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NO.2517-中國(guó)的鎵，鍺

文字：伯玥

校稿：朝乾 / 編輯：果栗乘

7月3日，中國(guó)商務(wù)部和海關(guān)總署聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于對(duì)鎵、鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制的公告》，公告顯示，自8月1日起，對(duì)包含金屬鎵、金屬鍺等14項(xiàng)相關(guān)物項(xiàng)進(jìn)行出口管制，未經(jīng)許可，不得出口！

對(duì)鎵、鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制

目的是維護(hù)國(guó)家安全和利益

(圖：商務(wù)部網(wǎng)站截圖)▼

出口管制頒布后，短短5天內(nèi)國(guó)際鎵價(jià)猛漲27%，資本市場(chǎng)上稀有金屬、稀土等板塊也跟著大漲。

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以前我們講過很多種中國(guó)短缺的資源，但中國(guó)有優(yōu)勢(shì)的資源也有很多，而且在全世界都是“統(tǒng)治級(jí)”的，鎵和鍺就是其中兩種。今天就來講講，我們的鎵、鍺有多厲害，同時(shí)又有哪些短板。

中國(guó)不缺鎵和鍺

鎵和鍺都屬于地球上的“稀散金屬”，顧名思義，就是不光稀有，而且極其分散，極少有獨(dú)立礦床。

判斷稀有與否的標(biāo)準(zhǔn)是“豐度”，也就是元素在地殼中的平均含量，比如每噸地殼物質(zhì)中，只有15克的鎵，也就是0.0015％，鍺的豐度還要低十倍，每噸地殼物質(zhì)里只有1.5克鍺，也就是0.00015％，與之相比，鐵的豐度是5.6%，鋁是8.2%，完全不可比。

鋁是地殼中豐度最大的金屬元素

圖為鋁土礦石，看起來和普通的石頭沒什么區(qū)別

（圖：圖蟲創(chuàng)意）▼

這兩種金屬雖然少，但是用途很廣。

鎵的熔點(diǎn)只有29.78℃，是少有的在室溫也能保持液態(tài)的金屬。衛(wèi)星通訊、半導(dǎo)體、太陽能和人工智能等前緣科技的研發(fā)和生產(chǎn)都離不開鎵。80~85%的金屬鎵都消耗在半導(dǎo)體行業(yè)，所以先進(jìn)工業(yè)國(guó)對(duì)鎵格外重視。

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金屬鎵無毒，放在手里就能融化，挺好玩的

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

美國(guó)早已將鎵列為35種關(guān)鍵礦產(chǎn)目錄，歐盟也將其列入61種關(guān)鍵原材料目錄。2011年，我國(guó)也將鎵列入了戰(zhàn)略儲(chǔ)量金屬。

99.999%鎵晶體（圖：wiki）▼

鍺的用途也很多，基于良好的半導(dǎo)體和光電特性，半導(dǎo)體、光纖通訊、紅外光學(xué)、太陽能電池、化學(xué)催化劑、生物醫(yī)學(xué)都需要鍺，特別是在紅外感光領(lǐng)域，有極高的不可替代性，這當(dāng)然就涉及到軍事領(lǐng)域了。所以美、日、澳、加、歐盟都把鍺列入了關(guān)鍵礦產(chǎn)目錄，嚴(yán)格管控。

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摻鍺光纖具備容量大、光損小、色散低、

傳輸距離長(zhǎng)、不受環(huán)境干擾等優(yōu)勢(shì)

作為光通訊網(wǎng)絡(luò)的主體

是目前唯一可以工程化應(yīng)用的光纖

（圖：圖蟲創(chuàng)意）▼

要找到鎵和鍺的礦床并不容易，他們極少單獨(dú)成礦，而是以分散狀態(tài)藏在各種多金屬礦床的伴生組分里。

由于鎵可以代替與自身大小和電荷相似的元素，這樣就可以滲透進(jìn)別的礦床里。例如代替鋁存在于鋁礬土中，形成“鋁土礦型伴生鎵礦床”；代替鋅少量存在于閃鋅礦中，形成“鉛鋅礦型伴生鎵礦床”。此外，鎵還可以伴生于煤層中，形成“煤型伴生鎵礦床”。

這些礦床中，可找到伴生鎵

（圖：shutterstock）▼

基于相同的原理。鍺也主要分布在“煤型”含鍺礦床和“鉛鋅型”含鍺礦床。

所以工業(yè)用的鎵和鍺主要來自這些礦床的副產(chǎn)品。

就礦床種類而言，鋁土礦是鎵的主要來源，目前全球90%的鎵作為煉鋁工業(yè)的副產(chǎn)物而產(chǎn)出。不同地區(qū)、不同類型的鋁土礦中伴生鎵的含量不同，且差別較大。每噸原礦石中一般含鎵50~250克。像我國(guó)貴州鋁土礦，一般每噸含鎵122~127克。

