区块链赋能战略性关键矿产资源高效利用：应用、挑战与对策

付 晶，倪 旭

(昆明理工大学 管理与经济学院，云南 昆明 650504)

一、引言

区块链技术(Blockchain Technology，本文简称区块链)，也称分布式账本技术(Distributed Ledger Technology)，是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术在互联网时代的创新应用模式。[1]目前，区块链作为一项数字时代的前沿技术，正快速进入社会治理、企业生产和居民生活，并被广泛应用于金融市场、贸易物流、身份验证、不动产记录、文化科学、政务管理、共享经济、能源交易、卫生健康等领域。[2]近年来国家高度重视区块链产业发展。2016年12月15日，国务院印发《“十三五”国家信息化规划》，首次将区块链作为一项重点前沿技术列入国家规划，明确提出要加强区块链这一新技术的创新、试验和应用，抢占新一代信息技术主导权。2019年1月10日，国家互联网信息办公室发布《区块链信息服务管理规定》。2019年10月24日，习近平总书记在中央政治局第十八次集体学习时强调，把区块链作为核心技术自主创新重要突破口，加快推动区块链技术和产业创新发展。2021年3月12日，国家发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》(“十四五”规划)将区块链纳入数字产业之一，对其发展作出了重要部署。2021年6月，工业和信息化部和中央网信办印发的《关于加快推动区块链技术应用和产业发展的指导意见》指出，要加快区块链技术应用规模化，建设具有世界先进水平的区块链产业生态体系。总体来说，区块链技术应用正处于蓬勃发展阶段，并向不同领域不断发展渗透。

战略性关键矿产资源是国际上近年提出的新概念，指对新材料、新能源、信息技术、航空航天、国防军工等新兴产业具有不可替代重大用途的一类金属元素及其矿床的总称。[3]其关系到国家经济安全、国防安全和战略性新兴产业发展。党的二十大报告指出，要提升战略性资源供应保障能力；国家“十四五”规划明确提出，保障战略性矿产资源安全，并强调提高矿产资源开发保护水平，全面提高资源利用效率。因此，战略性关键矿产资源高效利用已成为当前亟待解决的问题。当前矿产资源高效利用主要体现在资源得到有效保护、产业发展水平高、生态可持续、政府服务监管高效等方面。[4][5]然而，战略性关键矿产资源的开发利用正面临资源耗竭、环境污染和循环利用低下等问题。低水平开发方面，中国稀土企业存在稀土开采难度大且对环境破坏性较强等问题，且面临污染难治理以及其他社会负外部性等难题。[6](P66)稀有金属生产加工企业普遍处于“散小乱差”，技术水平低，设备工艺落后，大量输出初加工的资源性产品。[7]王莹和彭秀丽认为，中国关键矿产资源产业绿色开发能力滞后，生态安全、环境资源浪费等问题比较突出。[8]资源循环利用方面，张福良认为，钴资源回收利用产业亟待加强，综合回收利用水平有待提升。[9]杜轶伦发现，中国在再生铟等循环利用技术方面尚处于空白。[10]梁飞等研究表明，铍是应用于核反应堆和核武器的具有可回收性的关键金属，而只有美国实现了其循环利用，中国尚处于初级水平。[11]由此，应加强战略性关键矿产资源开发利用治理，加快推动绿色低碳发展，全面提高资源利用效率。

区块链作为一种在不可信的竞争环境中低成本建立信任的新型计算范式和协作模式，[12]以其分布式记账方式、多节点共识机制、非对称加密和智能合约等技术手段，为战略性矿产资源高效利用提供了新方案。国内方面，张梦迪和高振记、[13]周永章等、[14]吴晗、[15]赵涵、[16]倪旭等[17]等对区块链在矿产资源领域发展应用进行了初步探索。然而，国内涉及区块链赋能战略性关键矿产资源高效利用的研究尚不多见，尤其是对于赋能路径以及可能面临风险研究不足，因而也缺乏相应的对策研究。鉴于此，本文拟在分析区块链概况的基础上，尝试研究区块链赋能战略性关键矿产资源高效利用方面的应用，及其面临的问题挑战和应对措施。分析区块链契合战略性关键矿产资源高效利用的技术特征；展望区块链赋能战略关键矿产资源高效利用的重点应用场景；梳理区块链赋能带来的风险与挑战；并根据分析结论提出政策建议。

