稀散金屬產(chǎn)業(yè)的觀察與思考

1、第3 卷第4 期2 0 0 9 年12 月材料研究與應用M A T E R l A L S R E S E A R C HA N D A P P L l C A T I O NV o L 3 ．N o ．4D e c ．2 0 0 9文章編號：1 6 7 3 —9 9 8 1 ( 2 0 0 9 ) 0 4 —0 2 1 6 - 0 7稀散金屬產(chǎn)業(yè)的觀察與思考陳少純，顧 珩，高 遠，吳 昊( 廣州有色金屬研究院。廣東廣州5 1 0 6

2、5 0 )摘要：分析了近年來國內(nèi)外稀散金屬產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)、應用、資源與市場狀況．銦錫氧化物靶材、砷化鎵晶片、鍺紅外材料、錸高溫合金和硒在電解錳及玻璃的應用等已成為稀散金屬的主要應用領(lǐng)域．稀散金屬的產(chǎn)量快速增長達到歷史高位而導致了市場的失衡．以G a l n P 2 ／G a A s ／G e ．C l G S 和c d T e 為代表的非硅系太陽能電池是稀散金屬的新必應用領(lǐng)域，將給稀散金屬帶來日益增長的需求．關(guān)鍵詞：鎵I 銦，鉈；鍺；硒；碲

3、I 錸，生產(chǎn)} 應用，資源中圍分類號：T F 8 4 3 文獻標識碼：A稀散金屬鎵、銦、鉈、鍺、硒、碲和錸，是當代半導體、光電子、新材料、化工、軍工等高技術(shù)領(lǐng)域重要的支撐材料．稀散金屬作為伴生金屬從金屬冶煉過程或煤中綜合回收．我國是稀散金屬最主要的生產(chǎn)國，近年來稀散金屬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迅速，主要呈現(xiàn)如下特點：( 1 ) 產(chǎn)能快速放大，主要稀散金屬的產(chǎn)量達到了歷史的最高位．我國G a ，I n ，G e ，T e 的產(chǎn)量繼續(xù)居世界首位，從含鍺煤

4、中提取G e 的產(chǎn)量及S e 和T e 的產(chǎn)量也有明顯的增長．( 2 ) 綜合回收技術(shù)不斷完善走向成熟．偕胺肟萃淋樹脂在氧化鋁系統(tǒng)回收鎵，以P ：。．萃取法為核心的濕法煉鋅系統(tǒng)回收銦等技術(shù)的推廣應用，為提高我國鎵、銦的回收水平發(fā)揮了關(guān)鍵的作用．( 3 ) 應用需求快速增長，應用領(lǐng)域不斷擴大．在I T 0 靶材、G a A s 晶片、G e 紅外光學材料、B i —T e 半導體制冷器件、電解錳、玻璃、R e 高溫合金等領(lǐng)域?qū)ο∩⒔饘俚男?/p>

5、求持續(xù)增長．多結(jié)高效G e 襯底( G a l n P 2 ／G a A s ／G e ) 太陽能電池、C I G S ( C u _ I n - G a -S e ) 薄膜電池和C d T e 薄膜電池等非硅系太陽能電池的應用嶄露頭角，是今后稀散金屬應用的新領(lǐng)域．( 4 ) 2 0 0 8 年市場需求從過熱走向降溫，產(chǎn)能快速擴張和終端消費減緩均令G a ，I n ，G e ，S e 的生產(chǎn)收稿日期：2 0 0 9 —0 3 —1 6作

6、者簡介．：陳少純( 1 9 5 4 一) ·男，廣東韶關(guān)人，教授級高工．步入下降階段，但由于T e 和R e 資源的增量有限，供應仍偏緊．( 5 > 我國除含l n 無汞電池鋅粉、B i - T e 半導體制冷器件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展較成熟外，稀散金屬的主流應用仍無重大突破，初級資源出口仍是我國稀散金屬產(chǎn)業(yè)的特征．1 稀散金屬的生產(chǎn)、應用與市場狀況I ．1 鎵2 0 0 7 年世界原生鎵的年生產(chǎn)能力達到1 8 0t ，其中以中國增

7、長最快，新增生產(chǎn)能力估計有4 5t ，達到1 0 0 t ．據(jù)報道，到2 0 1 1 年前，哈薩克斯坦將新增產(chǎn)能1 5t ，俄羅斯新增6 0t [ m ] ．中國的鎵生產(chǎn)廠主要是中鋁集團屬下的河南、山東、貴州、山西、廣西等地的氧化鋁廠和北京吉亞、河南平頂山、山西萬榮等公司，高純鎵的生產(chǎn)廠主要有南京金美鎵業(yè)、峨嵋7 3 9 廠、山東鋁業(yè)和上海的日本住友及深圳的英國M C P 等公司．南京金美鎵業(yè)7 N 和8 N 高純鎵的批量生產(chǎn)標志著我國

8、鎵提純技術(shù)的進步．鎵的應用領(lǐng)域分布為：6 5 ％“ - - 7 0 ％應用于G a A s晶片，2 0 ％應用于L E D 發(fā)光器件，5 ％應用于磁性材料及合金添加劑．移動通信對G a A s 晶片的需求增長萬方數(shù)據(jù) 萬方數(shù)據(jù)第3 卷第4 期 陳少純。等：稀散金屬產(chǎn)業(yè)的觀察與思考 2 1 8我國保有I n 儲量為1 ．3 萬噸，隨選冶技術(shù)的進步，可回收銦的儲量估計可提高到2 萬噸以上．中國的銦資源主要分布在云南、廣西、內(nèi)蒙古、廣東等地區(qū)

