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下一場全球經濟危機

下一場全球經濟危機

吳美慧,研究員/孫蓉萍、葉揚甲

產業動態

725期

2010-11-11 14:37

因為中日釣魚台事件,冷門的「稀土」屢屢成為報紙的頭條新聞。稀土是什麼?為什麼讓中、日、美三國為它脣槍舌劍?其實,位在化學週期表第三欄的「稀土家族」,隨時都在我們身旁出現,從手機、電腦、電視、洗衣機,甚至到農業、醫療、國防工業都有它的身影。它雖然不起眼,卻很重要,沒有它,甚至連汽車也可能無法啟動。同時,因新能源大量使用到稀土元素,稀土的重要性也從「工業維他命」躍升為「產業生命線」!

九月七日,中日在釣魚台海域發生撞船意外,這原本是中日台三方歷年來都會不時出現的「傳統小紛爭」,不料,北京當局隨即對日祭出「稀土禁運」手段,作為談判施壓的籌碼,使得這個中國進行多年的經濟戰略布局,意外成為國際矚目的焦點。

中國「稀土禁運」策略,會不會成為一九七○年代中東國家「石油禁運」的翻版?再度引發全球經濟的隱憂。十一月十一日在韓國首爾舉行的G20會議、十三日在日本橫濱舉行的APEC(亞太經濟合作會議)高峰會,甚至二十九日在墨西哥坎昆舉行的聯合國氣候變化會議,都將讓這個議題持續延燒。

 

稀土資源

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缺少稀土 將成國際經濟爭端 影響面遍及產業、生活


一向被外界認為個性堅韌的日本首相菅直人,為何甘冒著國內民眾的不滿,屈從於中國的要求?為什麼一向在釣魚台主權爭端保持低調的美國,這次會跳出來聲援日本?美日政府擔心的是什麼?禁運稀土到底有多大威力?

一點也不誇張,如果沒有稀土,日本高科技工業將幾近全面停擺;而你可以想像,當供應全球高性能零組件的日本經濟陷於停頓時,將對國際經濟帶來多大的衝擊?這是一場牽一髮動全身的國際經濟爭端,連台灣也不可能置身事外。

日本所需的稀土礦源,八成從中國進口,這也是中國之所以把稀土作為與日談判籌碼,並能獲勝的關鍵。以豐田汽車賣得嚇嚇叫的量產油電混合車「Prius」為例,從傳動軸、電池、煞車系統、直流馬達,到排放廢氣淨化部分,每個區塊都必須使用稀土,整輛車稀土產品用量接近三公斤。

當然,稀土並非沒有替代品,就汽車淨化廢氣的觸媒來說,如果利用白金,也可以達到極好的淨化效果。但是白金價格一公克約三千日圓到五千日圓,若汽車廠商同時使用稀土中的氧化鈰和氧化鋯,就可以減少五分之四的白金用量;換句話說,如果沒有稀土,汽車成本勢必大幅上揚。所以,價格幾百萬日圓的汽車,可能會因為只缺了一百日圓的稀土,而被迫停產。

中國宣布禁售稀土給日本後,豐田立刻跳起來,因為沒有稀土等於油電混合車「Prius」就會玩不下去。此外,Panasonic社長大坪文雄等重量級企業人士,也一致呼籲日本政府要盡快解決稀土問題,甚至說出「只要買得到稀土,再貴也要買」。稀土在產品端上應用的重要性,由此可見一斑。

不只是電動車,我們每天出門必帶的手機、工作上操作的電腦、聽音樂使用的MP3等產品中都含有稀土。事實上,從日常用品到高端科技,如汽車、半導體、LCD、LED、太陽能、被動元件、化妝品、照相機、農業、畜牧業等,都少不了稀土。沒有稀土,手機就無法從早期的「黑金剛」變成現在的超薄型且多功能機種;沒有稀土,電風扇就不能進化成為頗富設計感的無扇葉電風扇。

國內鑽研磁性領域超過二十五年的中正大學教授張文成,給稀土的定義是「稀土看似不重要,但是不能沒有它」。短短幾個字,點出稀土的關鍵性。張文成說,與銅、鎳等金屬相比,稀土元素往往被忽略,但其實只要一點點,就可以發揮很大的效果。「好比煮一碗湯,裡面若沒有放鹽,整碗湯就難以下嚥,稀土元素的角色如同鹽巴一般。」因此,稀土元素又被稱為「工業味精」或是「工業維生素」,雖然不起眼,卻扮演提味與發揮臨門一腳的功能。

