稀土供应链重构：独居石成为破局关键
打破中国在稀土市场的主导地位，已成为21世纪初全球地缘战略的核心议题。北美、澳大利亚和欧洲的数百家矿业公司、政府机构及工业设施正试图从中国手中夺取市场份额。
稀土元素广泛应用于半导体、LED、激光器、显示器、金属合金、光学镜头以及石油和化学加工催化剂等领域。其中，永久磁铁是最关键的终端应用，几乎所有高性能电动机均依赖稀土永磁体。这些电机是电动汽车、暖通空调系统、机器人、家用电器及电动工具的核心组件，同时也存在于从战术无人机到弹道导弹潜艇的各类军事装备中。
本文内容源自《Foreign Policy》与IEEE Spectrum的联合报道。
对于希望保持高科技产业竞争力的国家而言，获取稳定的稀土或稀土产品供应至关重要。部分分析师将当前的局势称为“矿产战争”。各国正单独或通过合作组建替代供应链，尽管中国稀土巨头的发展势头强劲，但很少有行业像稀土领域那样充满不稳定性、风险、阴谋与挫折。
然而，许多稀土专家看好一种特定矿石作为突破口——独居石（Monazite）。这种矿石富含钕（Nd）、镨（Pr）等关键稀土元素。
独居石的资源优势与挑战
资深分析师、顾问及作家杰克·利夫顿（Jack Lifton）自1962年起研究稀土产业，见证了无数趋势、公司与技术的兴衰。他认为：“未来就是独居石。”利夫顿同时也是关键矿物研究所（Critical Minerals Institute）的联合主席，该组织致力于促进北美供应链建设。他指出，目前独居石是最重要的稀土矿石。
尽管前景看好，但发展道路并非坦途。独居石通常含有放射性元素钍（Th）和铀（U），其处理、储存和加工受到政府机构的严格监管。必须采用特殊技术进行处理，且产生的轻度放射性废物需无限期隔离存储。
尽管如此，资本主要流向独居石开采及加工技术。在美国，能源燃料公司（Energy Fuels Inc.）运营着该国唯一的常规加工厂，并开发了提取工艺，生产钕-镨混合氧化物，以及试点规模的镝（Dy）和铽（Tb）氧化物。镝和铽属于主要的“重”稀土，此前几乎完全由中国生产。
地质学家在南非斯蒂恩坎普斯克拉尔矿山（Steenkampskraal）指出硬岩型独居矿的黑色脉动，并采集样本进行分析。图片来源：Roger Boss/AFP/Getty Images
地球上的独居石主要有两种形式：一种是形成于山脉和火山中的硬岩脉，分布于澳大利亚、加拿大、中国和南非；另一种是重矿砂，由风、水和重力历经千万年将富含矿物质的岩石粉碎而成。新兴兴趣主要集中在后者。
在重矿砂颗粒中，独居石相对坚硬且化学惰性。虽然其重量占比可能仅为百分之几，但通常含有45%至70%的稀土元素，包括制造磁铁所需的钕、镨、镝和铽。
前Neo Performance Materials首席执行官、现任多家稀土公司董事或顾问的康斯坦丁·卡拉亚诺普洛斯（Constantine Karayannopoulos）表示：“你能在任何地方找到的最佳稀土元素分布就在独居石中。真正的价值在于这四种元素。”他特别指出，镝和铽这类“重”稀土备受追捧，但在最常见的氟碳铈矿（Bastnäsite）中往往缺失。
澳大利亚、巴西、印度、马达加斯加、莫桑比克和南非拥有大量含独居石的重矿砂，中国、爱达荷州、印度尼西亚、马来西亚、斯里兰卡、泰国、东南亚和越南也有较小规模的矿砂资源。
重矿砂开采的优势在于无需爆破、钻井或大规模土方作业，只需挖掘沙子。由于沙子已呈颗粒状，无需像岩石矿石那样进行破碎或研磨。通过磁性或重力分离技术即可在现场提取高纯度独居石。
