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稀土是什麼?稀土元素?稀土用途?各國生產量?
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劉茜汶
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稀土是什麼?稀土元素?稀土用途?各國生產量?

2023 年 4 月 6 日

 
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稀土是什麼?最近看到不少新聞在講「 稀土 」,含美國在內的許多國家,在軍事、高科技產業方面都需要仰賴「稀土元素」,美國甚至有 8 成的稀土是來自中國。稀土顯然成為貿易戰下新一輪的導火線,但什麼是稀土?稀土元素有哪些?稀土用途是什麼? 稀土產地在哪?股感今天要帶你一起來搞懂!

編按:2023/04/06 更新,在美國、日本以及荷蘭相繼祭出晶片製造設備出口限制令後,中國正考慮以禁止某些提煉和加工稀土的技術出口來反制,由於中國是稀土的最大出口國,因此這預計將會對供應鏈產生若干影響。

稀土是什麼?

稀土( Rare Earth)如字面涵義,是指蘊藏量比一般金屬稀少許多的金屬。地球上有很豐富的金屬存在著,而在這之中還有 30 多種「稀有金屬」存在,以我們今天要討論的稀土來說,許多國際機構會將這些稀有金屬,分為「輕稀土」或「重稀土」,但新聞中所討論的「稀土」,屬於輕稀土,主要有 17 種。

金屬與稀有金屬,通常是混合存在於地殼上的,打個比方,若我們在地殼中挖掘到金屬——鋁,同時就有可能提煉出它的副產品鎵,只是「鎵」的比例通常會小於鋁非常多。提到「鎵」的用途,它通常會被用來作為半導體基材的摻雜劑,電子設備中也都會大量使用鎵,它的主要化合物砷化鎵,則被用於微波電路、高速轉換電路、紅外線電路。可見小小的化學元素,影響的通常是整個產業鍊。

稀土元素

稀土元素有哪些?

稀土金屬共有 17 種,大部分你應該都念不出來,不信你可以試試看自己唸得出幾個。具體的稀土金屬包括:鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、鉕(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鎦(Lu)以及 鈧(Sc)和釔(Y),稱為稀土元素(Rare Earth),簡稱稀土(RE)。如果你觀察元素週期表,就是下圖黃框起來的幾個元素。

稀土元素週期表

▲圖片來源:Flickr

稀土用途是什麼?

稀土雖然罕見,但他用途的廣泛你可不得不知。舉凡電動車、手機、永久磁鐵、風車、高鐵、醫學掃描機、雷射、光纖資料傳輸、螢幕磷光體、銀行紙鈔防護、催化劑等,都會用到大量的稀土元素,可以說支撐我們日常生活的一切。

更具體一點, 將 17 樣 稀土金屬各自的主要工業用途詳列,可以參見天下文化出版的《稀有金屬戰爭》一書。在這本書中,作者皮特龍指出,「戰略性的稀有金屬稱為『稀土金屬』,共有 17 種,非常難以替代」。他也補充到,大部分廠商都無法缺少這些稀土資源,稀土能源的主要工業用途有:

稀土金屬的主要工業用途
稀土金屬 用途
鑭(La) 超導化合物、透鏡、照明
鈰(Ce) 觸媒轉化器、石油精煉、金屬合金
鐠(Pr) 打火石、染料、磁鐵
釹(Nd) 永久磁鐵、自觸媒、石油精煉、雷射
鉕(Pm) 發光化合物
釤(Sm) 飛彈磁鐵、永久磁鐵、電動馬達
銪(Eu) 雷射、核反應爐、照明、地球化學、陰極管之紅磷
釓(Gd) 陰極管之磷光物質
鋱(Tb) 陰極管綠色螢光的活化劑、永久磁鐵
鏑(Dy) 永久磁鐵、混合式馬達
鈥(Ho) 雷射、磁性應用、超導化合物
鉺(Er) 遠距光學通訊網路、核醫學
銩(Tm) 可攜式 X 光機、雷射、高溫超導體
鐿(Yb) 不鏽鋼、雷射晶體活性離子、可攜式 X 光機
鎦(Lu) 貝他射線發射體
鈧(Sc) 照明、信標器、鋁合金
釔(Y) 陰極管之紅光發光器、超導合金、耐火磚、燃料電池、磁鐵
資料來源:天下文化《稀有金屬戰爭》,附錄12 稀土金屬的主要工業用途,Guillaume Pitron 著,蔡宗樺 譯。出處:Senat, British Geological, Ecole de guerre economique, Congressional Reseaech Service, Portail de lIe.

