这种科技金属,出口管制加码!矿产矿物电解铝铝土矿资源量

今天本文的主角,是应用领域广泛,同样被多个国家和地区列入战略金属的镓。而且更为重要的是,中国的镓储量在全世界不但占有战略统治地位,而且甚至——太多了!

镓,扼住半导体的咽喉

可能各位财友对于高中化学课本上“融化在手心里的金属镓”还有很深刻的印象。实际上,镓不但熔点只有29.78℃,而且液态区间(保持为液体的温度区间)非常宽广,沸点高达2403℃,是少有的在室温也能保持液态的金属。

镓在地壳中的含量仅为0.0015%,且绝大部分镓呈分散状态伴生于其他矿物中。因此,镓是典型的稀有分散元素。对比一下,

举几个简单的例子,看看镓的应用范围:

砷化镓(GaAs)聚光太阳能电池因具有良好的耐热、耐辐射等特性,被应用在航天工业和军工领域,多聚光砷化镓太阳能多用于大规模发电站。

再如,氮化镓(GaN)作为典型的第三代半导体材料,是目前世界上最先进的半导体材料,是新兴半导体光电产业的核心材料和基础器件,在手机快充、5G通信、电源、新能源汽车、LED以及雷达等方面具有远大的应用前景。

现在我们每天都离不开的快充电器,本质上就应用了氮化镓的元器件!和传统充电器相比,它的体积更小,充电更快,安全系数更高,短短十几分钟就能将手机充满电,也可以应用到平板,笔记本等大功率电子设备上,打工人再也不用担心工具没电了!

在医疗领域中,镓的化合物也可以用于临床诊断和医用材料。镓的放射性同位素(Ga67)可对肿瘤细胞进行显像,为临床诊断提供了可靠的影像学依据。下面这张表列举了镓的常见性质,可以看出,样样离不开科技!

镓的主要应用领域

正因此,镓被称为“半导体工业新粮食”,已被全球多个国家列为战略性资源。其中,美国将镓列入35种关键矿产目录,欧盟也将其列入61种关键原材料目录。

就拿美国来说,镓有着极为重要的意义。根据USGS的数据,2022年美国有74%的镓应用于集成电路领域,光电子器件领域占比为25%。

一方面,镓是半导体行业的重要原料,而且是下一代芯片的核心原料。如果想要进一步在芯片制程上突破,镓扮演着关键角色。另一方面,镓更是现代军事装备中不可或缺的材料。例如,氮化镓在美国军方的雷达系统、导弹防御系统以及其他高精尖军事设备中发挥着关键作用。

读到这里,各位财友一定看明白了,“巧妇难为无米之炊”,纵然美国拥有全世界顶尖的芯片技术,但依然离不开镓原料的供应。而下一章节我们可以看到,中国不但拥有全世界最为丰富的镓储量,而且在镓的加工方面有其它国家地区难以企及的优势!

全世界镓储量,哪家强?

根据招商证券2023年研报,全球铝土矿中的镓资源量超过100万吨。镓在地壳中的丰度较低,约百万分之15,自然界中的镓分布比较分散,多以伴生矿存在,主要赋存在铝土矿中,少量存在于锡矿、钨矿和铅锌矿中。铝土矿石中镓含量约百万分之50,硫化锌矿物闪锌矿中镓含量约百万分之1。

根据自然资源部数据,2022年国内镓矿储量约2.9万吨。国内镓资源以广西、江西、贵州和山西为主,分别拥有储量约1.2万吨、0.7万吨、0.5万吨和0.3万吨,占比约41%、24%、18%和11%。

与此同时,根据美国地质调查局数据,目前全球探明的金属镓储量为27.93万吨,其中,中国金属镓储量19万吨,占比约68%左右,位居全球首位。而美国,镓储量只有0.45万吨。

读到这里各位财友可能会有疑问了,前面刚刚说“超过100万吨”,现在又说“27.93万吨”,数据怎么会相互打架,到底该信谁的?其实都没有错,关键在于统计口径不同!

这里的100万吨指的是“远景储量”。所谓的远景储量是粗略估计的储量,是探明程度最低的一级,其中大部分是无法直接开采的,因而是无效的!

在地质学当中计算矿产的数量有三个术语,分别是:储量、基础储量、资源量。这三者是依次包含的关系,储量是最精细的测量,是刨除挖矿损失之后可以用于工业生产的量。基础储量则是在未刨除开采损失之前测定的总量。资源量则相当于一个大致的估算量,三者的数量应该依次增大。

根据一篇发表于2019年,题为《全球镓矿资源分布、供需及消费趋势研究》的论文,截至2014年,中国镓金属储量约为19万吨,而基础储量32.67万吨。意思是中国探明了这么多吨的资源,在刨除一些不可避免的开采损失或者开采不出来的部分之后,可采集到并用于工业生产的是19万吨。而这个量占世界的比例超过80%。因此,说中国是全球第一镓储量大国完全没有问题!

受益于LED以及智能手机的普及,全球镓矿产量在本世纪快速提升,由2009年的79吨增加至2022年550吨。中国产量占比达98%,2022年产量540吨,产能达750吨。所以中国不但是第一储量大国,同时也是第一产量大国!

中国为什么能生产全世界最多的镓?关键还是和镓本身的性质有关——它是生产铝的副产品,而中国的铝产能,早已在全世界“遥遥领先”!

资料显示,2023年全球铝产量6986万吨,其中,中国生产了4100万吨,占59%。印度排第二,但只生产了410万吨,只有中国的1/10,美国更是连号都排不上。而铝土矿石中镓含量约百万分之50,硫化锌矿物闪锌矿中镓含量约百万分之1。

退一步讲,就算美国能搞来足够的铝矿,他也无法大量生产镓。由于镓没有单独矿脉,90%都跟铝土矿伴生在一起,所以目前提炼镓,基本都采用电解铝的办法。铝土矿其实不稀缺,但电解铝,需要大量的电力。有资料表明,要生产中国2023年电解铝的产能,需要用掉美国全年发电量的15%。这显然是老旧的美国电网所难以承受的!

THE END
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