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(yīng)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(yuǎn)，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(yīng)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(yīng)用等已成為稀散金屬的主要應(yīng)用領(lǐng)域．稀散金屬的產(chǎn)量快速增長達(dá)到歷史高位而導(dǎo)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(yīng)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(yīng)用，資源中圍分類號：T F 8 4 3 文獻標(biāo)識碼：A稀散金屬鎵、銦、鉈、鍺、硒、碲和錸，是當(dāng)代半導(dǎo)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(dá)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(yīng)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(yīng)用需求快速增長，應(yīng)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(xué)材料、B i —T e 半導(dǎo)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(yīng)用嶄露頭角，是今后稀散金屬應(yīng)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(yīng)仍偏緊．( 5 > 我國除含l n 無汞電池鋅粉、B i - T e 半導(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(dá)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(dá)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(biāo)志著我國

8、鎵提純技術(shù)的進步．鎵的應(yīng)用領(lǐng)域分布為：6 5 ％“ - - 7 0 ％應(yīng)用于G a A s晶片，2 0 ％應(yīng)用于L E D 發(fā)光器件，5 ％應(yīng)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(yīng)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(dǎo)材料．T l —B a —C a - C u 氧化物超導(dǎo)帶材的臨界溫度達(dá)到了7 7 K ，H g - T I —B a —C a —C u 氧化物超導(dǎo)材料的臨界溫度

10、為1 3 2K ．雖然達(dá)到這一臨界溫度的超導(dǎo)材料不少，但能加工成帶材的不多，T l 高溫超導(dǎo)材料有可能成為鉈的應(yīng)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(biāo)．1 ．4 鍺從2 0 0 6 年開始，鍺的應(yīng)用結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，在紅外材料的應(yīng)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(yīng)．鍺在P E T 催化劑應(yīng)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(yù)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(dá)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(dān)憂供應(yīng)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