中国粉体网讯 战略性关键矿产是对国家经济发展至关重要、对战略新兴产业不可或缺，同时又被赋予地缘政治色彩的一类矿产资源。战略性关键矿产资源具有空间分布不均衡、时间尺度不可再生、丰度维度稀缺和物性维度难以替代“四重属性”。战略性关键矿产的这“四重属性”及其在国防军工、高端制造及新兴战略产业发展中的不可或缺性，使之成为当今世界大国竞争和博弈的重要焦点。
近年来，为应对中国快速发展带来的挑战，加强在经济、科技领域对中国的竞争优势，维护其世界统治地位，美国和欧盟两大经济体高度重视关键矿产安全，制定了完整的战略。美欧近年关键矿产战略调整将中国作为主要竞争对手，强调供应链“去中国化”和抵消中国资源优势，对我国资源安全乃至国家安全具有重大和深远的影响，值得我们高度重视。
中国、美国、欧盟战略性关键矿产
（来源：王安建等：大国竞争背景下的中国战略性关键矿产资源安全思考）
资料表明，中国、美国、欧盟战略性关键矿产种类重合度较高，其中主要有16种战略性关键矿产被中美欧所共同关注。以下，我们一起来了解这16种关键矿产的应用领域。
铝（铝土矿）
铝用途广泛，从建筑到运输、电缆、包装材料和日用品。90%以上的铝土矿用于生产原铝，其余用作耐火、研磨材料等。在中国124个产业部门中，有114个部门使用铝土矿资源产品。特别是作为“飞机金属”，铝是各种航空飞行器中用量最多、最广的金属。
（图源：pixabay）
波音767飞机使用铝合金约占机体结构质量的81%。C919大飞机铝合金材料的用量约占材料总量的70%。铝及铝合金也是车辆、舰船大量使用的结构和功能材料，美国“福特”号航母电磁炮发射轨道和炮弹都由铝合金制造。铝金属用于芯片焊盘铝基板、硅铝合金用于半导体封装壳体，铝-空气等燃料电池技术也在研发中。
稀土
稀土永磁材料占稀土用量的35%以上，典型应用包括计算机硬盘驱动器，智能手机扬声器、拾音器和振动装置，机器人步进电机和伺服电机，飞行器惯性导航系统，飞机发动机控制器，高铁永磁牵引电机，新能源汽车电动机，风力发电机，核磁共振等；以及卫星、雷达等的行波管、环行器，导弹制导系统中的电子束致聚焦和方向舵驱动。
稀土作为添加剂为玻璃提供颜色和特殊的光学性能。镧和镥极大地提高光学玻璃折射率，镧在相机镜头使用，镥在浸入式光刻物镜使用。许多稀土单独或复合用于为平板显示器和发光二极管制造荧光粉。钆荧光粉用于X射线成像和各种医疗应用，如核磁共振成像。稀土荧光粉和掺镧玻璃成功应用于夜视系统，海湾战争中多国部队就是用这种夜视镜一次又一次地观测伊军目标。
催化剂是稀土的另一个重要用途。镧基催化剂用于炼油，铈基催化剂用于汽车尾气催化转化器；少量的钕、镨和钇被用作催化剂以减少汽车一氧化碳的排放。
钢铁和铸铁工业一直是稀土应用最多的领域之一。有色金属及其合金中加入少量的单一或混合稀土金属后，可以提高耐热性、强度、抗蚀性和加工性能。镨、钕用作镁铸件的合金添加剂，这样的镁合金用于飞机发动机的生产。添加混合稀土的铜基合金用于集成电路引线框架，稀土金属硅化物广泛用于微电子器件中的源、漏、栅极与金属电极间的接触，添加稀土元素的无铅焊料、基板用于集成电路封装。
大约90%的激光材料都涉及到稀土。钇铝石榴石（YAG：Y3Al5O12）晶体是当今普及的一种在室温下可获得连续高功率输出的激光晶体，用于激光测距、激光制导、激光通信。钇铁石榴石是微波雷达控制高频信号的组分，在雷达遥控遥测、导航及电子对抗中有特殊用途。钕掺杂钇铝石榴石激光器等设备常用于医学和工业部门。
锂
全球约3/4的锂用于锂离子电池，锂离子电池技术是发展可再生能源（储能）和电动汽车所必需。陶瓷和玻璃是锂的第二大应用领域。锂也被用来制作高温润滑剂，为合金增加强度，以及用于热交换。有机锂化合物在精细化工中得到广泛应用。
