NO.2517- 中國的镓，鍺
文字：伯玥
校稿：朝乾 / 編輯：果栗乘
7 月 3 日，中國商務部和海關總署聯合發布了《關于對镓、鍺相關物項實施出口管制的公告》，公告顯示，自 8 月 1 日起，對包含金屬镓、金屬鍺等 14 項相關物項進行出口管制，未經許可，不得出口！
對镓、鍺相關物項實施出口管制
目的是維護國家安全和利益
( 圖：商務部網站截圖 )
出口管制頒布後，短短 5 天内國際镓價猛漲 27%，資本市場上稀有金屬、稀土等闆塊也跟着大漲。
以前我們講過很多種中國短缺的資源，但中國有優勢的資源也有很多，而且在全世界都是 " 統治級 " 的，镓和鍺就是其中兩種。今天就來講講，我們的镓、鍺有多厲害，同時又有哪些短闆。
中國不缺镓和鍺
镓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，極少有獨立礦床。
判斷稀有與否的标準是 "豐度"，也就是元素在地殼中的平均含量，比如每噸地殼物質中，隻有 15 克的镓，也就是 0.0015％，鍺的豐度還要低十倍，每噸地殼物質裏隻有 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
圖爲鋁土礦石，看起來和普通的石頭沒什麽區别
（圖：圖蟲創意）
這兩種金屬雖然少，但是用途很廣。
镓的熔點隻有 29.78 ℃，是少有的在室溫也能保持液态的金屬。衛星通訊、半導體、太陽能和人工智能等前緣科技的研發和生産都離不開镓。80~85% 的金屬镓都消耗在半導體行業，所以先進工業國對镓格外重視。
金屬镓無毒，放在手裏就能融化，挺好玩的
（圖：壹圖網）
美國早已将镓列爲 35 種關鍵礦産目錄，歐盟也将其列入 61 種關鍵原材料目錄。2011 年，我國也将镓列入了戰略儲量金屬。
99.999% 镓晶體（圖：wiki）
鍺的用途也很多，基于良好的半導體和光電特性，半導體、光纖通訊、紅外光學、太陽能電池、化學催化劑、生物醫學都需要鍺，特别是在紅外感光領域，有極高的不可替代性，這當然就涉及到軍事領域了。所以美、日、澳、加、歐盟都把鍺列入了關鍵礦産目錄，嚴格管控。
摻鍺光纖具備容量大、光損小、色散低、
傳輸距離長、不受環境幹擾等優勢
作爲光通訊網絡的主體
是目前唯一可以工程化應用的光纖
（圖：圖蟲創意）
要找到镓和鍺的礦床并不容易，他們極少單獨成礦，而是以分散狀态藏在各種多金屬礦床的伴生組分裏。
由于镓可以代替與自身大小和電荷相似的元素，這樣就可以滲透進别的礦床裏。例如代替鋁存在于鋁礬土中，形成 "鋁土礦型伴生镓礦床"；代替鋅少量存在于閃鋅礦中，形成 "鉛鋅礦型伴生镓礦床"。此外，镓還可以伴生于煤層中，形成 "煤型伴生镓礦床"。
這些礦床中，可找到伴生镓
（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。
所以工業用的镓和鍺主要來自這些礦床的副産品。
就礦床種類而言，鋁土礦是镓的主要來源，目前全球 90% 的镓作爲煉鋁工業的副産物而産出。不同地區、不同類型的鋁土礦中伴生镓的含量不同，且差别較大。每噸原礦石中一般含镓 50~250 克。像我國貴州鋁土礦，一般每噸含镓 122~127 克。
紅紅的鋁土礦，産鋁還副産镓
（圖：shutterstock）
此外，镓也可以從閃鋅礦濕法煉鋅時的粗鋅蒸餾殘渣中提取。煤礦中的镓含量普遍不高，一般每噸 10-30 克，但我國内蒙古準格爾煤田的镓含量高達每噸 30-70 克，是近年新發現的超大型富镓礦床。
位于伊克昭盟的準格爾煤田
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量都非常大，能順便提煉出來的镓自然也很多。
中國同時也是鍺資源大國，" 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内蒙古和雲南，包括内蒙古伊敏五牧場、内蒙古勝利烏蘭圖嘎和雲南臨滄等地。
" 鉛鋅型 " 屬于碳酸鹽岩容礦型鍺礦
産自煤層中的鍺是中國最主要的鍺資源類型
目前，全球可統計的镓儲量大約 27 萬噸，中國就占了近七成，約 19 萬噸，居世界之首，其餘的镓主要分布在非洲、美國、南美洲和歐洲等地。
中國的镓資源量獨占鳌頭
和镓相比，鍺的全球儲量要少得多，大約 8600 噸，美國 3870 噸，占 45%，中國次之，3500 噸，占 41%; 俄羅斯 860 噸，占 10%，三家基本上約等于全球探明儲量了。
