尽管已加速技术研发布局，但五年内美国仍难以突破关键矿产大规模商业生产的瓶颈
美国智库建议未来在加快发展传统技术的同时大力投资“跃迁性技术”，最大化发挥美国在颠覆式创新等方面的潜力，形成“下一代关键矿产技术体系”
文 | 汪子洋
关键矿产产业链大致包含勘探、开采、精炼、制造几个主要环节。对美国来说，构建“美国优先”的全球关键矿产产业格局，“虹吸”全球矿产资源是关键一步，实现全产业链的技术突破和“独立自主”同样是重中之重。这是因为，上世纪80年代以后，美国稀土产业逐渐凋敝，产业链各环节的技术发展基本处于停滞状态，在最关键的精炼尤其是重稀土精炼环节，美国更是存在能力短板。
特朗普二次执政以来，已采取大量措施激励国内研发并强拉各国入伙建立技术共享和技术创新机制，其目标直指关键矿产“技术自主”，以改变其产业链弱势地位。
在位于美国内华达州的一家锂工厂，一辆卡车行驶在卤水蒸发池之间（资料照片） 图片来源：视觉中国各环节的政策目标
矿产勘探环节，美国并无明显技术劣势，其政策目标在于加快先进技术运用增强美国的竞争力。
人工智能在这一环节被寄予厚望。国际能源署分析认为，在人工智能的辅助下，钻探成本可降低60%，勘探成功率可提高四倍。美国已由国家能源技术实验室牵头，将人工智能与勘探前景预测模型相结合，开发出新型地质数据分析方法，用于加速定位矿产资源、评估矿床形态与类型，为后续优化勘探工艺提供数据支持。美国能源部使用该技术在怀俄明州一处废弃煤矿中发现美国已知规模最大的非常规来源稀土矿，该矿场已于2025年7月启动试验性开采，并同步建设试点性加工厂。美国能源部认为该技术可用于在非常规矿产来源地区开展大规模勘探，打破传统探矿思路最大限度发掘美国的矿藏潜力。
矿产开采环节，美国政府加速政策调整，推动技术可控和新技术加速形成。
对内，放宽在联邦土地上开展采矿、加工、精炼活动的限制，压缩矿山项目审批周期，并于2025年推出“未来矿山计划”。该计划是美国近40年来对采矿技术研发的首次大规模投入，计划首期投入数千万美元聚焦于下一代采矿技术试验。
对外，一方面推动在盟伴体系内形成关键矿产“开采-加工-回收”的全产业链合作体系，确保稀土开采技术能够为美国所掌控；另一方面绕开国际海底管理局，单方面加速推进美国外大陆架与国际海底区域的深海采矿，并增加预算研发水下机器人、深海传感器等一系列深海技术，试图获取先发优势。
矿产精炼环节，美国政府采取多种措施来保障技术获取、推动技术突破。
对内重点是政府部门入股多个关键企业，加速技术商业化应用。例如，美国战争部自2025年10月以来，已通过股权投资等方式向包括精炼在内的8个项目投入了28亿美元资金。
对外主要手段是与盟友的技术合作。一是要求盟友转移成熟技术。例如，美国稀土开发商REalloys已与日本金属和能源安全组织（JOGMEC）结成战略联盟，日本将向REalloys美国工厂转移稀土分离和磁体制造技术。二是联合开展技术攻关。美国战略金属公司已与澳大利亚矿产资源公司RareX建立合作关系，重点聚焦镝、铽等重稀土元素以及镓、钪等其他关键矿产的精炼技术。
在乌克兰日托米尔地区，铲斗式挖掘机在乌克兰土壤上开采稀土材料（2025 年 2 月 25 日摄） 图片来源：视觉中国企业也在努力
目前，美国国内外关键矿产相关企业正在响应特朗普政府的政策，推动技术落地和产能扩张。
美国最大稀土生产商芒廷山口材料公司位于得克萨斯州沃斯堡的稀土磁铁工厂已于2025年启动商业化生产，年产能约3000吨，客户包括通用汽车和苹果公司。今年2月26日，芒廷山口材料公司宣布将投资约12.5亿美元在得州诺斯莱克建设年产能1万吨的稀土分离工厂，目前工程设计及设备采购工作已启动，预计工厂将于2028年正式投产。
