中国铽元素代谢循环与全球稀土供应链主导地位：资源流动分析与可持续路径

本研究通过建立时空明确的物质流分析(MFA)框架，系统追踪了中国铽(Tb)元素1990-2024年全生命周期流动特征。研究发现中国掌控全球68.57%的Tb流量，其中90%流向永磁体(NdFeB)生产。研究揭示了荧光灯(381.81 t可回收Tb)和家电(占2024年回收量63%)为关键回收源，为缓解全球重稀土供需失衡提供了科学依据，对保障绿色技术关键材料安全具有重要战略意义。

　　

在全球绿色能源转型的浪潮中，稀土元素(REE)已成为支撑现代科技发展的"工业维生素"。其中重稀土元素铽(Tb)因其在永磁体、磁致伸缩合金等高端应用中的不可替代性，被欧盟和美国列为关键战略物资。然而这种稀缺金属的地壳丰度极低，在离子吸附型矿床中含量仅0.4%-1.2%，中国南方地区却集中了全球近70%的Tb资源。随着风力发电机、新能源汽车(NEV)等绿色技术爆发式增长，Tb供需矛盾日益尖锐——每兆瓦直驱式风机需耗用600kg钕铁硼(NdFeB)磁体，而添加2%-5%的Tb可使其高温性能提升300%。这种"绿色悖论"使得解析Tb资源流动规律成为关乎全球能源转型成败的关键科学问题。

论文发表在《Resources, Environment and Sustainability》的这项研究，首次构建了覆盖"采矿-冶炼-加工-贸易-应用-报废-回收"全链条的Tb物质流分析(MFA)模型。研究团队整合联合国商品贸易统计数据库(UN Comtrade)、美国地质调查局(USGS)等跨国数据源，采用蒙特卡洛模拟进行不确定性分析，系统量化了中国1990-2024年间Tb的流动轨迹。特别关注了离子吸附型矿床开采、缅甸跨境供应链、以及荧光灯向永磁体的历史性应用转变等关键环节。

全球Tb资源格局

研究发现全球已探明1.10×10⁸吨稀土储量中，中国以68.57%的占比占据绝对主导。2000-2020年中国累计生产1.05×10⁴吨Tb，其中53.79%源自南方离子吸附型矿床。值得注意的是，2017年后缅甸成为中国最大稀土矿进口源，2024年单年进口量突破7.0×10⁴吨，凸显地缘政治对资源供应链的重塑作用。

贸易网络的结构性失衡

分析显示中国掌控全球39.9%的Tb出口市场，永磁体出口量以年均11.8%增速增长。欧洲表现出强烈的进口依赖性，其永磁体进口占全球总量的31.45%，主要应用于汽车电机和风电领域。研究同时揭露了非法采矿的生态代价——2011-2020年中国南方离子型矿床非法开采导致1.16×10³吨Tb流入环境。

中国主导的供应链动态

模型显示中国将90%的Tb流量导向高端应用，其中永磁体占比从1998年的7.49吨激增至2024年的657.50吨。家电领域(主要是空调)消耗1.65×10³吨Tb，而新兴的新能源汽车和风电部门虽增速达195.22%，但总用量仍不足总量40%。

回收体系的严重滞后

研究指出中国Tb回收率仅12.21%，荧光灯回收潜力381.81吨却缺乏正规回收体系。更严峻的是，风电叶片(20年寿命)和新能源汽车(10-15年寿命)的报废高峰尚未到来，现行回收基础设施远不能满足未来需求。

这项研究的重要意义在于首次揭示了全球Tb流动的"中国中心"格局及其脆弱性。通过量化分析证明，即便在技术加速情景下，Tb需求供给比仍将高达256%。研究提出的"荧光灯-家电"优先回收策略，以及关于缅甸跨境供应链风险的预警，为制定稀土资源安全保障政策提供了科学依据。随着欧盟《关键原材料法案》和美国《通胀削减法案》的实施，这项研究对构建多极化的全球稀土治理体系具有重要参考价值。论文强调，唯有通过技术创新(如无Tb磁体研发)和循环经济体系建设的双轨并进，才能破解绿色技术发展面临的资源瓶颈。