 

稀土資源

▲雖然中國國務院總理溫家寶(上圖)表示中國不會封鎖稀土出口,但日本首相菅直人(下圖)仍將考慮建立稀土戰略儲備。

 

稀土資源


中國的盤算 視為戰略物資 早在七年前 即開始調降出口量


稀土產量和消費高居全球首位的中國,自然深知稀土在現代經濟的戰略價值。早在八○年代,當時的中國領導人鄧小平就誇言:「中東有石油,中國有稀土。」已把稀土定調為「戰略物資」。而素有中國「稀土之父」之譽的徐光憲也明白指出:「沒有稀土,美國就打不贏波斯灣戰爭。」波灣戰爭中,美國使用的愛國者導彈,因為使用釹鐵硼、釤鈷這些稀土材料,才做出能夠精準命中目標的導航系統。

含稀土的炮彈能夠打穿裝甲車,反之,裝甲車外殼如果含有稀土,普通的炮彈就打不穿。因此,美國國防部和日本防衛廳,都已將十七種稀土元素裡的十六種當作戰略元素,在軍事上,一共三十五種的戰略元素,稀土就占將近一半。

自二○○三年開始,在意識到稀土將是未來軍事和產業戰略關鍵物資的情況下,中國已對稀土出口實施配額政策,出口量從當年的六.六萬噸,一路下降到一○年的三萬噸左右,出口量大幅削減一半以上。

中國「惜售」稀土,企圖把珍貴的資源留在國內,準備在新一輪的產業競賽中,跑贏其他國家。今年,中國公布的「十二五」規畫中,就將發展新能源產業列為重要一環;從新能源產業角度來看,與其說稀土啟動各國爭奪戰,倒不如說是一場「新能源大戰」即將開打。

撇開國防軍事不說,在全球未來的產業競爭中,風力發電和電動車將是其中二大項目,而恰巧的是,這兩項新能源大戰,稀土都扮演關鍵的角色。以中、美同時宣示大力發展的風力發電來說,稀土也發揮著關鍵的地位。一部風力發電機約需使用六百公斤的稀土,而有「永磁之王」之稱的釹鐵硼,更是直流式馬達最關鍵的原料;一旦中國降低稀土出口量,美國的風力發電夢成本勢必增加,並因而拖延整體風力產業的發展。

 

根據中國平安證券的預估,一○年,全球風力發電機所需要的釹鐵硼約人民幣三十八.五億元,到一四年將提高到一二九.四億元,增幅二三六%。至於電動車的成長速度更是驚人,預計一○年,中國電動車所需的釹鐵硼,其市場規模約人民幣五二○○萬元,到二○年將遽增至二○八億元,增幅高達三九九倍。

 

中國稀土政策

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管制出口、限制開採 拿現金排隊都不一定能買到

 

中國從○六年開始對稀土實施出口管制、控制開採總量的政策,已造成稀土價格一路攀升。其中,金屬釹價格在短短一年半間,漲了四.四倍;缺貨時,甚至必須拿著現金到礦區排隊,卻還不一定買得到稀土。

 

儘管全球金融海嘯,曾讓金屬釹價格打回起漲點,但隨著稀土爭議日益受到矚目,以及電動車與風力發電題材的發酵,近年價格又已超越前波高點。根據中國最大的稀土公司包鋼稀土公布最新的售價,其中氧化釹每噸內銷價為人民幣三十一.五萬元到三十一.八萬元,外銷價每噸還要加上人民幣十二萬元到十七萬元,幾乎加了快五成的價格。中國金元證券預估,釹鐵硼價格還有上漲一二○%的空間。

 

一年前,汽車淨化廢氣觸媒用的氧化鈰,價格僅人民幣七、八元,還比不上市場上每公斤十元的五花肉,今年氧化鈰每公斤已達二十五元。在中國降低外銷量、課徵出口關稅下,正刺激著稀土價格往前衝,美國《投資者商業日報》甚至用「印鈔機」來形容稀土,說明了擁有稀土,無疑是擁有源源不絕的搖錢樹。

