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   科技导报
2022年 40卷 8期
刊出日期:2022-04-28

卷首语
封面图片说明
研究论文
综述
专稿
专题:稀土资源可持续发展战略
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封面图片说明:稀土元素的广泛应用 Hot!

科技导报. 2022, 40 (8): 0-0.
全文: HTMLnew PDF  (2436 KB)  ( 19 )
摘要 ( 95 )
风能和水电;电功工具;发电机;硬盘;混合动力和电动汽车;医疗成像;扬声器;麦克风;磁冷却系统;振动机构
卷首语

加强稀土战略研究,主动宣传中国稀土产业对全球可持续发展的贡献

沈保根
科技导报. 2022, 40 (8): 1-2.
全文: HTMLnew PDF  (462 KB)  ( 22 )
摘要 ( 56 )
2019年5月,习近平总书记在江西赣州考察时强调:“稀土是重要的战略资源,也是不可再生资源。
专稿

人源类器官的应用前景、伦理风险与治理建议

罗会宇, 马永慧
科技导报. 2022, 40 (8): 6-13. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.08.001
全文: HTMLnew PDF  (587 KB)  ( 17 )
摘要 ( 24 )
人源类器官能够突破传统疾病研究模型的瓶颈,可结合基因编辑、器官芯片等新兴技术,为转化医学提供全新平台,在构建疾病模型、筛选药物、器官移植、基因治疗和精准医疗方面具有广阔应用前景。然而,人源类器官在大幅缩短整个生物医学研究创新周期的同时,也模糊了主体与客体、公共与私人、研究与治疗等传统边界,将引发诸多伦理风险。结合人源类器官的研究进展和应用前景,分析了类器官道德地位、知情同意、商业化和利益共享等主要伦理问题,并探索了多维治理策略。
专题:稀土资源可持续发展战略

稀土元素物质流分析研究进展

陈玮, 汪鹏, 赵燊, 陈伟强
科技导报. 2022, 40 (8): 14-26. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.08.002
全文: HTMLnew PDF  (1800 KB)  ( 49 )
摘要 ( 35 )
通过文献计量分析,梳理了全球、国家和地区尺度的150余个稀土元素物质流研究案例,发现已有研究涉及物质流分析的多个侧面,但存在基础数据不完备、量化模型不完善、与行业发展需求尚不适应等问题。因此建议:(1)夯实稀土物质流分析研究数据基础,整合稀土不同元素的资源与环境数据,建设稀土行业的大数据平台;(2)延伸稀土物质流分析的研究边界,将原生与再生两种资源、国内与国外2个市场纳入稀土物质流分析体系,模拟稀土全元素、分部门的中长期发展需求;(3)拓展物质流分析方法在稀土产业可持续发展研究中的应用,开展稀土分元素的环境流、贸易流、价值流及供应链风险研究,为稀土产业安全高质量发展提供研究支撑。

稀土资源的全球分布与开发潜力评估

王路, 汪鹏, 王翘楚, 刘颖, 张彪, 陈伟强
科技导报. 2022, 40 (8): 27-39. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.08.003
全文: HTMLnew PDF  (3302 KB)  ( 28 )
摘要 ( 41 )
稀土是重要的战略资源,然而目前全球稀土储量难以满足未来需求,因此寻找和开发潜在的稀土资源迫在眉睫。建立了稀土资源开发潜力评估指标体系并赋予权重,评估了全球稀土资源的分布及开发潜力,得出如下结论:(1)稀土资源开发潜力评估指标体系由矿产资源开发潜力评估指标体系和政策环境评估指标体系构成,其中前者权重大于后者;(2)中国是轻稀土储量最多的国家,丹麦(格陵兰)的重稀土储量十分可观;(3)巴西的Prado矿、南非的Steenkampskraal矿、美国的Pea Ridge矿和俄罗斯的Tomtor矿是全球品位较高的稀土矿;(4)俄罗斯、丹麦(格陵兰)、澳大利亚、加拿大和美国拥有除中国外最具开发潜力的稀土矿床。面对海外稀土供应潜力的持续提升,中国须加强本国稀土资源的勘查力度,掌握国际稀土产业发展的最新态势,积极谋篇布局,充分利用国外资源并抢占产业的科技制高点,努力保证中国稀土资源的供应安全和产业链优势。

稀土产业链关键产品贸易网络演变及启示

汤林彬, 汪鹏, 马梓洁, 陈伟强
科技导报. 2022, 40 (8): 40-49. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.08.004
全文: HTMLnew PDF  (3486 KB)  ( 27 )
摘要 ( 30 )
通过构建2000、2010、2017年稀土资源型产品、功能材料和最终产品的国际贸易网络,解析了稀土产业链关键产品的全球贸易流动特征和主要国家/地区之间的贸易关系,发现稀土关键产品的贸易网络结构趋向复杂化,而各国的贸易关系、地位及其分工呈现异质性,体现在:(1)网络中存在少数关键国家掌握了绝大多数的贸易关系和贸易量,关键国家的贸易变动可能导致全球性的稀土供应中断;(2)中国、美国和日本等太平洋沿岸国家在稀土资源型产品和功能材料贸易网络中占据主导地位,而丹麦和德国等欧洲国家则始终是最终产品贸易网络的核心国家;(3)以中国为代表的发展中国家仍处于全球稀土产业链的中低端,扮演着资源提供者和中间产品生产基地的角色。因此,建议采取如下措施提升中国在全球稀土产业链中的地位:(1)放宽稀土原材料的进口政策,充分利用国际国内多种来源的稀土矿产资源;(2)提高稀土低端功能材料的出口关税及企业出口资质门槛,引导企业开发和生产中高端功能材料;(3)通过财政补贴和出口退税等方式鼓励制造企业研发高技术产品,提高出口产品的附加值和高技术含量。

