铂资源现状与需求趋势 | ![]() |
铂(Pt)俗称白金,是贵金属之一。原子量195.078,略小于金的原子量,原子序数78,属于过渡金属。熔点1 772 ℃,沸点3 827±100 ℃,密度21.45 g/cm3(20 ℃),较软,有良好的延展性、导热性和导电性。铂在地壳中的含量为5×10-7%,常与其他铂族元素一起分散在冲积矿床和砂积矿床的多种矿物(如原铂矿、硫化镍铜矿、磁铁矿等)中。含铂的主要矿物有砷铂矿、硫铂矿、锑铂矿、硫铂钯矿、硫镍钯铂矿等。此外还有以游离状态存在的自然铂[1]。
铂是我国亟需且紧缺的矿种之一,广泛应用于首饰、汽车尾气催化剂、电子元器件、化工催化剂等领域,美国、欧盟、澳大利亚等发达国家都将其作为战略性矿产[2-4]。2018年以来,日本、韩国、欧盟、美国和我国大力发展氢能源汽车产业,氢能源汽车燃料电池对铂的需求量将不断增大,开展对全球及中国铂金属资源现状的总结与需求趋势的研究,对我国新形势下矿产资源安全有着重要意义。
1 全球铂资源分布特征 1.1 资源储量分布据美国地质调查局统计,2018年世界铂族金属储量为69 000 t,储量排名前五的国家分别为南非(63 000 t)、俄罗斯(3 900 t)、津巴布韦(1 200 t)、美国(900 t)、加拿大(310 t)[5]。
铂族金属包括铂(Pt)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)六种金属元素,美国地质调查局统计数据囊括了所有铂族元素的储量,未明确铂金属的储量,由于铂族金属矿床中锇、铱、钌、铑四种元素含量较低,铂、钯是主要金属,且铂族金属产地集中于南非、俄罗斯等国的少数几个铂钯含量占比相对稳定的大矿床,因此可以利用近13年世界铂、钯金属产量比例的均值反推概算出铂金属在铂族金属储量中的比例(表 1),进而测算出世界铂金属储量。计算结果表明,世界铂族金属矿床中铂钯的比例约为47:53,铂含量略少于钯。
表 1 世界铂钯金属产量及占比 Table 1 The global mine production and the proportion variation of platinum and palladium |
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经粗略测算,2018年世界铂金属储量为32 430 t,储量排名前五的国家分别为南非、俄罗斯、津巴布韦、美国、加拿大,分别占比90.90%、5.63%、1.73%、1.30%、0.45%(表 2)。
表 2 2018年世界主要国家铂金属储量 Table 2 Platinum reserves of major countries in the world in 2018 |
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关于铂族金属矿床分类,国内外专家学者有不同观点。苏尚国等将铂族金属矿床划分为6类:镁铁质—超镁铁质层状岩体型、镁铁质—超镁铁质Cu-Ni硫化物矿床伴生型、Urals杂岩体型、蛇绿岩型、热液型、外生型[6]。唐冬梅等综合MacDonald(1987)、Naldrett(2004)、刘秉光(2002)、汤立中(2006)等国内外学者观点[7-10],依据铂族元素的容矿岩石类型、元素共生组合、矿床地质特征和产出的地质环境等要素,将铂族元素矿床划分为岩浆型、热液型、火山岩块状硫化物型(VMS)和外生型四大类型[11](表 3),被国内学者较多地引用。
表 3 PGE(铂族金属元素)矿床的类型及其代表性矿床 Table 3 The types of PGE mineralization and typical ore deposits |
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1.2 主要矿业企业
2018年全球铂金属产量排名前十位的公司如表 4所示。在前十大铂金属公司中南非有7家,俄罗斯、津巴布韦、巴西各1家。其中,南非7大企业铂金属总产量达156.81 t,占全球份额的80%以上,处于绝对垄断地位[12]。
表 4 2018年世界前10位铂金属十大生产企业 Table 4 The world's top 10 platinum production enterprises in 2018 |
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2 全球铂资源供需情况 2.1 主要生产和出口国
