中國粉體網訊 戰略性關鍵礦產是對國家經濟發展至關重要、對戰略新興產業不可或缺，同時又被賦予地緣政治色彩的一類礦產資源。戰略性關鍵礦產資源具有空間分布不均衡、時間尺度不可再生、豐度維度稀缺和物性維度難以替代“四重屬性”。戰略性關鍵礦產的這“四重屬性”及其在國防軍工、高端制造及新興戰略產業發展中的不可或缺性，使之成為當今世界大國競爭和博弈的重要焦點。
近年來，為應對中國快速發展帶來的挑戰，加強在經濟、科技領域對中國的競爭優勢，維護其世界統治地位，美國和歐盟兩大經濟體高度重視關鍵礦產安全，制定了完整的戰略。美歐近年關鍵礦產戰略調整將中國作為主要競爭對手，強調供應鏈“去中國化”和抵消中國資源優勢，對我國資源安全乃至國家安全具有重大和深遠的影響，值得我們高度重視。
中國、美國、歐盟戰略性關鍵礦產
（來源：王安建等：大國競爭背景下的中國戰略性關鍵礦產資源安全思考）
資料表明，中國、美國、歐盟戰略性關鍵礦產種類重合度較高，其中主要有16種戰略性關鍵礦產被中美歐所共同關注。以下，我們一起來了解這16種關鍵礦產的應用領域。
鋁（鋁土礦）
鋁用途廣泛，從建筑到運輸、電纜、包裝材料和日用品。90%以上的鋁土礦用于生產原鋁，其余用作耐火、研磨材料等。在中國124個產業部門中，有114個部門使用鋁土礦資源產品。特別是作為“飛機金屬”，鋁是各種航空飛行器中用量最多、最廣的金屬。
（圖源：pixabay）
波音767飛機使用鋁合金約占機體結構質量的81%。C919大飛機鋁合金材料的用量約占材料總量的70%。鋁及鋁合金也是車輛、艦船大量使用的結構和功能材料，美國“福特”號航母電磁炮發射軌道和炮彈都由鋁合金制造。鋁金屬用于芯片焊盤鋁基板、硅鋁合金用于半導體封裝殼體，鋁-空氣等燃料電池技術也在研發中。
稀土
稀土永磁材料占稀土用量的35%以上，典型應用包括計算機硬盤驅動器，智能手機揚聲器、拾音器和振動裝置，機器人步進電機和伺服電機，飛行器慣性導航系統，飛機發動機控制器，高鐵永磁牽引電機，新能源汽車電動機，風力發電機，核磁共振等；以及衛星、雷達等的行波管、環行器，導彈制導系統中的電子束致聚焦和方向舵驅動。
稀土作為添加劑為玻璃提供顏色和特殊的光學性能。鑭和镥極大地提高光學玻璃折射率，鑭在相機鏡頭使用，镥在浸入式光刻物鏡使用。許多稀土單獨或復合用于為平板顯示器和發光二極管制造熒光粉。釓熒光粉用于X射線成像和各種醫療應用，如核磁共振成像。稀土熒光粉和摻鑭玻璃成功應用于夜視系統，海灣戰爭中多國部隊就是用這種夜視鏡一次又一次地觀測伊軍目標。
催化劑是稀土的另一個重要用途。鑭基催化劑用于煉油，鈰基催化劑用于汽車尾氣催化轉化器；少量的釹、鐠和釔被用作催化劑以減少汽車一氧化碳的排放。
鋼鐵和鑄鐵工業一直是稀土應用最多的領域之一。有色金屬及其合金中加入少量的單一或混合稀土金屬后，可以提高耐熱性、強度、抗蝕性和加工性能。鐠、釹用作鎂鑄件的合金添加劑，這樣的鎂合金用于飛機發動機的生產。添加混合稀土的銅基合金用于集成電路引線框架，稀土金屬硅化物廣泛用于微電子器件中的源、漏、柵極與金屬電極間的接觸，添加稀土元素的無鉛焊料、基板用于集成電路封裝。