二、区块链的赋能机理(一)区块链的技术特征

区块链本质是一种由多方共同维护，使用密码学保证传输和访问安全，能够实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖的记账技术, 具有去中心化、安全信任、共识机制、智能合约等技术特征。[18]区块链是多种技术与理论的融合创新，其中一种或几种技术的融合应用即可形成区块链系统中的特有的技术特征。本文参考付豪等[19]关于区块链技术逻辑下的制度供给的研究，从共识性、可信任、智能合约、协作机制和声誉机制等对区块链的技术特征进行阐述。

一是共识性。区块链的共识性体现为去中心化的分布式存储数据库，在技术环节主要通过运用时间戳、不对称密钥加密算法、Merkle树形结构、共识算法和奖励机制，使用对等式网络——P2P 网络实现去中心化信用的交易，为解决中心化模式存在的可靠性差、低效率等问题提出新的计算范式。[20]此外，在区块链技术框架下，PoW(工作量证明)、DPoS(股份授权证明)、PoS(权益证明)、Ripple Consensus、PBFT等共识算法能够解决在去中心化原则上节点间互相信任的问题。

二是可信任。区块链技术以其独有的信任建立机制，确保了整个系统对价值转移活动的记录、传输、存储，以此重塑了信用生成模式，让系统参与各方不必知晓其他参与方的信息且无需第三方担保。[21]可信任的技术特征融合了去中心化、多方维护、非对称加密(Asymmetric Cryptography)、时间戳(Time stamp)、可靠数据库等技术手段。

三是智能合约。智能合约是利用区块链技术在多个参与者之间建立合同的解决方案，其整合了可编程脚本、图灵完备、多重签名等技术，通过算法编程将契约转变成一种无需中介、自我验证、自动执行合约条款的计算机交易协议。[22]基于区块链的智能合约技术能够实现各种数据和资产的灵活嵌入，可以实现安全高效的信息交换、价值转移和资产管理。[23]

四是协作机制。区块链系统设计了产消者一体的节点平台，让产消者能够更充分地互动与博弈。其次，区块链开发了有层次的云机制，让点对点的 P2P 网络能够与传统云数据库并行运行，有助于区块链嵌入更多网链结构的参与主体。此外，三式记账法在复式账基础上增加第三项，以便让内外利益相关者及监管者根据不同权限即时访问账本，可在治理中形成审计、搜索、验证的信息披露机制。[16]

五是声誉机制。源于调和共识节点最大化自身收益的个体理性行为与保障去中心化区块链系统安全和有效性整体目标的追求，涵盖按量计费、代币奖励和数字声誉等技术手段。去中心化系统中的共识节点本身是自利的，最大化自身收益是其参与数据验证和记账的根本目标，必须设计激励相容的合理众包机制。区块链系统通过设计适度的经济激励机制并与共识过程相集成，而汇聚大规模的节点参与并形成了对区块链历史的稳定共识。[24]

此外，区块链具有可扩展性，[25]未来随着区块链赋能领域的拓宽以及信息技术的发展，会有更多技术手段融入区块链的技术架构，实现更加全面的制度供给。

(二)区块链赋能战略性关键矿产资源高效利用的机理分析

区块链的技术特征与战略性关键矿产资源高效利用具有高度契合性。

第一，共识性契合战略性关键矿产资源溯源体系构建及生态治理中的责权匹配问题。资源溯源体系的建立涉及多方主体，要求不同主体之间要形成共识，这与区块链的共识性技术特征相一致。另一方面，战略性关键矿产资源生态治理中面临的生态破坏度量难、生态补偿标准统一难等问题，也与区块链的共识性这一技术特征相匹配。

第二，可信任的技术特征有利于推进资源确权，为产业链供应链优化及生态治理提供信任环境。区块链的非对称加密、时间戳等技术手段能够保障数据记录、校验、存储和传输的准确性，有利于战略性关键矿产资源的精准确权。此外，信任环境的建立有利于推动产业链供应链的纵向一体化管理，实现产业链上下游的信息共享与协作优化。

第三，智能合约能够自动执行，减少了人为操作风险和违约风险，降低契约执行成本，有效规制契约的事前机会主义和事后机会主义。智能合约技术为产业链供应链优化提供了可行路径，同时也为调动社会公众、市场主体更多参与战略性关键矿产资源的生态治理提供了技术支撑。此外，智能合约技术有利于“黑名单”制度的落实，从而推动在矿业权交易、勘查开采、尾矿治理等环节实施更加精准的市场准入机制。

第四，协作机制能够优化产业链供应链上中下游的协作关系，推动实现战略性关键矿产资源价值链攀升。区块链的产消者一体云平台对应解决战略性关键矿产资源产业链供应链纵向关系治理的博弈机制，层次云机制有助于实现产业链供应链的多主体协同管理。