然而，重矿砂的主要问题是放射性含量高。美国密苏里州稀土咨询公司ThREE Consulting总裁詹姆斯·肯尼迪（James Kennedy）指出：“如果您开采和加工含独居石的稀土，最终每个加工设施都会产生数百甚至数千吨含放射性的残留物。”钍的唯一市场仅限于焊杆和某些光学设备的小型需求。核监管委员会和国际原子能机构规定，任何没有计划使用或处置途径的储存放射性物质均被视为核废料。肯尼迪强调：“因此，[放射性]负担突然远远超过了你挖掘和销售任何东西的价值。”
历史数据显示，直到20世纪50年代，独居石仍是稀土的主要来源。当时公司加工来自澳大利亚、巴西、印度的重矿砂以及南非的硬岩，用于制造弹药标记、钢铁合金、煤气灯罩及后来的彩色电视荧光粉。
加利福尼亚州的芒廷帕斯（Mountain Pass）矿山和加工厂是美国唯一的大型稀土生产设施。1949年，该地发现了大量氟碳铈矿。到了20世纪60年代初，氟碳铈矿取代独居石成为主要稀土矿石。20世纪90年代，随着稀土生产转移至中国，这一趋势加剧，中国利用如白云鄂博等富含氟碳铈矿的矿床扩大了产能。
肯尼迪认为，除非政府立即行动放宽对控制和其他加工副产品的严格规定，否则这些法规将扼杀中国以外世界的稀土野心。“如果你合理化监管，你将结束中国的稀土危机，把稀土从稀缺物质转化为常见物质。”
利用“废物”扩大规模：能源燃料公司的实践
能源燃料公司（Energy Fuels Inc.）总部位于科罗拉多州莱克伍德，是唯一一家获得许可处理、加工和储存化合物及任何类型放射性材料的美国公司。这使其成为美国唯一获准加工独居石以获取稀土的实体。
该公司正在犹他州东南部的白色梅萨工厂（White Mesa Mill）将独居石加工成稀土氧化物。图片左侧水体为废弃物储存区，用于存放处理过程中产生的放射性废物。
能源燃料公司已花费超过2亿美元在巴西和马达加斯加收购独居石资产，并计划将稀土产量扩大到更高的商业水平，预计成本为4.1亿美元。2025年6月，特朗普政府宣布向该公司提供7.25亿美元的有条件贷款承诺，显著推动了其稀土业务扩张。
与此同时，加拿大萨斯喀彻温省研究委员会（SRC）资助的项目遭遇挫折。该项目经过6年建设和超过1亿加元（约7200万美元）支出后，原计划于2024年底每月生产40吨稀土，但未实现。根据SRC首席执行官Mike Crabtree的说法，全面投入使用推迟至2025年初，年产400吨金属的目标也推迟至2027年底，届时项目总耗资将超过2.16亿加元。
在北美以外，Astron Ltd.、Hastings Technology Metals、Iluka Resources、Mkango Resources、Sovereign Metals、Steenkampskraal Holdings和Tronox等公司也计划开展大型独居石项目。澳大利亚珀斯的Lynas Rare Earths是中国以外最大的稀土公司，其在韦尔德山（Mount Weld）采矿，并在马来西亚庞大的工厂加工矿石。
能源燃料公司积极利用其许可证优势。其主要业务仍为铀矿开采，去年生产了近500万磅铀。同时，该公司已开始出售稀土氧化物，投资了2200万美元。2025年9月，能源燃料宣布向韩国POSCO International Corp.出售1.2吨新开发的钕-镨氧化物。POSCO是电动汽车永磁组件的领先制造商。同期，能源燃料透露已筹集7亿美元资金。
2025年12月，该公司宣布生产出少量氧化镝。电机磁铁需要少量镝以确保在高温下运行，目前世界上几乎所有的镝来自中国。