大約90%的激光材料都涉及到稀土。釔鋁石榴石（YAG：Y3Al5O12）晶體是當今普及的一種在室溫下可獲得連續高功率輸出的激光晶體，用于激光測距、激光制導、激光通信。釔鐵石榴石是微波雷達控制高頻信號的組分，在雷達遙控遙測、導航及電子對抗中有特殊用途。釹摻雜釔鋁石榴石激光器等設備常用于醫學和工業部門。
鋰
全球約3/4的鋰用于鋰離子電池，鋰離子電池技術是發展可再生能源（儲能）和電動汽車所必需。陶瓷和玻璃是鋰的第二大應用領域。鋰也被用來制作高溫潤滑劑，為合金增加強度，以及用于熱交換。有機鋰化合物在精細化工中得到廣泛應用。
鋰制劑被作為情緒穩定藥物使用。利用中子轟擊6Li可以制取3H（氚）。鋰是電解鋁工藝所需的一種少量但關鍵的成分，氫氧化鋰用于壓水堆水化學（pH值）控制，氟鋰鈹可用于釷基熔鹽反應堆冷卻劑。
鈹
鈹的最大用途是合金，其次是氧化鈹陶瓷。鈹-銅合金（通常含有高達2.5%的鈹）無磁性可在陀螺儀或核磁共振設備中使用，也用于制造觸點和連接器、開關、繼電器。鈹-鎳合金用于生產耐磨和尺寸穩定的高溫彈簧、觸點和連接器，鈹-鋁合金對于生產具有高剛度重量比和低表面振動的飛機和衛星結構部件具有價值。
鈹金屬用于光學瞄準系統和火控系統，在核電廠和核武器中作為中子反射器，也被用于大型強子對撞機加速器。鈹玻璃和薄箔用于衛星鈹鏡、天文望遠鏡、光學制導系統。在硅芯片和金屬安裝底座之間使用氧化鈹陶瓷的半導體器件在發熱回路（如氣流少或暴露于高環境溫度的電路）持續時間更長，用于導彈制導系統、雷達和手機發射器。
氧化鈹陶瓷用于制造高性能微波器件、真空管、磁控管和氣體激光器的部件，對于核磁共振成像（MRI）儀、醫療激光器和便攜式除顫器等關鍵的醫療技術設備至關重要。高純度鈹金屬已被作為國際熱核聚變實驗堆面向等離子體第一壁材料。
鈮
鈮和鉭都是高溫合金元素。全球約3/4的鈮用來生產各種鋼合金，用于管道、道路和建筑等領域。鎳基、鈷基和鐵基超合金中都含有鈮，用于噴氣發動機部件、核反應堆包殼、燃氣輪機、火箭組件、渦輪增壓器系統以及其他耐熱和燃燒設備。
鈮合金（如NbTi和Nb3Sn）超導磁鐵用于核磁共振、粒子加速器以及超導電動機、超導電纜、磁懸浮機車等。鈮鋯合金作為牙科合金和骨植入物已得到應用。摻雜鈮氧化物可以作為太陽能電池的薄膜電容器。用鈮構建新型無機框架用于生物質轉化和太陽能收集。鈮酸鋰是非線性光學儀器中的重要材料。
鉭
鉭的最大用量在鉭電容，占一半以上。鉭電容是保障集成電路完整性的重要器件，在手機、硬盤驅動器和植入式醫療設備（用于助聽器和起搏器）中廣泛使用，迄今尚未發現可不損失性能的替代品。
鉭可用作更堅固基材（如不銹鋼）上的涂層，用于血管支架、板、骨置換、縫合夾和線等醫療應用。鉭環件被用于半導體芯片磁控濺射過程以提高產額。鉭酸鋰是激光技術、紅外技術、電子工業中廣泛應用的鐵電材料。