 

稀土資源

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稀土資源

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效能低 替代方案絕非首選 短期內價格上漲將是必然趨勢

 

中國之所以在稀土上扮演重要的角色,除了蘊藏量占全球儲量的三分之一,達三千六百萬噸外,產量更占全球總量的九十七%,因此,中國在稀土的一舉一動才會牽動著全球各經濟體的神經。

 

事實上,除了中國外,美國、加拿大、澳大利亞、馬來西亞,甚至是越南都有不錯的稀土礦值得開發;但在九○年代,開發國家的稀土礦在環保問題及不敵中國低價競爭下,紛紛關閉。美國唯一的稀土礦芒廷帕斯礦(Mountain Pass),也在十年前停止開採。

 

「稀土」之所以被稱為稀土,是因為原礦中的含量非常低。一個平均含量三%以上的稀土礦,已經可以稱之為富礦了;換算起來,要提煉出一噸的稀土產品,就要挖掘三百噸的礦土,而每開採一噸稀土,就要破壞二百平方米的地表植被,剝離三百平方米表土,造成二千立方米砂,以及每年一萬二千立方米的水土流失,是一個汙染非常嚴重的行業。

 

一般而言,稀土礦要經過水洗、分離與提煉三個步驟,才能篩選出稀土元素。首先,採用類似「淘金」方式,利用礦和泥土比重不同的特性,透過水洗的方式,把稀土礦篩選出來;接著,進行分離,利用不同的強酸對原礦進行溶解,產生出來不同的鹽,再根據不同鹽的溶解度,慢慢地把不同的元素區分開來;第三步,就是進行提煉和製造,各家公司將礦石中的元素添加上其他不同的元素,形成「獨門配方」,是各公司的最高商業機密,也是稀土生產環節中附加價值最高的部分。

 

目前,稀土配方粉末的專利權大都掌握在日本公司手中。「如果說,稀土原礦的價值是一的話,經過分離後的價值就會晉升到十,到第三道手續變成配方粉末後,價值就可能跳躍到一百。」徐光憲如此詮釋稀土的價值鏈。

 

那麼,稀土價格大漲,是否可能讓中國之外的礦區,增強被開採的誘因?受中日稀土戰爭的影響,美國已停採的芒廷帕斯稀土礦,就傳出規畫重新開礦。專家估計,目前稀土氧化物每噸均價約人民幣九萬元來看,至少價格要漲到人民幣二十萬元,才符合美國等地的開採成本。不過,即使重新開採,「後續的分離、提煉技術呢?」張文成認為,芒廷帕斯稀土礦要再重新運轉的難度很高。

 

至於,尋找稀土替代品,張文成則認為「需要時間」。他強調,目前還沒有任何產品可以取代稀土成分中釹鐵硼的優異磁性,即使日本傾全國之力要研發出無稀土,但足以與之抗衡的新材料,多年來也幾乎無太大進展。

 

此外,越南等地區的稀土礦,在日本、美國的支持下,準備開採,張文成推估,二○一二年前新的礦源還發揮不了太大的作用,所以短期內稀土價格上漲將是必然趨勢。

 

在這場國際稀土戰爭中,對於台灣產業的利弊得失,目前還很難估算。不過,已經引來不少公司的關注。

 

十月底,中鋼內部悄悄召開了一場「稀土會議」,討論稀土能否成為中鋼的新業務項目。其實,中鋼在生產汽車鋼板中,已經添加稀土作為生產高張力與高合金鋼品原料,但是因為稀土「太貴了」,只能在生產特殊的鋼種中添加。但由於中鋼將發展節能產業定位為未來五年的重點產業,而「稀土」又是新能源產業的關鍵材料,已經被內部高層指定為必須認真研究的課題。

 

而東元因為產品中的家電、重電,關鍵原料都與稀土關係緊密,特別是加重力道往風力發電發展,是否會有充裕的稀土料源,更為重要。東元與江西力德風電合資設立力德東元風力發電機公司,幸好力德擁有當地稀土採礦權,未來發展因為擁有稀土料源開闊許多,「不用擔心稀土問題」,東元董事長劉兆凱信心滿滿的說,擁有稀土已經為東元未來競爭力增強不少。