橫屏- 世界镓、鍺資源分布
中國的镓、鍺處于絕對領先地位
産業鏈困局
中國雖然镓的儲量豐富，但儲量 ≠ 産量，中間需要一整套由粗到精的産業鏈，而且镓的全産業鏈對資本和技術的要求很高，分三個環節：
首先是原材料和初級加工，需要有含镓的閃鋅礦、氧化鋁土礦、廢渣煙塵和煤層作爲原材料，再用拜耳法将這些原材料加工爲粗镓。
接着是深度加工，分兩個部分，一個是用電解精煉等工藝，将粗镓制備成高純度镓；另一個是用堿液中電解法、液态密封法、溶膠凝膠法等工藝，将粗镓或高純度镓制備成砷化镓、氮化镓、氧化镓等化合物。
最後是應用産品，将含镓化合物生産爲銅铟镓硒薄膜、激光二極管、射頻電子設備、催化劑等元件應用産品。
镓産業鏈示意
這三個環節裏，中國占絕對優勢的隻有初級加工的粗镓産品。2019 年全球粗镓産量 324 噸。其中中國 310 噸，占 95.68%，處于絕對優勢地位。但是高端镓産品的自主産能很低，高度依賴從美、日進口。
我國在粗镓産量上占絕對領先地位
全球粗镓生産廠家有 30 多家，主要是大型鋁廠和有色金屬冶煉廠，主要在中國、俄羅斯、烏克蘭、德國。但是高純度镓和再生镓生産國主要是日本和美國，并将其用于本國的集成電路、半導體等産業。
全球主要的镓生産企業
镓消費結構分布圖
這就形成了一個特殊的結構，中國生産粗镓，美日生産高純度镓以及半導體産品，同時美日還用半導體卡中國的脖子。中國要發展自己的半導體産業，光有粗镓還不夠，還要從美日進口高純度镓。
2017-2022 中國镓進出口量
而且從 2011 年開始中國的粗镓産量大幅提升，導緻粗镓供大于求，價格也跟着暴跌。随着中國供給側改革和全球镓消費量的提升，2015 年之後，镓的供需格局才持續收緊，賣了太久的白菜價，價格終于又升上來了。
中國 4N 镓價格走勢
可以說，我們雖然控制着粗镓的産能，但也被困在低端環節，不光利潤少，而且高端貨還是依賴進口。
2005-2019 年全球镓産量與供求平衡
和镓的情況類似，鍺的産業鏈也分爲上遊（原材料、初級産業）、中遊（深加工、元部件産業）、下遊（紅外和光纖等終端産品）三個部分。
鍺産業鏈示意
其中上遊原材料和初級加工的技術難度最低，但環保壓力大，我國的優勢也主要在這方面。2019 年，中國的産量就占了全球的65.4%。
全球鍺産量及中國占比
由于鍺在軍工和民用方面都有重要作用，光纖、紅外光學、太陽能電池都離不開鍺，鍺的消費量也往往對應着國家軍事實力和經濟水平。目前，中、美、日三國就消費了全球 80% 以上的鍺。
2015 年以來全球鍺産業結構變化
紅外、光纖和太陽能電池占比穩定增長
雖然中國同時也是鍺的最大出口國，但是遇到的問題和镓類似，我們主要還是向西方發達國家出口初級鍺産品。由于我國在紅外和光纖領域使用的高端鍺産品的制作技術還不成熟，高端鍺産品如 " 鍺單晶 " 和光纖用 " 四氯化鍺 " 基本都依賴進口。
出口初級鍺産品，進口高端鍺産品
如今随着我國在紅外、光纖、太陽能等領域快速發展，鍺的需求量也不斷增加，對于高端鍺産品的技術攻關也勢在必行。
保護戰略資源，勢在必行
近年來，在關鍵金屬下遊的半導體産業，西方國家對中國的打壓愈演愈烈。
今年 5 月底，日本宣布對 23 種半導體設備和材料進行出口限制，7 月 23 日起正式實行。6 月 30 日，全球最大的光刻機生産國荷蘭宣布進一步收緊光刻機出口政策，高端 DUV 光刻機從 9 月 1 日起将限制向中國出口。
光刻機是制造芯片的核心設備
（圖：shutterstock）
事實上，很多稀有的關鍵金屬都是由中國向外供應，而且幾乎沒有替代元素，憑什麽中國要供應給西方國家，讓他們制成芯片反過來卡中國的脖子？
我國是镓和鍺的資源大國、生産大國和出口大國。多年來已經爲全球産業鏈做出了很大貢獻。在産業升級的背景下，加強戰略資源的開發與管制非常合情合理，西方國家自己也是這麽幹的。
去年年底 ChatGPT 橫空出世
美國提前幾個月限制向中國出口先進芯片
（圖：Reuters）
比如美國的鍺儲量全球第一，卻将其作爲戰略資源保護起來，限制開采，需求都從中國等國家進口。雖然我國儲量第二，卻供應着全球 70% 的消費量，鍺資源已經過度開采。我們要發展自己的高端制造和戰略新興産業，未來鍺的消費量也将十分巨大。
因此，合理開采稀有金屬并限制出口，不僅能減少資源濫用，更能讓中國的産業獲得更充分、品質更高的戰略資源，進一步提升國際競争力。
