《Resources》：Probability Assessment of Strategic and Total Rare Earth Element Supply for the EU Under the EU Critical Raw Materials Act
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欧盟旨在降低对进口关键和战略原材料的依赖。因此，《欧盟关键原材料法案》（Critical Raw Materials Act, CRMA）为国内采矿、回收、精炼以及进口来源多样化设定了2030年需达成基准。本研究调查了欧盟CRMA战略稀土元素（Rare Ear
欧盟旨在降低对进口关键和战略原材料的依赖。因此，《欧盟关键原材料法案》（Critical Raw Materials Act, CRMA）为国内采矿、回收、精炼以及进口来源多样化设定了2030年需达成基准。本研究调查了欧盟CRMA战略稀土元素（Rare Earth Elements, REE）采矿基准的可行性，该基准目标是10%的欧盟年度需求通过国内采矿满足。研究人员评估了欧盟境内采矿产生的国内稀土元素供应能否满足2030年和2050年的预测未来需求。该研究还考察了欧盟稀土元素总需求按比例满足的程度。基于单个项目开发阶段、采用均匀分布（uniform distribution）和高斯分布（Gaussian distribution）进行蒙特卡洛模拟（Monte Carlo simulation, MCS）的不确定性估算表明，理论上2030年达到战略稀土元素10%基准是可能的；然而，计入九年铅期时间（lead time）后，实现2030年基准不再可行。此外，社会运营许可（social license to operate）、采矿许可及实践中的上诉等障碍可能进一步延长程序。研究结论认为，为了开采国内稀土元素并降低进口依赖，欧盟需要投资地质勘探和采矿。此外，建立从采矿到精炼的完整稀土元素供应链极具复杂性，正如日澳伙伴关系所说明的，该合作耗时14年，且未包含地质勘探阶段。
研究背景与问题
全球对矿物和金属原材料的需求预计将从2017年的530亿吨翻倍至2060年的1060亿吨，这一增长源于全球人口增加、 prosperity提升以及新技术发展。低碳能源转换器如风力发电和太阳能发电单位发电量所需的材料需求高于煤炭、天然气、沼气和水电，但其占全球碳预算的份额较低。同样，能源运输、储能及相关产品需要扩展对原生和次级资源的勘探。例如，电动汽车平均需要206.4千克矿物/辆，而内燃机汽车仅为33.9千克（不含钢和铝）。尽管回收和替代在全球范围内不断增加，但无法满足所有原材料和特定材料品质的需求，例如电池或永磁体所需材料。
"关键原材料"一词首次出现于1939年美国《战略和关键材料储备法》。该法旨在通过减少对外国来源的依赖、确保国家紧急情况下的稳定国内供应，来保障国家战略和关键材料安全。截至目前，稀土元素在欧盟、美国、日本、印度、澳大利亚、英国和韩国等国家和地区被列为关键材料。2024年5月，《欧洲关键原材料法案》正式生效以支持欧盟绿色协议议程。此外，欧盟将战略原材料定义为关键原材料的子集：关键原材料具有高经济重要性和高供应链风险；战略原材料则额外满足对国防、航空航天等战略技术至关重要的标准。欧盟为战略原材料设定了四项2030年关键基准：成员国国内采矿满足年度消费量10%、国内加工40%、废物回收25%，以及确保任何单一第三国进口占比不超过65%。
稀土元素被定义为欧盟等经济体的"关键和战略原材料"，其应用涵盖永磁体（电动汽车和风力涡轮机所需）、消费电子等技术领域。稀土元素包括镧系元素（从镧La到镥Lu）、钪和钇共17种元素，按原子量分为轻稀土元素（Light Rare Earth Elements, LREEs，原子序数57-61）和重稀土元素（Heavy Rare Earth Elements, HREEs，原子序数>62）。全球范围内轻稀土元素地质储量比重稀土元素更丰富，后者几乎仅限于离子吸附型矿床，因此被认为更为关键。关键性还取决于使用场景，例如钕（Nd）和镨（Pr）虽属轻稀土元素，但因用于永磁体应用，可能比重稀土元素钆（Gd）更为关键。
