引言

锆属于稀有金属，但锆在地球中的丰度值大于铜、镍、铅和锌等^[1]，之所以被称之为稀有金属，是由于锆独立矿床较少。已知锆的独立矿物有38种，可分为3类：以锆的硅酸盐形式存在的锆石，以氧化物形式存在的斜锆石，以含钛、铌、钽和其他元素的锆硅酸盐形式存在的异性石、钠锆石及锆钽矿等。这些矿物中ZrO₂含量变化很大，从4%到99%。

金属锆具有高熔点(1 852 ℃)、高沸点(4 370 ℃)、无毒环保、耐腐蚀等一系列优异的性能^[2]，被广泛应用于现代陶瓷、特种玻璃、原子能工业等战略性新兴产业，以及化工、精密铸造和医疗等各个产业领域(表 1)。锆与锆产品作为新兴产业中的一员，被冠以“二十一世纪最具潜力的产品”及“原子能时代第一号金属”的美称^[5]。美国在20世纪末便将锆列为国防战略储备物资，而中国也在21世纪初将锆列为国家产业政策中鼓励重点发展的高性能新材料之一^[6]。中国是目前世界上最大的锆资源消费国，但国内资源供给严重不足，大量依赖进口^[7-8]，使中国锆资源供应安全面临着巨大的挑战。如何保障中国锆矿资源的可持续供应，已经成为一个亟待解决的问题。本文将对全球锆资源分布特征、供需格局和赋存状况以及未来锆资源消费趋势等进行分析，并在此基础上提出如何保障中国锆矿资源可持续供应及锆矿行业更好发展的措施和建议。

1 全球锆资源分布特征 1.1 资源储量分布

世界各大洲均发现有锆资源，主要分布在大洋洲和非洲(图 1)，美洲、亚洲、欧洲也有发现。锆矿床按其成因可分为脉矿和砂矿两种类型，但由于脉矿结构形态复杂，分离共生矿物成本高及开采难度较大等原因，导致目前全球工业开采多以砂矿型为主(全球90%的锆矿来源于砂矿)。砂矿主要包括滨海砂矿、冲积砂矿以及残积砂矿，其中滨海砂矿最具工业开采价值，规模和产量远大于冲积砂矿及残积砂矿。历经100多年勘查和开采，全球锆矿储量不断增加，但经历了本世纪初的爆炸式增长之后，目前已进入相对稳定的状态^[9-10]，2012—2018年基本维持在7 500万t(ZrO₂下同)左右(表 2)^[11]。澳大利亚、南非、肯尼亚及莫桑比克4个国家锆矿储量合计6 140万t，占全球84.11%，矿床类型多以滨海砂矿为主(图 1)；印度、马达加斯加、巴西、中国、美国、乌克兰、印度尼西亚及俄罗斯等其他国家锆矿储量1 160万t，占全球15.89%。中国的锆储量和美国基本一致，约有50万t，占全球0.68%，相比其他国家中国锆资源较为缺乏。

1.2 主要锆资源国 1.2.1 澳大利亚

澳大利亚是全球锆矿资源最为丰富的国家，也是产量及出口量最大的国家。锆矿类型均为滨海砂矿型，矿床规模巨大，沿东海岸至西南海岸连片分布，主要集中在默瑞(Murray)、帕斯(Perth)和尤卡拉(Eucla)三大盆地。

默瑞盆地东南地区分布有唐纳德(Donald)、明达里(Mindarie)、维姆(WIM150)、库温(Kulwin)、沃乃克(Woornack)和皮若(Pirro)等矿床，其中唐纳德矿床重矿物资源量1.94亿t，平均品位4.8%，但其砂泥及放射性元素含量超标，不易分选及开采(王瑞江等，2015)；维姆矿床重矿物平均品位3.9%，ZrO₂资源量850万t；明达里矿床ZrO₂资源量77万t^[12-13]。帕斯盆地内主要有麦考斯(McCalls)、图纳普(Tutunup)矿床和艾尼贝巴(Eneabba)矿床，麦考斯矿床重矿物推测资源量44亿t，平均品位1.2%^[12-13]。尤卡拉盆地主要有嘉森斯(Jacinth)和阿姆博萨(Ambrosia)矿床，重矿物推测资源量20亿t。此外，康宁盆地达姆皮尔(Dampier)矿床重矿物推测资源量13.74亿t，重矿物平均品位6.1%^[12-13]。