能源燃料表示，其白色梅萨工厂每年可生产1,000吨稀土氧化物。但目前该厂的稀土生产与铀业务共用设施，两者无法同时运行。其独居石原料来自化工公司Chemours，后者在佛罗里达州和佐治亚州开采重矿物砂以生产钛和锆。出售给能源燃料的独居石是Chemours提取钛铁矿和锆石后的剩余物。
Chemours在美国佐治亚州和佛罗里达州的矿场开采重矿砂，从中提取的独居石出售给位于科罗拉多州莱克伍德的能源燃料公司。
卡拉亚诺普洛斯指出，实际上独居石是“废物”，因此无需挖掘新矿山来生产它们。Chemours与能源燃料有协议，每年向白色梅萨工厂运送500吨独居石。此外，公司在澳大利亚、巴西和马达加斯加的独居石矿藏对其成为世界级稀土氧化物供应商至关重要。
能源燃料前首席执行官马克·查尔默斯（Mark Chalmers）带领公司进入稀土行业，现已退休并担任顾问。他表示：“我们打的是长期的游戏……我们现在正在对一个更大的设施进行工程改造，这将有能力每年生产高达6,000吨的稀土氧化物。”相比之下，Lynas Rare Earths在最近一个财政年度生产了约12,000吨稀土氧化物。
美国国防部战略资本办公室在宣布7.25亿美元贷款时指出，这笔交易将帮助能源燃料扩大稀土氧化物产量，并协助公司将氧化物转化为金属。
供应链风险与监管困境
萨斯喀彻温研究委员会（SRC）已建造并展示了一座试点工厂，用于从独居石矿石中生产稀土氧化物，这是加拿大全国唯一的稀土提取和分离工厂。发言人称，工厂计划在今年年底前投入使用，并在生产升级阶段后于2027年内投入运营。全面运营后，年产能将达到400至600吨稀土金属。
然而，即使是较小的产量也依赖于可靠的独居石供应。一位知情行业观察员告诉IEEE Spectrum，SRC的问题是没有足够的原料连续运行，只能做样本测试。SRC拒绝置评。
2024年4月，SRC宣布与越南企业Hung Thinh Group达成协议，每年供应3,000吨碳酸稀土，为期五年。目前尚不清楚有多少原料已运抵SRC设施。值得注意的是，越南政府对独居石和氟碳铈矿出口的限制自2022年起生效，并于今年1月正式立法。
真正的转折点在于，世界上最大、最高等级的独居石矿床之一距萨斯卡通仅800公里。艾尔斯湖（Ayres Lake）矿床由Appia Rare Earths & Uranium Corp.拥有。Appia首席执行官Tom Drivas在接受采访时谈到了与SRC合作的可能性：“SRC将是我们的合乎逻辑的选择，因为他们需要独居石。如果我们能提供，那就很自然。”
但这可能难以实现。稀土开采逻辑不同于铜等大宗商品。包括道路、电力和水在内的必要基础设施将耗资数亿美元。即使有联邦政府支持，萨斯喀彻温省政府也可能无力投入如此巨额资金。这解释了为何加拿大拥有极具吸引力的稀土矿藏和挖矿公司，却进展缓慢。
与此同时，SRC正在寻求其他选择。根据5月与REalloys宣布的协议，位于俄亥俄州欧克利德的REalloys将花费2060万美元升级SRC的萨斯卡通设施，而SRC则开发从稀土氧化物生产稀土金属的技术。该交易还授予REalloys购买SRC工厂80%产量的权利。原料来源不明，但REalloys也与美国关键材料公司达成协议，涉及蒙大拿州名为羊溪（Sheep Creek）矿山的假设产量的10%。据报道，羊溪有大量硬岩型独居石，且低含量异常低。但这些矿床是否能开采仍不确定。此外，在比特鲁特河源头附近开发矿山的建议引起了环保团体、户外爱好者和当地官员的强烈反对。
