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    地学文献中心通过地学情报跟踪获悉,据日本经济产业省官方网站2017年4月10日报道,2017年4月7日,“地球号”深海钻探船从清水港出发驶往第二渥美海丘开始实施第二次近海试采的准备工作,宣告了日本新一次近海甲烷水合物试采的启动。

    第二次甲烷水合物近海试采的概要

    按计划,第二次近海试采将于2017年4月至6月实施,作业海域和作业船只与第一次近海试采相同,分别为第二渥美海丘和“地球号”深海钻探船,目的是针对第一次近海试采中明确的技术问题(出砂、井下气水分离、长期稳定生产等)制定解决方案,在实际场地验证解决方案的有效性,并通过验证工作获取更长期试采和未来商业化所需的储层响应数据。

    具体来说,将通过采用不同防砂措施的2口生产井进行产气试验。首先,计划从2017年4月下旬起利用安装有预先膨胀的GeoFORM防砂系统的生产井(P3井)实现为期3周至4周的持续产气;其次,利用安装有在井下才膨胀的GeoFORM防砂系统的生产井(P2井)实现为期1周的持续产气。

    地学文献中心将依托“地学情报综合研究与产品研发”二级项目对日本第二次近海甲烷水合物试采的最新进展进行持续跟踪报道。

     

    第二次甲烷水合物近海试采的概念图 

    地学情报跟踪获悉日本经济产业省宣布第二次近海甲烷水合物...

    中国地质调查局地学文献中心针对地调局2017年海域天然气水合物试采目标,对全球天然气水合物研发活跃的主要国家(美国、日本、韩国、印度等)开展了较为深入的进展跟踪与分析,陆续形成了专题情报产品(专刊和专辑)。

    1. 美国

    美国的国家级甲烷水合物研发计划于2000年启动,由美国能源部牵头组织美国联邦机构、高校、国家实验室、工业界和国际参与者共同实施。近年的投入虽有所减少(2001年至2010年的年均联邦投入超过1500万美元,对美国阿拉斯加北坡和墨西哥湾开展了大规模的地质与地球物理调查、资源潜力评价、钻探调查等工作,虽然2016年的联邦投入达到了1980万美元,但2011年至2016年的年均联邦投入只有约1000万,而2017年的联邦投入更可能只有250万美元),但依然重视基础科学研究以及重大国际水合物计划/项目的参与,如计划开展墨西哥湾的多站位钻探与取心、与日本合作开展阿拉斯加长期陆上试采(计划为期数月至一年)、全面参与印度的长期近海试采、完成与韩国的第二轮合作研究等。

    2. 日本

    日本甲烷水合物开发计划由日本经济产业省于2001年部署实施,共分三个阶段。前两个阶段的重要里程碑式事件包括:2013年3月,在全球首次实现了近海甲烷水合物试采,但由于出砂事故被迫中断;2014年10月,日本11家石油和天然气开发企业共同投资建立了日本甲烷水合物调查株式会社,以甲烷水合物商业化开发为目标,以实现近海试采实施和信息共享为任务。2015年底启动的第三阶段将以完善商业化开发技术基础为目标,重点将实施第二次近海试采和长期陆上试采,现已完成计划于2017年2月至6月开展的第二次近海试采(产气目标为期一个月)的设计方案,并于2016年5月至6月完成了第二次试采的前期钻探作业(即地质调查井(1口)、生产井(2口)和监测井(2口)的钻探)。除水合物试采外,日本还特别重视勘查与资源量评价流程的建立、储层评价流程的建立、室内试验与数值模拟试验的开展及方法的改进、环境影响(海底沉降、甲烷气体渗漏等)和经济领域的评价、以及国际相关活动的参与(2015年1月,日本海洋钻探株式会社承接了印度国家天然气水合物计划第二航次的商业订单)等。

    3. 韩国

    韩国国家天然气水合物计划始于2005年,分三阶段部署实施。2007年和2010年分别完成了郁龙盆地天然气水合物第一(UBGH1)和第二(UBGH2)钻探航次,选取了可供试采的站位,原计划2015年实施为期两个月的试采,现已重新计划并可能推迟至2018年以后。

    4. 印度

    印度国家天然气水合物计划(NGHP)是印度石油和天然气部于1997年发起实施的。2006年和2015年分别完成了NGHP第一(NGHP-01)和第二(NGHP-02)航次,在克里希纳-戈达瓦里盆地(B区和C区)圈定了可供未来水合物试采考虑的理想站位,并计划在2017年至2018年开展为期两至三个月的试采。

    综上表明,尽管如下图所示,全球的天然气水合物科学与工业钻探以及试采已分别开展了20余年和近10年,但天然气水合物的勘查与试采仍是水合物研发活跃国家关注的重点,仍需加强相关领域的科学理论与技术方法创新以及重大问题的解决。此外,加强水合物研发的对外合作交流也十分必要。

