浅析BGS的矿物元素供应风险评估

赵纪东，郑军卫

(1.中国科学院国家科学图书馆兰州分馆，甘肃 兰州 730000；2.中国科学院资源环境科学信息中心，甘肃 兰州 730000)

矿产资源安全是经济安全，乃至国家安全的重要组成部分[1]。虽然相关研究已经为矿产资源安全评估提供了方法论指导和具体指标参照[2]，但是，指标体系的科学化和操作化问题仍是当前的难点[3]。

2011年，英国地质调查局(BGS)发布《风险清单2011》(Risk List 2011[4])，首次较综合地对一些具有经济价值的矿物元素的相对供应风险给出了一个快速而简单的定量化指示。2012年，BGS发布《风险清单2012》(Risk List 2012[5])，在前次基础上，进一步完善了指标体系，评估结果也因此发生了一些变化。在此，我们对BGS两次评估的方法和结果作一简要分析，以期能够对推动我国相关工作有所借鉴和参考。

1 评估方法

1.1 被评估矿物元素的选择

两次评估并没有对所有矿物元素进行评估，都排除了商业用途小的矿物元素(如钋、砹、镭)、以及合成或人造元素(原子序号在95～114之间的元素以及氢)。以气态存在的元素(如惰性气体、氧、氮)也被排除在外，因为评估方法不适用。由于生产和储量信息难以获得，在生产其他金属的过程中产出的副产品，如钇(常与含稀土元素的矿伴生)、铯(通常是锂开采中的副产品)也没有进入评估对象之列。

2011年共评估了52种元素，2012年由于新增了评估指标，一些元素(共计11种)缺乏相关数据或数据质量不高，因而被排除在外，它们分别是碘、钙、氦、钾、磷、硫、氯、钠、硼、碳(煤)、溴。

1.2 评估指标的选择及计算方法

2011年评估主要基于4个指标进行，分别是矿物元素的稀缺性、生产集中度、储量分布和管理指标。具体计算方法如下所示。

1) 稀缺性：利用矿物元素的地壳丰度进行计分(表1)，如黄金的地壳丰度为0.0013×10-6，被列为高风险，铁的地壳丰度为52157×10-6，被列为低风险。

2) 生产集中度：利用BGS的世界矿产生产数据确定某一给定元素的前3大生产国，及其产量占全球总供应量的百分比，然后根据此百分比进行计分(表1)。

3) 基础储量分布：利用USGS的基础储量数据来确定某一给定元素储量占比最高的前3个国家以及它们的具体占比数值，然后根据该百分值进行计分(表1)。

4) 管理指标：只考虑政治稳定性，根据世界银行(WB)从政治稳定性方面提供的213个国家的百分等级信息对某一给定元素的前3个主要生产国进行计分(方法与2012年相同，见表2)，然后根据各国分数总和得到管理指标的分值(这有别于2012年)。

2012年的评估指标(表2)在2011年基础上新增加了元素循环率和可替代性这2个指标，同时，原先的管理指标细分为2个指标，分别是最大生产国管理指标和最大储量国管理指标，此外，基础储量分布指标改为储量分布指标。在计分机制方面，此前的5分制变为3分制。

表1 BGS 2011年评估指标的计算方法

表2 BGS 2012年评估指标的计算方法

在相关数据获取方面，储量分布数据仍然来自USGS，循环率数据则来自联合国环境规划署(UNEP)的报告《未来可持续技术所需关键金属及其循环潜力》(Critical Metals for Future Sustainable Technologies and Their Recycling Potential)，可替代性数据分别来自德国Augsburg大学的报告《能源工业的关键材料》(Materials Critical to the Energy Industry)和欧盟的原材料行动计划报告《确定关键原材料》(Defining Critical Raw Materials)。

1.3 供应风险指数计算

供应风险指数用每一项指标的得分总和来表示，较高的总得分代表潜在供应风险较高。计算过程中，每项指标被赋予了同等的权重，没有特别对待任一项指标。为了便于比较，两次评估的总得分都除以了某一给定值(2011年为2，2012年为2.1)，进而将供应风险指数的数值控制在了10以内(表3)。