9、，云南的都龍礦區(qū)有可能成為我國新的銦產(chǎn)地．，‘∞ —_●l R輔(、一轄 $圖2 I n 的價格走勢F i g ．2 P r i c et e n d e n c yo fI l i1 ．3 鉈目前，鉈的實際應用不多，一般僅限于科研方面，所取得的主要研究進展是T l 高溫超導材料．T l —B a —C a - C u 氧化物超導帶材的臨界溫度達到了7 7 K ，H g - T I —B a —C a —C u 氧化物超導材料的臨界溫度

10、為1 3 2K ．雖然達到這一臨界溫度的超導材料不少，但能加工成帶材的不多，T l 高溫超導材料有可能成為鉈的應用領(lǐng)域．高純鉈的價格從2 0 0 5 年的1 9 0 0 美元／k g上升到了2 0 0 7 年的4 5 6 0 美元／k g ．鉈主要伴生在鉛鋅礦、銅礦及一些硫鐵礦中，濕法煉鋅的銅鎘渣也是回收鉈的原料．冶煉時鉈大部分進入煙塵和酸泥．由于在冶煉中基本不回收鉈，使得分布在各種廢渣中且有不同程度富集的鉈在常年堆存中會對環(huán)境造成污染

11、．美國環(huán)保機構(gòu)E P A 制定了飲用水含鉈量不超過十億分之一的規(guī)限‘幻，可作為礦山和冶煉外排廢水含鉈量的控制參考指標．1 ．4 鍺從2 0 0 6 年開始，鍺的應用結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，在紅外材料的應用增加最多，各領(lǐng)域用鍺份額如圖3 所示．美國是最大的鍺消費國，2 0 0 6 和2 0 0 7 年分別進口了5 0t 和5 2 t 鍺，均比2 0 0 5 年的2 3 ．5t 提高了一倍以上[ 1 。2 ] ，紅外材料用鍺的比例從2 3 ％

12、提高到5 0 ％，估計與在軍工用途的增長和紅外器件在民用方面的需求擴大有關(guān)．光纖用G e 量的穩(wěn)步增長，與光纖入戶工程的擴大相對應．鍺在P E T 催化劑應用方面繼續(xù)減少，日本是主要用戶，2 0 0 8 年以來日本大量減少了G e ：0 2 的進口量．近年來，太陽能電池的用鍺量持續(xù)增長，預計今后十年這一增長態(tài)勢仍將保持[ 3 ] ．由于產(chǎn)業(yè)化的鍺襯底太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率高達2 8 ％～3 2 ％，比傳統(tǒng)的硅基電池高l 倍，在減少電池

13、重量和體積方面有明顯的優(yōu)勢，因此，多結(jié)高效＆襯底太陽能電池將是今后鍺應用的增長點．據(jù)報道，2 0 0 8 年美國A X T 公司產(chǎn)生產(chǎn)了約6 萬片鍺基片( 4 2 0萬美元) ，為全球鍺基片年產(chǎn)量的2 0 ％，比2 0 0 7 年增長了9 1 ％．我國南京鍺廠也建成了年產(chǎn)5 萬片太陽能電池用鍺基片的生產(chǎn)線[ 3 ] ．4 03 53 0薹2 5鑫2 0蟹t 5l O503 523 0—2 0 0 4 年總消費量6 7 tr 1 2 0

14、0 7 年總消費量1 1 0 t1 5 1 5 ] 捫，o光纖 紅外 催化劑 電子 其它應用領(lǐng)域田3 2 0 0 4 年與2 0 0 7 年各領(lǐng)域的用鍺份額F i g ．3 G e c o n s u m p t i o n s h a r e so fd i f f e r e n tf i e l d si n2 0 0 4a n d2 0 0 72 0 0 7 和2 0 0 8 年G e 的世界年供應量約為1 2 01 4 0 t

15、 ，其中主要生產(chǎn)國中國的供鍺量占5 0 ％～6 0 ％，比利時占2 3 ％，加拿大占1 5 ％．2 0 0 8 年，中國出口G e4 8t ，估計全年的G e 產(chǎn)量為7 0 ～8 0t ．中國的原生鍺約6 0 ％產(chǎn)自鍺煤，約4 0 ％產(chǎn)自鋅冶煉，生產(chǎn)廠主要有云南馳宏、廣東韶冶、云南臨滄鑫園、內(nèi)蒙通力等，全球再生鍺約占鍺產(chǎn)量的3 0 ％，南京鍺廠是最大的再生G e 和精煉＆生產(chǎn)企業(yè)，2 0 0 7 年和2 0 0 8 年分別產(chǎn)鍺3 2t

16、和3 9 ．5t ，約占中國鍺產(chǎn)量的5 0 ％．美、日兩國的鍺消費量占世界的8 0 ％，近年G e 市場的基本狀況[ ‘1列于表2 ，價格走勢如圖4 所示．由圖4 可見，G e 價從2 0 0 6 年的6 0 0 美元／k g一路穩(wěn)步上升到2 0 0 8 年1 0 月的1 6 0 0 美元／k g ，主要原因首先是G e 資源未有大的增量，市場擔憂供應偏緊；其次是主產(chǎn)國中國人民幣升值和取消了出口退稅．2 0 0 8 年下半年受世界經(jīng)濟衰