SRC最近的举措让业内资深人士感到惊讶。“我不确定他们的商业模式是什么，”一位观察者说，“他们说自己是研究机构，任务是帮助工业。现实是，他们正在与工业竞争。”
SRC也受到审查。2022年，SRC董事会成员丹尼斯·菲茨帕特里克（Dennis Fitzpatrick）因担心在SRC萨斯卡通工厂聘请一名工程师管理和指导运营的资格而被解雇。当时的SRC总裁兼首席执行官Mike Crabtree负责此次招聘。随后加拿大广播公司对菲茨帕特里克的说法进行了调查，详细介绍了SRC稀土倡议周围的关系和做法。例如，据报道，Crabtree的前商业伙伴被任命为权威职位，而没有考虑其他候选人，也未公开联系。
在一个案例中，2021年Crabtree透露正在为风险投资公司Westbridge Capital提供投资稀土工厂的机会，但根据Fitzpatrick的说法，Crabtree从未提到该风险投资公司是由SRC董事会成员经营的。Clabtree仍然是SRC的首席执行官。
有毒副产品的处理难题
SRC确实拥有一个优势：它拥有加拿大核安全委员会颁发的处理、加工和管理放射性材料的多项许可证。这是一项巨大的资产。
大多数与加工独居石相关的放射性负担来自加工过程。早期步骤中，粉碎的粉状矿石被干燥，然后在强酸中浸出（称为破碎过程），以产生稀土浓缩物。这一阶段的废物包括含有氢氧化钍和少量氢氧化铀的泥浆。稀土浓缩物随后经过提取过程以分离特定的稀土，如钕或镨。更多的放射性物质也在这些步骤中产生。
2024年在能源燃料白色梅萨工厂拍摄的废物桶，那里加工含有钍和稀土的矿石。图片来源：Jesse Rieser/The New York Times/Redux
与此同时，氢氧化钍泥浆通常沉积在严格监管的废弃物细胞中，称为尾矿池。钍氧化物，无论是泥浆还是粉末形式，都必须隔离环境无限期存储。能源燃料公司将其长期铀业生产业务以及新的稀土业务的废物存储在白色梅萨工厂的废物储存库中。当地土著群体已坚决反对白色梅萨磨坊运作20多年。
实际上所有的钍都是同位素钍-232，只有微弱的放射性。其辐射为阿尔法粒子，无法穿透人体皮肤。尽管如此，储存不当可能造成严重后果，特别是如果钍被吸入或摄入。
稀有地质顾问和分析师Thomas Kruemmer在一封电子邮件中写道：“尼日利亚的加工场所有大量的灰尘，工人不可避免地会吸入灰尘。您的呼吸系统内没有任何保护皮肤的机制，因此阿尔法辐射充分发挥其潜力。这是很多人没有考虑的事情。”
Kruemmer补充道：“问题不在于钍本身，而在于钍的衰变同位素具有高度放射性。”他指出，钍的一种衰变产物是钋，“这是[杀害]俄罗斯异见人士的 preferred poison（首选毒药）。”
1982年，三菱化学子公司Asia Rare Earth开始在马来西亚霹雳州从独居石矿石中提取钇。当地居民很快开始抱怨各种疾病。经马来西亚政府同意，该公司建立了一条通往附近处置点的废物通道，废物储存在开放式钢桶和无衬里的尾矿池中。大雨时废物溢出。1984年，一位日本教授测量了池塘及其附近的辐射水平，发现极端情况下比国际接受的最大值高出数百倍。随后的调查发现，废物堆附近的小社区中存在极高的出生缺陷率和八例白血病病例。
2012年，马来西亚示威者集会反对Lynas稀土加工设施。图片来源：AFP/Getty Images
2011年，69岁的赖关（Lai Kwan）准备为她29岁的儿子蔡国良（Cheah Kok Leong）洗澡。