专注于垂直整合的美国稀土公司重点发展精炼能力，其在得州的圆顶矿是美国已知最大的重稀土元素（镓和铍）矿藏。该公司的溶剂萃取试点项目目前正在推进，也在加速建设涵盖矿山开采、选矿、分离提纯全流程的工厂。工厂设计年处理矿石量50万吨，2028年底或可投产。
总部位于澳大利亚的一家稀土公司主要聚焦于美国本土重稀土矿的勘探开发，在原地浸矿技术方面有一定积累，其已勘探的怀俄明州哈莱克溪项目稀土氧化物资源量约为750万吨，重稀土元素占比约15%。近期该公司已与怀俄明大学签署合作协议，拟加强对稀土矿开采副产品应用价值的相关研究。
总部位于加拿大的尤科尔稀有金属公司专注于稀土分离技术创新，其研发的采用新型萃取剂与连续离心分离设备相结合的工艺，据称可将稀土分离周期从传统工艺的72小时缩短至6小时，有机溶剂消耗可降低60%，成本可降低40%。该公司在美国路易斯安那州的稀土精炼设施计划投产高纯稀土氧化物，初期产量约2000吨/年。
美洲锂业公司的相关锂矿是世界最大的锂矿床之一。其采矿和加工设施已于2023年3月开工建设，预计将于2028年正式投产，项目第一阶段预计每年生产4万吨电池级锂碳酸盐，最终产能可达16万吨/年。
量产绝非易事
相关矿产咨询机构的预测显示，到2030年美国可能在全球稀土精炼市场占5.14%的份额，在合成石墨市场占2.79%的份额，在天然石墨市场占7.22%的份额，在镍、铜、锂、钴领域难以改变现状。这表明，尽管已加速技术研发布局，五年内美国仍难以突破关键矿产大规模商业生产的瓶颈。
其一，技术应用面临环保掣肘。从美国当前的工业技术能力来看，关键矿产冶炼过程中会产生大量酸性尾矿、放射性副产品和有毒废弃物，相关污染治理将极大抬高矿产冶炼成本，商业化运营难以持续。特朗普政府已将环保议题“弃如敝屣”，但推动国内关键矿产开采加工必然会遭受来自民主党、地方政府以及矿区民众的压力，协调相关问题并非易事。
其二，美国劳动力技能水平不足以支撑产能大幅扩张。美国咨询机构麦肯锡的报告显示，自2016年以来，美国采矿工程专业毕业生人数下降了39%，采矿和冶金领域的工程师人数也大幅下降。关键矿产行业在美国相对小众，就业机会少，收入和职业发展机会对从业者的吸引力持续降低，人才流失不仅限于技术岗位，也影响到管理和运营岗位，美国甚至需要聘请外国专家来培训国内工人，给相关行业的规模化发展带来了较大障碍。
其三，依靠盟伴不足以实现大规模量产。澳大利亚莱纳斯公司虽已在马来西亚生产出氧化镝，但其分离效率低，成本高且氧化镝纯度不达标，分离量少，难以对全球市场产生实质性影响。日本战略资源统筹机构虽拥有部分分离与回收技术储备，在回收钕铁硼方面有一定积累，但该机构本身并不拥有商业化产线，不具备技术运用经验。印度缺乏用于生产分离氧化物和永磁体的先进加工技术，关键矿产加工成本高，产品市场竞争力较弱。
其四，资源国未必愿意被美国绑定。美国与其他国家的合作协议通常包含“促进技术转让、推动技术创新研究”等类似条款，然而，即使美国在关键矿产领域有成熟的技术可以转让，各资源国也会极度谨慎地看待协议中的“毒丸条款”，避免成为被美国技术绑定的产能附庸国，避免在大国博弈中“选边站队”。
冀望“换道超车”
经济学研究认为，技术进步通常有两种途径：其一是渐进式的，即在现有技术路线基础上不断升级；其二是突变式的，也就是绕过传统技术路线，采取新技术来实现赶超。
美国智库对外关系委员会认为，考虑到美国的产业基础，想要在五至十年内突破关键矿产行业现有的技术壁垒难度很大。该智库建议未来在加快发展传统技术的同时大力投资“跃迁性技术”，最大化发挥美国在颠覆式创新等方面的潜力，形成“下一代关键矿产技术体系”。
目前来看，相对较有潜力的技术发展方向主要有三类：