    全球天然气水合物科学与工业钻探(来源:美国能源部)

    全球天然气水合物试采(来源:美国能源部)

    注:BP-英国石油公司;USGS-美国地质调查局;ConocoPhillips-康菲石油公司;JOGMEC-日本石油、天然气和金属矿产资源机构;BLM-美国土地管理局;UTIG-得克萨斯大学地球物理研究所;ODP-大洋钻探计划;IODP-综合大洋钻探计划;UBGH-韩国郁龙盆地天然气水合物钻探航次;NGHP-印度国家天然气水合物计划;Shell-壳牌公司;METI-ANRE-日本经济产业省自然资源与能源厅;GMGS-广州海洋地质调查局水合物航次;MITI-日本通商产业省;MH21-日本甲烷水合物研究联盟;Chevron-雪佛龙公司。

     

     

    国际天然气水合物研发进展跟踪

    稀土是日本可再生能源等尖端领域不可缺少的元素。日本是世界第三大的稀土消费国,其稀土进口量的82%来自中国,占中国出口总量40%,用日本的话说是“一直以来高度依赖于中国的廉价稀土”。从2000年开始一直在探讨确保稀土稳定供应的对策。特别是2010年中国加强限制出口措施以来,日本政商各界对其稀土资源供应以及高科技发展的可持续性产生了极大的担忧。为此,日本政府高度重视稀土资源的全球战略,采取联合欧美利用WTO向中国施压,建立稀土储备,积极拓展资源外交,寻求中国以外的稀土进口来源以及合作勘探与开发稀土项目,鼓励再生回收、减少使用量,开展替代材料研发,积极开展海洋稀土资源的勘查开发,等等措施加以应对。

    一、背景

    近年来,日本利用其海洋资源勘查开发技术的优势,加强了对海洋稀土资源勘查开发研究和相关模拟实验,旨在为日本提供稳定的稀土供应源,保持日本制造业的国际竞争力,以及开发新用途和新产业领域等方面的优势。

    2012年,分布于水深5000~6000m的海底,稀土含量达到数千ppm以上的海底沉积物,被认为有望成为新型资源的含稀土沉积物,已被确认在日本南鸟礁周边的海底存在。

    在此背景下,在2013年4月日本内阁会议修订的《海洋基本计划》中,明确提出要加强“对含稀土的海底沉积物进行基础科学调查和研究,探讨其作为未来稀土资源的潜力”。据此,经济产业省于2013年12月制定的《海洋能源矿产资源开发计划》中决定,“为探讨未来的稀土资源潜力,利用3年左右的时间对海底稀土沉积物的赋存状况进行调查,确定有前景的稀土富集海域,探明远景资源量,同时,对具高粘度等特性的稀土沉积物的采泥技术和从深海底的扬泥技术,开展以开发和开采为目标的广泛的技术领域的调查和研究”。

    日本石油天然气金属矿物资源机构(JOGMEC)牵头,历时3年于 2015年末完成了上述工作任务,并提交《稀土沉积物的资源潜力评价报告》(以下简称《报告》)。《报告》主要成果如下。

    二、南鸟礁周边海域高品位稀土沉积物资源评价

    利用活塞取样器,JOGMEC在日本南鸟礁周边43km2海域内采集了70个样品。分析表明,在南鸟礁拓洋第5海山的东部海域,发现了海洋稀土沉积物的高品位分布区(图1),该区共取了13个样品,采样点间距12.5km,稀土品位(50cm区间的平均品位)最高5366ppm,平均品位1221ppm。稀土沉积物中重稀土类的含量较高,为45.8%,尤其钇含量特别高,占重稀土总含量的65.2%。稀土资源评价结果:以湿态、平均品位2652ppm计,现阶段估算的稀土氧化物远景资源量约为77万吨。

       

       图1 南鸟礁周边海域的样品采集地点和稀土高品位度分布区

    三、采泥、扬泥及冶炼实验

    该项目使用模拟泥进行采泥试验,据此选定最理想的采泥刀头,通过陆上气动升降(Airlift)试验确认实施扬泥作业的可能性,取得了与采泥、扬泥相关的基础性技术数据与应用前景的评估。

    在选矿技术研究中,进行了包括选择性回收稀土精矿的海底选矿研究,实施了粒度分选和浮选法等方面的基础实验。实验结果证实,稀土元素富集在粗粒(20μm以上)磷灰石中,浮选分离效果显著。

