中國“稀土霸權”如何煉成?
本文作者 | 經韜緯略智庫
全文 7545 字
中東有石油,中國有稀土。
近年來,在中美貿易摩擦背景下,稀土大熱。美國人擔心,稀土可能成為中國的反擊王牌。不少國人也認為,稀土是中國一臺強大的“秘密武器”,假如中國禁止對美國的稀土出口,將實現貿易戰中的“一擊致命”。對此,國家發展改革委曾經的一次表態極受關注:稀土是否會成為中國反制美方無端打壓的武器?我可以告訴你的是,如果有誰想利用我們出口的稀土制造產品,反用于遏制打壓中國的發展,那么我想中國人民會不高興的。這一表態意味深長。
“點石成金”的稀土
然而,國人在寄希望于稀土的“威懾”作用的同時,不得不承認的一臺骨感現實是:雖然當前中國在稀土產業占據領先地位,但中國并未將這一優勢轉化為稀土全球貿易的實際影響力,更遑論以此作為回擊美國貿易打壓的重要杠桿。其實,即便中國十幾年來多次管制稀土出口,在復雜的利益糾紛及外部環境影響下,也一直沒能對美國產生很好的遏制作用。因此,中國要想充分利用稀土這張王牌,關鍵在于突破高新技術附加值產業,以產業破局實現飛騰。
稀土是指什么?早在1794年,芬蘭化學家約翰·加得林就分離出了不溶于水且具有特殊理化性質的化合物,并根據習慣將其歸類為“土”,稀土之名由此而來。實際上,稀土屬于稀有金屬范疇。目前,自然界中已發現250種稀土礦,但具有工業價值的只有五六十種,而具有開采價值的只有10種左右。在元素周期表中,稀土<愛尬聊_健康養生>元素共有17種,包括15個鑭系元素以及鈧元素和釔元素。根據元素原子電子層結構以及物理化學性質,這17種稀土元素可以分為兩組,即輕稀土和重稀土。其中,相對原子質量單位較小的叫輕稀土,主要用于汽車等民用行業;較大的叫重稀土,主要用于軍工領域。
在工業及制造應用上,稀土扮演的角色至關重要,以至于它被稱為“工業維生素”“工業黃金”“新材料之母”等。具體而言,稀土在冶金、機械、化工、電子、生物等眾多領域已獲廣泛應用。其中,在民用領域,稀土是許多尖端科技領域不可或缺的原材料,包括新能源、新材料、航空航天、汽車電子等。比如在核能領域,作為控制核電站裂變鏈式反應的抑制劑,稀土已成為核反應堆的安全“保護神”。另外,在軍工領域,稀土幾乎應用在坦克、導彈和飛機等所有現代高技術武器上,而且常常居于核心位置。美國著名的F22戰斗機,為了強化機身和隱身功能,在機身結構和吸波材料中都應用了稀土元素。
無疑,稀土的應用可以為相關材料、設備帶來性能躍升。例如在海灣戰爭中,美國的M1主戰坦克大顯身手,往往能做到先發制人,就是因為應用了含稀土元素部件的激光測距機。M1主戰坦克白天觀測距離可達近4 000米,而伊拉克T-72坦克的激光測距機觀測距離只有2 000米左右。另外,M1坦克還裝配了含稀土元素的夜視儀,具有比較優越的感光性能,可以在夜間更早發現目標,從而形成對伊拉克陸軍的全天候壓制。對此,一位前美軍軍官表示:“從一定意義上說,海灣戰爭中那些匪夷所思的軍事奇跡,以及美國在冷戰之后的幾次局部戰爭中,所表現出的對戰爭進程非對稱性控制能力,都是由稀土成就的。”
由于儲量稀少、不可再生以及作用巨大,稀土顯得異常珍貴。可喜的是,中國稀土礦藏豐富,是全球唯一可以供應全部稀土元素的國家。另外,中國稀土還長期占據著四個世界第一,即儲量、產量、出口量和消費量第一。根據美國地質調查局數據,2019全球稀土總儲量約1.2億噸,中國儲量為4 400萬噸,約占全球36.67%。此外,2019中國稀土礦石產量為13.2萬噸,約占全球63%;其后依次是美國、緬甸和澳大利亞,合計占33%。因此,也就不難理解為何鄧小平總設計師曾說:“中東有石油,中國有稀土。”中國稀土大國的地位,一語道明。
中國“稀土霸權”如何煉成
在國內分布上,中國稀土資源呈現明顯的區域集中性:內蒙古包頭白云鄂博、江西贛南、廣東粵北、四川涼山為稀土資源集中分布區,其稀土資源量占中國稀土資源總量的98%。中國稀土資源分布總體上形成了北、南、東、西的分布格局,并具有“北輕南重”的分布特點。北方多為輕稀土資源,如氟碳鈰礦主要分布在內蒙古包頭的白云鄂博礦區,其稀土儲量占全國稀土總儲量的83%以上,居世界第一,該區域是我國輕稀土主要生產基地。南方則多為中重稀土資源,如離子型稀土礦主要分布在江西贛州、福建龍巖等地區。明晰了中重稀土的作用和地理分布,就能明白為啥國家發改委負責人會表態說:“……中國人民會不高興的。”
值得重點關注的是,當前美國已持續多年近八成稀土供應來自中國。但要知道,作為全球科技最為發達的國家,美國曾是全球稀土產業最大的生產國與出口國。那么,它的稀土霸權是如何丟失的呢?