碳化鉭耐超高溫陶瓷應用于工具鋼、耐磨損部件、硬質涂層、導電薄膜、光學涂層以及飛行器前緣和鼻錐等領域。含Ta2O5或Nb2O5的高折射率低色散光學玻璃是重要兵器材料，對于提高攝影觀測瞄準系統成像質量和簡化設計有重要意義。
鎵
超過80%的鎵用于半導體行業。砷化鎵的應用包括手機里的高速邏輯芯片和前置放大器等，而鋁鎵砷和銦鎵砷是藍光激光二極管的發光材料。砷化鎵能夠直接將電轉換為激光，用于制造光電子器件（激光二極管、發光二極管、光探測器和太陽能電池）。砷化鎵還用于生產高度專業化的集成電路、半導體和晶體管，是國防應用和高性能計算機所必需。
氮化鎵主要用于發光二極管和激光二極管、電力電子和射頻電子器件的制造，在有線電視傳輸、商業無線基礎設施、電力電子和衛星市場應用。
銅銦鎵硒薄膜光伏發電具有較高的吸收系數。由于鎵的高沸點，用于制造測量極高溫度的溫度計。液態鎵金屬熱對流的基本特性被用來研究行星和天體物理磁流體動力學的各個方面。相控陣雷達大量使用單片微波集成電路作為發送/接收單元，砷化鎵基金屬-半導體場效應晶體管是單片微波集成電路的核心。
鍺
光纖、紅外、太陽能、半導體等是鍺的重要應用領域。四氯化鍺用于制造光纖電纜，在硅芯中加入鍺成分以增加其折射率，并最大限度地減少長距離信號損耗。用于瞄準和測距的砷化鎵基激光器需要使用鍺透鏡和窗口。
軍事廣泛使用紅外成像設備監視、偵察和獲取目標，越來越多地用于遙控無人武器和無人機；紅外光學設備也用于邊境巡邏和應急小組進行搜索和救援行動。
鍺基板砷化鎵多結太陽能電池是目前效率最高的太陽能電池，也可作為陸基集光器用于大規模發電站。鍺基板還用于高亮度發光二極管作為液晶顯示器背光源以及車輛大燈和尾燈。
鍺的其他用途包括化療、冶金和熒光粉，以及作為生產塑料聚乙烯對苯二甲酸酯（PET）樹脂的催化劑。
銦
銦的主要用途是氧化銦錫，超過銦所有應用的2/3。其他包括焊料、合金、半導體等。用于觸屏設備、智能手機和液晶電視的氧化銦錫是一種獨特的材料，既導電又透光，其透光性是這些應用所需的關鍵性能。氧化銦錫還是大多數太陽能電池的重要組成部分。
合金和焊料是銦的第二大用途，含銦的焊料具有抗裂紋、耐熱和抗疲勞性，在電子設備上使用，同時抑制金成分的析出。某些類型的銦合金可用作非金屬材料如玻璃、釉面陶瓷和石英之間的黏合劑。
銦也用于牙科合金和白金合金。銀銦鎘合金還用作核反應控制棒。銦的另一個重要用途是半導體材料，包括銻化銦、砷化銦、磷化銦、銦鎵砷等，用于發光二極管和激光二極管，發光二極管主要用于光學數據傳輸、少量用于顯示屏，激光二極管用于光纖通信。
釩
釩主要用作鋼鐵的合金化劑，改善鋼的品質，提高鋼的強度和硬度，尤其能改善鋼的熱處理品質。軍用車輛要求極好的越野性能，含釩鋼能滿足這一點，幾乎所有的坦克和汽車都離不開含釩鋼，無論是結構件還是重要的彈簧。
釩的主要非冶金用途是用作馬來酸酐和硫酸生產的催化劑。全釩液流電池是儲能裝置的選擇之一。當冷卻到室溫以下時二氧化釩從導電金屬過渡到非導電絕緣體，這種金屬−絕緣體轉換可以使用一系列外部參數（如壓力、摻水和應用電場）進行控制，因而二氧化釩廣泛用于涂料和傳感器。
鈦