    在冶炼方法研究中,确认了碳酸钠是从选矿后提取液中回收稀土的最佳沉淀剂。同时还发现,通过使用能够选择性吸附重稀土的吸附剂,可以高效回收稀土元素。

    设置海底停锚系和沉降粒子捕集器的同时,对海底沉积物样品进行了生物含量分析。根据分析结果,确定该区域在现阶段并不属于异常海域。

    四、开采系统的研究和经济性评价

    根据基础性开采技术研究结果,提出了扬泥量为3500吨/日的开采系统及其作业流程方案,同时对该开采系统提进行了成本估算。为了确保经济可行性,选择高品位海域进行采泥和扬泥,并以提高品位为目标进行了相应的技术研发,得出的结论是:如果稀土价格能以过去的最高价保持20年的话,开采具有经济效益(图2)。

       

    图2 稀土沉积物开采系统流程

    五、JOGMEC对下一步工作的建议 

    1.为了搞清楚未来开发可行性,在资源量评价方面,有必要在高品位地区进一步缩小取样间距,以便更加准确地把握稀土资源量。并且,为了查明稀土沉积物富集层和发现新的富集区,JOGMEC期待通过SIP(战略创新创造计划)和民间的共同努力,在成因分析等科学技术领域取得新的成果。

    2.通过3年技术方面的调查与研究,特别是通过扬泥试验,尽管取得了技术上的前景,但是,为了在水深超过5000m以上的实际海域中应用,还应该研究大规模扬泥试验和最佳模拟方法的构建问题,进一步厘清其技术前景。

    3.JOGMEC认为,切合实际的做法是:当这些研究成果和国内外技术开发的动向已被掌控、且富集区的确定、稀土价格的上涨以及开采成本的降低等前景明了的时候,再开展资源量和经济效益评价,并着手进一步研究商业性开采系统和法律制度及环境影响评价。

    六、结论与认识

    稀土消费量巨大的日本,其稀土需求高度依赖于中国的廉价稀土,这是他们最大的忧虑,也是一个经济巨人和资源侏儒的悲哀。

    近年来,日本加强了海洋稀土研究,如能在海里解决稀土的资源问题,对日本摆脱对中国的资源依赖无疑是意义深远的。但深海稀土的开采成本很高,技术难度甚大,经济上是否可行,目前还有相当多的难题。根据JOGMEC的此项研究成果,如果利用现行技术开采南鸟礁的稀土矿床,在高品位区、采矿、杨矿、冶炼、价格等诸多假设条件均成立的条件下,商界仍处于利润边界附近,几近无利可图,市场价格稍有波动,开采企业就可能面临灭顶之灾。《报告》虽然进一步肯定了海洋稀土发现的价值,肯定了深海稀土的商业意义,但是字里行间还是透露出来重重的忧虑。因此,日本对发现深海稀土所进行的宣传,实际上带有一定的资源政治的色彩。

    1.从资源评价看,目前的富集带取样间距约为12.5~25km,由于海底表面的起伏性较大,需要进一步确认含矿层横向的连续性和品位分布情况,以便计算出更加准确的资源量。因此其评估的77万吨稀土远景资源量尚有许多疑问;

    2.从采泥和扬泥实验看,进行的是陆上空气升降系统模拟实验,与稀土泥高粘度性、5000~6000m深海底情况尚有巨大的差距,且实验的规模也小,与实际复杂的海底情况差距巨大,尚存在许多不确定性;

    3.陆上冶炼分离系统,只是提出了一个建设性的方案,尚未进行研究及开发;

    4.从经济性评估看,海洋稀土的开发,需要有高品位海域稀土矿区的保障前提条件下,且稀土价格在历史最高2011年水平保持20年才能有经济效益。稀土价格自2011年开始一直呈下跌趋势,未来还面临陆上稀土新资源的发现、替代品等因素影响,要保持20年的2011年稀土最高价的可能性尚是疑问;

    5.从现在的储量调查和技术调查的程度、经济性、采泥、扬泥以及冶炼分离技术等综合考虑,我们认为现阶段把稀土作为资源,对其综合潜力的评价下结论是不合适的。日本深海稀土开发,路尚遥远!中国稀土资源仍在世界稀土资源和市场上占绝对主导地位。

    详细内容,见中国地质调查局地学文献中心内部刊物《海洋地质信息》“周边国家海洋地质调查及资源开发专刊”中关于“日本对南鸟礁周边海域稀土沉积物的资源潜力评价”。

     

    《日本稀土沉积物的资源潜力评价报告》简介

    加拿大矿山。 张锦洪 摄

    澳大利亚矿石港口

    目前,世界各国高度重视关键矿产(也译为“危机矿产”),国际机构、政府部门、行业组织和科研院所均从不同侧面开展了专项调查或研究。

    关键矿产是出于资源、经济、环境、技术等各种原因而导致供应上可能存在一定障碍和风险的矿种,具有重要性、战略性、稀缺性、动态性等特点,是现代化经济体系建设急需、生态文明建设必需、新能源等新兴战略产业发展特需的矿种。