稀土世界各國生產量

根據 2021 年美國地質調查局 (USGS) 資料,中國是目前世界第一大稀土礦生產國,也是稀土礦第一大出口國,約占世界出口額總量的 37% 。剛剛我們有提到,稀土又分為重稀土、輕稀土,但無論是我們文章今天探討的「輕稀土」,還是其他重稀土,中國都是世界的主要生產國。

開採量 儲量
2020 2021
美國 39,000 43,000 1,800,000
澳洲 21,000 22,000 4,000,000
巴西 600 500 21,000,000
緬甸 31,000 26,000 NA
布隆迪 300 100 NA
加拿大 830,000
中國 140,000 168,000 44,000,000
格陵蘭 1,500,000
印度 2,900 2,900 6,900,000
馬達加斯加 2,800 3,200  NA
俄羅斯 2,700 2,700 21,000,000
南非 790,000
坦尚尼亞 890,000
泰國 3,600 8,000 NA
越南 700 400 22,000,000
其他國家 100 300 280,000
總量 240,000 280,000 120,000,000

全球稀土的產量和儲量表
資料來源:USGS

土耳其發現大量稀土資源

2022 年 7 月 5 日,土耳其能源和自然資源部表示在土耳其的 Beylikova 地區發現了 6.94 億噸稀土元素。早在 6 月 28 日,土耳其總統艾爾多安在召開內閣會議後宣布土耳其發現巨量稀土資源。並宣佈在 Beylikova 地區建設一個生產設施,每年將處理 1,200 噸礦石。試生產結果出來後,將立即啟動工業生產設施的建設。

土耳其發現稀土的真實性?

業內通常使用稀土氧化物(REO)作為稀土儲量、產量和銷量的統計口徑。據美國地質調查局(USGS)數據,全球已探明稀土資源儲量為 1.2 億噸。其中,中國儲量約為 4400 萬噸,佔比 37% ,位列全球第一。若「6.94 億噸稀土元素」指的是 6.94 億噸稀土氧化物,那這相當於全球已探明稀土儲量的 5.8 倍,對現有稀土市場和稀土價格的影響不可小覷。正因如此,土耳其新發現的稀土儲量的真實性受到質疑。

若「 6.94 億噸稀土元素」為礦石儲量,則可轉化為約 1218 萬噸稀土氧化物。稀土儲量仍次於中國、越南、巴西、蒙古國。目前,根據土耳其能源和自然資源部相關內容原文,其中確實提到了 6.94 億噸稀土元素,但並未指明是稀土氧化物的儲量還是礦石的儲量。

中國著名的稀土、稀有金屬系列產品供應、服務企業——盛和資源於 7 月 6 日發布文章《土耳其Eskisehir稀土礦REO儲量分析》稱,地質專家綜合分析認為:在土耳其境內的 Beylikova 地區發現 6.94 億噸稀土的網路資訊推測傳播有誤: 6.94 億噸應該是礦石量,而不是稀土氧化物(REO)量。

土耳其發現大量稀土有什麼影響?

如果土耳其稀土礦真能滿足全球近一千年的需求。稀土礦經加工後,可為土耳其帶來數十億美元的收益,也將為該國的年輕人創造就業機會。

稀土礦要真正發揮商業價值並不容易。不但開發週期長,且需要具備冶煉分離技術。多國稀土資源豐富,開採動力充足,存在潛在增量,但短期內受到融資進展、開發建設週期限制、環保等要求影響,尚難以放量。上海鋼聯稀土分析師張詩儷表示,即使上述稀土礦的儲量真實存在,但其尚未進入開採階段,距離加工提煉及批量產出還需不少時間。她認為,中國在稀土冶煉、分離等領域具有完整的產業鏈優勢,預計產業地位短期內不會受到衝擊。

為什麼世界各國要進口稀土?