 

稀土資源

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台灣貨源來自日本 影響難估算 新商業模式緊跟在後 回收業看俏

 

相較於傳統產業對稀土議題的重視程度,電子業似乎還沒有意識到稀土爭奪戰中的危機感。

 

大力發展綠能產業的台達電就說,該公司並未進口稀土,因此稀土價格漲跌,影響不大。其他如LED、光學鏡頭業等,因為添加的稀土量都不大,都認為不需要太擔心這個問題。不過,被動元件大廠國巨則提醒,國內被動元件所需要的稀土粉末,大多來自日本的專利配方,一旦日本貨源有問題,台灣廠家一定會「感受得到」。

 

張文成則提醒,在中國持續控制稀土出口的同時,價格上漲將是必然趨勢,雖然國內廠家的用量不大,但「組裝業的成本一定會提高」。由於國內沒有稀土礦源,切入與稀土相關領域的公司並不多,張文成建議,在稀土價格高漲時,至少國內業者要會買「對的」材料,才不會成為「冤大頭」。在稀土產品價格高漲時,從事廢稀土回收,不失為一項可關注的新商業模式。

 

稀土怎麼來?又能做什麼?

 

上游 300噸的稀土原礦,透過類似「淘金」的水洗過程,才能夠提煉出7、8噸的稀土礦石,原礦含有3%的稀土礦石,就算是富礦。

稀土

稀土依原子重量可分為輕稀土和重稀土,共有17種元素。

輕稀土:鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪。一般應用於風力渦輪機、混合型汽車。

重稀土:釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鎦。一般應用於尖端軍事、催化劑、LED螢光粉。

 

稀土資源

 

中游 稀土礦石利用分離技術,萃取不同的稀土元素,取得約1噸稀土產品。

稀土冶煉 利用焙燒方式分離出高純度以及不同的稀土產品。

 

稀土資源

 

稀土加工 將分離出來以粉末形式呈現的稀土氧化物(稀土元素)再進行篩選,以利進行後續分袋包裝。

 

稀土資源

 

下游 稀土元素的應用範圍極大,從農業、畜牧業、醫療、國防等產業,都應用得到。稀土元素雖然不起眼,大部分的產品都少不了它。

 

稀土資源

電子 使用以稀土元素製作的零件,手機才能夠產生震動。

 

稀土資源

照明 照明產品中的螢光粉末因含有稀土元素,才能夠發光。

 

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交通 稀土元素使電動車中的電池,能快速充電,並發揮強大的蓄電力。

 

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國防 稀土使飛彈中的導航系統能夠追蹤目標,精準射擊。

 

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醫療 磁核造影也因為含有稀土元素,才能夠將身體內的影像反映出來。

 

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環保 太陽能電池板中的稀土元素,增強了光能轉換成電能的效率。

 

稀土磁性材料  台灣第一人


目前在國際間被熱烈討論的「稀土」,在國內卻因缺乏完整的產業鏈,變成「冷感」議題。目前,國內深度研究稀土永久磁石超過25年,並執此領域牛耳的,只剩下中正大學教授張文成。

 

今年8月底由斯洛維尼亞(Slovenia)主辦的第21屆稀土永磁會議(REPM, Rare-Earth Permanent Magnet),全球共有184位專家與會,光是日本就出席了47位,甚至比地主國斯洛維尼亞的人數還多,台灣只有1位代表參加,那就是張文成。

張文成迄今發表有關磁性領域的SCI論文超過160餘篇和不少專利,且研究成果還被日本專家引述並活用於產業界。去年日本針對「稀土替代方案」展開的國家計畫負責人高橋研教授(現任日本磁氣學會會長),就是張文成的好友。該計畫副手也是他在日本東北大學研究室時的助手,2001年起中國頂尖研究機構陸續也有7位博士後研究員到其研究室,參與稀土磁性材料的研究。只可惜台灣只重視「電」的領域,而忽略「磁」的重要性,不然在全球進入「稀土」資源爭奪戰中,台灣也不會缺席。          

 

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張文成
出生:1957年
現職:中華民國粉末冶金協會理事長
學歷:清大材料科學工程博士

(攝影/蔡宗昇)

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