锂制剂被作为情绪稳定药物使用。利用中子轰击6Li可以制取3H（氚）。锂是电解铝工艺所需的一种少量但关键的成分，氢氧化锂用于压水堆水化学（pH值）控制，氟锂铍可用于钍基熔盐反应堆冷却剂。
铍
铍的最大用途是合金，其次是氧化铍陶瓷。铍-铜合金（通常含有高达2.5%的铍）无磁性可在陀螺仪或核磁共振设备中使用，也用于制造触点和连接器、开关、继电器。铍-镍合金用于生产耐磨和尺寸稳定的高温弹簧、触点和连接器，铍-铝合金对于生产具有高刚度重量比和低表面振动的飞机和卫星结构部件具有价值。
铍金属用于光学瞄准系统和火控系统，在核电厂和核武器中作为中子反射器，也被用于大型强子对撞机加速器。铍玻璃和薄箔用于卫星铍镜、天文望远镜、光学制导系统。在硅芯片和金属安装底座之间使用氧化铍陶瓷的半导体器件在发热回路（如气流少或暴露于高环境温度的电路）持续时间更长，用于导弹制导系统、雷达和手机发射器。
氧化铍陶瓷用于制造高性能微波器件、真空管、磁控管和气体激光器的部件，对于核磁共振成像（MRI）仪、医疗激光器和便携式除颤器等关键的医疗技术设备至关重要。高纯度铍金属已被作为国际热核聚变实验堆面向等离子体第一壁材料。
铌
铌和钽都是高温合金元素。全球约3/4的铌用来生产各种钢合金，用于管道、道路和建筑等领域。镍基、钴基和铁基超合金中都含有铌，用于喷气发动机部件、核反应堆包壳、燃气轮机、火箭组件、涡轮增压器系统以及其他耐热和燃烧设备。
铌合金（如NbTi和Nb3Sn）超导磁铁用于核磁共振、粒子加速器以及超导电动机、超导电缆、磁悬浮机车等。铌锆合金作为牙科合金和骨植入物已得到应用。掺杂铌氧化物可以作为太阳能电池的薄膜电容器。用铌构建新型无机框架用于生物质转化和太阳能收集。铌酸锂是非线性光学仪器中的重要材料。
钽
钽的最大用量在钽电容，占一半以上。钽电容是保障集成电路完整性的重要器件，在手机、硬盘驱动器和植入式医疗设备（用于助听器和起搏器）中广泛使用，迄今尚未发现可不损失性能的替代品。
钽可用作更坚固基材（如不锈钢）上的涂层，用于血管支架、板、骨置换、缝合夹和线等医疗应用。钽环件被用于半导体芯片磁控溅射过程以提高产额。钽酸锂是激光技术、红外技术、电子工业中广泛应用的铁电材料。
碳化钽耐超高温陶瓷应用于工具钢、耐磨损部件、硬质涂层、导电薄膜、光学涂层以及飞行器前缘和鼻锥等领域。含Ta2O5或Nb2O5的高折射率低色散光学玻璃是重要兵器材料，对于提高摄影观测瞄准系统成像质量和简化设计有重要意义。
镓
超过80%的镓用于半导体行业。砷化镓的应用包括手机里的高速逻辑芯片和前置放大器等，而铝镓砷和铟镓砷是蓝光激光二极管的发光材料。砷化镓能够直接将电转换为激光，用于制造光电子器件（激光二极管、发光二极管、光探测器和太阳能电池）。砷化镓还用于生产高度专业化的集成电路、半导体和晶体管，是国防应用和高性能计算机所必需。
氮化镓主要用于发光二极管和激光二极管、电力电子和射频电子器件的制造，在有线电视传输、商业无线基础设施、电力电子和卫星市场应用。
铜铟镓硒薄膜光伏发电具有较高的吸收系数。由于镓的高沸点，用于制造测量极高温度的温度计。液态镓金属热对流的基本特性被用来研究行星和天体物理磁流体动力学的各个方面。相控阵雷达大量使用单片微波集成电路作为发送/接收单元，砷化镓基金属-半导体场效应晶体管是单片微波集成电路的核心。
锗
光纤、红外、太阳能、半导体等是锗的重要应用领域。四氯化锗用于制造光纤电缆，在硅芯中加入锗成分以增加其折射率，并最大限度地减少长距离信号损耗。用于瞄准和测距的砷化镓基激光器需要使用锗透镜和窗口。
军事广泛使用红外成像设备监视、侦察和获取目标，越来越多地用于遥控无人武器和无人机；红外光学设备也用于边境巡逻和应急小组进行搜索和救援行动。
锗基板砷化镓多结太阳能电池是目前效率最高的太阳能电池，也可作为陆基集光器用于大规模发电站。锗基板还用于高亮度发光二极管作为液晶显示器背光源以及车辆大灯和尾灯。