2018年矿山铂产量最大的国家分别为南非(139 t)、俄罗斯(21 t)、津巴布韦(15 t)、北美(11 t),其他国家(6 t)(图 1)。2016—2018年全球矿山铂产量总体平稳,分别为188 t、191 t、190 t。2018年南非、俄罗斯矿山铂产量世界占比分别为76.6%、11.0%,是全球矿山铂主要出口国[13]。
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图 1 2013—2018年全球主要国家矿山铂产量 Fig.1 Global mining supply of platinum in major countries from 2013 to 2018 |
2.2 主要需求国与进口国
从国家和地区看,2018年铂金属需求量最大的国家(地区)分别为中国(74.6 t)、欧盟(60.7 t)、日本(32.6 t)、北美(31.9 t),其他国家需求合计43.5 t,其中,中国、欧盟、日本、美国都是铂金属净进口大国(图 2)。2014—2018年,全球铂金属需求基本稳定,约为250 t左右[14-17]。
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图 2 2004—2018年全球主要国家铂需求量 Fig.2 The platinum demand of the major countries in the world from 2004 to 2018 |
2.3 供需分析
从庄信万丰2019年1月市场统计数据看,2013—2016年全球铂市场需求大于供给,年均供需缺口在10~25 t之间(表 5)。2017年开始,全球铂市场供给大于需求,2017—2019年供需缺口分别为9.02 t、20.99 t、11.82 t,其中,2019年数据为预测值[13]。
表 5 铂金属供应、需求及地上库存摘要—年度比较 Table 5 Supply, demand and above ground stocks summary-annual comparison |
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2017年以来全球铂市场供给大于需求主要有以下两个原因:一是全球矿山铂产能有所扩张,且回收铂产量的小幅增长,致使铂总供应量有所上升。二是首饰行业与包括投资在内的其他行业需求减少导致总需求减少。
3 我国铂资源分布特征 3.1 资源储量分布根据中国矿产资源报告(2007—2018)统计数据[18],2008—2012年,我国铂族金属查明资源储量逐年增长,由2008年的324.1 t增长至2012年的374.1 t,2013—2017年基本维持高位稳定,资源储量略有下降,2017年为365.3 t(图 3)。
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图 3 2006—2017年我国铂族金属查明资源储量 Fig.3 The demonstrated resource reserves of platinum group metals in China from 2006 to 2017 |
3.2 主要矿业企业
我国矿山铂产量较低。2011—2015年我国矿山铂产量分别为2.15 t、1.98 t、2.15 t、2.16 t、2.82 t(图 4)[19],2016—2018年我国矿山铂年产量预计在3 t左右。
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图 4 2011—2015年我国矿山铂产量 Fig.4 China's mining supply of platinum from 2011 to 2015 |
甘肃金川集团有限公司的龙首矿、金川有色公司二矿区等是我国铂族金属的主产区,伴生铂族金属查明资源储量98.85 t。其余已经开发利用的矿区有新疆喀拉通克铜镍矿,四川丹巴县协作平铂镍矿,黑龙江省嫩江县铜山铜矿,内蒙古固阳县岔沁铜铂钯矿、四王子旗小南山铜镍矿,湖南张家界晓坪钼镍矿,云南新平大红山铜矿、金平新安里镍矿,青海共和县裕龙沟铜镍矿、祁连县祁峰矿业有限公司铬铁矿等矿区[20]。
4 我国铂资源需求现状与趋势 4.1 我国主要进口来源2018年,我国铂金属(包括以贱金属、银或金为底的包铂材料;主要用于回收铂的含铂或铂化合物的废碎料;贵金属或包贵金属制丝布或格栅状的铂催化剂)进口总量为82.51 t,出口总量2.77 t,净进口量为79.73 t(图 5)。2006—2013年,铂进口量、出口量快速增长,分别从2006年的27.16 t、0.01 t增长至2013年的98.29 t、1.14 t,2016年分别减少至71.64 t、1.18 t,2017—2018年有所增长[21]。