需要说明的是，对于某一给定元素而言，生产集中度、储量分布、管理指标的计分是其前3个生产国/储量国的计分总和，循环率和可替代性的计算由相关产品而并非元素计算而来。

表3 2011年铌和2012年稀土的供应风险指数计算示例

2 评估结果比较

2.1 相对供应风险最高的矿物元素的变化

2011年的评估结果表明锑、铂族元素、汞、钨具有最高的供应风险，2012年的评估结果则表明稀土元素、钨、锑、铋具有很高的供应风险(表4)。相比而言，稀土元素和铋的供应风险明显上升，这主要是因为这些元素的全球性生产和供应长期集中于少数国家。例如，最近稀土受到了全球的广泛关注，其在《Risk List 2012》中的风险指数居于首位，说明其供应风险非常高。这与最大供应国中国(长期供应了全球90%以上的稀土[6])近年来提高环保要求，出口由此趋紧不无关系，同时，为了应对来自中国的供应减少，全球另外两大已知的稀土富矿(美国的Mountain Pass和澳大利亚的Mount Weld)已经启用，但实现大规模生产尚需时日，使缺口一时无法补足。

表4 两次评估中具最高供应风险的前4种矿物元素

总体而言，有限的储量分布，一些主要生产国相对较低的政治稳定性，再加上循环率低、替代品有限使得很多矿物元素的供应风险大幅上升。分析表明，2012年评估的41种矿物元素中，37种矿物元素的供应风险指数上升(尽管两次评估的指标有变化，但最终风险指数的计算被控制在10分以内，因此具有一定程度的可比性)。其中很多元素(特别是稀土元素和钨)的循环率往往不高(中～低)，而且替代品数量也非常有限。

2.2 相对供应风险出现下降的矿物元素

2011年的评估报告中，相对供应风险最低的是钛，风险指数为2.5，在2012年的评估报告中，相对供应风险最低的是铜，风险指数为4.3。在不考虑矿物元素种类，仅考虑风险值的情况下，2012年的评估结果总体要高于2011年。但在这种情况下，仍有一些矿物元素的供应风险出现了下降，特别是铂族元素，其在2011年具有最高的供应风险，但在2012年却出现了明显下降，相对排名也出现了较大变化(表5)。

尽管如此，其中一些具有重要经济意义的、具有较高供应中断风险的金属也不容忽视。例如，铂族金属——自动催化剂中的活性成分，铌——主要用于核磁共振成像扫描仪和触摸屏。

表5 相对供应风险指数出现下降的矿物元素

2.3 最大生产国发生变化的矿物元素

2012年所评估的41种矿物元素中，36种矿物元素的最大生产国较2011年没有发生变化，5种发生了明显变化。例如，钒的最大生产国由俄罗斯(欧亚大陆)变为南非(非洲)，钼的最大生产国由墨西哥(美洲)变为中国(亚洲)，这种变化往往跨越了此前主要生产国所在的洲(表6)。但是，也有个别矿物元素最大生产国的变化没有出现较大跨越，如银的最大生产国从秘鲁转移到墨西哥。

表6 最大生产国发生变化的矿物元素

对于那些最大生产国在地理上发生了重大变化的矿物元素而言，其相对供应风险均不同程度地提高，特别是钒、钼、钛。同时，一些元素在评估结果中的排名也随之出现较大提升(在一定程度上表明供应风险增加)，如钒、钼，但也有个别元素在评估结果中的排名不但没有上升反而出现下降，如银。

2.4 未变化的是：中国一直是主要供应国

两次评估中，中国均在许多金属和矿物生产中占有重要地位。在2011年的评估中，中国是27种元素或元素组的最大生产国，占全部51种的52%；在2012年的评估中，中国是22种元素或元素组的最大生产国，占全部41种的54%。然而，这却给全球供应带来了很大风险。2011年前10种具有最高供应风险的矿物元素中，有7种来自中国，2012年前10种具有最高供应风险的矿物元素则全部来自中国。

2.5 小结

受数据可获得性和数据质量的影响，2012年评估的矿物元素数量较2011年减少了11种。由于循环率和可替代性这2个指标的增加，以及一些最大生产国的政治不稳定性，稀土等很多矿物元素的供应风险明显上升。但是，也有一些矿物元素的供应风险降低，如铂族元素，尽管如此，其相对较高的供应风险和重要的经济意义仍不可忽视。