碳中和背景下中国电动车产业稀土需求预测

王晨阳, 汪鹏, 汤林彬, 陈玮, 陈伟强
科技导报. 2022, 40 (8): 50-61. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.08.005
全文: HTMLnew PDF  (5971 KB)  ( 93 )
摘要 ( 35 )
构建了纯电动乘用车产业发展的3种情景,即1.5℃温控情景、现有政策情景和基准情景,并采用动态物质流分析方法计算了不同情景下纯电动乘用车的保有量和需求量,预测了纯电动乘用车产业发展引起的镝、钕和镨3种稀土元素的未来需求量、报废量和潜在回收量。结果显示:(1)在这3种情景下,纯电动乘用车保有量均呈现增长趋势;(2)在现有配额制下,钕、镝和镨的中国年产能为15219、625、4509 t,而未来需求量是5700~25900、1400~6100、600~2600 t,如果不增加产能,镝元素的产能将无法满足纯电动乘用车发展的需求,钕元素的产能仅可以满足纯电动乘用车中短期(2020—2040年)的发展需求,镨元素的产能可以满足未来纯电动乘用车发展的需求;(3)回收纯电动乘用车中的稀土元素可以有效减少稀土原矿的需求量,从而降低稀土资源一次供应量在总需求量中的比例。因此,建议分元素管控稀土元素的供应,提高针对钕、镝元素的指令性生产计划指标,加强从电动乘用车中回收稀土元素的技术研发,建立含稀土的固体废弃物如电动车、风电涡轮机的有效回收体系。

稀土在挥发有机物催化净化技术领域的应用

任泉明, 樊洁, 付名利, 熊菊霞, 张明远, 叶代启
科技导报. 2022, 40 (8): 62-69. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.08.006
全文: HTMLnew PDF  (2825 KB)  ( 65 )
摘要 ( 21 )
稀土因独特的化学性质,在挥发性有机物(VOCs)催化净化技术领域的基础研究和实际工程中应用十分广泛。综述了稀土材料在VOCs催化净化的研究机理和应用进展,并结合中国目前VOCs治理现状,探讨了其存在的问题及应对措施。

中国钨贸易格局演变及启示——基于物质流与价值流分析

汤林彬, 汪鹏, 陈伟强
科技导报. 2022, 40 (8): 70-77. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.08.007
全文: HTMLnew PDF  (3529 KB)  ( 18 )
摘要 ( 28 )
钨是工业制造和国防科技中不可替代的基础材料和战略资源。中国是世界最大的钨生产和出口国,然而其在全球钨供应链和价值链中的地位、收益及贡献尚未明晰。通过核算1992—2018年中国钨的进出口数量和金额,发现中国在全球钨供应链中扮演了“钨加工厂”的角色,但在全球钨价值链中仍处于从属地位,面临“低值锁定、高端依赖”的风险。具体表现为:(1)在物质流视角下,中国是钨的净出口国且净出口规模不断扩大,贸易结构呈现“两头进,中间出”的特征;(2)在价值流视角下,中国钨的贸易规模与顺差均呈现显著增长的趋势,贸易单价则呈现“进口高,出口低”的特征;(3)综合物质和价值双重视角,中国钨贸易在总量和结构上均存在不对称性,即净出口量大但贸易顺差小、资源输出以钨中间产品为主但贸易创汇以钨金属制品为主。建议采取如下措施提升中国在全球钨价值链中的地位:(1)鼓励进口钨精矿和钨废料等原材料,增强中国对钨原材料的保障能力;(2)上调钨中间产品和低端钨金属制品的出口关税,鼓励钨加工企业向深加工延伸;(3)支持钨金属制品生产企业的技术创新升级,提高中国钨出口产品的国际竞争力。