早在1945年第二次世界大戰結束時,美國地質學家想要在加州尋找制造原子彈的鈾元素,卻意外發現巨大的稀土礦場——芒廷帕斯礦。此后,無數礦工懷著發財夢蜂擁而至。但在很長一段時間里,人們對稀土的認識和應用極為有限。直到20世紀60年代,科學家們偶然發現:彩電的紅色熒光粉很暗淡,但摻入稀土元素銪后的熒光粉不僅亮度高而且飽和度高,進而促成了一場彩電行業革命。隨后,由于被大量開采,芒廷帕斯礦迅速成為全世界最大的單體稀土礦,并使美國擁有了稀土霸權。
緊接著,在70年代,稀土在石油精煉中被廣泛用作催化劑,同時被添加到越來越多的工業生產中。基于此,芒廷帕斯礦的行業地位進一步鞏固,一度供應了全球一半以上的稀土,并使美國持續保持產業領導者的地位。與此同時,70年代的兩次石油危機促使汽車廠商急于給汽車減重,以節省油耗,而減輕笨重的電機成為首要的目標。不久后,通用公司研制出了更輕、更強的釹磁鐵。這是一種將鐵、硼和稀土元素釹,按一定比例混合在一起形成的新型磁鐵,磁力比常規磁鐵強十倍,而且耐高溫。幾乎是在同一時間,日本人也研制出了這種超強磁鐵。自此,美日兩國主宰了當時的稀土永磁市場。
但盛極則衰,美國稀土發展的轉折點很快來臨。1980年,為遏制核走私,國際原子能機構(IAEA)和美國核管理委員會(NRC)聯合頒布新規:將所有釷或鈾濃度超過0.05%的尾礦,統統視為放射性材料并納入管控。由于稀土作為伴生礦常與鈾、釷等放射性元素裹挾在一起,芒廷帕斯礦很不幸“中選”。而為了規避監管,芒廷帕斯礦最大稀土企業MoIycorp通過各種工藝來稀釋含釷稀土,并將實在沒法處理的殘留物倒入尾礦湖。隱患就此埋下。后來,清理水垢導致管道破裂,MoIycorp的數十萬加侖放射性廢物泄漏到附近的莫哈韋沙漠中。憤怒的民眾紛紛起訴,最終導致MoIycorp遭巨額罰款。
與此同時,MoIycorp的其他成本居高不下。比如在稀土開采時,為了提取一噸有效精礦,公司需要開挖一兩千噸礦土,而且開挖過的地方寸草不生,因此需要投入高額的污染防治費用。此外,提煉稀土需要大量使用氰化物等劇毒化學品,極易造成污染物泄漏、工作人員中毒等事故,因而還需支付更高的用工成本等。當然,并非只有MoIycorp在高昂的合規成本下艱難度日。在美國乃至全球其他地方,大量稀土礦因為釷或鈾超標,被迫減產、出售甚至關閉。到了1998年,MoIycorp也步入絕境,不僅關停了加工設施,還在四年后完全關閉了礦山。至此,美國幾乎失去了全部稀土生產能力。
那么,稀土生產能力去哪了?20世紀80年代,就在國際原子能機構和美國核管理委員會頒布新規時,中國幸運地“逃過一劫”。這是因為中國北方的稀土大多是鐵礦石開采的副產品,而南方以離子型稀土為主,含釷量較低。而且中國當時只是國際原子能機構的觀察員而非成員國,不受該機構法規的嚴格限制。此外,美國在忙于限制本國的稀土產能之際,還給予了中國貿易最惠國待遇,促使兩國之間產業、知識和科技交流大門被打開。基于此,全世界的稀土產能開始迅速向中國轉移。
中國能承接世界稀土產能轉移,主要歸功于稀土分離提取工藝取得重大突破。冷戰初期,西方國家將稀土技術作為最高機密,對中國實施嚴格封鎖。在那個技術落后的年代,由于17種稀土元素化學性質非常相似,分離和提純異常困難,中國人只能守著金山挨餓。為了發展國防事業,中國又不得不低價出口最原始的稀土礦,在發達國家精加工后再用幾十倍的價格買回高純度產品。此外,中國曾指望從當時的稀土巨頭——法國羅納-普朗克公司手中購買技術,卻被對方告知,要技術可以,但產品必須由它獨家對外經銷。類似這樣的不公平條件和惡劣的國際環境,逼著中國人自個開發稀土分離技術。
1972年,時年52歲的北大化學系教授徐光憲接到一項國家緊急任務——分離稀土元素鐠、釹。這是稀土中最難分離的兩種元素,其分離曾被公認為世界難題。當時,國際主流的分離方法是離子交換法和分級結晶法。但這兩種方法成本很高,提煉的稀土元素純度低,不適合大規模生產。于是,徐光憲決定另辟蹊徑,采用萃取法。為了攻克難關,他不斷奔波于北京和包頭的礦山間,餓了啃幾口面包,困了就在實驗室打個盹。經過兩年艱苦攻關,研發團隊在實驗室成功實現了鐠和釹分離。從量化指標看,業界基準的分離系數是1.4,但徐光憲團隊的分離系數達到了4,同時在純度上達到了創世界紀錄的99.99%。
不過,打通產業閉環的掣肘依然存在。比如,國內原料產地過于分散,同類精礦的成分及其比例千差萬別,國內的稀土分離通常只能通過俗稱“搖漏斗”的原始人工模式操作。于是,徐光憲又帶領團隊潛心研究,開創了串級萃取理論,即顛覆傳統分離操作中逐級放大試驗到工業化應用的繁復流程,采用直接從計算機模擬到工廠生產。這一成果將原本至少一年多的過程縮短到了幾個星期,同時實現了生產的全自動化。更重要的是,此方法適用于所有元素。綜合看來,徐光憲的貢獻相當于編寫了中國稀土研究領域的底層代碼,并成功推動中國后來實現從稀土資源大國向稀土生產、出口大國的轉變。