1.2.2 南非共和国

南非是全球第二大锆资源生产及出口国。南非钛锆砂矿床主要分布在夸祖鲁-纳塔尔省、东开普省、西开普省和北开普省。在夸祖鲁-纳塔尔省，顿阿尔(Dunal)砂矿床含锆重矿物储量0.77亿t，品位最高可达10%；祖提(Zulti)矿床ZrO₂储量达370万t；晴风(Fairbreeze)矿床ZrO₂储量60万t^[14]。东开普省欧罗比尼(Xolobeni)砂矿床ZrO₂储量1 100万t，平均品位5.14%。西开普省纳马夸(Namakwa)砂矿床ZrO₂储量220万t，托民(Tormin)砂矿床ZrO₂储量6万t^[13-14]。

1.2.3 莫桑比克

非洲东南部的莫桑比克锆矿资源潜力巨大，主要分布在其海岸带附近，矿床类型均为冲积型砂矿床。主要包括：奇布罗(Chiburo)矿床，重矿物资源量达6亿t；摩贝斯(Moebase)矿床重矿物资源量276万t，平均品位3.55%，ZrO₂资源量5万t。图皮托(Tupuito)矿床，ZrO₂资源量7 000 t；伦古(Ldugo)矿床，ZrO₂资源量达6万t，重矿物资源量160万t^[13-14]。

2 全球锆资源供需情况 2.1 主要生产与出口国

自2011年来，除2013年全球锆产量较低(120万t)外，其他全年总产量基本保持在120~180万t^[15](图 2)，其中澳大利亚与南非是全球最主要的锆矿石生产及出口国，二者合计产量占全球60%以上^[11](图 3)，印度尼西亚、莫桑比克以及印度等也是目前全球上主要的锆矿石生产国(表 3)。中国虽然锆矿资源匮乏，但大量进口原矿用于生产锆初级产品，是全球上最大的氧化锆制品出口国，95%以上的氧化锆产于中国，其中出口比例为30%~50%。

2.2 主要矿业企业

澳大利亚艾璐卡(Iluka)、美国特诺(Tronox)和总部位于英国的力拓(Rio Tinto)是全球前三大锆矿供应商。根据公司年报显示，2017年艾璐卡拥有锆英砂储量496.4万t，资源量1 983.8万t；特诺拥有锆英砂储量656万t；力拓拥有锆英砂储量657.3万t，资源量410.1万t。2017年三家公司产量分别为31.23万t、18.1万t和16万t，合计占全球总产量的41%^{[12, 13]}(表 4)。

2.3 主要消费与进口国

20世纪90年代以前，欧洲、日本和美国是全球锆资源主要的消费与进口国，90年代以后中国锆资源消费逐步进入快速增长阶段，而欧美日地区则逐年下降，2011年之后中国成为全球锆资源进口第一大国，而且未来仍将保持快速增长。

2.3.1 中国

中国对锆的需求占全球总消费量的53%^{[10, 12]}(图 4)，是全球最大的锆资源消费国，但目前消费领域多为中低端产品。随着中国核电事业进一步发展，未来对锆资源的需求还会增加，但中国锆资源有限，对外依存度过高，2015年中国进口锆资源量占全球总进口量的63%^[16](图 5)。

2.3.2 欧洲

欧洲是全球锆资源第二大消费地区。德国、法国、西班牙和意大利是欧洲锆主要消费国家，特别是意大利和西班牙，是全球高档陶瓷生产国，对锆资源的需求较大，2001—2014年两国锆资源消费量都占欧洲锆资源年消费总量的50%以上^[10]。欧洲也是全球重要核电站运营地区，特别是法国，是全球重要的核级锆生产和加工国家。

2.3.3 美国

美国是全球锆工业发展最早、最完善的国家，其对锆的研究极大地促进了全球锆工业的发展。美国目前锆资源主要依赖进口，统计数据显示^[15]，南非与澳大利亚为其主要进口来源国，二者合计占美国进口量70%左右。美国锆资源消费领域为原子能及航天工业，如使用于原子能工业的核级金属锆、航空航天工业及兵器工业等高端产业工业级金属锆等。核动力舰艇是美国锆资源重要的消费客户，据统计^[10]，仅美国现役主要核动力舰艇每年需更换1 590 t核级锆材，此外美国已装机核电站每年需更换1 190 t核级锆材。