本研究旨在定量评估CRMA 10%国内矿山供应基准在2030年达成的概率，以瑞典Norra K?rr稀土采矿项目为对象——该项目迄今是欧盟成员国唯一发布公开报告的项目。研究考察了该项目满足欧盟稀土元素总需求的程度，即使10%基准仅适用于战略原材料。分析在有/无九年铅期时间两种情况下进行，以纳入许可程序可能造成的延迟。为此，研究考虑了三种需求情景（欧盟发布值、文献中的低需求情景和高需求情景）以及拟议采矿目标值。通过结合贸易数据与行业报告，研究旨在突出欧盟稀土元素未来供应的不同情景，并探究欧盟长期降低进口依赖所需步骤。文章简要讨论了瑞典采矿许可问题，并以同一采矿区先前发生的立法问题作为背景讨论。此外，为说明从重稀土元素采矿到精炼建立完整供应链所需的时间和努力，研究考察了已成功完成的日澳稀土合作伙伴关系，为该研究的主分析提供背景支持。
关键技术方法
本研究主要采用蒙特卡洛模拟方法进行不确定性估算，以瑞典Norra K?rr项目为实证案例。研究数据来源包括：经同行评审的文献、政府及机构文件、国际贸易数据库（UN Comtrade）、行业报告、公司公告及新闻报道。贸易分析基于HS编码"稀土金属、钪或钇的化合物（HS2846）"以及"稀土金属、钪和钇（HS280530）"评估国家间稀土元素进出口流量。
研究设定三种需求情景：低需求情景（LDS，假设技术缓慢发展，基于历史趋势）和高需求情景（HDS，假设技术快速发展，考虑气候能源目标），数据源自文献；第三种为欧盟发布需求情景（EU demand scenario），预测总稀土元素需求量。研究对战略稀土元素（Nd、Pr、Dy、Tb、Ce、Gd）和总稀土元素分别进行评估。
蒙特卡洛模拟参数设置方面，由于Norra K?rr项目处于地质勘探初期阶段（范围研究/筛选研究阶段，scoping study stage），根据泛欧洲储量资源报告委员会（Pan-European Reserves & Resources Reporting Committee, PERC）标准，其资源估算精度范围为±25-50%，故研究采用50%-150%的预测年产量波动范围。模拟分别采用均匀分布和高斯分布表示参数不确定性：均匀分布假设定义范围内各值等概率；高斯分布假设中位值附近概率更高、极端偏差概率更低。模拟迭代10,000次以确保统计稳定性，使用Python 3.13.9及NumPy、SciPy、matplotlib、pandas等软件包实现。
铅期时间处理方面，研究基于瑞典Kallak铁矿床采矿许可耗时九年的案例，以及公司2025年投产计划，设置九年铅期时间进行敏感性分析。资源-储量转换依据美国地质调查局（USGS）定义：资源指 evt?t指地壳中自然聚集的物质，其形式与数量足以使经济开采当前或潜在可行；储量为已识别、经济上可开采的材料，仅为可回收资源。
研究结果
研究人员对欧盟CRMA采矿基准进行了不确定性估算。在低需求情景（LDS）均匀分布下，2030年、2035年、2040年、2045年和2050年的中位值（p50）分别为2020吨/年、1863吨/年、1788.2吨/年、1706.2吨/年和1643.3吨/年；高需求情景（HDS）均匀分布下，相应年份中位值分别为2000吨/年、1843.2吨/年、1786.6吨/年、1717.9吨/年和1649.5吨/年；欧盟需求情景均匀分布下，中位值分别为4450吨/年、4107.4吨/年、3931.5吨/年、3772.8吨/年和3600.5吨/年。研究观察到中位值随时间逐年下降，表明预期供应可用性逐步降低。
在战略稀土元素方面，LDS的2030年预测需求为2959.76吨/年（10%对应约300吨/年），HDS为6714.62吨/年（10%对应670吨/年）。两种情景下模拟中位值均超过10%基准：LDS均匀分布2030年中位值（2020吨/年）超出573%，HDS均匀分布（2000吨/年）超出198%。但在欧盟总稀土元素需求情景中，2030年10%基准对应约7700吨/年，而均匀分布中位值4450吨/年仅达基准的57.8%，存在42.2%的偏差。
计入九年铅期时间的模拟显示，所有情景下2030年基准均无法实现，最早可能投产时间为2034/2035年。LDS均匀分布下，2039年、2044年、2049年中位值分别为2000吨/年、1854.2吨/年、1784.6吨/年；HDS为2020吨/年、1874.9吨/年、1811.6吨/年；欧盟需求情景为4450吨/年、4145.2吨/年、3964.7吨/年。战略稀土元素10%基准在铅期时间后仍可达，但总稀土元素基准始终无法满足。
