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退出《巴黎协定》 美离不开6种能源金属



外媒报道,11月4日,美国将正式退出具有里程牌意义的《巴黎协定》。《巴黎协定》是2015年12月12日在巴黎气候变化大会上通过、2016年4月22日在纽约签署的气候变化协定。美国宣布退出《巴黎协定》,成为迄今为止唯一退出《巴黎协定》的缔约方。

为了避免全球变暖带来的灾难性的影响,全世界必须在这十年里大幅削减碳排放量。减少碳排放,不仅会影响到汽车行业,而且还会影响到石油、冶金、电力、钢铁等多个行业。全球能源需求加速增长和过度使用化石燃料引发了严重的环境污染和能源安全问题,发展清洁能源已成为实现能源转型和改善能源安全的必要条件。

《世界能源展望2019》对未来清洁能源发展进行了评估,在既定政策情景模式下,风能和太阳能光伏发电量将占2040年新增发电量一半以上。越来越多的国家设定了清洁能源的份额目标,丹麦将在2050年之前摆脱对化石能源的依赖,欧盟的清洁能源份额到2020年将达到20%,到2030年将达到27%。

日本将发展清洁能源计划列入国家能源安全政策,2012年制定的《矿产资源保障战略》,明确提出将铁、、铝、铅、锌、铼、镁等30种矿产作为战略性矿产,并把矿产资源战略作为国家支柱基础性战略。美国也曾在2018年5月更新关键矿产清单,其中主要涉及稀土、铍、钴、镓、锗、铟、锂、铌、铂族金属、铼、钽、钨、锆等稀有矿产。

然而,清洁能源技术的突破、推广和应用与金属资源密不可分。不仅需要铜和铝等基本金属,更加离不开铟、镓、钕、镝等关键金属。

世界银行的报告称,在低碳的未来,对多种廉价金属和贵金属的需求会十分强劲,除了常见的钴、锂和稀土元素外,还包括铝、银、钢、镍、铅和锌。研究发现清洁能源技术通常依赖的关键金属包括锂、钴、镍、锰、铜以及稀土金属

锂——21世纪能源金属

锂是密度最小、金属活动性较强的一种重要能源金属,具有优异的储能性能、较高的熔沸点和较低的密度和硬度,战略价值极高,被广泛应用到电池、玻璃、陶瓷、润滑剂、空气处理、铝冶炼等各个领域。全球近50%的锂消费于锂电池领域。自然界中,锂主要来源于锂辉石、锂云母、铁锂云母等固体含锂矿物以及盐湖卤水。

张泽南等在《中国锂矿资源需求预测》一文中利用部门消费法,按照行业用锂量对我国锂电池行业、玻璃行业、陶瓷行业、润滑脂行业以及空气处理行业5个主要用锂部门需求进行了预测,并对其他用锂部门进行了预测。预测结果显示:我国未来锂电池行业需求将呈几何级增长,玻璃行业与陶瓷行业稳步增长,其他行业保持缓慢增长的态势,并得出我国未来锂矿资源的需求量分别为2020年19万t、2025年31万t、2030年50万t。

镍、钴、锰

新能源汽车主要包括纯电动汽车(BEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)及燃料电池汽车(FCEV)。当前销售的纯电动汽车、插电式混合动力汽车、混合动力汽车(部分)中,锂电池是主流的动力电池。锂电子电池主要含有锂、钴、镍、锰、石墨等矿产,电池负极材料主要为石墨,正极材料主要有镍钴铝(NCA)、镍钴锰(NCM)、磷酸铁锂(LFP)等。

其中,镍钴锰三元电池材料由于金属元素配比不同,还可以分为NMC111、NCM433、NCM532、NCM622、NCM811等。

预计未来几年电池对镍的需求也将激增。美国地质勘探局的数据显示,2017年全球产量为210万吨,储量为7400万吨。以这种速度,目前的储量开采可以持续35年左右,而所有已知的陆地资源则可以持续70年左右。

根据美国资源调查局2015年发布的数据显示,全球铜储量共约7亿吨。其中包括:智利2.09亿吨,澳大利亚0.93亿吨。秘鲁0.68亿吨、美国0.35亿吨、墨西哥0.38亿吨、中国0.3亿吨、俄罗斯0.3亿吨、印度尼西亚0.25亿吨、波兰0.26亿吨、赞比亚0.2亿吨、刚果(金沙萨)0.2亿吨、加拿大0.11亿吨、哈萨克斯坦0.06亿吨、其他国家0.9亿吨。

2018年全球对铜的需求已经达到了2360万吨,并且到2027年,这一需求有望达到3000万吨,以平均每年2.6%的速度增长。

稀土元素(REE)是化学元素周期表ⅢB族中原子序数为21、39和57~71的17种金属元素的总称,包括钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及镥(Lu)。依据稀土元素原子电子层结构、物化性质及它们在矿物中的共生情况和不同离子半径拥有不同性质的特征,通常将其分为两组:轻稀土元素或铈组稀土元素(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕),重稀土元素或钇组稀土元素(钪、钇、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥)。稀土是重要的新能源原材料,在现代工业发展中具有许多不可替代的用途。

世界稀土资源丰富,但分布不均,近93.11%的稀土探明储量集中在美国、澳大利亚、俄罗斯、越南、巴西和中国等少数国家。作为中国最为重要的战略性优势矿产资源之一,稀土在全国范围内均有分布,矿床类型以碱性岩-碳酸岩型、花岗岩型、砂矿型和风化壳离子吸附型为主,集中分布于华北陆块北缘、内蒙大兴安岭、上扬子、下扬子、华南与三江等6个成矿省。

每一种稀土金属都有其独特的特性,成为一系列技术的重要组成部分。例如,用于包括高效照明、催化转换器到风力涡轮机、电动汽车和计算机硬盘驱动器中使用的磁铁。其中钕和镨,合称为“NdPr”,用于电机的磁铁。美国能源部和欧盟的报告都将稀土、钴和其他几种金属材料列为关键材料,因为它们对清洁能源的重要性、高供应风险和缺乏替代品。还有许多其他金属在清洁能源生产和低碳技术中得到了应用,例如铟和镓被用在光伏薄膜的涂层中,也被欧盟的报告认定为关键材料。


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