紅紅的鋁土礦，產(chǎn)鋁還副產(chǎn)鎵

（圖：shutterstock）▼

此外，鎵也可以從閃鋅礦濕法煉鋅時(shí)的粗鋅蒸餾殘?jiān)刑崛　Ｃ旱V中的鎵含量普遍不高，一般每噸10-30克，但我國(guó)內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾煤田的鎵含量高達(dá)每噸30-70克，是近年新發(fā)現(xiàn)的超大型富鎵礦床。

位于伊克昭盟的準(zhǔn)格爾煤田

擁有亞洲最大的露天煤礦

（圖：Google maps）▼

雖然這些比例看似都很低，但鋁土礦和煤礦的基礎(chǔ)量都非常大，能順便提煉出來的鎵自然也很多。

中國(guó)同時(shí)也是鍺資源大國(guó)，“鉛鋅型”含鍺礦床主要分布在川滇黔低溫成礦域。“煤型”含鍺礦床主要分布在內(nèi)蒙古和云南，包括內(nèi)蒙古伊敏五牧場(chǎng)、內(nèi)蒙古勝利烏蘭圖嘎和云南臨滄等地。

“鉛鋅型”屬于碳酸鹽巖容礦型鍺礦

產(chǎn)自煤層中的鍺是中國(guó)最主要的鍺資源類型▼

目前，全球可統(tǒng)計(jì)的鎵儲(chǔ)量大約27萬噸，中國(guó)就占了近七成，約19萬噸，居世界之首，其余的鎵主要分布在非洲、美國(guó)、南美洲和歐洲等地。

中國(guó)的鎵資源量獨(dú)占鰲頭▼

和鎵相比，鍺的全球儲(chǔ)量要少得多，大約8600噸，美國(guó)3870噸，占45%，中國(guó)次之，3500噸，占41%; 俄羅斯860噸，占10%，三家基本上約等于全球探明儲(chǔ)量了。

橫屏-世界鎵、鍺資源分布

中國(guó)的鎵、鍺處于絕對(duì)領(lǐng)先地位▼

產(chǎn)業(yè)鏈困局

中國(guó)雖然鎵的儲(chǔ)量豐富，但儲(chǔ)量≠產(chǎn)量，中間需要一整套由粗到精的產(chǎn)業(yè)鏈，而且鎵的全產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)資本和技術(shù)的要求很高，分三個(gè)環(huán)節(jié)：

首先是原材料和初級(jí)加工，需要有含鎵的閃鋅礦、氧化鋁土礦、廢渣煙塵和煤層作為原材料，再用拜耳法將這些原材料加工為粗鎵。

接著是深度加工，分兩個(gè)部分，一個(gè)是用電解精煉等工藝，將粗鎵制備成高純度鎵；另一個(gè)是用堿液中電解法、液態(tài)密封法、溶膠凝膠法等工藝，將粗鎵或高純度鎵制備成砷化鎵、氮化鎵、氧化鎵等化合物。

最后是應(yīng)用產(chǎn)品，將含鎵化合物生產(chǎn)為銅銦鎵硒薄膜、激光二極管、射頻電子設(shè)備、催化劑等元件應(yīng)用產(chǎn)品。

鎵產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽猕?/p>

這三個(gè)環(huán)節(jié)里，中國(guó)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的只有初級(jí)加工的粗鎵產(chǎn)品。2019年全球粗鎵產(chǎn)量324噸。其中中國(guó)310噸，占95.68%，處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位。但是高端鎵產(chǎn)品的自主產(chǎn)能很低，高度依賴從美、日進(jìn)口。

我國(guó)在粗鎵產(chǎn)量上占絕對(duì)領(lǐng)先地位▼

全球粗鎵生產(chǎn)廠家有30多家，主要是大型鋁廠和有色金屬冶煉廠，主要在中國(guó)、俄羅斯、烏克蘭、德國(guó)。但是高純度鎵和再生鎵生產(chǎn)國(guó)主要是日本和美國(guó)，并將其用于本國(guó)的集成電路、半導(dǎo)體等產(chǎn)業(yè)。

全球主要的鎵生產(chǎn)企業(yè)▼

鎵消費(fèi)結(jié)構(gòu)分布圖▼

這就形成了一個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)，中國(guó)生產(chǎn)粗鎵，美日生產(chǎn)高純度鎵以及半導(dǎo)體產(chǎn)品，同時(shí)美日還用半導(dǎo)體卡中國(guó)的脖子。中國(guó)要發(fā)展自己的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，光有粗鎵還不夠，還要從美日進(jìn)口高純度鎵。

2017-2022中國(guó)鎵進(jìn)出口量▼

而且從2011年開始中國(guó)的粗鎵產(chǎn)量大幅提升，導(dǎo)致粗鎵供大于求，價(jià)格也跟著暴跌。隨著中國(guó)供給側(cè)改革和全球鎵消費(fèi)量的提升，2015年之后，鎵的供需格局才持續(xù)收緊，賣了太久的白菜價(jià)，價(jià)格終于又升上來了。