2.3.4 日本

日本也是全球重要的锆工业国家，主要应用于高级耐火材料、催化剂及现代陶瓷行业等，其生产的高端锆产品出口到海外，产品附加值高。核电站是日本锆资源的重要消费客户，已装机核电站每年需更换516 t核级锆材^{[10, 12]}。

3 中国锆资源分布特征与消费现状 3.1 资源分布特征

中国锆资源储量50万t，仅占全球的0.68%，主要分布在内蒙古、海南、辽宁、山东、江苏、安徽、江西、福建、广东、重庆、贵州、湖南、湖北和云南14个省区，锆矿资源探明储量在10万t以上的省区有5个，依次是内蒙古、海南、广东、云南和广西，全国查明锆矿产地85个，其中大中型矿产地有17个^[17]。内蒙古锆矿储量占全国锆矿储量的70%左右(图 6)，海南锆矿储量占全国锆矿储量的19%，但由于海南主要为砂矿，可利用性佳，因此海南省是目前中国最重要的锆矿产地(以砂矿为主)，占国内锆矿产量的94%^[17]。内蒙古自治区锆矿储量虽大，但由于主要是脉矿，开采难度大，未进行大规模开发。

3.2 消费现状 3.2.1 主要进口来源

进入21世纪以来，中国对锆矿石及其精矿的需求不断增长，但中国自身锆资源储量及产量有限，90%以上的锆资源依赖进口^[18-20](图 7)，中国逐渐成为全球锆资源消费中心。据UN COMTRADE数据显示，澳大利亚是中国进口锆资源的第一大来源国，占比达50%以上。为保障锆资源的战略安全，近年来中国不断尝试拓展锆资源进口来源^[21]，包括南非、印度尼西亚、莫桑比克、巴基斯坦以及印度等多国锆资源已进入中国市场^[22](图 8)，而澳大利亚和南非进口占比仍然维持在60%以上，存在较高的供应风险。

3.2.2 主要消费领域

近年来，中国锆资源消费结构及各产业中的消费占比变化不大，主要用于陶瓷、化学锆、电熔锆、精密铸造及耐火材料等^[23-25](图 9)。目前，中国约45%的锆资源消费在陶瓷，其中以釉面材料、陶瓷原料、遮光剂等消费为主；约19%消费在化学锆，主要用于制造氧氯化锆、氧化锆、碳酸锆及硅酸锆等；约14%消费在耐火材料；精密铸造及电熔锆共消费约22%的锆资源。此外，锆资源在航空航天、核反应及原子能领域的消费占比逐渐升高(图 10)，这与中国国民经济的调控政策及核产业的快速发展密切相关。

4 中国锆资源消费趋势

中国是全球锆资源消费需求最大的国家，近年来中国已在锆资源领域保持了多个第一^[25]，主要包括：锆英砂年进口量，锆英砂年消费量，硅酸锆年产量，硅酸锆消费量，氧氯化锆年产能，氧氯化锆年产量，氧氯化锆年消费量，氧氯化锆年出口量，核级海绵锆年产能和产量，核级海绵锆产量。但中国锆产业发展滞后且资源储量不足，尤其是易开采的砂矿型矿床严重短缺。随着国内战略性新兴产业的快速发展，尤其是核电事业的不断壮大，国内对锆矿资源的需求将进一步增加^[9]，巨大的供需缺口导致锆资源对外依存度极高(90%以上)，对保障中国锆矿资源的可持续供应和锆矿行业的更好发展十分不利。

中国未来对锆资源的需求仍将保持快速增长^{[9, 26-27]}，但与前期不同的是锆英砂将在高新技术行业得到广泛的应用，使用于传统陶瓷工业的锆资源需求量将呈下降趋势，使用于高技术行业中的锆制品如高纯化学锆、电容锆以及精密铸造等需求量将快速增长(图 10)。随着中国核电事业进入快速发展阶段，将催生核级锆新需求，未来将是锆资源需求的主要增长点。此外，近几年中国氧氯化锆出口量占了全球的90%以上，同时还出口化学氧化锆、电熔锆、碳酸锆以及硫酸锆等产品，伴随全球经济复苏，各国竞相发展新兴产业，对在新兴产业中有着重要地位的锆系列产品需求量增大，必然促进中国锆系列产品的出口，从而为中国锆资源需求提供更大的增长点。

