達90年)，為保障中國鋯資源可持續(xù)供應及鋯礦行業(yè)更好發(fā)展，國內企業(yè)應該抓住“走出去”和“一帶一路”倡議所帶來的歷史機遇，有效合理地利用好國內外“兩個資源，兩個市場”，同時加強監(jiān)督管理機制，完善鋯資源法律法規(guī)，形成一個穩(wěn)定、安全、多元、健康的資源利用與保障體系。具體建議如下:

(1)立足國內，加強國內鋯礦資源勘查力度，提高國內資源保障程度。中國砂礦型資源短缺，但巖礦型鋯資源較為豐富，應加大對巖礦型鋯資源的選冶以及伴生鋯資源綜合回收方面的研究，切實提高國內資源的保障力度，降低中國鋯資源供應的對外依存度。

(2)布局海外，關注重要的資源國及其潛力區(qū)，在全球范圍內實現鋯資源合理配置。全球優(yōu)質的大型鋯礦項目多被國際礦業(yè)巨頭控制，中國企業(yè)在這一領域的影響力和話語權較弱，國內鋯相關企業(yè)應走出國門，通過資源勘查、購買股權以及工程換資源等多種合作方式，積極參與資源國鋯資源的開發(fā)項目，與目標國建立長期有效的合作機制，最大力度保障中國鋯資源供應安全。但需注意，非洲和東南亞產的鋯英砂存在放射性元素鈾和釷含量嚴重超標問題，建議鋯英砂進口企業(yè)不再進口鈾、釷超標的鋯英砂，避免對中國生態(tài)環(huán)境造成不必要的影響。

(3)積極推進鋯工業(yè)產業(yè)結構調整，延伸鋯產業(yè)鏈，進一步增加鋯產品附加值。中國鋯初級產業(yè)的發(fā)展得益于發(fā)達國家嚴格限制鋯初級產品的生產而以進口初級產品生產高端產品的發(fā)展路線。隨著中國工業(yè)化建設的發(fā)展，高污染型、勞動密集型以及低技術型產業(yè)已經不符合國內發(fā)展的方向。因此，加快技術產業(yè)升級，延伸產業(yè)鏈長度，增加產品附加值，打造具有自主知識產權的高端鋯產品將是未來中國鋯產業(yè)發(fā)展的主要方向。

(4)目前國際市場鋯產品供應商及定價權主要掌握在國外幾大鋯產品巨頭手中，為應對國際形勢巨變可能造成的供應風險，中國應盡快建立并完善鋯礦資源戰(zhàn)略儲備，在保證供應安全的同時，還能調節(jié)市場價格，降低市場波動對整個鋯產業(yè)帶來的不利影響。

致謝

感謝審稿專家張萬益教授級高工、趙元藝研究員、吳建設研究員以及匿名審稿老師給予的寶貴建議，感謝中國地質科學院礦產資源研究所張華副研究員在成文過程中給予的指導與幫助!

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