在推廣新技術方面,1978年,徐光憲開辦了串級萃取講習班,以通過向生產端人士無償普及新理念,加速稀土分離技術廣泛落地。此外,在當時國家快速實現現代化建設的樸素愿景下,他還毫無保留地將稀土“專利”無私地提供給廠家。隨后,在串級萃取等技術的帶動下,從中央到地方,從國企到私企,展開了激烈的競賽,這使中國稀土產能迅速提升。1986年,中國稀土產量首超美國。到20世紀90年代末,中國高純度稀土的產量已占到全球九成以上,并將稀土逐漸賣成“白菜價”。面對不斷下跌的價格,過去曾壟斷稀土市場的國外企業不得不減產、轉產,甚至搬到中國來。西方人將這一段歷史稱為“中國沖擊”(China Impact)。
稀土為何只賣出“土”價格
但是,中國的過度開采問題很快開始凸顯。由于市場化改革不斷推進,大量私營企業紛紛入局,開礦建廠,不少村民甚至私自上山亂采濫挖,走私活動更是猖獗一時。在短期利益誘惑下,全國上百個稀土分離廠不斷擴大產能,相互殺價,形成惡性競爭,導致稀土國際價格一落千丈。徐光憲痛心地發現,自個無償推廣的技術,竟在無意間成了中國稀土賤賣的“幫兇”。于是,他數次向中央建言,最終促使國家收緊了稀土配額制度。但這刺激美國開始評估并檢討對中國稀土的依賴。結果令美國絕望:自2002年以來,美國八成以上稀土化合物和金屬來自中國,國防工業領域的稀土更是100%依賴中國。
數據顯示,1990年至2005年間,中國稀土的出口量增長近10倍,出口總量占全球的80%。其中,在巔峰的2005年,全球超過97.54%的稀土供應來自中國。在這個過程中,稀土礦石價位從11 700美元/噸跌至7 430美元/噸,國際單一稀土價格下降了30%~40%。關于這一段稀土大出口的歷史,一直有各種離奇的說法。比如,那時日本、韓國等國家從中國大量進口稀土,儲備量足夠滿足20~40年的需求等。國外大量進口中國稀土的真實原因是:中國的稀土產品技術純熟、成本低廉,而他國產品毫無競爭力。但是,采用稀土出口配額制度,就能制衡美國或應對美國的相關打壓嗎?從過去多年的實踐歷程看,效果并不盡如人意。
為應對國內無節制的開采以及制衡國際相關勢力,自2006年起,中國開始加強對稀土的管理,規范開采流程,并采取出口配額制。即便如此,中國依然是世界最大的稀土供應國。但這沒有得到美國、日本和歐盟應有的“理解和尊重”。它們聯合將中國告到WTO,理由是中方限制稀土原材料出口,拉高國際市場價格,損害了西方企業的利益。后來,WTO裁定中國敗訴,導致稀土出口配額制取消。2010年9月,東海撞船事件發生后,外媒便紛紛傳言:日本遭到了中方的稀土“禁運”,已近60天沒收到中國稀土。借助這一傳言推波助瀾,國際稀土價格應聲飆漲,短短幾個月漲幅超過15倍。
隨后,在巨大的利益刺激下,華爾街迅速冒出400多家稀土創業公司。但戲劇性的一幕很快發生了。2012年,美日歐等又聯手,向WTO起訴中國限制稀土出口。在起訴期間,美國公布的本國稀土儲量,詭異地從1 300萬噸驟降到180萬噸。這分明是在向全世界博取“同情”:美國沒有稀土,中國稀土儲量巨大卻故意限制出口貿易。隨后,WTO裁定中國敗訴,中國稀土出口再度實質性放寬,很快又回升到每年出口5萬噸以上的規模,而國際價格也再次大幅下跌。殺敵一千,自損八百。在美國嫻熟的國際商戰操作中,除了中國,吃虧的還有美國的一眾稀土產業創業公司——最終在價格崩盤下生存下來并實現稀土規模開采的僅剩兩家。
稀土產業升級之路
經歷行業低谷后,中國通過多輪行業治理整頓、主動出擊,乃至采取資源國家戰備收儲等措施,使得稀土價格再次穩步上漲,并在國際市場競爭中愈發占據主動。比如2017年,國內稀土企業盛和資源與美國芝加哥對沖基金JHL等機構聯合收購了芒廷帕斯礦,開始發力開拓海外稀土資源。此外,2018中國進口4.14萬噸稀土氧化物等,同比激增167%,進口量約為2015年前的十倍,其中緬甸、澳大利亞是重要進口來源。簡而言之,中國大量進口稀土,主要有三方面考量:一是防止稀土過快開采導致儲量大幅下降;二是防止大規模開采造成環境污染;三是加強稀土生產管控,維系國內產業發展。
然而,在貿易摩擦背景下,很難斷定中資收購芒廷帕斯礦是不是一筆劃算生意。盛和只占有10%的股份,并且沒有投票權。但基于它的技術和銷售渠道,以及美國的資本加持,芒廷帕斯礦在2018實現復產,當年即實現產量2萬噸,2019產量達到2.6萬噸,迅速攀升至世界第二。同時,為防止稀土進口被卡脖子,美國還竭力在澳大利亞及非洲尋找資源。2018,全球稀土總產量為19萬噸,其中澳大利亞產量達2萬噸,躍居全球第二大稀土供應國。對此,澳國防部長直白地表示:增加稀土開發生產就是為了確保美國盟友的國家安全,以防其被中國鉗制。此外,澳大利亞最大稀土礦商萊納斯也已計劃在美國建立稀土分離廠。
顯而易見,在稀土產業的國際博弈中,雖然中國占據一定的產業主動權,但通過限制稀土出口其實并不能實現卡住美國脖子的“神奇”效果,反而可能影響外界對中國外貿政策的觀感和信心。相比這一缺乏現實可行性的“策論”,更重要的真切問題是中國稀土產業轉型升級,實現高質量發展的路徑何在?