    世界主要国家管理关键矿产在战略、清单、风险、政策等方面都有各自的经验,对我国关键矿产的研究和管理工作具有借鉴意义。

    1 战略管理

    当前,世界范围内对关键矿产的理论研究、评估方法、产业政策等方面的管理,已经上升到全局、系统、长远的战略高度,逐步形成了各个国家或地区关键矿产发展战略。

    美国:将确保关键矿产安全和可靠供应上升为联邦战略

    2008年,美国国家科学研究委员会发布《矿产资源、关键矿产和美国经济》研究报告。2011年,美国能源部发布《关键矿产战略》研究报告。2017年,美国总统特朗普签署《关于确保关键矿产安全和可靠供应的联邦战略》总统行政命令,强调关键矿产是对美国经济和国家安全至关重要的非燃料矿产或矿物原材料,如果没有这些矿产资源,将会对美国经济和国家安全产生重大影响。

    研究数据表明,美国拥有大约价值6.2万亿美元矿产资源储量,但每年仍进口近70亿美元矿产品,美国军工部门每年需要进口75万吨矿产品,包括夜视镜使用的镧、光学跟踪设备使用的铍、防弹衣使用的镍和阿帕奇直升机使用的银。调查表明,美国90%的制造业高管对能否及时获得所需关键矿产表示担忧。美国地质调查局数据表明,42种非燃料矿产中,有11种净进口依存度高于90%,而且国外生产高度集中,对新兴技术来说是不可替代的矿种。因此,美国将确保关键矿产安全和可靠供应上升为联邦战略。

    欧盟:以安全获取关键原材料为目标

    欧盟于2008年发起《原材料倡议》,提出以安全获取关键原材料为目标的关键矿产战略。2010年,欧盟定义“关键原材料”是经济意义重要的、供应风险高的非燃料矿产或矿物原材料。欧盟委员会(欧盟唯一有权起草法令的机构)于2012年起6年内先后发布《为欧洲未来福祉提供原材料》《迈向循环经济》《关于欧盟循环经济行动的报告》《投资智能、创新和可持续发展工业——重新制定欧洲工业政策战略》《关键原材料和循环经济报告》,均涉及关键矿产发展战略。

    其中,关键矿产发展战略要点包括:支撑欧洲工业政策,提振欧洲工业竞争力;加强新矿山开发,增加关键原材料产量;促进关键矿产有效利用和再循环,将循环经济作为欧盟优先领域;提高欧盟各国各机构和广大投资者对关键原材料潜在供应风险和发展机会的认识;在贸易谈判、处理纠纷过程中重点关注关键矿产进口依存度,在实施《2030年可持续发展议程与目标》中充分发挥关键原材料的作用。

    欧盟成员国也相继制定关键矿产发展战略。比如:《法国战略金属计划(2010)》《德国原材料战略(2010)》《荷兰原材料政策(2011)》《葡萄牙地质资源和矿产资源国家战略(2013-2020年)》《瑞典关键矿产发展战略》《芬兰矿产资源战略(2010)》等。

    英国:提出以关键矿产为重点的自然资源联合战略

    英国《资源安全行动计划(2012)》是一项自然资源联合战略,详细介绍英国政府认识到关键矿产的重要性和必要性,加强国家资源战略和关键矿产的评估研究,为企业提供解决关键矿产供给风险的行动框架,建立一个在政府与现有伙伴关系基础上的关于自然资源问题的行动计划。2018年7月,英国政府发布《国家规划政策框架》强调,促进关键矿产的可持续利用,为国家发展的需要提供足够的矿物供应,并对此制定专门的规划和政策。

    澳大利亚:战略强调抢抓机遇、发挥优势、延续繁荣

    澳大利亚是一个大宗矿产品主要出口国,2018~2019年度,资源和能源出口总额将创下2520亿澳元的新高。该国2013年发布研究报告《高科技世界的关键矿产:澳大利亚供应全球需求的机会》,分析了澳大利亚关键矿产的资源潜力,认为关键矿产是对全球及主要经济体发展至关重要的矿产资源。2018年,澳大利亚“资源2030工作组”发布近20年来最新一份国家资源声明《澳大利亚资源:确保子孙后代的繁荣》研究报告。研究报告高度重视电池产业和其他关键矿产下游产业,进一步强调寻找生产、加工和出口新材料的机会。

    日本:战略要求高度重视海外矿产资源可靠供应

    2012年,日本政府发布《矿产资源安全战略》,其战略重点是安全有效地从世界各资源国家获取关键矿产,战略要求是政府高度重视海外矿产资源的可靠保障。在《矿产资源安全战略》指导下,日本当年就与越南签署了在越方境内联合勘查稀土的协议。