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图 5 2006-2018年我国铂金属进出口量 Fig.5 China's platinum imports and exports from 2006 to 2018 |
2018年,我国铂进口的主要国家分别为南非、日本和俄罗斯[21],分别占进口总量的66%、16%、9%。其中,从日本、德国、美国和英国等发达国家主要进口含铂的工业半成品或产成品(图 6)。
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图 6 2018年我国铂金属进口来源及比例 Fig.6 The sources of China's platinum imports in 2018 |
4.2 铂金属主要消费领域
2006—2018年,全球铂金属需求总量未明显增长,维持在250 t左右,仅2009年需求量有所下滑。与2008年相比,2018年全球工业用铂略有增长,珠宝首饰行业铂需求略有减少,其他领域需求变化不大[13-17](图 7)。
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图 7 2006—2018年全球铂金属需求量 Fig.7 Global platinum demand from 2006 to 2018 |
2006—2013年,全球工业铂需求量总体呈下降态势,2008—2009年受世界金融危机冲击需求快速下滑,2013年以来,受世界经济复苏提振,呈缓慢增长的态势。2018年工业铂总需求量为151.6 t,其中,汽车、化工、玻璃、石油炼化需求量较大,分别为95.0 t、17.0 t、14.4 t、9.7 t,分别占工业需求总量的62.7%、11.2%、9.5%、6.4%,电子、医疗及生物制药需求量较少,分别为8.5t、7.0t,仅占5.6%和4.6%。与2008年相比,增长最快的行业依次为玻璃、化工、石油炼化、电子行业,而汽车、医疗及生物制药需求则有所减少[13-17](图 8)。
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图 8 2006—2018年全球工业铂金属需求量 Fig.8 Global industrial platinum demand from 2006 to 2018 |
2006年以来,我国铂金属需求量整体呈现快速增长的趋势,其中2013年峰值为81.2 t,2014—2016年,需求量随着首饰行业需求的减少而下降,2017、2018年开始回升。2018年我国铂金属的总需求量为74.6 t,同比增长11.2%,其中,需求最大的领域为首饰行业,需求量为43.5 t,占比58.3%;工业需求量为28.3 t,占总需求量的37.9%;其他领域需求量为2.8 t,占比3.8%[13-17](图 9)。
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图 9 2006—2018年中国铂金属需求量 Fig.9 China's platinum demand from 2006 to 2018 |
2011年以来,我国工业铂需求快速增长,由2011年的8.4 t增长到2018年的28.3 t,7年间增长237%,其中,2012—2017年为快速增长阶段,年均增速为15.7%,2018年开始工业铂需求增速明显加大,同比增长49.7%。2018年,我国玻璃、石油炼化、汽车、化工、电子、医疗及生物制药需求量分别为10.9 t、6.1 t、4.8 t、4.2 t、1.6 t、0.7 t,分别占工业需求总量的38.5%、21.6%、17.0%、14.8%、5.7%、2.5%,同比分别增长113.7%、64.9%、-2.0%、23.5%、33.3%、16.7%[13-17](图 10)。
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图 10 2006—2018年中国工业铂金属需求量 Fig.10 China's industrial platinum demand from 2006 to 2018 |
与2008年相比,2018年玻璃和石油炼化行业成为我国工业铂需求增长最快的行业。在玻璃制造领域,铂合金、铂复合材料和涂层材料用于制造高级玻璃和玻璃纤维[22]。在石油炼化领域,铂广泛应用于加氢、脱氢、重整、氧化、异构化、歧化、裂解、脱氨基等反应的催化剂中[23]。2008年以来工业铂需求快速增长主要受益于玻璃、石油炼化行业产能快速扩张。
