前言
一句“氢氦锂铍硼”耳熟能详,但很少人知道,这句话包含着影响国家命脉的战略资源。
那就是氦,这是宇宙第二轻的气体资源,被称为是“黄金气体”。
但是,我国的氦储量仅占全球储量的2%,需求量又非常大,不得不长期依赖进口。
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在2022年氦需求量就已经突破2414.1万立方米。
而偏偏全球氦储量最高的是美国,可以说基本垄断了这项资源,还通过不断提高进口价格,试图妨碍我国发展。
面对这种垄断局面,我国究竟有何突破之法?
氦资源进口困境
氦元素在地球大气中含量相对较少,主要是放射性元素衰变的产物,具有不可再生性。
但由于它的原子结构极其稳定,还有无色无嗅无毒还密度低的特性,它在超导磁共振、半导体制造、航天燃料检测等领域具有不可替代性。
就比如说大家去医院时看到的核磁共振技术,就必须依赖氦气,这是维持强磁场稳定性的关键因素,能通过氦气冷却超导磁体至接近绝对零度的温度,使铌钛合金线圈保持超导状态。
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更不用提它在航天燃料检测领域的作用,这么珍贵的资源在分配上却极其不均匀。
目前发现的全球氦气总储量约76亿立方米,主要分布在美国、卡塔尔和俄罗斯等国家,我国占有量还达不到人家的一个零头。
其中美国占世界资源总量的40%以上,储量占世界的52%。
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全球每年氦气需求量约为2亿立方米,但由于技术限制,年产量仅有1.7亿立方米,这就导致很多国家供不应求,氦气长期短缺。
尤其是中国每年氦气需求量约为1200万立方米,但是我国氦气储量大约是11亿立方米,且分布极度分散,主要存在于鄂尔多斯、四川等五大含油气盆地,天然气田含氦量普遍低于0.05%,仅仅陕西渭南地区的独立氦气藏含氦量才达到0.3%。
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对比美国氦储量达到193亿立方,我国的11亿立方就像开玩笑,而且纯度非常低,开采难度相当大。
氦气开采急需攻克深层天然气提氦技术,截止2012年,我国单井日处理能力不足2万立方米,远低于卡塔尔50万立方米的提取规模。
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2012年以前,我国95%的氦气依赖美国进口,但美国通过《氦保护法》限制出口配额,并操纵全球液氦罐箱和液化器制造技术,导致中国进口价长期高于国际市场30%。
不得已,我国在2013年以后转向卡塔尔进口,但卡塔尔只是拥有资源,设备以及技术都非常不完善,其中80%的氦气提纯设备由美国企业提供,并不能解决我国氦气进口被“卡脖子”的困境。
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更糟糕的是,2022年俄乌冲突期间,卡塔尔被迫跟随美国对俄制裁,导致中国进口均价从每立方米150元飙升至195元,部分医用液氦价格甚至突破300元/升。
但那时我国的氦需求已经飙升至两千四百多万立方米,同比增长超过10%,随着日后国内技术的发展,这个需求会只升不降。
面对越来越大的供需矛盾,我国没有无动于衷,早在几年前就已经准备突破这种困境。
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技术突破与多方合作
其实大多数人都想不明白,明明都是一个地球,怎么偏偏我们国家氦存量那么少,专家们偏不信这个邪,开始在国内各地勘探氦资源。
功夫不负有心人,我国通过地质理论创新与勘探技术突破,逐步改写了氦短缺的命运。
2025年自然资源部数据显示,我国新增氦气探明地质储量达40.7亿立方米,主要分布在鄂尔多斯、塔里木、松辽等六大盆地,其中苏里格、涪陵等6个气田储量均超2亿立方米。
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这一突破源于中国地质调查局李剑团队提出的“壳源铀钍放射性衰变主导”理论,这项理论研究出氦气与天然气成藏的“时空耦合性”,最具代表性的就是塔里木盆地和田河气田。
除了勘探资源分布,我国在开采技术上也是马不停蹄的研究。
首先就是深井探测技术的突破,我国采用高精度气相色谱-四级杆质谱联用仪,将氦气检测灵敏度提升至0.01ppm,填补国内这项技术的空白。
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再一个就是独立氦气藏的发现,陕西渭南首次发现非伴生独立氦气藏,含氦量达0.3%,远超常规天然气田的0.03%,单井日处理能力还突破了5万立方米。
但仅仅是国内的努力还不够,与别国合作也是必要的。
我国通过“一带一路”合作与资源置换,构建多国联动供应网络,实现进口多元化,不再将鸡蛋放在一个篮子里。
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早在2022年,中俄双方就签署了《氦气供应备忘录》,与俄罗斯阿穆尔天然气加工厂达成合作。
这个工厂预计在2025年实现全面投产,据推测,产能可以达到6000万立方米,提纯度还非常高。
更重要的是,该工厂可以通过管道直供东北,预计年进口量突破1亿立方米,可以极大缓解我国的氦气进口压力。
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除了与俄罗斯有合作外,我国在非洲也有资源布局。
中国援建坦桑尼亚姆贝亚氦气提纯厂,采用“基建换资源”模式,提前锁定了他们氦气资源10年的优先采购权,年供应量能达到3000万立方米。
此外,在刚果的铜钴矿伴生氦气开发项目也在同步推进,预计在2030年会形成5000万立方米产能。
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不仅如此,我国还与中东技术达成合作,与卡塔尔天然气公司联合研发“膜分离-低温精制”一体化装置。
这项技术的成就在2024年就有所体现,当年进口卡塔尔氦气占比降至35%,较2022年下降47个百分点,实在是可喜可贺。
更值得一提的是,我国不仅在提纯技术上有所突破,而且还实现了产业链自主化,华特气体、柳钢等企业实现提纯设备100%国产化,核心部件成本直接降低40%。
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除此以外,我国还在技术上进行持续输出,常温膜法技术出口至印尼、越南,帮助东南亚国家建立本土提氦产能,2025年海外订单额突破50亿元。
截至目前,我国已经彻底打破美国垄断氦出口和氦提纯技术的局面,不用再担心氦使用遭到卡脖子的困境,这将在极大程度上提高我国产业发展的速度。
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结语
随着国内氦气资源的发现以及氦气提纯技术的不断突破,我国为摆脱氦气进口困境做出的努力都看到了成效。
氦气自给率从2012年的不足1%提升至2025年的30%,超纯氦产能占全球25%,价格话语权显著增强。
未来,随着氦气提纯技术的突破,氦气安全将成为中国科技自立自强的重要基石。
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