    2 清单管理

    近年来,世界各国关于关键矿产评估方法的研究比较活跃,并在实际操作中运用相关模型形成了关键矿产的目录清单,成为关键矿产管理的重要手段和基本方法。

    国外关键矿产目录概况

    2011年,美国能源部分析了风能涡轮机、电力汽车、太阳能电池和节能照明设备所需要的14种关键矿产。2016年,美国国家科学技术委员会发布《关键矿产的评估方法和初步应用》研究报告,确定了32种关键矿产目录,其中对铂族金属的研究更加充分,对硅以及有关合金高度重视,在关键矿产目录中突出铂族金属、硅及有关合金的排序。2018年,美国内政部公布新的关键矿产目录共35个矿种,与2016年目录相比增加了砷等非金属,以及铀、锂、铷、铯等高技术产业应用广泛且发展前景看好的矿产。

    2010年,欧盟发布关键原材料评估方法,决定建立关键原材料目录,并且每3年一次更新目录。2011年评估出14种关键原材料,2014年评估出20种关键原材料,2017年从61个原材料中评估出27种关键原材料。

    澳大利亚资源能源和旅游部结合自身国情和矿情发布关键矿产目录,评估分为一类和二类资源关键性指数。2013年,澳大利亚地质调查局确定了稀土、铂族金属、钴、镍、铬、锆、铜、铟等22种关键矿产目录。

    英国地质调查局在2011年和2012年研究矿产资源供应风险指数,并定期进行关键矿产目录更新。英国地质调查局的评估方法不断改善,2015年确定了稀土元素组、锑、铋、锗、钒、镓、锶、钨、钼、钴、铟等40种关键矿产目录。

    国外目录清单主要特征

    一是关键矿产目录中的矿产种类,大多数大宗矿产不在目录之中。而铜和铝这两种20世纪的大宗金属,在21世纪仍将有较大的需求量,主要原因是能源产业发展的驱动,特别是电动汽车和输配电、电缆等领域的需求。这在一定程度上也表明,随着全球的经济发展和技术进步,经济结构调整和产业结构升级,所需要的矿产种类在发生变化。

    二是关键矿产目录中的矿产种类,非金属矿种数量不多但相对集中。主要包括天然晶质石墨、萤石、重晶石、硅藻土、滑石等少数几种特种非金属。与金属矿产相比,非金属矿产的开发利用仍然存在很大程度的不足,这需要材料技术方面的重大创新与突破。

    三是关键矿产目录中的矿产种类,相似度非常高的矿种是“三稀金属”。主要包括稀土、锂、钴、镍、锰、钨、铍等稀有、稀土和稀散金属。这些都是未来国际竞争的重要矿种,是高新技术发展的关键矿种,是生态文明建设的必需矿种。

    四是一些国家或地区将不少特种金属合金列入关键矿产目录。合金元素指的是在冶炼金属的过程中加入一定数量的一种或多种金属或非金属元素从而获得材料的特殊性能,如提高强度、改善抗氧化性能、提高塑性和工艺性能等,而这些添加进去的辅助性元素材料就叫作合金元素。

    五是关键矿产目录是动态的,不同关键矿产的危机性也是动态的。这主要取决于技术的进步和产业的调整。比如,欧盟委员会关键矿产目录,原则上每3年调整一次,每次调整时,可能增删一些关键矿产的种类,也可能对一些关键矿产的危机性进行调整。比如锂,在早期一些关于关键矿产的研究报告中,或者将锂排除在外,或者评估锂的危机性较低,但随着电动汽车的发展,近期一些关于关键矿产的研究,均将锂列入目录之中并加以重点分析和研究。

    3 风险管理

    近年来,全球范围内围绕关键矿产竞争日趋激烈,并呈现复杂化、扩大化的态势。强化关键矿产风险因子管理,成为各国政府矿政管理的重点工作。

    重点矿种是关键矿产管理重中之重

    美国地质调查局研究的42种非燃料矿产中,国内资源或产能无法满足国内需求的矿种有11种,包括铼、铂、钯、钛、锰、铬、锂、锆、钽、铌、铑,都是在现代社会发挥重要作用的关键矿产。

    未来的资源冲突和供给风险则可能更多地集中于对某些非燃料矿产的竞争,比如锂、镍、钴等,其原因是这些危机性十分突出的重点矿种的广泛运用,使得一批又一批新兴技术成为可能或现实。例如:锂是电动汽车的重要燃料。研究预测,2035年全球锂需求量可能比2017年增长30倍,未来关于锂资源的市场竞争将非常激烈。由于电池中含镍钴锰三元材料,未来镍需求量也将会大幅度增加。而钴作为一种非常稀缺的矿产,2016全球钴消费中用于电池生产的钴的比例上升至46.5%。

    净进口依存度是关键矿产管理的基本因子

    美国地质调查局认为,净进口依存度是量化一个国家对某种矿产品来自国外的消费量,可以观察国外来源的关键矿产的潜在供应中断风险。2017年,美国地质调查局提供了90多种非燃料矿产和原材料的生产、消费和进口依存度数据,将这些数据合并为每种矿产品的“净进口依存度”,对美国关键矿产进行分析,并提出满足美国关键矿产需求的建议。