综上所述，尽管传统领域对锆资源需求有所下降，但随着高精尖领域对锆资源需求的不断增长，未来中国对锆资源的需求仍将保持较快增长。

5 结论与思考 5.1 结论

全球锆资源分布有以下特点：(1)资源分布不均，澳大利亚和南非保有全球70%以上的资源储量；(2)供应高度集中，澳大利亚和南非二者产量占全球总产量60%以上，艾璐卡、特诺和力拓三大锆矿供应商产量占全球55%以上，最大的艾璐卡则占30%以上；(3)供需分离，中国和欧盟消费需求占全球总需求的70%以上，但产量及储量均不及10%。

中国锆应用领域开始出现新的变化：(1)陶瓷工业使用占比已经呈现下降趋势，而中国锆化学制品对锆资源需求将逐渐增大并取代陶瓷行业成为锆资源的主要消费领域；(2)精密铸造对锆资源的需求也将逐渐增加，锆英砂及锆英粉作为精密制造业的面层材料具有重要地位，截至目前还未找到合适替代品，伴随中国制造2025计划的实施，精密铸造业将快速发展，成为第二大消费领域；(3)核级海绵锆产业从无到有，虽然占比较小，但具有重要的战略意义。核级锆是核反应堆的重要材料，广泛使用于军用及民用反应堆。根据中国《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》^[28]，未来中国核电将快速发展，到2025年装机容量可能达到8 000万kW以上。而随着中国核电走向国际市场，要同时满足国内与国外两个市场的需求。因此，未来中国对锆的需求将快速上升。

中国锆矿消费结构逐渐转变：(1)硅酸锆的需求将不断减小；(2)化学锆的需求将不断增加，未来将取代硅酸锆成为第一大需求方向；(3)电熔锆尤其是工业级、核级海绵锆需求将越来越大。综合来看，未来在中国锆消费结构中，高技术行业占比越来越重，劳动密集型和低技术型行业占比逐渐减少，这也彰显了中国锆产业转型升级的方向。

5.2 思考与建议

中国锆资源严重短缺且对外依存度高，而全球锆资源比较丰富(全球锆矿储量静态保障年限长达90年)，为保障中国锆资源可持续供应及锆矿行业更好发展，国内企业应该抓住“走出去”和“一带一路”倡议所带来的历史机遇，有效合理地利用好国内外“两个资源，两个市场”，同时加强监督管理机制，完善锆资源法律法规，形成一个稳定、安全、多元、健康的资源利用与保障体系。具体建议如下：

(1) 立足国内，加强国内锆矿资源勘查力度，提高国内资源保障程度。中国砂矿型资源短缺，但岩矿型锆资源较为丰富，应加大对岩矿型锆资源的选冶以及伴生锆资源综合回收方面的研究，切实提高国内资源的保障力度，降低中国锆资源供应的对外依存度。

(2) 布局海外，关注重要的资源国及其潜力区，在全球范围内实现锆资源合理配置。全球优质的大型锆矿项目多被国际矿业巨头控制，中国企业在这一领域的影响力和话语权较弱，国内锆相关企业应走出国门，通过资源勘查、购买股权以及工程换资源等多种合作方式，积极参与资源国锆资源的开发项目，与目标国建立长期有效的合作机制，最大力度保障中国锆资源供应安全。但需注意，非洲和东南亚产的锆英砂存在放射性元素铀和钍含量严重超标问题，建议锆英砂进口企业不再进口铀、钍超标的锆英砂，避免对中国生态环境造成不必要的影响。

(3) 积极推进锆工业产业结构调整，延伸锆产业链，进一步增加锆产品附加值。中国锆初级产业的发展得益于发达国家严格限制锆初级产品的生产而以进口初级产品生产高端产品的发展路线。随着中国工业化建设的发展，高污染型、劳动密集型以及低技术型产业已经不符合国内发展的方向。因此，加快技术产业升级，延伸产业链长度，增加产品附加值，打造具有自主知识产权的高端锆产品将是未来中国锆产业发展的主要方向。

(4) 目前国际市场锆产品供应商及定价权主要掌握在国外几大锆产品巨头手中，为应对国际形势巨变可能造成的供应风险，中国应尽快建立并完善锆矿资源战略储备，在保证供应安全的同时，还能调节市场价格，降低市场波动对整个锆产业带来的不利影响。

致谢

感谢审稿专家张万益教授级高工、赵元艺研究员、吴建设研究员以及匿名审稿老师给予的宝贵建议，感谢中国地质科学院矿产资源研究所张华副研究员在成文过程中给予的指导与帮助！