世界上約93%的鈦被用于鈦白粉（TiO2）顏料，約2.5%的鈦被用于生產具有高強度和耐腐蝕性的鈦合金。從制藥到油漆，從化學到珠寶，鈦隨處可見。
在航空發動機上，高溫鈦合金主要用于制造壓氣機和風扇的盤件、葉片和機匣等零件，中國Ti-60合金加入了約1%的稀土元素釹（Nd），在一定程度上改善了合金的熱穩定性。
鈦還用于焊接桿涂層以保護焊接表面免于與大氣產生反應，以碳化物和其他鈦化學品形式用于電子設備的陶瓷部件，以合金形式用于造船、深海石油探采以及地熱發電設施。
在鋼鐵行業，鈦用于脫氧、粒徑控制以及控制和穩定碳和氮含量。鈦越來越多地用于制造醫療器件，如髖關節和膝關節、骨螺釘和板以及牙科植入物。
幾乎所有超聲波儀器中都要用到鈦酸鋇壓電陶瓷。鈦酸鋇可以置于鐵軌之下測量火車通過時候的壓力，醫生用它制成脈搏記錄器。用鈦酸鋇做的水底探測器可以看到暗礁、冰山和敵方潛艇等。
鈷
在全球范圍內，鈷的主要用途是生產鋰離子、鎳鎘和鎳氫等可充電電池的正極材料，用于消費電子、電動和混合動力汽車、儲能裝置和電動工具。電池占鈷用量的60%以上。
鈷基超合金主要用于噴氣發動機、工業燃氣輪機、艦船燃氣輪機的導向葉片和噴嘴導葉等部件。由鈷和碳化鎢制成的復合硬質合金被金屬加工、采礦、油氣鉆探以及建筑行業用作切削工具和耐磨部件。金剛石工具中，鈷是將耐磨顆粒結合在一起的基質。鈷用于制造永久和軟磁性合金。含鈷的鋼包括用于切削刀具的高速鋼和強度大、韌性強、可加工性強的鑲結鋼。其他含鈷合金具有耐腐蝕和（或）磨損或特定的熱膨脹特性。
鈷的其他化學應用包括動物飼料添加劑，鋼帶子午線輪胎的黏接劑，化工、石油和其他行業的催化劑，油漆干燥劑，玻璃脫色劑，瓷釉質的底釉，濕度指示器，磁性記錄介質，顏料。
鈷也是人類必需的微量元素，存在于維生素B12和一系列稱為鈷胺的其他聯合酶中。在催化領域，鈷可替代鉑和鎳調節交叉耦合反應。科學家正在研究用鈷基催化劑調節光解水制氫反應過程的技術，這一技術的發展或可最終促進氫能的綠色利用。
鎢
鎢主要作為硬質合金成分用于各種切割工具耐磨零部件，占用量的60%。其次作為金屬材料用于電氣組件（燈絲、電阻和X射線管）以及超合金。高速鋼、碳化鎢金屬陶瓷等硬質合金是消耗量極大的軍工材料，含鎢結構鋼是現代兵器應用最多的鋼種之一，鎢是制造火箭、導彈噴管的關鍵金屬，鎢合金在穿甲彈、火箭彈和炮彈、藥型罩等戰斗部材料中得到廣泛應用。
高純鎢及其合金（W-Ti、W-Si等）材料常用作物理氣相沉積用濺射靶材，用于制造半導體集成電路的柵電極、連接布線、擴散阻擋層等。三氧化鎢是第一種被確定的電致變色材料，在顯示器和智能窗戶中應用能夠限制光和熱量的傳遞。
銻
在美國，銻40%用于阻燃劑，36%用于鉛銻合金和彈藥，24%用于陶瓷、玻璃、橡膠等。三氧化二銻（Sb2O3）用于黏合劑、油漆、紙張、塑料和密封劑中的阻燃劑，也用作橡膠和紡織品內飾的阻燃背襯，通常與溴或氯基鹵化物一道使用，阻燃劑的主要市場包括電子、塑料和用于制造兒童服裝、飛機和汽車座椅罩以及床上用品的織物。