    生产集中度是关键矿产管理的重要指标

    生产集中度,是指某个行业的相关市场内若干家最大的排名靠前的企业所占市场份额的总和,是对整个行业的市场结构集中程度的测量计算,是市场实力的重要量化指标。在美国等国家或地区关键矿产评估方案中,生产集中度是主要指标。

    根据美国地质调查局的数据,全球70%的锂资源储量在智利、玻利维亚和阿根廷,锂矿生产的国家集中度已经远远高于10年前水平,由此导致锂矿供不应求,价格维持强势。另外,2017年刚果(金)钴矿资源占全球钴储量和产量的50%和60%。

    地缘政治是关键矿产风险的一个瓶颈

    地缘政治是根据各种地理要素和政治格局的地域形式,分析和预测世界或地区范围的战略形势和有关国家的政治行为,把地理因素视为影响甚至决定国家政治行为的一个基本因素。在世界范围的关键矿产竞争中,地缘政治往往发挥出难以预测的作用。对于政府主导自然资源海外投资尤其是关键矿产投资的国家而言,总体上看,更加关注地缘政治而非市场意义,使地缘政治成为关键矿产供给中断的突发风险和管理瓶颈。以钴为例,当前全球最大的钴供应国刚果(金),政局时有动荡,政府治理指数扭曲,导致钴供应风险加大。

    综合协调是关键矿产风险减缓的有效途径

    一是各国政府在关键矿产竞争中扮演着重要角色。美国于1970年颁布相关法律,强调提振美国矿产资源产业,促进国内矿业发展,积极开展循环利用;1980年又提出确保涉及国家安全和经济发展的关键矿产的稳定供应;近几年特朗普签署总统行政命令,高度重视关键矿产问题。其他各国政府矿政部门在关键矿产管理也中积极作为,其主要职能是确定关键矿产目录清单,开展关键矿产调查评价,简化矿业权审批程序,营造良好投资环境,促进关键矿产勘查,鼓励关键矿产开发。

    二是学术界在关键矿产研究中发挥出基础性作用。关键矿产是全球矿产资源政策研究的热点课题。比如:美国国家科学研究委员会2008年发布研究报告和矿种目录;白宫成立危机原材料研究小组,主要职能是推进关键矿产基础研发,促进关键矿产供应多样性,提供关键矿产市场风险信息,建立联邦基金,评估市场风险,提供决策支撑。

    三是矿业界将矿产勘探开发的重点向关键矿产转移。2014年,英国石油公司BP公司发布研究报告,其特点是从能源消费角度予以考虑,分析未来可能出现的新能源消费路径,加大关键矿产勘探开发的投入。

    4 政策管理

    目前,世界范围内的关键矿产管理政策,可以概括为扩大国内供给、稳定全球供应、加强循环利用、推进技术研发等4个方面。

    扩大国内供给

    一是加强国内关键矿产资源评价。美国开展了现代历史上首次关于关键矿产的全国地质调查。欧盟提出建立原材料战略数据库,通过有效畅通的数据来支撑矿产资源评价。利用欧盟资助的各类项目,提供有关地质信息,以支持获取关键矿产的空间土地利用计划。2010年欧盟特设改善矿产资源开采框架条件工作组,实施相关计划,其目标都是评价尚未查明储量的矿产资源,重点是关键矿产。

    二是鼓励开展国内关键矿产勘查。美国强调查明关键矿产新的来源,确保美国矿业公司和生产企业可以采取电子方式获得美国国土范围内最先进的地形、地质和地球物理数据。欧盟鼓励成员国增加国内采矿业投资,加大关键矿产勘查力度。

    三是简化关键矿产矿业权审批流程。美国要求精简矿业权租让和许可程序,加快关键矿产资源准入速度,推动勘探、生产、加工、回收和冶炼进程。欧盟鼓励成员国制定矿产资源政策,使得矿产资源勘查和开发审批流程更加有效、清晰、易懂,简化行政程序。

    稳定全球供应

    稳定全球供应是世界主要国家保障关键矿产供应的重要手段。提高国外来源的关键矿产保障程度,是各个国家对关键矿产关注的重点,也是关键矿产管理的要点。美国政府明确提出,改变关键矿产依赖国外供给的格局,欧盟的主要目标是加大国外关键矿产供给力度。稳定全球供应、降低国外供给风险,成为各国关键矿产管理的重要任务。

    加强循环利用

    当前,全球关键矿产最终产品的回收率很低,许多情况下不到1%。世界各国都在研究制定和积极实施关键矿产最终产品回收利用的措施,形成全产业链的高效回收利用,推进循环经济。欧盟于2015年提出《迈向循环经济》报告,2017年提出《关于欧盟循环经济行动的报告》,2018年提出《关键原材料和循环经济报告》,大多涉及关键矿产最终产品的回收利用。

