《自然》撰文强调稀有金属市场亟须整体分析

在过去的10年里，人们对金属短缺和资源枯竭的担忧再次出现。

一名工人把切成条状的电脑板分类。

资料来源:钟建民

随着全球人口爆炸，以及新兴国家数百万消费者倡导西方生活方式，稀有金属需求飙升。此外，由于科学技术的进步，比以往任何时候都可以使用更多种类的金属。因此，在过去的10年里，人们对金属短缺和资源枯竭的恐惧再次出现。

关注的焦点是稀有金属的供应，如铟、锂、稀土元素、碲和锗，这些对数字技术、低碳能源技术、太阳能光伏板和电动汽车的发展至关重要。

2009年，中国*减少了稀土元素的出口，以满足国内制造业快速发展的需求。自那以后，对稀有金属供应的担忧已经成为全球挥之不去的阴影。

《自然》在一篇社论中指出，地缘政治风险(如亚洲的领土争端)和社会经济风险(如南部非洲的劳资纠纷)可能会中断稀有金属的供应，因为可用于高科技的稀有金属生产领域非常有限。商业风险也发挥着重要作用。投资稀有金属风险很大，因为很难从中获利。此外，与铁、铜和铝市场相比，稀有金属市场非常小、复杂和不稳定。

《自然》杂志指出，为了确保未来科技所需稀有金属的稳定供应，科学、工业、商业和政治的联合合作是不可或缺的。目前，有许多评估报告是由*委托的。尽管这些报告指出了关键问题，但它们充满了许多无聊的争论，比如为什么某种金属很重要，因此不能依赖。此外，这些报告提供的解决方案通常很笼统，没有实用价值。

《自然》杂志认为，这是因为这些报告指出，稀有金属的供应安全基本上可以通过回收利用来解决，就像英国和欧洲大陆所做的那样。虽然这种回收方法可以在维持普通工业金属材料的供应方面发挥重要作用，但当涉及到可用于科学和技术的稀有金属材料时，情况就更加复杂了，一些稀有金属很难或不可能回收。

为了满足日益增长的需求和寻找枯竭金属资源的替代品，需要更多的第一手科学研究数据和对形成稀有金属的地质变化的更深入了解。此外，为了提高资源使用效率，避免对环境的无意影响，应该为从采矿到最终客户的每一种稀有金属建立一个可追溯系统。

稀缺资源

在过去40年里，对可用于科学技术的稀有金属的需求激增，其中80%的全球镓、稀土元素、铂金属和铟累积产量来自20世纪80年代，并将在可预见的未来继续增长。

《自然》杂志称，大多数可用于科学和技术的稀有金属都埋藏在少数地区。例如，2011年，全球钴产量的72%来自刚果**，铟产量的57%来自中国。此外，这些稀有金属的产量仍然很低。2011年，世界钨产量仅为72900吨。相比之下，铝的产量为4520万吨，铁的产量为15亿吨。

随着消费量开始超过目前已探明的储量，一些研究报告得出结论，可用于科技的稀有金属将不可避免地面临短缺和枯竭。然而，这些悲观的推测并没有动态地看待稀有金属的地质储量。随着金属价格的上涨，低品位矿石的价格将下降，这将提高低品位矿石的经济性，降低其开采难度，愿意投资的人数也将增加。此外，在价格压力和技术进步的双重作用下，世界上大多数金属的储量在过去50年中稳步增长。

不久前，可用于科学技术的稀有金属没有很高的经济价值，所以人们的勘探热情不高。这导致人们对稀有金属的全球分布及其自然形成缺乏了解。

随着对稀有金属认识的加深，人们将能够重新评估老矿区的开采价值并开发新的矿山。例如，英格兰西南部的老矿区可能能够保证钨的供应。2009年，瑞典还在挪威北部地区发现了含有重稀土元素的沉积物。然而，公众反对开发新矿山，特别是在发达国家，因为人们习惯于炫耀性消费，不愿意接受替代品，这将是一个严重的挑战。

仅仅回收是不够的

《自然》杂志认为，从废旧商品中提取的二次金属是金属资源的重要补充，但它跟不上日益增长的需求，面临技术瓶颈。

从移动电话到汽车，可用于科学技术的金属已被广泛使用。多达60种稀有金属元素用于制造微处理器和电路板。这些金属元素很少使用，通常与其他人造元素混合使用。

判断一种金属是否可以被替代取决于它自身的价值浓度以及它是否容易与其他元素混合。贵金属，如铂族金属和黄金，是回收电路板的关键元素。同时，价值较低的铜、锑和铟也可以通过同样的工艺回收。然而，一些金属，如钽、镓、锗和稀土元素已被氧化，完全成为冶炼残渣。

只有当金属本身高度浓缩时，才能获得最大的回收经济价值，例如生产废料。例如，平板显示器中70%的铟可以从废料中回收。

为了打破瓶颈并提高效率，我们必须检测可用于科学和技术的金属总储量，并彻底了解这些金属的整个流程-从采矿到浓缩，从提取到冶炼，从生产到使用，从再利用到回收，最后完成处置。例如，将改进的回收技术应用于钨矿石可以增加钨的储量。

理论上，汽车催化剂中90%以上的铂族金属可以回收利用。事实上，从欧洲报废汽车中提取的铂族金属比例只有50%~60%，因为许多汽车在回收前都作为二手车卖给了许多缺乏回收技术的国家。

此外，对金属流动性的分析可以为判断哪种回收方法最有效提供依据。例如，一家英国废物管理公司在2011年提议从残留在道路上的金属废料中回收铂族金属，但从废催化转化器中回收铂族金属比前者效率更高，因为铂族金属占汽车催化剂的0.2%，而金属废料的比例不到百万分之一。

突破回收技术瓶颈的目的是提高人们的积极性。例如，欧洲原材料创新伙伴计划(EIP)是一项涉及广泛欧洲国家的倡议，旨在确保该地区原材料的稳定供应。

然而，掌握关键金属的流通仍然是一个严峻的挑战。由于这些金属的产量很低，提炼、生产和回收过程牢牢掌握在少数几个组织手中。此外，由于需要保护商业秘密，相关数据和合同不容易找到。

单一系统

《自然》杂志指出，在过去的五年里，人们一直担心可用于科学技术的金属的供应安全，而一些决策者则过于盲目地乐观地认为回收是万灵药。因此，学术界迫切需要对供给安全问题进行更全面的分析。

初级和次级资源必须在一个统一的框架下进行全面研究，对于这个框架来说，基本统计数据至关重要。此外，生产者、加工者、消费者和回收者需要相互倾听。然而，决策者必须评估可用于科学和技术的金属是如何使用和合成的，还必须知道前者将如何影响回收的经济可行性和环境可行性。

确保金属供应稳定的好处是显而易见的。提高提取和制造过程中的使用效率和降低环境成本迫在眉睫，这也给工商业界和研究人员带来了千载难逢的机遇。(段鑫)

中国科学新闻(2014-009第三版国际版)