我国铂需求结构与全球明显不同。从总需求看,2018年,全球铂需求中工业铂需求比重最大(占62.3%),而我国首饰铂需求比重最大(占58.3%),我国工业铂需求仅占37.9%;2009年,我国和全球铂金属总需求“一升一降”(图 7、图 8),主要是国内外铂金属需求结构的不同所致,国际金融危机背景下,避险情绪高涨致使首饰需求大幅增加。从工业铂细分行业需求看,2018年,我国工业铂需求量排名前3的行业依次为玻璃、石油炼化和汽车行业,而全球工业铂需求排名前3的行业依次为汽车、化工和玻璃行业。
4.3 未来铂金属的需求趋势近年来,世界发达国家先后制定了氢能发展战略,氢燃料电池汽车产业快速发展,日本计划2020年和2030年氢燃料电池汽车保有量分别达到4万辆和8万辆,韩国计划2030年燃料电池汽车达到63万辆,此外,欧盟和美国也制定了燃料电池汽车的发展规划。预计到2030年,我国氢燃料电池车辆保有量将达到200万辆[24]。
铂是氢燃料电池中必需的催化剂,且铂在氢燃料电池催化剂的地位中短期不可替代,氢燃料汽车的快速发展将成为未来铂金属需求增长的新动力之一。氢燃料电池已经在国内开始量产,但单位功率内的载铂量距离国际先进水平仍有差距。目前,本田Clarity燃料电池催化剂Pt含量降至0.12 g/kW,丰田Mirai催化剂Pt含量达到0.175 g/kW,而我国的铂用量目前大概在0.3~0.4 g/kW[25]。参照主要FCV氢能源车型功率参数表[26],世界各国FCV车型的平均功率为100 kW(表 6)。
表 6 主要FCV车型功率参数表 Table 6 Main power parameter of FCV |
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假定单辆汽车功率为100 kW,载铂量分别按照0.12、0.175和0.3 g/kW测算,计算出氢能源汽车达到200万辆时铂金属需求量(表 6)。结果表明,到2030年,若我国氢能源汽车达到200万辆,氢能源汽车催化剂的铂需求总量约为25~60 t,均值为43 t,2020—2030年年均需求增量约4 t(表 7)。
表 7 2030年我国氢能源汽车产能到达200万辆铂需求量 Table 7 China's incremental platinum demand by 2030 when hydrogen fuel cell vehicles reach 2 million |
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李鹏远等[27]综合首饰行业、汽车工业、玻璃等其他行业部门需求趋势,预测2020年、2025年、2030年铂需求量分别为93 t、102 t和112 t。基于2018年我国实际铂需求量(74.6 t)和未来我国氢能源汽车对铂金属增量需求进行估算,预计2020年、2025年、2030年铂需求量分别为83 t、106 t、116 t(图 11)。
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图 11 中国未来铂金属需求预测 Fig.11 The prediction of platinum demand in China for coming years |
5 结论与建议 5.1 结论
(1) 全球铂金属储量能够满足世界未来需求。2018年全球铂金属储量32 430 t,按照2018年全球需求量229 t测算,储采比约为142年。
(2) 铂金属被少数国家所控制。铂金属资源分布极为不均,主要分布在南非、俄罗斯、津巴布韦等地,80%以上的产量被少数公司所垄断。
(3) 未来对全球铂金属资源争夺将更趋激烈。铂金属被美国、欧盟、澳大利亚等国家列为关键性矿产,预计到2030年,我国氢能源汽车对铂金属年需求增量约为4 t。随着日本、韩国、欧盟、美国等发达国家氢能源汽车产业快速发展,全球铂金属增量需求将快速增长,资源竞争将会更加激烈。
(4) 我国铂供应主要依靠国外。2017年我国铂族金属资源储量仅为365.3 t,可供开采的储量则更少,目前年产量仅为3 t左右,2018年需求量74.6 t,对外依存度超过95%。未来,我国铂金属需求仍将持续上升,对外依存度将进一步加大。
5.2 建议(1) 将铂金属列入国家储备清单,在铂金属价格低位期加大对铂金属的储备力度。
(2) 加强国际矿业合作,鼓励国内矿业企业走出去拓展海外权益资源。
(3) 加大铂族金属二次回收政策扶持力度,给予相关企业税收优惠。
(4) 加强国内共伴生铂族元素矿床尤其是铜镍硫化物矿床的调查评价,同时加强技术创新,提高我国共伴生铂族金属矿床的采收率。
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