    推进技术研发

    目前的研究,以减少关键矿产使用强度、寻求替代技术突破等创新创造为主,重视基础性研究,促进清洁能源发展,拓展关键矿产供应多样性。美国地质调查局全面开展全球评估,确定关键矿产新的资源,关注矿产品使用效率、替代、回收等技术。日本经济产业省与资源开发企业和大学合作,促进关键矿产的高效使用和循环利用。欧盟《原材料倡议》提出后,已经实施56个项目,其中技术类项目2.67亿欧元,包括勘探、开采、选冶、替代性、废弃物处理等技术;非技术类项目2830万欧元;国际合作750万欧元。

    启示与建议

    加强关键矿产调查研究及勘查工作

    鉴于国际经验,建议我国提高对关键矿产工作的重视程度,加强关键矿产的调查研究及勘查工作。

    一是建议组织专门力量,进行关键矿产目录编制研究。对此,要建立专责小组,确定关键矿产评价指标体系,提出关键矿产清单,尽快形成我国关键矿产目录。同时,加强对备选关键矿产的形势分析,加强跟踪监测、预警和研判,有针对性地提出关键矿产的发展战略和产业政策。

    二是抓好关键矿产潜力调查评价与规划。建议针对重点地区、重要成矿带加强关键矿产资源潜力调查评价,加强关键矿产成矿理论模型研究,摸清我国关键矿产资源潜力,并以此为基础做到关键矿产资源潜力调查工作制度化。

    三是加大关键矿产勘查力度。建议将关键矿产勘查作为今后“找矿突破战略行动”的主攻矿种,进一步创新找矿机制,采取积极有效的激励措施,吸引社会资本对关键矿产勘查的投入。对此,要重视理论及方法、机制创新等研究,着重加强绿色勘查工作,为提高关键矿产国内保障能力奠定扎实的资源基础。

    四是制定相应的关键矿产矿业权制度。建议在深化矿产资源管理制度改革过程中,充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,优化矿业权出让流程,完善矿业权出让收益标准,降低企业矿业权获取和持有成本,加快关键矿产地质调查成果的应用转化,尽快将找矿靶区转化为可以向社会出让的探矿权。

    五是加强关键矿产全流程和生命周期管理。建议确立跨部门协调机制,由资源管理部门、产业管理部门乃至境外投资促进部门采取统一政策和目标导向,确保关键矿产的安全稳定供应。同时,要采取多种政策手段加强技术研发工作,重点是关键矿产的高效利用和循环利用以及替代品研究,提高国内关键矿产资源的勘查开发和利用效率。

    六是优化境外关键矿产资源战略布局。加强对国外关键矿产战略布局研究和前期基础调查,引导企业“走出去”获得矿权。尤其要关注“一带一路”沿线国家集中度高的关键矿产,如南美铜、锂矿,非洲的镍、铜及钴矿等,要作为战略布局的重点。

    作者单位:中国地质调查局发展研究中心(自然资源部矿产勘查技术指导中心)

    从战略高度谋划对策保障供应

    近日,自然资源部中国地质调查局地学文献中心依托中国地质调查“地学情报综合研究与产品研发”二级项目编写的《日本海域天然气水合物研发进展及启示》一书由地质出版社正式出版。

    该书是在总结自然资源部中国地质调查局南海海域天然气水合物试采工程专题情报服务成果的基础上,以日本天然气水合物研发尤其是勘查与试采进展为重点形成的情报分析与综合研究成果。分为4章,第1章系统总结了世界主要国家在天然气水合物钻探与试采方面的进展和所取得的认识。第2章重点阐述了日本天然气水合物研发计划的总体部署、分阶段实施以及各个阶段的研究成果。第3章全面对比分析了日本于2013年和2017年分别实施的南海海槽天然气水合物试采情况。第4章介绍了日本对天然气水合物产业化开发的设想以及目前以政府为主导的研发阶段结束后对天然气水合物产业化开发的部署。

    日本的国家级天然气水合物开发计划于2001年启动,由日本经济产业省牵头分3个阶段部署实施,年均投入约合人民币5亿元,主要从资源量评价、生产方法开发、现场开发技术、环境影响评价4个方面开展了相关研发工作,基本上取得了预期的成果,如天然气水合物富集带的圈定、甲烷气体原地资源量的评价、加拿大和美国陆域天然气水合物试采的参与、本国2次海域天然气水合物试采的主导、与印度政府就其天然气水合物钻探航次服务合同的签订等。日本天然气水合物研发工作在系统部署、严密组织管理、严谨实施、技术方法装备研发、规范流程制定、成果发布宣传等方面积累了丰富的经验,因此非常有必要对日本天然气水合物研发工作的进展进行系统的梳理和总结,供我国天然气水合物研发相关领域的管理者、科研人员等借鉴和参考。