毋庸置疑,向價值鏈更高層級攀登,發展高附加值、高技術產品是中國稀土產業轉型的必由之路,而如今推動這一進程已經刻不容緩。具體而言,經過多年的超強度開采,中國部分稀土礦面臨枯竭。有預測稱,按照目前開采的速度,再過二三十年,中國稀土資源就有枯竭的危險。另外,長期以來,國家利益、地方利益和個人利益在稀土行業發展上始終無法統一形成合力,導致國內稀土企業既無法獲得應有利潤,又被西方國家隨心所欲壓價。而在稀土的高端應用領域,國內企業又難以實現關鍵技術突破,打破外資所把持的專利和商務壁壘,導致稀土終端應用大公司里幾乎沒有中國企業的身影。
因此,只有實現整個產業的升級,才能從根本上扭轉中國稀土發展的多重困境。從某種意義上說,當今世界,單純的稀土資源豐富已不再是國際博弈和競爭的核心。比如,日本雖然幾乎沒有稀土礦,但在高精尖的稀土應用技術上卻一馬當先,同時已積累大量相關專利,其中更有不少關鍵的“卡脖子”技術。這得益于日本產業界持續數十年的大力投入和布局,日本大量高質量專利及技術形成了嚴密的“交叉封鎖火力網”。可以說,這種獨特的“專利壁壘”,讓日本在稀土高端產業擁有強大話語權。目前,盡管中國的稀土專利申請量也在迅速增長,2018總數已超過美國,直逼日本,但總體專利質量還有待提高。
另外,信息、生物、新材料、新能源、空間和海洋,已被當代科學家視為六大具有產業革命潛力的新興技術方向。而科研機構之所以重視、研究和開發稀土,就是因為它能在這些高新科技領域大顯神通。此外,當前幾乎每隔三到五年,產業界就能夠發現稀土的新用途,同時每六項發明中就有一項離不開稀土。這都說明稀土深刻影響著高新科技的發展,而且在各領域的應用前景無比廣闊。因此,中國勢必需要抓住稀土相關的高附加值、高技術產業發展機會。而一旦實現稀土產業升級,補上高端應用短板,那中國的科技、軍事等國際競爭力會更上一層樓,同時稀土資源也將徹底終結廉價外流的歷史。
除了中國稀土產業深化改革的“個人奮斗”,新能源產業的蓬勃發展也使稀土產業踏上了“歷史的行程”。
近年來,比爾·蓋茨、杰夫·貝索斯等美國巨富皆有投資的探礦公司KoBold Metals,已經開始踐行其商業大計劃,與美國人工智能研究重鎮斯坦福大學深度合作,聯合研究基于AI技術的大規模礦物篩選,特別是稀土和鋰、鎳、鈷等戰略小金屬。在美國官產學界共同焦慮的背后,是新能源產業越來越明朗的未來前景,以及同樣明朗化的對稀土的無盡需求。
電動汽車市場的爆發式發展,已經在越來越顯著地改變著稀土供需格局,成為拉動全球稀土需求增長的最大發動機。根據最新數據,新能源汽車的稀土需求已經占到釹鐵硼總需求的7%~8%、高性能產品需求的15%、需求增量的30%左右。
目前,平均每臺電動汽車需要使用3千克高性能釹鐵硼材料制品。按照電動汽車全球市場復合增長率推算,高性能釹鐵硼材料僅僅在電動汽車領域,年需求量就可能在2025年前達到3萬到5萬噸規模,相當于其目前的全行業供應能力。在稀土原料供給較為穩足的情況下,風電等其他永磁電機應用市場的需求,無疑將產生巨大缺口。未來基于新能源和物聯網的這場產業革命誰能掌握主動權,很可能取決于支撐相關產業的戰略性金屬材料由誰來主導。
如果將時間尺度進一步拉大,2025年后,動力性能更為優越的氫動力燃料電池在汽車、航空乃至航天領域的大規模應用,將進一步刺激在儲氫性能上有獨特優勢的稀土材料需求量,到那時相關產業鏈較當前的鋰電池產業鏈會有數量級的提高。
正因如此,中國更需要抓住稀土相關的高附加值、高技術產業發展機會,避免在可能的顛覆性技術突破乃至產業革命中被拋在快車道之外。
從宏觀視野來看,發達國家經濟崛起的重要特征,就是將生產所必需的重要原材料投入當時的高端經濟活動之中。也就是說,好鋼一定要用在刀刃上。在近現代史上,重要的自然資源在工業化變革飛躍階段,幾乎都起到過巨大推動作用。比如,煤炭推動了第一次工業革命,石油推動了第二次工業革命。目前,無論在國防軍工、尖端科技領域,或是工農業生產等方面,稀土都發揮著不可或缺的作用。而未來,在沒有出現替代材料的很長時間內,將稀土應用在高端生產活動中,仍會是各科技、軍事強國的較量舞臺。而在這場圍繞稀土產業的國際博弈中,中國與其一直為他人做嫁衣,不如鼓足干勁、自我強大!