很多矿物元素的最大生产国在两次评估中没有发生变化，但是一些元素(如钒)的最大生产国却在洲际尺度上发生了改变，在与其他因素结合的情况下，共同导致了供应风险的提高。从世界各国的供应情况来，无论是2011年，还是2012年，中国一直是很多矿物元素的主要供应国，特别是一些具有很高风险的元素，如稀土、钨等。生产上的集中使中国在很多矿物元素的全球供应中居于主导地位，但同时供应中断风险也随之增加。

3 借鉴及思考

3.1 借鉴

BGS从全球尺度开展的矿物元素供应风险综合量化评估工作值得我们借鉴和参考，尤其是以下几个方面。

1) 多源数据的综合应用。从不同机构(BGS、USGS、世界银行)或相关报告(UNEP、EU的报告)中获取相关数据，从而对各指标进行评分。

2) 数据及时更新。2011年计算生产集中度时使用的是BGS 2005～2009年的世界矿产生产数据，2012年则使用的是BGS 2006～2010年的世界矿产生产数据，2012年计算管理指标时，世界银行的数据从2010年更新到了2011年。

3) 指标体系的完善。2012年新增了2个近年来十分关注的指标即循环率和可替代性，而为更加准确地反映经济可采部分的基础储量，基础储量分布指标改为了储量分布指标，同时，还根据生产国和储量国对管理指标进行了细分。

4) 管理指标的计算。最大生产国或储量国的政治稳定性可能影响到矿产品的供应，例如战争、政府干预、饥荒或其他形式的动荡都可能会造成供应中断，因此BGS根据世界银行的相关数据从政治稳定性方面考察了管理指标，这点十分值得学习。因为这类因素可控性差，通常被归为不可抗拒力类，而矿产资源供应安全评价模型出于稳定性考虑，往往不考虑这类因素[7]。

3.2 思考

1) 指标权重。两次评估中最后的供应风险指数计算都没有考虑各指标的权重，这在一定程度上忽视了各指标在整个评价体系中的地位，将其对供应风险的贡献统一在了同一个水平。未来，通过层次分析法进行指标权重赋值或是一种有效选择[1,8-9]。

2) 缺省值。在2011年对稀缺性和基础储量分布进行计分时，2012年对储量分布、循环率和可替代性进行计分时，没有相关数据或当前无法获取相关数据的元素都被专门计分2。为什么赋值为2，BGS并没有给出明确的解释。

3) 管理指标的深化。世界银行从6个不同方面(话语权和问责制、政治稳定性、政府效率、监管平等性、法治状况、腐败控制)提供了213个国家的百分等级信息，从政策角度来看，这几个方面都可对矿产资源的供应产生重要影响。未来对管理指标的计算能否不在局限于政治稳定性，值得思考和探索。

4) 指数计算。特定产品的生产集中在少数几个国家，可能会增加供应风险，矿物储量分布不均匀，也可能增加短期供应风险，因此，对于生产集中度和储量分布而言，其指标越高，表示供应中断风险越高。但是，循环率和可替代性指标却并非完全如此，特定产品的循环率和可替代性可能会增加供应风险，也可能会减少供应风险，例如，较高的循环率或可替代性可能导致主要资源的需求减少。在这种情况下，综合供应风险如何计算，是不是可以按矿物元素种类(如金属和非金属)或每个矿物元素来单独计算，而这又需要更多的数据来支撑。

[1] 永学艳,陈建宏.基于AHP的矿产资源安全评价研究[J].有色冶金设计与研究,2010,31(5):1-4.

[2] 王礼茂.资源安全的影响因素与评估指标[J].自然资源学报,2002,17(4):382-386.

[3] 罗辉,宦吉娥.矿产资源安全研究述评[J].中国地质大学学报：社会科学版,2010,10(3):43-46.

[4] BGS.Risk List 2012:An Update to the Supply Risk Index for Elements or Element Groups that are of Economic Value[R].2012.

[5] BGS.Risk List 2011—A New Supply Risk Index for Chemical Elements or Element Groups which are of Economic Value[R].2011.

[6] USGS.The Principal Rare Earth Elements Deposits of the United States—A Summary of Domestic Deposits and a Global Perspective[R].2010.

[7] 牛建英.战略矿产资源供应安全研究[D].北京:中国地质大学(北京),2007.

[8] 王贵成.我国铁矿资源安全现状综合评价[J].矿业研究与开发,2011,31(5):121-124.

[9] 孙永波,汪云甲.矿产资源安全评价指标体系与方法研究[J].中国矿业,2005,14(4):36-37,81.