一是发展替代性材料。该方案主要针对美国重稀土对外依存度高的问题，旨在通过技术突破利用其他元素设计磁体，以减少稀土用量或完全不使用稀土。
目前美国尼龙磁性材料公司已研发无稀土磁铁技术。该技术于2010年前后在明尼苏达大学实验室诞生。2025年9月，该公司在明尼苏达州动工建造世界首家大规模生产不含稀土的氮化铁磁体工厂，工厂占地约1.8万平方米，计划于2027年初投产，预计届时每年能生产约1500吨永磁体。美媒称其采用无稀土元素工艺，生产效率较传统稀土生产工艺高出70%到90%，且产品比标准钕磁铁磁力更强。
二是废弃资源回收。该方案瞄准美国各地采矿和工业活动遗留下的大量废弃物和副产品，其中含有大量关键材料，丰度甚至与原生矿石相当。
当前特朗普政府已采取多项措施鼓励矿产资源回收。2025年8月13日，美能源部发布总额近10亿美元的融资机会，其中5亿美元用于电池材料加工和回收补助计划；1.34亿美元用于发展从矿山尾矿、电子垃圾和其他工业活动产生的废弃物中商业化回收和提炼稀土元素的技术；4000万美元用于加速从废水中提取关键矿产。内政部长也下令简化联邦法规，促进从矿山废弃物中回收关键矿产，为矿山废弃物回收项目提供联邦资金资助。
该领域具有代表性的美国企业有两家：元素回收技术公司从报废产品和工业废料中提取高纯度稀土和其他关键材料；火神元素公司利用回收材料在美国国内生产具有成本竞争力的高性能稀土磁体。两家企业已开展合作并建成试点性回收生产线。火神元素公司将在北卡罗来纳州建设年产1万吨稀土磁体的工厂，该工厂预计于2027年投入运营，多个美国军方部门已与该公司签订合作协议。
三是开发新型提取技术。基于深度利用既有资源和废弃物的思路，美国国内已有多家企业采取跨学科手段启动新型稀土提取技术的可行性验证。
目前可能有发展前景的技术主要包括以下几类：
电解技术。菲尼克斯尾矿公司开发了一种以红泥等冶炼废渣为原料，通过熔盐电解和闭环溶剂体系提取稀土元素的工艺，目前已建成小规模工厂，初期年产能约200吨。
生物工程技术。阿尔塔资源技术公司利用生物工程技术制造出类似高选择性“分子机器人”的蛋白质，能够从复杂的低品位采矿废料和电子垃圾中分离出特定的目标稀土元素和其他战略矿产。
水力压裂废水锂提取技术。美国锂业技术公司利用一种新型离子交换技术，从水力压裂废水及其他盐水中提取锂。得克萨斯州、蒙大拿州、北达科他州、宾夕法尼亚州等地都有公司尝试采用类似技术。
植物采矿技术。该技术主要利用基因工程技术更改植物特性，使其能够从废弃物和尾矿中提取镍、钴等高浓度金属，植物经过收割和加工后可从其产生的生物质中回收浓缩金属，从而实现关键材料的“养殖”。
微生物技术。2025年12月，矿业巨头力拓集团已在美国亚利桑那州成功利用其专有技术生产铜矿。该技术利用微生物从已关闭老矿山的废弃石料和尾矿中回收铜和其他矿物，或可“复活”美国、澳大利亚、加拿大及其他地区的废弃矿山。
美国专家评估认为，将这些技术投入商业化运行所需的时间将显著短于完善关键矿产产业链，因而具有良好应用前景，美国政府未来应加强与私营部门、科研机构以及盟友相关机构的合作，加速相关审批流程、扩大财政资助、减免企业税收，同时刺激私人资本对早期技术开展风险投资以实现关键矿产技术的“换道超车”。
同时应该看到，新技术从实验室诞生到大规模商业运用中间存在很多“死亡谷”：实验室技术未必能够适应大规模生产、新技术不确定性过高未必能够得到投资人青睐、新技术投入运营后能否持续盈利犹未可知……这些都会阻碍美国在关键矿产领域“换道超车”。
（作者单位：中国社会科学院和平发展研究所）■线上配资网址
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