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美国防备中国卡脖子,重整稀土供应链

近日,美国政府表示将展开对钕磁体的调查,评估从中国进口的稀土是否会对美国构成安全威胁,从而有理由对中国稀土进口加征关税。众所周知,中国是稀土资源的生产和供应主要国家,曾一度占据全球产量90%以上;2018年美进口稀土中80%来自中国。因此,稀土也被认为是中国应对美国技术封锁的有力武器。近年来,美国恢复了本土的稀土矿开采,并实施各项举措重整稀土供应链,以摆脱对中国稀土的依赖。
 
撰文 | 瞿立建
 
特朗普主政下的美国对中国施行技术封锁政策,妄图扼杀中国高新科技产业,我们形象称之为“卡脖子”。
 
中国其实手中有反击的武器——稀土。
 
美国人当然深知这一点,早已开始为应对中国可能动用的稀土武器采取防备之策。前总统特朗普当政时期就努力重整国内稀土供应链,拜登上台,继续特朗普的政策。2021年4月,美国能源部拨款1900万美元资助稀土研究,支持稀土供应链本土化。
 
稀土为什么这么重要,引得两任形同两路人的美国总统如此一致?
 
我们先简要介绍一下稀土。
 
稀土是什么?
 
稀土不是土。稀土元素是17种金属元素,包括化学元素周期表中的15种镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),以及与镧系元素密切相关的两个元素钪(Sc)和钇(Y)。
橙色线圈出的元素即是稀土元素
 
稀土金属被称为工业的维生素,众多工业门类中都能见到稀土元素的身影。
 
轻稀土元素(从镧到钐)中的镧和铈,主要用于炼油催化剂、汽车处理尾气的催化转化器、荧光粉,各种显示器里的玻璃添加剂等。另一种轻稀土元素钕,它与铁和硼制成合金,用以制造永磁体。其它轻稀土元素广泛应用于冶金行业。
 
永磁体合金中加入1-3%的重稀土元素镝,可以提高永磁体的工作温度。铽用于制造电子产品中的绿色荧光粉。
橙色部分为轻稀土元素,其余为重稀土元素
稀土元素的用途
 
从上图可以看出,稀土元素最主要的用途是制造磁铁。稀土磁铁,尤其是钕铁硼磁铁,是工业磁铁里磁性最强、重量最轻、性能最好的。稀土磁铁的用途实在是太广泛了,见于几乎所有通电的地方,比如硬盘、显示器、电子门锁、喇叭、耳机、相机、磁共振仪、电动机、发电机……
 
中国主导稀土市场
 
如今,全世界都在推动电动汽车取代燃油汽车,大力发展可再生的风力发电,这将使钕铁硼磁铁的需求继续飙升。
 
业内评估分析,85%的电动汽车驱动电机会用到磁铁。国际能源署预计,如果各国遵守《巴黎气候协定》的承诺,未来10年全球电动汽车市场将以每年36%的速度增长。
通用汽车公司展示的电动汽车电机的部件分解图,稀土磁铁是核心部件。
 
美国MP Materials公司预测,到2030年,用于电动汽车驱动电机的永磁体需求年增长率将达到31%。现在,电动汽车产业对钕和镨的需求占稀土总需求的比例为5%;到2035年,全世界的钕和镨的供给都满足不了电动汽车的需求。
 
风力发电对稀土磁铁的需求预计也将快速增长,估计每年增长25%。欧盟计划到2030年将海上风机装机量增加5倍,达到6万兆瓦,而每兆瓦装机量需要1吨钕铁硼。
 
巨大的需求推动稀土价格飙升。2020年1月到12月,钕的价格上涨了75%,钕镨合金价格上涨了50%,铽和镝的价格翻了一番。钕铁硼磁铁中少量添加这两种元素可以使其耐受更高的温度。
 
稀土的全球需求总值为200亿美元,美国占20%。
 
世界对稀土的需求将继续飙涨,许多稀土元素的消费量预计将在十年内超过供应量。
历年世界各国稀土氧化物产量,中国稀土的市场占有率近年来被明显蚕食
 
稀土事关战略行业,而稀土供给几乎全仰赖中国。全球稀土矿开采量,中国占55%,精炼后的稀土产品,中国的全球市场占有率为85%。
 
但是,从另一方面来说,稀土产业对生态环境污染严重。从2010年起,中国限制稀土的出口量,以减少污染和保护稀土资源。这项举措曾引起美日欧等国家的不满,将中国告上世界贸易组织。
 
除了环境方面的考虑,中国也在向产业链的高附加值方向攀登,会逐渐减少稀土出口,甚至在10年内还可能成为稀土进口国。
 
近年来,我国面对美国频频发起的贸易战,还没有动用稀土这个武器,但中国的稀土之剑让美国感到不安。因此,美国开始采取行动,试图摆脱对中国稀土的依赖。
 
美国有形之手推动复兴稀土业
 
美国加利福尼亚州与内华达州交界附近的沙漠地带,有一个叫作芒廷帕斯(Mountain Pass)的地方,盛产稀土。1960年代至1990年代中期,美国靠这里的矿山成为世界稀土产业链上的霸主。
 
1990年代,中国稀土业崛起。美国人觉得,开采和精炼稀土实在太污染环境,中国像卖土一样卖稀土,从中国进口物美价廉,就不再干又脏又累的活了。1998年之后,芒廷帕斯稀土矿开始大幅减产,2002年这座稀土矿关闭。
芒廷帕斯(Mountain Pass)稀土矿
 