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中東有石油,中國有稀土。
近年來,在中美貿易摩擦背景下,稀土大熱。美國人擔心,稀土可能成為中國的反擊王牌。不少國人也認為,稀土是中國一臺強大的“秘密武器”,假如中國禁止對美國的稀土出口,將實現貿易戰中的“一擊致命”。對此,國家發展改革委曾經的一次表態極受關注:稀土是否會成為中國反制美方無端打壓的武器?我可以告訴你的是,如果有誰想利用我們出口的稀土制造產品,反用于遏制打壓中國的發展,那么我想中國人民會不高興的。這一表態意味深長。
“點石成金”的稀土
然而,國人在寄希望于稀土的“威懾”作用的同時,不得不承認的一臺骨感現實是:雖然當前中國在稀土產業占據領先地位,但中國并未將這一優勢轉化為稀土全球貿易的實際影響力,更遑論以此作為回擊美國貿易打壓的重要杠桿。其實,即便中國十幾年來多次管制稀土出口,在復雜的利益糾紛及外部環境影響下,也一直沒能對美國產生很好的遏制作用。因此,中國要想充分利用稀土這張王牌,關鍵在于突破高新技術附加值產業,以產業破局實現飛騰。
稀土是指什么?早在1794年,芬蘭化學家約翰·加得林就分離出了不溶于水且具有特殊理化性質的化合物,并根據習慣將其歸類為“土”,稀土之名由此而來。實際上,稀土屬于稀有金屬范疇。目前,自然界中已發現250種稀土礦,但具有工業價值的只有五六十種,而具有開采價值的只有10種左右。在元素周期表中,稀土<愛尬聊_健康養生>元素共有17種,包括15個鑭系元素以及鈧元素和釔元素。根據元素原子電子層結構以及物理化學性質,這17種稀土元素可以分為兩組,即輕稀土和重稀土。其中,相對原子質量單位較小的叫輕稀土,主要用于汽車等民用行業;較大的叫重稀土,主要用于軍工領域。
在工業及制造應用上,稀土扮演的角色至關重要,以至于它被稱為“工業維生素”“工業黃金”“新材料之母”等。具體而言,稀土在冶金、機械、化工、電子、生物等眾多領域已獲廣泛應用。其中,在民用領域,稀土是許多尖端科技領域不可或缺的原材料,包括新能源、新材料、航空航天、汽車電子等。比如在核能領域,作為控制核電站裂變鏈式反應的抑制劑,稀土已成為核反應堆的安全“保護神”。另外,在軍工領域,稀土幾乎應用在坦克、導彈和飛機等所有現代高技術武器上,而且常常居于核心位置。美國著名的F22戰斗機,為了強化機身和隱身功能,在機身結構和吸波材料中都應用了稀土元素。
無疑,稀土的應用可以為相關材料、設備帶來性能躍升。例如在海灣戰爭中,美國的M1主戰坦克大顯身手,往往能做到先發制人,就是因為應用了含稀土元素部件的激光測距機。M1主戰坦克白天觀測距離可達近4 000米,而伊拉克T-72坦克的激光測距機觀測距離只有2 000米左右。另外,M1坦克還裝配了含稀土元素的夜視儀,具有比較優越的感光性能,可以在夜間更早發現目標,從而形成對伊拉克陸軍的全天候壓制。對此,一位前美軍軍官表示:“從一定意義上說,海灣戰爭中那些匪夷所思的軍事奇跡,以及美國在冷戰之后的幾次局部戰爭中,所表現出的對戰爭進程非對稱性控制能力,都是由稀土成就的。”
由于儲量稀少、不可再生以及作用巨大,稀土顯得異常珍貴。可喜的是,中國稀土礦藏豐富,是全球唯一可以供應全部稀土元素的國家。另外,中國稀土還長期占據著四個世界第一,即儲量、產量、出口量和消費量第一。根據美國地質調查局數據,2019全球稀土總儲量約1.2億噸,中國儲量為4 400萬噸,約占全球36.67%。此外,2019中國稀土礦石產量為13.2萬噸,約占全球63%;其后依次是美國、緬甸和澳大利亞,合計占33%。因此,也就不難理解為何鄧小平總設計師曾說:“中東有石油,中國有稀土。”中國稀土大國的地位,一語道明。
中國“稀土霸權”如何煉成
在國內分布上,中國稀土資源呈現明顯的區域集中性:內蒙古包頭白云鄂博、江西贛南、廣東粵北、四川涼山為稀土資源集中分布區,其稀土資源量占中國稀土資源總量的98%。中國稀土資源分布總體上形成了北、南、東、西的分布格局,并具有“北輕南重”的分布特點。北方多為輕稀土資源,如氟碳鈰礦主要分布在內蒙古包頭的白云鄂博礦區,其稀土儲量占全國稀土總儲量的83%以上,居世界第一,該區域是我國輕稀土主要生產基地。南方則多為中重稀土資源,如離子型稀土礦主要分布在江西贛州、福建龍巖等地區。明晰了中重稀土的作用和地理分布,就能明白為啥國家發改委負責人會表態說:“……中國人民會不高興的。”
值得重點關注的是,當前美國已持續多年近八成稀土供應來自中國。但要知道,作為全球科技最為發達的國家,美國曾是全球稀土產業最大的生產國與出口國。那么,它的稀土霸權是如何丟失的呢?