中國(guó)4N鎵價(jià)格走勢(shì)▼

可以說，我們雖然控制著粗鎵的產(chǎn)能，但也被困在低端環(huán)節(jié)，不光利潤(rùn)少，而且高端貨還是依賴進(jìn)口。

2005-2019年全球鎵產(chǎn)量與供求平衡▼

和鎵的情況類似，鍺的產(chǎn)業(yè)鏈也分為上游（原材料、初級(jí)產(chǎn)業(yè)）、中游（深加工、元部件產(chǎn)業(yè)）、下游（紅外和光纖等終端產(chǎn)品）三個(gè)部分。

鍺產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽猕?/p>

其中上游原材料和初級(jí)加工的技術(shù)難度最低，但環(huán)保壓力大，我國(guó)的優(yōu)勢(shì)也主要在這方面。2019年，中國(guó)的產(chǎn)量就占了全球的65.4%。

全球鍺產(chǎn)量及中國(guó)占比▼

由于鍺在軍工和民用方面都有重要作用，光纖、紅外光學(xué)、太陽能電池都離不開鍺，鍺的消費(fèi)量也往往對(duì)應(yīng)著國(guó)家軍事實(shí)力和經(jīng)濟(jì)水平。目前，中、美、日三國(guó)就消費(fèi)了全球80%以上的鍺。

2015年以來全球鍺產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化

紅外、光纖和太陽能電池占比穩(wěn)定增長(zhǎng)▼

雖然中國(guó)同時(shí)也是鍺的最大出口國(guó)，但是遇到的問題和鎵類似，我們主要還是向西方發(fā)達(dá)國(guó)家出口初級(jí)鍺產(chǎn)品。由于我國(guó)在紅外和光纖領(lǐng)域使用的高端鍺產(chǎn)品的制作技術(shù)還不成熟，高端鍺產(chǎn)品如“鍺單晶”和光纖用“四氯化鍺”基本都依賴進(jìn)口。

出口初級(jí)鍺產(chǎn)品，進(jìn)口高端鍺產(chǎn)品▼

如今隨著我國(guó)在紅外、光纖、太陽能等領(lǐng)域快速發(fā)展，鍺的需求量也不斷增加，對(duì)于高端鍺產(chǎn)品的技術(shù)攻關(guān)也勢(shì)在必行。

比如美國(guó)的鍺儲(chǔ)量全球第一，卻將其作為戰(zhàn)略資源保護(hù)起來，限制開采，需求都從中國(guó)等國(guó)家進(jìn)口。雖然我國(guó)儲(chǔ)量第二，卻供應(yīng)著全球70%的消費(fèi)量，鍺資源已經(jīng)過度開采。我們要發(fā)展自己的高端制造和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，未來鍺的消費(fèi)量也將十分巨大。

因此，合理開采稀有金屬并限制出口，不僅能減少資源濫用，更能讓中國(guó)的產(chǎn)業(yè)獲得更充分、品質(zhì)更高的戰(zhàn)略資源，進(jìn)一步提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

上下滑動(dòng)查看參考資料：

1 商務(wù)部 海關(guān)總署公告2023年第23號(hào) 關(guān)于對(duì)鎵、鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制的公告 (mofcom.gov.cn)

2 外交部：對(duì)鎵鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制是國(guó)際通行做法，歐盟成員國(guó)也對(duì)部分物項(xiàng)實(shí)施出口管制|環(huán)球網(wǎng)_新浪財(cái)經(jīng)_新浪網(wǎng) (sina.com.cn)

4 中國(guó)鎵鍺鉈鎘資源 溫漢捷等，2020，科學(xué)通報(bào)

5 稀散金屬超常富集的主要科學(xué)問題，溫漢捷等，2019，巖石學(xué)報(bào)

6 分散元素地球化學(xué)及成礦機(jī)制 涂光熾等

7 張麗曼，張會(huì)，梁倩，王小強(qiáng)，余文麗，顏蕙園.2022.鎵礦資源的分布、發(fā)展概況及中國(guó)發(fā)展鎵產(chǎn)業(yè)的思考 [J] 礦產(chǎn)勘查，13(8):1235－1240

8 中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息．2018 年中國(guó)鍺產(chǎn)量、需求量及價(jià)格走勢(shì)分析［EB/OL］［2019－06－11］．http: //www.chyxx.com/industry/201803 /616917.html．

12 代世峰， 任德貽， 李生盛. 內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾超大型鎵礦床的發(fā)現(xiàn). 科學(xué)通報(bào)， 2006， 51: 177?185

13 陸挺，劉璇，張艷飛，等. 基于產(chǎn)業(yè)鏈分析的中國(guó)銦鍺鎵產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究[J]. 資源科學(xué)，2015，37(5):1008-1017.

14 武秋杰，呂振福，曹進(jìn)成等.國(guó)內(nèi)外鎵資源分布供需及鎵產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀研究[J].礦產(chǎn)綜合利用，2021，No.231(05):38-44.

15 Gallium Statistics and Information | U.S. Geological Survey (usgs.gov)

*本文內(nèi)容為作者提供，不代表地球知識(shí)局立場(chǎng)

封面：shutterstock

END

原標(biāo)題：《中國(guó)的Ga，太多了！》

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