锗的其他用途包括化疗、冶金和荧光粉，以及作为生产塑料聚乙烯对苯二甲酸酯（PET）树脂的催化剂。
铟
铟的主要用途是氧化铟锡，超过铟所有应用的2/3。其他包括焊料、合金、半导体等。用于触屏设备、智能手机和液晶电视的氧化铟锡是一种独特的材料，既导电又透光，其透光性是这些应用所需的关键性能。氧化铟锡还是大多数太阳能电池的重要组成部分。
合金和焊料是铟的第二大用途，含铟的焊料具有抗裂纹、耐热和抗疲劳性，在电子设备上使用，同时抑制金成分的析出。某些类型的铟合金可用作非金属材料如玻璃、釉面陶瓷和石英之间的黏合剂。
铟也用于牙科合金和白金合金。银铟镉合金还用作核反应控制棒。铟的另一个重要用途是半导体材料，包括锑化铟、砷化铟、磷化铟、铟镓砷等，用于发光二极管和激光二极管，发光二极管主要用于光学数据传输、少量用于显示屏，激光二极管用于光纤通信。
钒
钒主要用作钢铁的合金化剂，改善钢的品质，提高钢的强度和硬度，尤其能改善钢的热处理品质。军用车辆要求极好的越野性能，含钒钢能满足这一点，几乎所有的坦克和汽车都离不开含钒钢，无论是结构件还是重要的弹簧。
钒的主要非冶金用途是用作马来酸酐和硫酸生产的催化剂。全钒液流电池是储能装置的选择之一。当冷却到室温以下时二氧化钒从导电金属过渡到非导电绝缘体，这种金属−绝缘体转换可以使用一系列外部参数（如压力、掺水和应用电场）进行控制，因而二氧化钒广泛用于涂料和传感器。
钛
世界上约93%的钛被用于钛白粉（TiO2）颜料，约2.5%的钛被用于生产具有高强度和耐腐蚀性的钛合金。从制药到油漆，从化学到珠宝，钛随处可见。
在航空发动机上，高温钛合金主要用于制造压气机和风扇的盘件、叶片和机匣等零件，中国Ti-60合金加入了约1%的稀土元素钕（Nd），在一定程度上改善了合金的热稳定性。
钛还用于焊接杆涂层以保护焊接表面免于与大气产生反应，以碳化物和其他钛化学品形式用于电子设备的陶瓷部件，以合金形式用于造船、深海石油探采以及地热发电设施。
在钢铁行业，钛用于脱氧、粒径控制以及控制和稳定碳和氮含量。钛越来越多地用于制造医疗器件，如髋关节和膝关节、骨螺钉和板以及牙科植入物。
几乎所有超声波仪器中都要用到钛酸钡压电陶瓷。钛酸钡可以置于铁轨之下测量火车通过时候的压力，医生用它制成脉搏记录器。用钛酸钡做的水底探测器可以看到暗礁、冰山和敌方潜艇等。
钴
在全球范围内，钴的主要用途是生产锂离子、镍镉和镍氢等可充电电池的正极材料，用于消费电子、电动和混合动力汽车、储能装置和电动工具。电池占钴用量的60%以上。
钴基超合金主要用于喷气发动机、工业燃气轮机、舰船燃气轮机的导向叶片和喷嘴导叶等部件。由钴和碳化钨制成的复合硬质合金被金属加工、采矿、油气钻探以及建筑行业用作切削工具和耐磨部件。金刚石工具中，钴是将耐磨颗粒结合在一起的基质。钴用于制造永久和软磁性合金。含钴的钢包括用于切削刀具的高速钢和强度大、韧性强、可加工性强的镶结钢。其他含钴合金具有耐腐蚀和（或）磨损或特定的热膨胀特性。
钴的其他化学应用包括动物饲料添加剂，钢带子午线轮胎的黏接剂，化工、石油和其他行业的催化剂，油漆干燥剂，玻璃脱色剂，瓷釉质的底釉，湿度指示器，磁性记录介质，颜料。
钴也是人类必需的微量元素，存在于维生素B12和一系列称为钴胺的其他联合酶中。在催化领域，钴可替代铂和镍调节交叉耦合反应。科学家正在研究用钴基催化剂调节光解水制氢反应过程的技术，这一技术的发展或可最终促进氢能的绿色利用。
钨
钨主要作为硬质合金成分用于各种切割工具耐磨零部件，占用量的60%。其次作为金属材料用于电气组件（灯丝、电阻和X射线管）以及超合金。高速钢、碳化钨金属陶瓷等硬质合金是消耗量极大的军工材料，含钨结构钢是现代兵器应用最多的钢种之一，钨是制造火箭、导弹喷管的关键金属，钨合金在穿甲弹、火箭弹和炮弹、药型罩等战斗部材料中得到广泛应用。