早在1945年第二次世界大戰結束時,美國地質學家想要在加州尋找制造原子彈的鈾元素,卻意外發現巨大的稀土礦場——芒廷帕斯礦。此后,無數礦工懷著發財夢蜂擁而至。但在很長一段時間里,人們對稀土的認識和應用極為有限。直到20世紀60年代,科學家們偶然發現:彩電的紅色熒光粉很暗淡,但摻入稀土元素銪后的熒光粉不僅亮度高而且飽和度高,進而促成了一場彩電行業革命。隨后,由于被大量開采,芒廷帕斯礦迅速成為全世界最大的單體稀土礦,并使美國擁有了稀土霸權。
緊接著,在70年代,稀土在石油精煉中被廣泛用作催化劑,同時被添加到越來越多的工業生產中。基于此,芒廷帕斯礦的行業地位進一步鞏固,一度供應了全球一半以上的稀土,并使美國持續保持產業領導者的地位。與此同時,70年代的兩次石油危機促使汽車廠商急于給汽車減重,以節省油耗,而減輕笨重的電機成為首要的目標。不久后,通用公司研制出了更輕、更強的釹磁鐵。這是一種將鐵、硼和稀土元素釹,按一定比例混合在一起形成的新型磁鐵,磁力比常規磁鐵強十倍,而且耐高溫。幾乎是在同一時間,日本人也研制出了這種超強磁鐵。自此,美日兩國主宰了當時的稀土永磁市場。
但盛極則衰,美國稀土發展的轉折點很快來臨。1980年,為遏制核走私,國際原子能機構(IAEA)和美國核管理委員會(NRC)聯合頒布新規:將所有釷或鈾濃度超過0.05%的尾礦,統統視為放射性材料并納入管控。由于稀土作為伴生礦常與鈾、釷等放射性元素裹挾在一起,芒廷帕斯礦很不幸“中選”。而為了規避監管,芒廷帕斯礦最大稀土企業MoIycorp通過各種工藝來稀釋含釷稀土,并將實在沒法處理的殘留物倒入尾礦湖。隱患就此埋下。后來,清理水垢導致管道破裂,MoIycorp的數十萬加侖放射性廢物泄漏到附近的莫哈韋沙漠中。憤怒的民眾紛紛起訴,最終導致MoIycorp遭巨額罰款。
與此同時,MoIycorp的其他成本居高不下。比如在稀土開采時,為了提取一噸有效精礦,公司需要開挖一兩千噸礦土,而且開挖過的地方寸草不生,因此需要投入高額的污染防治費用。此外,提煉稀土需要大量使用氰化物等劇毒化學品,極易造成污染物泄漏、工作人員中毒等事故,因而還需支付更高的用工成本等。當然,并非只有MoIycorp在高昂的合規成本下艱難度日。在美國乃至全球其他地方,大量稀土礦因為釷或鈾超標,被迫減產、出售甚至關閉。到了1998年,MoIycorp也步入絕境,不僅關停了加工設施,還在四年后完全關閉了礦山。至此,美國幾乎失去了全部稀土生產能力。
那么,稀土生產能力去哪了?20世紀80年代,就在國際原子能機構和美國核管理委員會頒布新規時,中國幸運地“逃過一劫”。這是因為中國北方的稀土大多是鐵礦石開采的副產品,而南方以離子型稀土為主,含釷量較低。而且中國當時只是國際原子能機構的觀察員而非成員國,不受該機構法規的嚴格限制。此外,美國在忙于限制本國的稀土產能之際,還給予了中國貿易最惠國待遇,促使兩國之間產業、知識和科技交流大門被打開。基于此,全世界的稀土產能開始迅速向中國轉移。
中國能承接世界稀土產能轉移,主要歸功于稀土分離提取工藝取得重大突破。冷戰初期,西方國家將稀土技術作為最高機密,對中國實施嚴格封鎖。在那個技術落后的年代,由于17種稀土元素化學性質非常相似,分離和提純異常困難,中國人只能守著金山挨餓。為了發展國防事業,中國又不得不低價出口最原始的稀土礦,在發達國家精加工后再用幾十倍的價格買回高純度產品。此外,中國曾指望從當時的稀土巨頭——法國羅納-普朗克公司手中購買技術,卻被對方告知,要技術可以,但產品必須由它獨家對外經銷。類似這樣的不公平條件和惡劣的國際環境,逼著中國人自個開發稀土分離技術。
1972年,時年52歲的北大化學系教授徐光憲接到一項國家緊急任務——分離稀土元素鐠、釹。這是稀土中最難分離的兩種元素,其分離曾被公認為世界難題。當時,國際主流的分離方法是離子交換法和分級結晶法。但這兩種方法成本很高,提煉的稀土元素純度低,不適合大規模生產。于是,徐光憲決定另辟蹊徑,采用萃取法。為了攻克難關,他不斷奔波于北京和包頭的礦山間,餓了啃幾口面包,困了就在實驗室打個盹。經過兩年艱苦攻關,研發團隊在實驗室成功實現了鐠和釹分離。從量化指標看,業界基準的分離系數是1.4,但徐光憲團隊的分離系數達到了4,同時在純度上達到了創世界紀錄的99.99%。
不過,打通產業閉環的掣肘依然存在。比如,國內原料產地過于分散,同類精礦的成分及其比例千差萬別,國內的稀土分離通常只能通過俗稱“搖漏斗”的原始人工模式操作。于是,徐光憲又帶領團隊潛心研究,開創了串級萃取理論,即顛覆傳統分離操作中逐級放大試驗到工業化應用的繁復流程,采用直接從計算機模擬到工廠生產。這一成果將原本至少一年多的過程縮短到了幾個星期,同時實現了生產的全自動化。更重要的是,此方法適用于所有元素。綜合看來,徐光憲的貢獻相當于編寫了中國稀土研究領域的底層代碼,并成功推動中國后來實現從稀土資源大國向稀土生產、出口大國的轉變。