第五，区块链的按量计费、代币奖励和数字声誉等技术手段形成的声誉机制的技术特征，可应对战略性矿产资源产业链供应链优化和生态治理中的声誉机制，将公众监督、社会资本、信任、声誉等非正式制度嵌入治理机制，使非正式监管机制成为战略性关键矿产资源高效利用治理体系的有效补充。

表1 区块链赋能战略性矿产资源生态治理的内在逻辑

表1(续)

三、区块链赋能战略性关键矿产资源高效利用重点应用探索

区块链技术可应用于战略性关键矿产资源追溯体系构建、产业链供应链优化、生态治理和监管服务等方面。

(一)战略性关键矿产资源追溯

建立战略性关键矿产资源追溯体系，有利于强化对关键金属资源的管理。一方面，建设资源追溯体系是国家调控资源的重要手段。强化政府在矿产资源长期配置中的宏观调控职能，构建矿产资源的统一管理体系，将国家统一管理作为一项重大战略，确实能够弥补市场的失灵，这对中国矿产资源的长期、可持续开发利用具有重要的理论及现实意义。[26]另一方面，建立资源追溯体系有利于实现对关键矿产资源总量控制。而开采总量控制是我国针对优势矿产资源实行的一项重要宏观调控政策。[27]当前，资源追溯体系建设已受到监管部门重视。2015年，国务院办公厅下发《关于加快推进重要产品追溯体系建设的意见》(国办发〔2015〕95号)，明确提出以稀土矿产品、稀土冶炼分离产品为重点，以生产经营台账、产品包装标识等为主要内容，加快推进稀土产品追溯体系建设，实现稀土产品从开采、冶炼分离到流通、出口全过程追溯管理。

区块链技术作为能够实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖的记账技术，在追溯体系建设方面具有不可替代的优势。[28][29]肖丽等探讨了区块链技术在中药材溯源体系中的应用。[30]张延华等提出一种依托智慧农业的区块链溯源框架，并基于以太坊环境设计实现了一个农产品溯源系统。[31]周永章等[14]则提出了将区块链应用于地质勘探，从而实现地质勘查实物、资料、数据的区块链溯源管理。地质勘查实物、资料、数据的区块链溯源管理主要利用基于时间戳的链式区块结构。在分布式存储网络里，每一个结点对交易和区块的任何微小改变都会改变区块链上的合希值，使得区块链接状态改变，进而影响链状结构的溯源，因此具有极好的防伪溯源特性(如图1)。

图1 区块链溯源管理的原理

(二)产业链供应链优化

党的二十大报告强调，要着力提升产业链供应链韧性和安全水平，确保粮食、能源资源、重要产业链供应安全。党的十九届六中全会明确提出，要提升产业链供应链现代化水平。而我国战略性关键矿产资源产业链供应链发展虽取得长足进步，但仍然存在明显短板。资源安全方面，随着中国产业升级，与战略性新兴产业相关的钴、铌、钽、锆、铯、铼等矿产资源的需求将持续上升，未来我国多数矿种对外依存度仍将处于高位，资源安全压力较大。[32]产业链自主可控方面，作为世界上稀土资源最丰富的国家，我国稀土产业发展却一直停滞于低附加值的产业链前端，高附加值的后端发展滞后，与发达国家差距大，竞争力不强，深加工与应用发展后劲不足，产业发展呈现出明显的“低端锁定”发展态势。[33][34]此外，我国基于战略金属资源的高端产业自主核心技术匮乏，产品科技含量低、性能落后，长期处于中低端市场水平，高附加值深加工产品主要靠进口。[35]国际市场定价权及贸易投资方面，稀土、钨、锡等优势矿产资源却大量廉价出口，在国际市场上未能发挥优势，中国资源禀赋相对优势渐被西方国家资源整合所抵销。[5]中国拥有的一些矿产资源，尽管在拥有绝对储量优势和出口优势的条件下，往往也没有资源产品的国际市场定价权，且未获得应得的利益。[36][37]区块链在赋能产业链供应链优化方面具有显著优势。一方面，区块链的共识性、智能合约等技术特征为战略性关键矿产资源产业链供应链优化赋予了技术支撑，体现为将契约机制等制度引入产业链供应链治理；另一方面，区块链提供的可信任、声誉机制等为战略性关键矿产资源产业链供应链优化提供了非正式制度的治理路径。

