能源转型背景下锑资源流动的可持续管理：基于情景分析的全球物质流研究

本研究针对清洁能源技术关键材料锑(Sb)的资源稀缺性和回收挑战，通过构建2000-2050年全球物质流分析(MFA)模型，评估了光伏玻璃(PV glass)、阻燃剂(FR)和铅酸电池(LA)三大应用领域在不同能源转型情景下的资源效率。结果表明：光伏玻璃的锑需求在2010-2022年间激增13.8倍，但全球回收率仅8.5%；情景分析显示提升回收率可显著降低对原生矿产的依赖，其中北美和欧盟通过优化回收系统可实现区域自给自足。该研究为制定锑资源循环经济策略提供了科学依据。

　　

在全球加速向清洁能源系统转型的背景下，锑(Sb)作为光伏玻璃澄清剂、阻燃剂和铅酸电池合金的关键材料，其战略重要性日益凸显。然而这种稀缺金属的全球储量仅180万吨，且供应高度集中于少数国家，面临严峻的地缘政治风险。更棘手的是，锑的多样化终端用途导致其回收困难——阻燃剂常以微量分散于电子产品，光伏玻璃中的锑被化学键合难以提取，仅有铅酸电池建立了成熟回收体系。随着光伏装机量激增和电动汽车普及，预计2050年光伏玻璃的锑需求将达1011.5千吨，较2022年增长8倍。这种供需矛盾引发了对资源安全和可持续管理的深度忧虑。

日本学术振兴会(JSPS)资助的研究团队在《Resources, Conservation and Recycling》发表论文，首次构建了覆盖采矿、冶炼、制造、使用、废弃全生命周期的全球锑物质流模型。研究采用动态物质流分析(MFA)方法，结合Weibull寿命分布函数，量化了2000-2050年间锑在三大核心应用领域（阻燃剂、铅酸电池、光伏玻璃）的流动规律。通过设置常规(BAU)、积极(Positive)、雄心(Ambitious)和理想(Aspirational)四种情景，评估了不同回收政策对资源自给率的影响。数据来源整合了美国地质调查局(USGS)的矿产数据、国际能源署(IEA)的清洁能源部署预测，以及欧盟(EU)和亚太地区的废弃物管理政策文件。

关键技术方法包括：1) 建立五阶段全球锑流模型（采矿选矿、精炼分离、加工制造、使用、废弃回收），基于质量守恒原理构建动态方程；2) 采用Weibull函数模拟产品寿命分布，参数λ和k分别代表尺度与形状因子；3) 划分欧盟世界(EU world)、美国世界(US world)和中国世界(CN world)三大区域政策情景；4) 对光伏玻璃设置10%-100%梯度回收率进行敏感性分析。

研究结果揭示出四大关键发现：

3.1 历史趋势(2000-2022)
锑供应在2013年达到154千吨峰值后，因政治因素骤降至2022年的66千吨。期间应用结构发生显著转变——阻燃剂始终占据70%需求份额，而光伏玻璃占比从2010年的1%飙升至2022年的26.8%，13年间增长13.8倍。值得注意的是，在存量分析中，电子电气设备(EEE)和建筑业（主要含光伏玻璃）分别占据54%和23%的锑库存，凸显清洁技术对资源格局的重塑作用。

3.2 情景分析结果
3.2.1 阻燃剂中的锑
在理想回收情景下，亚太地区若能达到欧盟收集标准，全球阻燃剂行业对原生锑的依赖可降低51.3%。这需要将该地区收集率从当前13.1%提升至75%，同时配合70%的锑回收率。

3.2.2 铅酸电池中的锑
北美在常规情景下即可实现100%自给，而欧盟通过将回收率从28%提升至90%，可产生1.6倍于需求的再生锑。最具启示性的是，若全球实施雄心级收集政策，铅酸电池回收可满足60%-110%的全球需求。

3.2.3 光伏玻璃中的锑
区域差异极为显著：欧盟国家在20%回收率下即可产生62%的供应盈余，而中国主导的CN world地区即使100%回收仍只能满足5.8%需求。全局优化显示，若所有区域实施雄心级收集，10%的回收率就可使再生锑在2049年覆盖全球需求，到2050年达到177.9%的供应潜力。

讨论部分深刻指出技术经济壁垒的差异性——铅酸电池回收已商业化运营，而光伏玻璃中锑的电解提取仍停留在实验室阶段。研究建议采取"分而治之"的策略：对成熟体系（如铅酸电池）应强化跨国监管协调；对新兴领域（如光伏玻璃）需投资碱性硫化物电解等创新工艺。特别强调，中国等需求大国必须建立强制性回收法规，而欧盟可发挥技术优势开发锑-银协同回收工艺。

这项研究开创性地将情景规划融入全球资源流动建模，为关键金属管理提供了方法论范式。其核心价值在于揭示：通过区域协同和政策干预，清洁能源转型中的材料危机可能转化为循环经济机遇。正如作者所述："到2050年，优化后的回收系统可使再生锑总量超过需求77.9%"，这一发现不仅适用于锑资源，也为锂、钴等能源金属的可持续治理提供了重要参考。