在推廣新技術方面,1978年,徐光憲開辦了串級萃取講習班,以通過向生產端人士無償普及新理念,加速稀土分離技術廣泛落地。此外,在當時國家快速實現現代化建設的樸素愿景下,他還毫無保留地將稀土“專利”無私地提供給廠家。隨后,在串級萃取等技術的帶動下,從中央到地方,從國企到私企,展開了激烈的競賽,這使中國稀土產能迅速提升。1986年,中國稀土產量首超美國。到20世紀90年代末,中國高純度稀土的產量已占到全球九成以上,并將稀土逐漸賣成“白菜價”。面對不斷下跌的價格,過去曾壟斷稀土市場的國外企業不得不減產、轉產,甚至搬到中國來。西方人將這一段歷史稱為“中國沖擊”(China Impact)。
稀土為何只賣出“土”價格
但是,中國的過度開采問題很快開始凸顯。由于市場化改革不斷推進,大量私營企業紛紛入局,開礦建廠,不少村民甚至私自上山亂采濫挖,走私活動更是猖獗一時。在短期利益誘惑下,全國上百個稀土分離廠不斷擴大產能,相互殺價,形成惡性競爭,導致稀土國際價格一落千丈。徐光憲痛心地發現,自個無償推廣的技術,竟在無意間成了中國稀土賤賣的“幫兇”。于是,他數次向中央建言,最終促使國家收緊了稀土配額制度。但這刺激美國開始評估并檢討對中國稀土的依賴。結果令美國絕望:自2002年以來,美國八成以上稀土化合物和金屬來自中國,國防工業領域的稀土更是100%依賴中國。
數據顯示,1990年至2005年間,中國稀土的出口量增長近10倍,出口總量占全球的80%。其中,在巔峰的2005年,全球超過97.54%的稀土供應來自中國。在這個過程中,稀土礦石價位從11 700美元/噸跌至7 430美元/噸,國際單一稀土價格下降了30%~40%。關于這一段稀土大出口的歷史,一直有各種離奇的說法。比如,那時日本、韓國等國家從中國大量進口稀土,儲備量足夠滿足20~40年的需求等。國外大量進口中國稀土的真實原因是:中國的稀土產品技術純熟、成本低廉,而他國產品毫無競爭力。但是,采用稀土出口配額制度,就能制衡美國或應對美國的相關打壓嗎?從過去多年的實踐歷程看,效果并不盡如人意。
為應對國內無節制的開采以及制衡國際相關勢力,自2006年起,中國開始加強對稀土的管理,規范開采流程,并采取出口配額制。即便如此,中國依然是世界最大的稀土供應國。但這沒有得到美國、日本和歐盟應有的“理解和尊重”。它們聯合將中國告到WTO,理由是中方限制稀土原材料出口,拉高國際市場價格,損害了西方企業的利益。后來,WTO裁定中國敗訴,導致稀土出口配額制取消。2010年9月,東海撞船事件發生后,外媒便紛紛傳言:日本遭到了中方的稀土“禁運”,已近60天沒收到中國稀土。借助這一傳言推波助瀾,國際稀土價格應聲飆漲,短短幾個月漲幅超過15倍。
隨后,在巨大的利益刺激下,華爾街迅速冒出400多家稀土創業公司。但戲劇性的一幕很快發生了。2012年,美日歐等又聯手,向WTO起訴中國限制稀土出口。在起訴期間,美國公布的本國稀土儲量,詭異地從1 300萬噸驟降到180萬噸。這分明是在向全世界博取“同情”:美國沒有稀土,中國稀土儲量巨大卻故意限制出口貿易。隨后,WTO裁定中國敗訴,中國稀土出口再度實質性放寬,很快又回升到每年出口5萬噸以上的規模,而國際價格也再次大幅下跌。殺敵一千,自損八百。在美國嫻熟的國際商戰操作中,除了中國,吃虧的還有美國的一眾稀土產業創業公司——最終在價格崩盤下生存下來并實現稀土規模開采的僅剩兩家。
稀土產業升級之路
經歷行業低谷后,中國通過多輪行業治理整頓、主動出擊,乃至采取資源國家戰備收儲等措施,使得稀土價格再次穩步上漲,并在國際市場競爭中愈發占據主動。比如2017年,國內稀土企業盛和資源與美國芝加哥對沖基金JHL等機構聯合收購了芒廷帕斯礦,開始發力開拓海外稀土資源。此外,2018中國進口4.14萬噸稀土氧化物等,同比激增167%,進口量約為2015年前的十倍,其中緬甸、澳大利亞是重要進口來源。簡而言之,中國大量進口稀土,主要有三方面考量:一是防止稀土過快開采導致儲量大幅下降;二是防止大規模開采造成環境污染;三是加強稀土生產管控,維系國內產業發展。
然而,在貿易摩擦背景下,很難斷定中資收購芒廷帕斯礦是不是一筆劃算生意。盛和只占有10%的股份,并且沒有投票權。但基于它的技術和銷售渠道,以及美國的資本加持,芒廷帕斯礦在2018實現復產,當年即實現產量2萬噸,2019產量達到2.6萬噸,迅速攀升至世界第二。同時,為防止稀土進口被卡脖子,美國還竭力在澳大利亞及非洲尋找資源。2018,全球稀土總產量為19萬噸,其中澳大利亞產量達2萬噸,躍居全球第二大稀土供應國。對此,澳國防部長直白地表示:增加稀土開發生產就是為了確保美國盟友的國家安全,以防其被中國鉗制。此外,澳大利亞最大稀土礦商萊納斯也已計劃在美國建立稀土分離廠。
顯而易見,在稀土產業的國際博弈中,雖然中國占據一定的產業主動權,但通過限制稀土出口其實并不能實現卡住美國脖子的“神奇”效果,反而可能影響外界對中國外貿政策的觀感和信心。相比這一缺乏現實可行性的“策論”,更重要的真切問題是中國稀土產業轉型升級,實現高質量發展的路徑何在?