不确定性分析表明，模拟结果的不确定性随时间累积扩大，因迭代从2025年单一确定值开始、后续年份依赖前轮模拟生成值。均匀分布的离散范围宽于高斯分布；短中期标准差相对较窄（如LDS 2039年均匀分布582.8），长期则显著扩大（2049年1054.1）。
讨论部分
关于CRMA采矿基准的实现可能性，研究指出对于战略技术和战略稀土元素，若采矿公司2025年启动生产，2030年实现10%欧盟年度稀土需求在理论上是可能的；但满足欧盟总稀土需求10%的基准则不可行。长期铅期时间是关键制约因素：1990年至2025年间，矿山从发现到生产平均耗时15.5年，且该铅期时间持续增加——2000-2009年开发矿山平均10.6年，而2020-2024年达17.8年。研究应用的九年铅期时间基于瑞典Kallak铁矿实际案例，但采矿许可批准时间、上诉程序、社会运营许可、地质不确定性、潜在冲突或战争、自然灾害及意外冲击（如COVID-19）等因素均可能进一步延长。即使已运营矿山，达到计划产量也常无保障；大型露天和地下矿山投资0.3-50亿美元的项目，2-8年间成本超支40%、进度超期25%。
研究局限性包括：欧盟需求情景中实际稀土进口近年呈下降趋势（2023至2024年减少约30%），与需求增长预测形成对比；LDS和HDS情景对铈（Ce）和钆（Gd）的预测仅考虑ICT部门、未涵盖冶金、玻璃抛光、医疗成像等其他应用，导致需求低估；市场价格、环境法规和地缘政治因素未纳入模型。
以澳大利亚Lynas稀土公司为案例，研究说明生产波动性的现实：该公司2015年预计年产22,000吨TREO，但FY2018至FY2025实际产量从17,753吨降至10,462吨，2024年产量较2018年下降近40%。原因包括COVID-19相关停工、稀土价格下跌、工厂维护停工等。即使资源和储量升级，年产量仍可能下降。
采矿许可方面，研究讨论了"社会运营许可"概念及其与Natura 2000网络、水框架指令等欧盟环境政策的关系。瑞典Norra K?rr案例于2016年因对Natura 2000区域的潜在负面影响受到法律挑战，瑞典最高行政法院裁定仅在特许区域内评估采矿特许违反法律，此后邻近活动和基础设施须纳入评估。截至2026年4月，Leading Edge Materials仍在等待采矿许可，许可程序因土地所有者、当地社区和环境组织的上诉而日趋复杂。萨米人的驯鹿放牧传统（占瑞典领土55%）进一步增加了土地使用的复杂性。
海外矿山投资方面，研究以日澳伙伴关系为实证案例。2010年中日稀土出口争端后，日本通过Sojitz株式会社和JOGMEC（日本金属与能源安全机构）于2011年投资澳大利亚Lynas稀土公司，初期投资2.5亿美元贷款，后续追加至2023年总计约3.93亿美元。日本提供了地质学家和技术专业人员等技术支持，并获得Mount Weld矿山高达65%的重稀土元素镝和铽供应权。该合作从投资到2025年5月首次实现重稀土元素分离历时14年，未包含前期地质勘探。日本对中国的稀土依赖从2010年的81%降至2023年的64%。
研究结论部分翻译如下：
用于蒙特卡洛模拟的输入参数定义于较宽的不确定性范围内，主要是因为Norra K?rr的稀土元素唯一公开报告处于范围研究阶段。因此，本研究的输入数据基于这一特定项目，用于评估其对欧盟未来战略和总稀土元素国内采矿供应的潜在贡献。
尽管通过低需求情景和高需求情景看，CRMA基准——即到2030年通过欧盟成员国采矿满足欧盟战略稀土元素需求10%——理论上似乎可实现，但纳入现实的九年铅期时间后表明，该基准在实践中不太可能达成。在给定情景下，到2030年实现总稀土元素的这些基准也是不可行的。
铅期时间和监管约束影响稀土元素的国内生产能力。因此，必须在欧盟促进稀土元素的负责任采矿实践，并加强公众对采矿活动的接受度，以降低对单一第三国稀土元素的依赖。尽管如此，必须强调任何采矿扩张都必须符合社会和环境标准。从初期地质勘探到生产开始之间的长时间跨度，加上采矿许可的漫长等待期，使得稀土元素采矿在2030年前于欧盟启动具有挑战性。然而，欧盟已通过CRMA下的"战略项目"和"RESourceEU计划"采取了具体措施。
为改进未来评估，欧盟应加强地质勘探努力，以获取更准确的国内储量知识和符合标准的稀土元素报告。
对单一国家稀土元素的依赖可以降低，但需要十多年的时间来建立专业知识和高额投资，如日澳伙伴关系的例子所示。这对欧盟的启示是，实现稀土元素的CRMA采矿基准将依赖于长期承诺、专业知识建设、持续投资以及与战略伙伴的协调参与。