利用銻的抗腐蝕性，鉛酸蓄電池中含有4%～6%的鉛銻合金。在滾珠軸承、穿甲子彈和鉛彈中，銻是一種金屬硬化劑。橡膠工業使用銻作為硫化劑。在陶瓷和玻璃制造中也使用銻，例如使用合適的穩定劑和著色添加劑，除長波紅外線外，三氧化二銻玻璃可對所有可見光不透明。
高純度的銻金屬（≥99.999%）被半導體行業用在硅晶片中制造紅外探測器、二極管和其他器件。石墨軸承用銻浸漬以提高熱耐受性。在核反應堆中，銻和鈹被用于啟動中子源。“黑銻”是精細研磨的金屬銻，用于金屬和石膏鑄件青銅鍍。硫化銻是制造彈藥引體、雷管、煙幕發生器、視距探測殼、示蹤彈和安全火柴電弧觸發面的關鍵助燃成分，還提供煙花中的“閃光”效果。
石墨
電池、剎車片、潤滑劑、粉末冶金、耐火材料、煉鋼等是當今石墨的主要應用領域。手機、平板電腦芯片散熱均要使用天然石墨散熱薄膜。高導熱柔性石墨（散熱）膜是航天器三線陣電荷耦合立體相機成像質量的重要保障條件。
天然石墨是高溫高壓法合成金剛石的原料。球化石墨用作鋰離子電池負極材料，氟化石墨用作鋰原電池正極材料，膨脹石墨用作燃料電池雙極板可能成為未來石墨最主要用途。膨脹石墨（柔性石墨）也用作核電閥門、飛機發動機氣缸墊等密封材料，船舶防腐涂料，紅外屏蔽（隱身）材料，雷達遮蔽材料等。氟化石墨也是飛機發動機潤滑劑。
美國研制的石墨/環氧樹脂復合材料（超黑粉），對雷達波的吸收率達到99%，且在低溫環境下具有良好的韌性。等靜壓石墨是制造單晶硅爐、有色冶金連鑄石墨結晶器、電火花石墨電極、高溫氣冷堆堆芯結構等的高附加值材料。
超過50%的螢石用于氟化工，氟化工對螢石的利用首先是轉化為氟化氫（氫氟酸），作為生產其他含氟化學品的主要原料。其他主要用途包括陶瓷、玻璃、煉鋼（助熔劑）、鋼鐵鑄件以及焊條涂層。
氫氟酸是煉鋁的關鍵原料。電子級氫氟酸應用于大規模集成電路、薄膜晶體管等刻蝕和清洗工藝，是半導體制程應用最多的化學品之一。氫氟酸還是溶解精制氫氧化鈹制取核純級金屬鈹的關鍵材料。六氟化鈾是現行鈾濃縮提純流程氣體擴散-離心法的關鍵材料。
氟化合物最著名的例子莫過于不粘鍋上廣泛使用的特氟龍（聚四氟乙烯）。當今大約20%的醫藥產品、30%的農用化合物都含有氟。
在電池領域，改性聚偏氟乙烯是鋰離子電池隔膜材料、六氟磷酸鋰是鋰離子電池電解液的主要成分。
氟橡膠用作航空發動機、導彈和飛船燃料系統等密封材料，二氟化鎂用作導彈紅外跟蹤器窗口材料和宇宙飛船紫外光學儀器透鏡材料，含氟涂料作為雷達表面涂層、艦船防腐涂料等。氟氣用于氟原子激光器已經實用化，聚偏氟乙烯作為壓電材料已經在海底偵測網絡、聲納等方面得到應用。
資料來源：
張生輝等：中國關鍵礦產清單、應用與全球格局，中國地質調查局
王安建等：大國競爭背景下的中國戰略性關鍵礦產資源安全思考，中國地質科學院全球礦產資源戰略研究中心
李建武等：美歐關鍵礦產戰略及其對我國的啟示，中國地質科學院全球礦產資源戰略研究中心
（中國粉體網編輯整理/平安）
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