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    《日本海域天然气水合物研发进展及启示》专著出版

    自然资源部中国地质调查局地学文献中心对日本国家石油天然气和金属公司(JOGMEC)的信息进行了跟踪,据其近期官网报道,日本在世界上首次成功取得深海海底富钴结壳的试采,这次试采的目的旨在确定最佳方法,在将对环境的影响降至最低的同时开发必要的海底绿色采矿技术。

    2020年7月,受日本经济产业省的委托,日本国家石油天然气和金属国家公司在南鸟礁南部的日本专属经济区内,实施了富钴结壳的采矿试验,并取得了成功,属世界首次。在试采之前,日本按照国际公认规则完成了对周边环境影响的审查,确保不会产生严重的影响。这一系列的努力标志着日本在海洋矿产资源开发所需的技术方面迈出了一大步。富钴结壳中含有作为电池材料不可缺少的钴、镍等金属,在试验海域中具有相当数量的资源潜力,有望成为日本宝贵的国内资源。根据JOGMEC的调查结果,按照目前日本钴和镍金属的年消费量,预计拓洋第5海山中存在的钴可以满足日本88年的需求量,存在的镍可满足日本12年的需求量。

    此次试采使用了由日本国家石油天然气和金属公司拥有的“白岭号”(Hakurei)海洋资源调查船(图1),在位于南鸟礁南部专属经济区的拓洋第5海山平顶部(水深约930m),将用于开发海底热液矿床的采矿机进行改造后,用于结壳采矿,并在各种条件(包括海底斜坡和沙土在内)下采集了采矿技术的相关数据,例如采矿效率和运行性能等。同时采集了约649kg的结壳碎块(图2)。在试采前,事先对周边环境影响进行了研究,确认不会产生严重的影响。此外,在试验海域开展试采期间进行环境监测,在采矿试验结束后采集浊度、再沉积物和噪音等环境数据,并评估富钴结壳开采对环境的影响。

    未来,JOGMEC将根据日本《海洋能源及矿产资源开发计划》(2019年2月制定)(图3)对试采的结果进行分析,在验证有效的富钴结壳开采技术的同时,将目标瞄准专门用于富钴结壳的开采试验机的概念及详细设计的开发。早在2018年,JOGMEC使用从试验海域附近的淤泥采集的结壳样品进行了选矿及冶炼试验。实验室测试表明,钴、镍和铜可以作为单独的金属从结壳样品中回收。今后,JOGMEC将通过利用试采中采集的结壳样品实施扩大规模的选矿及冶炼试验,对适用于2018年的选矿及冶炼工艺开展可行性验证,并继续推进最佳生产技术的讨论。同时,JOGMEC还将对拓洋第5海山进行资源量评价和环境影响评价,计划在2022年之前对以富钴结壳为对象的开发技术进行综合评价验证。

    日本“白岭号”海洋资源调查船

     
     

     

    海底表面的结壳赋存状况及试采中采集的结壳碎块

    海底矿产资源分布示意图

    日本在世界上首次取得深海海底富钴结壳的成功试采

    2019年,日本经济产业省根据2018年5月发布的第三期《海洋基本计划》对《海洋能源和矿产资源开发计划》进行了修订,提出了日本未来海洋能源和矿产资源开发的具体计划和目标并制定了路线图。预计未来5~10年是日本推动周边海域海洋资源开发与利用以及实现海洋矿产资源开发的探、采、扬、选、冶全方位一体化发展格局的重要阶段,日本正朝着海洋矿产资源开发的商业化方向迈进。

    自然资源部中国地质调查局地学文献中心依托《国际地学动态》内部刊物对《日本海洋能源和矿产资源开发计划》中的有关海底热液矿床、富钴结壳、锰结核和稀土泥等海洋矿产资源部分的具体计划和目标等进行了系统全面的介绍。在简要回顾前一期《日本海洋能源和矿产资源开发计划》实施取得的相关进展情况的同时,重点介绍了新一期《日本海洋能源和矿产资源开发计划》在海洋矿产资源量调查、采矿扬矿技术、选矿和冶炼技术、环境影响评价、法律制度和经济研究等方面的计划部署情况:一是针对海底热液矿床,日本将圈定5000万吨左右的资源量,开发采矿扬矿综合系统,开发适用于不同矿种的选矿和冶炼工艺,改进环境影响评价方法的适用性等;二是针对富钴铁锰结壳,在继续进行矿产资源评价的同时,日本将利用海底热液矿床的研究成果进行采矿技术的研究,设计选矿和冶炼试验工厂,开展环境基线调查等;三是针对锰结核,日本将按照国际海底管理局的规定进行调查和其他研究;四是针对稀土泥,日本将基于深海资源研究战略创新计划“创新性深海资源研究技术”,开展海洋资源调查和生产技术的研发和示范工作。

     

     

    地学文献中心跟踪报道日本海洋矿产资源开发利用部署...