本文以区块链应用于战略性矿产的尾矿综合利用与回收项目为例(如图2所示)。第一步，是将尾矿回收装置作为投资标的拆分为N个细分股权并予以确权；第二步，尾矿回收投资主体通过认缴股权写链，参与到尾矿综合利用与回收；第三步，利用智能合约实施投资分红，避免财务数据窜改、造假带来的投资人损失；第四步，建立尾矿回收的参与者关系，推动社会公众、社会资本参与尾矿回收装置股权认缴，矿业权人向投资人支付相应的费用，政府则向投资人提供必要的财政补贴、税收优惠，以此建立尾矿回收的多元化参与机制。

基于区块链的战略性矿产尾矿综合利用与回收系统在发挥市场机制、调动各类参与主体积极性、改善治理体系等方面具有显著优势。通过区块链对投资标的进行股权拆分、确权登记并基于智能合约完成投资分红，有利于保护投资者利益、调动各类主体积极性、融入更多社会资本，从而真正实现市场机制在战略性矿产资源高效利用中的主导地位。

图2 战略性矿产尾矿综合利用与回收系统工作机制

(三)生态治理及监管服务

生态问题是战略性关键矿产资源开发利用面临的突出问题。由于生态治理权责不明晰、权责不落实、监管保护制度不健全等问题，战略性关键矿产资源的开采利用与生态治理责任不相匹配，从而引发一系列生态治理难题。[38]自然资源普遍面临所有权方面的困境，产权过度违背国家所有的规范意旨，产权错位引发监管不力，而产权缺位引起自然资源的低效率利用。[39]过度依赖行政手段的同时，市场机制又严重缺失，从而严重制约了战略性矿产资源生态治理。[17]此外，战略性关键矿产资源面临的粗放开发、资源浪费及生态破坏等问题，与缺乏生态治理溯源体系紧密相关。

区块链作为新一代信息技术的重要组成，为推动战略性关键矿产资源生态治理及监管服务的创新提供了可行路径。杨煜和胡伟认为，区块链对生态环境治理主体实施的技术赋能，能够有效提升政府环境监管效能，优化市场生态交易功能，激发环保组织公益潜能并培育公众绿色生活动能。[40]关婷等通过研究发现，以区块链为代表的技术赋能创新有效提升了多元治理主体的自身发展前景和参与公共事务的能力，为治理主体间沟通提供新型平台与渠道，从而有效促进治理主体间互动，并有望在未来重塑治理结构与治理体系。[41]佘昱等研究表明，以区块链为代表的现代信息技术在环境监测领域发挥了突出作用，探索前沿信息技术在环境监测领域的深度应用是环境监测领域发展的重点方向。[42]

本文以基于区块链的多部门协同生态治理系统为例，如图3所示。该系统能够实现生态监管、环境监测、社会主体、市场主体等多方共同参与，并有效记录、校验、存储和传输生态治理的全链条数据信息，实现对战略性关键矿产资源生态治理的全过程监管。与传统的治理模式相比，该系统在降低对账工作量、控制数据传输成本、提升容错空间、改善工作效率等方面具有突出优势。在数据传输方面，实现去中心化和可信任；在监管模式上，依托区块链多方协作机制的技术特征，既强化了自然资源部门等政府监管部门“正式监管”的效力，也推动了以新闻媒体、社会公众等为主体的“非正式监管”的参与深度和广度。

图3 多部门协同生态治理系统工作机制

四、区块链赋能战略性关键矿产资源高效利用需要防范的风险

资源高效利用是区块链赋能应用的重要潜在场景，未来发展空间巨大，但同时也应关注到区块链赋能应用仍处在初期探索阶段，在推广应用中必将面临来自技术、法律、制度等方面的诸多难题和挑战。

(一)区块链应用面临的潜在技术风险

作为一项重要的新兴科技手段，区块链应用的过程中会衍生潜在的技术风险。一方面，区块链技术本身的复杂性以及推广应用过程中面临的不确定引发的潜在技术风险。另一方面，战略性矿产资源高效利用是未知的应用场景，区块链赋能应用的探索过程可能面临各种不确定性。此外，区块链的技术特征有利于解决信息和价值传输中的链上信任危机问题，但是数据源头的物理层面的信任问题无法彻底解决，如何在源头解决上链信息的造假问题还需要新的制度安排。