毋庸置疑,向價值鏈更高層級攀登,發展高附加值、高技術產品是中國稀土產業轉型的必由之路,而如今推動這一進程已經刻不容緩。具體而言,經過多年的超強度開采,中國部分稀土礦面臨枯竭。有預測稱,按照目前開采的速度,再過二三十年,中國稀土資源就有枯竭的危險。另外,長期以來,國家利益、地方利益和個人利益在稀土行業發展上始終無法統一形成合力,導致國內稀土企業既無法獲得應有利潤,又被西方國家隨心所欲壓價。而在稀土的高端應用領域,國內企業又難以實現關鍵技術突破,打破外資所把持的專利和商務壁壘,導致稀土終端應用大公司里幾乎沒有中國企業的身影。
因此,只有實現整個產業的升級,才能從根本上扭轉中國稀土發展的多重困境。從某種意義上說,當今世界,單純的稀土資源豐富已不再是國際博弈和競爭的核心。比如,日本雖然幾乎沒有稀土礦,但在高精尖的稀土應用技術上卻一馬當先,同時已積累大量相關專利,其中更有不少關鍵的“卡脖子”技術。這得益于日本產業界持續數十年的大力投入和布局,日本大量高質量專利及技術形成了嚴密的“交叉封鎖火力網”。可以說,這種獨特的“專利壁壘”,讓日本在稀土高端產業擁有強大話語權。目前,盡管中國的稀土專利申請量也在迅速增長,2018總數已超過美國,直逼日本,但總體專利質量還有待提高。
另外,信息、生物、新材料、新能源、空間和海洋,已被當代科學家視為六大具有產業革命潛力的新興技術方向。而科研機構之所以重視、研究和開發稀土,就是因為它能在這些高新科技領域大顯神通。此外,當前幾乎每隔三到五年,產業界就能夠發現稀土的新用途,同時每六項發明中就有一項離不開稀土。這都說明稀土深刻影響著高新科技的發展,而且在各領域的應用前景無比廣闊。因此,中國勢必需要抓住稀土相關的高附加值、高技術產業發展機會。而一旦實現稀土產業升級,補上高端應用短板,那中國的科技、軍事等國際競爭力會更上一層樓,同時稀土資源也將徹底終結廉價外流的歷史。
除了中國稀土產業深化改革的“個人奮斗”,新能源產業的蓬勃發展也使稀土產業踏上了“歷史的行程”。
近年來,比爾·蓋茨、杰夫·貝索斯等美國巨富皆有投資的探礦公司KoBold Metals,已經開始踐行其商業大計劃,與美國人工智能研究重鎮斯坦福大學深度合作,聯合研究基于AI技術的大規模礦物篩選,特別是稀土和鋰、鎳、鈷等戰略小金屬。在美國官產學界共同焦慮的背后,是新能源產業越來越明朗的未來前景,以及同樣明朗化的對稀土的無盡需求。
電動汽車市場的爆發式發展,已經在越來越顯著地改變著稀土供需格局,成為拉動全球稀土需求增長的最大發動機。根據最新數據,新能源汽車的稀土需求已經占到釹鐵硼總需求的7%~8%、高性能產品需求的15%、需求增量的30%左右。
目前,平均每臺電動汽車需要使用3千克高性能釹鐵硼材料制品。按照電動汽車全球市場復合增長率推算,高性能釹鐵硼材料僅僅在電動汽車領域,年需求量就可能在2025年前達到3萬到5萬噸規模,相當于其目前的全行業供應能力。在稀土原料供給較為穩足的情況下,風電等其他永磁電機應用市場的需求,無疑將產生巨大缺口。未來基于新能源和物聯網的這場產業革命誰能掌握主動權,很可能取決于支撐相關產業的戰略性金屬材料由誰來主導。
如果將時間尺度進一步拉大,2025年后,動力性能更為優越的氫動力燃料電池在汽車、航空乃至航天領域的大規模應用,將進一步刺激在儲氫性能上有獨特優勢的稀土材料需求量,到那時相關產業鏈較當前的鋰電池產業鏈會有數量級的提高。
正因如此,中國更需要抓住稀土相關的高附加值、高技術產業發展機會,避免在可能的顛覆性技術突破乃至產業革命中被拋在快車道之外。
從宏觀視野來看,發達國家經濟崛起的重要特征,就是將生產所必需的重要原材料投入當時的高端經濟活動之中。也就是說,好鋼一定要用在刀刃上。在近現代史上,重要的自然資源在工業化變革飛躍階段,幾乎都起到過巨大推動作用。比如,煤炭推動了第一次工業革命,石油推動了第二次工業革命。目前,無論在國防軍工、尖端科技領域,或是工農業生產等方面,稀土都發揮著不可或缺的作用。而未來,在沒有出現替代材料的很長時間內,將稀土應用在高端生產活動中,仍會是各科技、軍事強國的較量舞臺。而在這場圍繞稀土產業的國際博弈中,中國與其一直為他人做嫁衣,不如鼓足干勁、自我強大!