此后数年,美国一家私营公司美国钼业(Molycorp)尝试重启芒廷帕斯稀土矿,最终将自己折腾倒闭也没能成功。
 
与此同时,美国军方对本国稀土严重依赖,而与中国关系越来越敏感,他们知道只靠市场这双看不见的手是毫无胜算的,必须政府亲自出手,复活唯一的稀土矿——芒廷帕斯稀土矿。特朗普当政时表示,政府不直接出手,美国工业就用不上自己的稀土。
 
在特朗普的指示和推动下,国防部向MP Materials公司两次直接拨款,第一次拨款960万美元,第二次拨款数额未知。2017年,美国MP Materials公司收购获得了芒廷帕斯稀土矿的产权,成为美国唯一拥有稀土开采和加工的公司。MP Materials不生产稀土产品,而是当了稀土矿搬运工,向中国出口矿石,然后进一步精炼加工。实际上,中国公司盛和资源持有MP Materials公司8%的股份。
美国唯一的稀土矿——芒廷帕斯稀土矿如今归MP Materials公司所有,图为MP Materials公司的logo。
 
2020年,美国国防部还向城市矿业(Urban Mining)拨款2900万美元。城市矿业不开矿,而是从废弃的钕铁硼磁体中回收稀土,然后造新磁铁。
城市矿业公司是稀土回收商,获得五角大楼巨额拨款
 
美国国防部还向盟国的公司拨款。澳大利亚的莱纳斯(Lynas)公司是中国以外的最大的稀土矿业公司,美国国防部给莱纳斯拨款,让莱纳斯在得克萨斯州建设重稀土分离工厂。
 
美国《2021财年国防授权法案》(National Defense Authorization Act)规定,在五年内,大多数军事系统用到的稀土必须来自中国以外的矿和精炼场。
 
中国采矿在世界上占的份额已经下降了不少,但稀土产品份额依然居绝对优势地位,比如钕铁硼磁铁,中国的市场份额达到90%。
 
美国要达到稀土去中国化的目标,道阻且长,要花更多的钱。
 
芒廷帕斯是美国硕果仅存的稀土矿,得克萨斯州正在筹划一个重稀土矿,再几乎没有值得开采的稀土矿了。
 
好在加拿大有好矿。要开采这些矿需要数亿美元的投入,资金到位之后,全面投产还要需要5年或更长的时间。
 
开出矿来,将各稀土元素分离出来,精炼和制造磁铁等产品,这是稀土行业最精华最困难的地方,短期内还是要依赖中国技术,预计要烧很多钱才能摆脱对中国的依赖。
 
稀土开源节流
 
不断增长的需求和长期的高价格可能会使独居石中提取稀土变得有利可图。
 
独居石是采矿中产生的副产品,稀土氧化物含量约为50%-60%。但是独居石中还含有铀、钍等放射性元素,处理和分离放射性物质的成本非常高,长期以来一直被矿产企业视作废料而遭到丢弃。
独居石是一种富含稀土元素的矿物
 
美国及其盟国已经开始行动了。
 
美国最大的铀矿企业Energy Fuels于2020年12月宣布,将收购铀矿的独居石生产稀土,将满足美国10%的稀土需求。但是,Energy Fuels并没有分离和精炼稀土的能力。
 
2020年8月,加拿大萨斯喀彻温省政府提供了3,100万加元(2,400万美元),建造稀土处理设施,将于2022年底投产,预计每年从独居石中生产500吨分离好的稀土氧化物。
 
澳大利亚处理矿砂的公司依鲁卡资源(Iluka Resources)公司投资3,500万澳元(2,680万美元)升级其独居石加工场来提取稀土。
 
美国能源部国家能源技术实验室联合大学和产业界,在过去5年,每年投入1500万美元以上,研究从煤矿的粘土、页岩和煤灰中提取稀土的技术。不过,目前还看不出这项探索的前景。
 
稀土元素中,镝等重稀土元素最具市场价值,只有中国能供应,美国及其盟国还处在找重稀土矿的阶段,短期内摆脱中国重稀土没有太大可能。
 
美国及其盟国还推动科技创新,减少甚至不用某些稀土元素。磁铁制造商正在努力减少或消除重稀土元素的使用。例如,城市矿业公司研制的钕铁硼磁铁的镝用量减少40%,西门子制造的下一代风力涡轮机用磁铁将不含有镝。
 
结 语
 
美国推动系统供应链“去中国化”已上轨道,而且拜登政府正在试图加速这一过程。
 
其实,本不必如此。世界各国各发挥比较优势,开开心心做生意,快快乐乐通有无,是多么美好的全球化图景。中国是市场经济的模范生,但是,面对国力竞争,还是要有霹雳手段。这个霹雳手段不能指望自然资源,中东石油就是显而易见的例子,我们也不能指望稀土是潜在的制胜武器。
 
市场经济加持下的自主创新才是王道!
 
参考资料
 
[1] US government acts to reduce dependence on China for rare-earth magnets
 
[2] Wanted: Non-Chinese rare-earth elements
 
[3] Rare Earths Outlook 2021
 
[4] Critical Materials Rare Earths Supply Chain: A Situational White Paper
 
[5] Rare Earths Statistics and Information - USGS
 
[6] Mining Company Determined to Restore U.S. Rare Earth Supply Chain



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