(二)基于区块链的创新可能超前于地矿产业信息化水平

随着现代信息技术的高速发展，地矿产业开始注重应用新型技术，但是相对于西方发达国家而言，依旧具有很大的发展空间。[15]总体而言，在我国战略性关键矿产资源领域，各类新技术、新方法、新工具的应用尚处于起步阶段，特别是区块链、人工智能、工业物联网等新一代信息技术的普及推广仍需要较长一段时间。基于区块链的创新应用可能面临新技术的超前发展与产业应用不相匹配的问题。具体而言，战略性关键矿产资源产业现阶段的人才储备、技术手段、制度安排等可能面临难以适应新技术应用的困境。此外，战略性关键矿产资源评价动态预警机制尚未建立，涵盖全产业链的战略性关键矿产数据平台尚未搭建，影响区块链的赋能应用和政策制定的精准性。

(三)区块链赋能应用面临较大的财务成本高压力

与传统模式相比，区块链技术的推广应用在系统研发、场景实现及软件维护等方面可能面临持续且高昂的成本投入问题。长期而言，对于区块链的研发投入将取得潜在的财务回报，但是短期内能否承担其巨额的资金投入，是考验行业主体的一道难题。

(四)区块链赋能应用面临不足的问题

技术进步往往伴随着政策法规配套体系不足等制度变迁滞后问题。区块链作为一项崭新的信息技术，其推广应用面临监管难题。传统的监管模式具有鲜明的“中心化”特征，而“去中心化”是区块链的典型技术特征，如何调和两者之间的矛盾，需要更好的制度安排。

此外，当前关于战略性关键矿产资源高效利用的一系列制度安排，并未完全考虑到区块链这一新技术赋能带来的新的应用场景。如何解决短期内制度变迁滞后于技术进步这一制度障碍，是推动区块链赋能应用面临的重要问题。

五、区块链赋能战略性关键矿产资源高效利用的对策建议

战略性关键矿产资源高效利用是区块链赋能应用的重要潜在场景。区块链的技术特征契合战略性关键矿产资源高效利用的需要，在资源追溯、产业链供应链优化、生态治理及监管服务等方面具有广泛发展空间。积极探索“区块链+战略性矿产资源高效利用”新模式。注重顶层设计，不断提升创新空间，完善监管体系，持续支持区块链赋能创新应用。

(一)加强区块链赋能应用的顶层设计

区块链赋能战略性关键矿产资源高效利用具有广泛的应用前景，但相关技术标准和监管规则尚不明确，因此应当建议广泛听取行业意见，吸收基层经验，加强顶层设计，形成统一的区块链技术标准、行业规范和法制框架，减少不统一、不规范和不合规所导致的冲突与摩擦，为行业发展提供正确指引。同时，进一步加强政策保障，适时制定“区块链+战略性矿产资源高效利用”指导意见，加强区块链政策与相关政策衔接，形成相对统一的制度支撑。此外，探索搭建涵盖矿产资源、区块链、市场等全产业链的战略性关键矿产数据平台，系统开展战略性关键矿产品供需分析和供应链风险评价，建立监测预警报告制度，完善应对措施，强化新技术应用资源领域风险应对能力。

(二)提升区块链赋能应用的创新空间

推动区块链更好地赋能战略性关键矿产资源高效利用，需要强化区块链的技术风险防控。这要求推动去中心化平台、光纤网络基础和量子计算机技术等区块链的配套、反制性技术的并行研发，[43]确保区块链在新领域赋能应用的安全性和稳定性。此外，可从人才、平台建设，一是围绕系统平台建设、核心技术研发等关键环节培养创新人才，二是围绕区块链平台的应用端做好应用场景人才应用操作培训工作，确保区块链系统赋能应用的创新性有效性。

(三)降低区块链赋能应用的使用成本

基于区块链的创新应用在初期探索阶段面临高昂的财务成本压力，这需要加大财政资金投入，有效减轻市场主体开发新技术面临的财务风险，推动区块链技术的产学研有机结合，推进区块链在战略性矿产资源高效利用领域的技术研发。此外，应积极引导社会资本有序流入区块链赋能研发领域，激发市场主体开发和使用区块链系统的积极性，提升区块链赋能战略性关键矿产资源高效利用的深度和广度，从而有效降低区块链赋能应用的使用成本。

(四)完善区块链赋能应用的监管体系

面对区块链这一新兴技术带来的监管难题，应多措并举，建立健全区块链赋能应用的监管体系。一方面，要改善区块链赋能战略性矿产资源高效利用应用场景的外部环境，完善对区块链系统上链信息的全流程监管，从源头确保上链信息的真实有效性。另一方面，建立和推行必要的行业技术标准，加强对区块链系统技术风险的监管和指导，从监管的模式、技术和手段着手，提升监管体系对于区块链技术创新的适应性，有效规避新技术发展的潜在风险及监管制度问题，提升区块链赋能战略性关键矿产资源高效利用的应用实效。