国内外稀土行业环境规制对比及启示

黄祺深, 孙莹, 汪鹏, 王路, 陈伟强
科技导报. 2022, 40 (8): 78-90. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.08.008
全文: HTMLnew PDF  (2272 KB)  ( 35 )
摘要 ( 30 )
梳理了中国、美国、澳大利亚等主要稀土生产国稀土环境规制的发展历程,从放射性污染物的安全管理、矿区土地复垦管理、大气污染排放管理和稀土环境税费制度4个方面,对各国环境规制的特点进行了对比和分析,研究发现:(1)从2012年开始针对中国稀土产业的环境法规体系逐渐形成,这些法规有效遏制了中国稀土环境污染蔓延和恶化的态势,但也对稀土供应产生了一定影响;(2)美国、澳大利亚等国稀土环境规制的起步较早,为稀土企业的生产设置了很高的环境“门槛”,迫使稀土企业及相关下游产业进行国际转移,也成为其恢复稀土生产的重要障碍;(3)为降低环境规制带来的高昂生产成本,美国、澳大利亚等国依托国际贸易在全球范围内建立了产能转移、管制规避和渠道转移3种环境污染转移渠道,驱使马来西亚等国承担了巨大的环境成本。因此,应立足国际视角,吸取西方国家在稀土环境管理上的经验和教训,推动建立本国稀土环境治理措施及全球稀土环境治理体系,以减少本国稀土行业环境污染并促成全球稀土产业链的合理布局。

美国关键矿产战略的演化特征及启示

赵燊, 汪鹏, 王路, 陈玮, 陈伟强
科技导报. 2022, 40 (8): 91-103. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.08.009
全文: HTMLnew PDF  (2992 KB)  ( 81 )
摘要 ( 28 )
收集美国历年发布关键矿产相关的研究报告、政策文本等资料,梳理了美国关键矿产战略的发展历程,总结了其演化特征:(1)战略意图从单纯面向供应安全到以保障安全供应为由满足政治和外交需求;(2)关键性评估方法从关键矿产的静态、定性评估到针对制造业的全产业链动态评估;(3)供应链政策导向从提出“去全球化”到突出“去中国化”;(4)关键性评估对象从关键矿产到与其相关的“卡脖子”技术。美国关键矿产战略呈现出上述演化特征,主要是受到了美国国家安全边界的扩张、“再工业化”资源需求的增长、冷战思维的回归和维护全面实力优势意图的确立等多方面因素的影响。结合中国关键矿产战略的制定和调整,提出了建立和完善中国关键矿产评估体系、推动国内产学研的关键技术协同研发、加强对外关键矿产供应链合作等建议。
综述

脱气对致密油藏流体渗流规律影响研究进展

饶远, 杨正明, 张亚蒲, 吴振凯, 刘畅
科技导报. 2022, 40 (8): 104-114. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.08.010
全文: HTMLnew PDF  (3345 KB)  ( 46 )
摘要 ( 24 )
致密油藏大多含有溶解气,开采压力低于泡点压力时溶解气析出,产生渗流阻力,影响产能。从致密储层孔喉结构特征入手,阐述了脱气后致密油藏流体渗流特征形成的内因,分析了油藏脱气后流体的流动特征和影响因素,对比了致密油藏和常规油藏在脱气后流体渗流特征的差异,概述了现有的研究手段及相关数学模型的研究现状,展望了脱气后致密油藏流体渗流规律研究趋势。

类岩石材料动态本构模型研究进展

陈思羽, 王青成, 杨立云
科技导报. 2022, 40 (8): 115-126. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.08.011
全文: HTMLnew PDF  (900 KB)  ( 35 )
摘要 ( 22 )
类岩石材料的动态本构关系是研究冲击地压和岩爆等地质灾害现象、评估围岩或工程材料抗冲击破坏能力的重要手段,特别是高应变率下的类岩石材料动态本构关系对解决工程问题和设计施工方案具有重要参考意义。总结了类岩石材料动态本构方程的研究方法,阐述了损伤模型、动态黏弹性模型、动态黏塑性模型、动态黏弹塑性模型、经验模型等动态本构关系的优点和局限性;归纳了不同理论模型和经验模型的最新进展,并对动态本构关系的未来发展趋势进行了展望,提出使类岩石材料在动静组合加载下的理论计算值与试验数据较好地吻合是未来的一个发展趋势。
研究论文

中国钒资源全生命周期动态物质流分析

简小枚, 汪鹏, 陈玮, 段临林, 王鹤鸣, 陈伟强
科技导报. 2022, 40 (8): 127-136. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.08.012
全文: HTMLnew PDF  (4964 KB)  ( 52 )
摘要 ( 43 )
钒在钢铁、化工和航空航天等领域的广泛应用持续推动钒物质流动和供需格局的变化,特别是电池应用的商业化将影响未来能源转型及新能源存储领域的长期发展。为揭示中国钒物质流的变化和未来供需格局,构建了钒的全生命周期物质流分析框架,核算了2000—2019年中国钒的流量、存量和供需情况。研究显示:(1)中国是钒生产和消费大国,含钒钢铁、合金(钒铁合金)是金属钒的主要消费领域,消费占比稳定在85%以上,储能电池作为钒的前沿应用,占钒消费总量的比例也在不断增加;(2)2000—2019年中国是钒初级产品净进口国(5362 t),也是钒制品净出口国(8284 t),全钒液流电池处于出口状态,钒储能技术研究将迎来高峰;(3)2010—2019年钒在用存量增加了5倍,达到120万t,其中电池在用存量增加了24倍,钒开始向电池等新兴行业发展;(4)2000—2019年钒报废量为8.1万t,仅有1.8万t被回收(回收率为23%),提高钒的循环利用可以减少钒原矿资源的开采及其产生的环境影响。
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