高纯钨及其合金（W-Ti、W-Si等）材料常用作物理气相沉积用溅射靶材，用于制造半导体集成电路的栅电极、连接布线、扩散阻挡层等。三氧化钨是第一种被确定的电致变色材料，在显示器和智能窗户中应用能够限制光和热量的传递。
锑
在美国，锑40%用于阻燃剂，36%用于铅锑合金和弹药，24%用于陶瓷、玻璃、橡胶等。三氧化二锑（Sb2O3）用于黏合剂、油漆、纸张、塑料和密封剂中的阻燃剂，也用作橡胶和纺织品内饰的阻燃背衬，通常与溴或氯基卤化物一道使用，阻燃剂的主要市场包括电子、塑料和用于制造儿童服装、飞机和汽车座椅罩以及床上用品的织物。
利用锑的抗腐蚀性，铅酸蓄电池中含有4%～6%的铅锑合金。在滚珠轴承、穿甲子弹和铅弹中，锑是一种金属硬化剂。橡胶工业使用锑作为硫化剂。在陶瓷和玻璃制造中也使用锑，例如使用合适的稳定剂和着色添加剂，除长波红外线外，三氧化二锑玻璃可对所有可见光不透明。
高纯度的锑金属（≥99.999%）被半导体行业用在硅晶片中制造红外探测器、二极管和其他器件。石墨轴承用锑浸渍以提高热耐受性。在核反应堆中，锑和铍被用于启动中子源。“黑锑”是精细研磨的金属锑，用于金属和石膏铸件青铜镀。硫化锑是制造弹药引体、雷管、烟幕发生器、视距探测壳、示踪弹和安全火柴电弧触发面的关键助燃成分，还提供烟花中的“闪光”效果。
石墨
电池、刹车片、润滑剂、粉末冶金、耐火材料、炼钢等是当今石墨的主要应用领域。手机、平板电脑芯片散热均要使用天然石墨散热薄膜。高导热柔性石墨（散热）膜是航天器三线阵电荷耦合立体相机成像质量的重要保障条件。
天然石墨是高温高压法合成金刚石的原料。球化石墨用作锂离子电池负极材料，氟化石墨用作锂原电池正极材料，膨胀石墨用作燃料电池双极板可能成为未来石墨最主要用途。膨胀石墨（柔性石墨）也用作核电阀门、飞机发动机气缸垫等密封材料，船舶防腐涂料，红外屏蔽（隐身）材料，雷达遮蔽材料等。氟化石墨也是飞机发动机润滑剂。
美国研制的石墨/环氧树脂复合材料（超黑粉），对雷达波的吸收率达到99%，且在低温环境下具有良好的韧性。等静压石墨是制造单晶硅炉、有色冶金连铸石墨结晶器、电火花石墨电极、高温气冷堆堆芯结构等的高附加值材料。
超过50%的萤石用于氟化工，氟化工对萤石的利用首先是转化为氟化氢（氢氟酸），作为生产其他含氟化学品的主要原料。其他主要用途包括陶瓷、玻璃、炼钢（助熔剂）、钢铁铸件以及焊条涂层。
氢氟酸是炼铝的关键原料。电子级氢氟酸应用于大规模集成电路、薄膜晶体管等刻蚀和清洗工艺，是半导体制程应用最多的化学品之一。氢氟酸还是溶解精制氢氧化铍制取核纯级金属铍的关键材料。六氟化铀是现行铀浓缩提纯流程气体扩散-离心法的关键材料。
氟化合物最著名的例子莫过于不粘锅上广泛使用的特氟龙（聚四氟乙烯）。当今大约20%的医药产品、30%的农用化合物都含有氟。
在电池领域，改性聚偏氟乙烯是锂离子电池隔膜材料、六氟磷酸锂是锂离子电池电解液的主要成分。
氟橡胶用作航空发动机、导弹和飞船燃料系统等密封材料，二氟化镁用作导弹红外跟踪器窗口材料和宇宙飞船紫外光学仪器透镜材料，含氟涂料作为雷达表面涂层、舰船防腐涂料等。氟气用于氟原子激光器已经实用化，聚偏氟乙烯作为压电材料已经在海底侦测网络、声纳等方面得到应用。
资料来源：
张生辉等：中国关键矿产清单、应用与全球格局，中国地质调查局
王安建等：大国竞争背景下的中国战略性关键矿产资源安全思考，中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心
李建武等：美欧关键矿产战略及其对我国的启示，中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心
（中国粉体网编辑整理/平安）
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