據美國之音的報導,2004 年到 2017 年,十多年來美國進口的稀土有 80% 來自於中國。其實,據目前所知,中國的稀土蘊藏量佔全世界的 4 成,這也代表還有 6 成不在中國的稀土是可以被開採運用的,但為何世界各國還是傾向從中國進口「稀土」?為何中國還是這些稀土元素的「主要生產國」?很簡單,就是把污染轉移給開採國。

開採稀有金屬,不但是勞力密集、危險度極高的產業,同時在稀土的開採與精煉過程中,也對環境及人體有高度污染性。就像秘魯的叢林中,被聘用來開採黃金的勞工,將腳泡在含有大量重金屬「汞」的混雜泥水中,攪拌清洗、鍊出金子,卻領著微薄的薪資、抱病工作,這都是當我們手上掛著金飾、搶買黃金時所不知道的。

開採、精煉稀土污染

前法國總統府秘書長、外交部長魏德林在為《稀有金屬戰爭》寫的推薦序中,就提到,「資訊與通訊科技業產生的溫室效應氣體,比航空業高出 50%!真是惡性循環!」可見開採稀有礦石一點都不乾淨。

只有開發中國家有辦法做到這些,所以就連美國位於德州,唯一的稀有金屬加工廠都表示,需要2到3年才有辦法投入生產。對西方國家來說,精煉稀有金屬的過程、外部成本並非他們所在意的,他們只在意用更低的成本買到稀有金屬,所以最好的做法,就是跟開發中國家「進口」。只是,他們忘了自己也同時在將主導世界的地位,一步步讓給這些國家。

不開採稀土就代表環保嗎?

在《稀有金屬戰爭》這本書中的第 3 章,作者皮特龍寫了一句我覺得很好的話:「西方國家向中國購買這些元素,並誇口自己國家夠遵守良好的環保慣例。換句話說,世界就區隔成:弄髒的一方和假裝乾淨的一方。」

稀有金屬戰爭

▲ 天下文化《稀有金屬戰爭》,Guillaume Pitron 著,蔡宗樺 譯。

原來,當今人們所稱的乾淨能源、更環保的產品,其實大多還是倚靠在許多稀有金屬的應用下,才有辦法生產。譬如可以製造風電的風車、看似不需要石油做為動能的電動車、告訴你有做好地球環保而減少包裝與加強回收換機的智慧型手機等。有人說,這就是綠色能源的「原罪」。你以為能帶來永續的許多事物與事業,其實都還是建築在污染之上,只是這個污染看起來不再是你「直接」造成的。

這就是稀土的真相;也是我們以為帶來更美好環境、世界的數位生活的真相;更諷刺的是,這同時也是號稱「永續」企業及理念被背後的真相。當然,你無法否認人們想要善待地球的心,以及開始注重永續議題所帶來的邊際效益,但若要說永續口號,是否真的帶來了永續的世界?我覺得,此時此刻的我們,看來還是需要打上一個很大問號。

稀土最新消息

特斯拉宣布下一代的電動車驅動裝置將改用無稀土的永磁馬達(Permanent Magnet Motor),此舉出乎市場意料,消息一出,中國的稀土概念股全數下跌。根據特斯拉動力系統工程副總裁坎貝爾(Colin Campbell)所言,基於開採稀土所引發的健康和環境風險,特斯拉下一代的電動車驅動裝置將使用不含稀土的永磁馬達,事實上,在 2017 ~ 2022 年期間,受動力系統效能提升影響,Model 3 車款驅動系統的稀土用量已經減少了 25% 左右。疫情期間受供應鏈問題影響,主要由中國供應的稀土成為中美之間角力的戰場之一,過度仰賴中國開採的稀土成為美國的軟肋。

【延伸閱讀】

 
週餘
 
 
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