鎵資源儲(chǔ)量分布及產(chǎn)量情況

鎵資源儲(chǔ)量分布及產(chǎn)量情況一、鎵資源分布鎵在地殼中的含量為0.0015%。自然界中的鎵分布比較分散，多以伴生礦存在，主要賦存在鋁土礦中，少量存在于錫礦、鎢礦和鉛鋅礦中。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局2014年發(fā)布的數(shù)據(jù)，全球鋁土礦中鎵的儲(chǔ)量超過100萬噸，鋅礦中還有一定儲(chǔ)量的鎵資源。雖然鋁土礦和鋅礦中所含的鎵資源相對(duì)較多，但目前能從中開發(fā)回收的鎵資源量卻很少。二、鎵產(chǎn)量情況根據(jù)美國地址調(diào)查局2014年發(fā)布的數(shù)據(jù)，2013年全球精鎵的產(chǎn)量約為200噸，粗鎵產(chǎn)量約為280噸，世界粗鎵產(chǎn)能為470噸，精鎵產(chǎn)能為300噸，回收產(chǎn)能為200噸。2013年粗鎵產(chǎn)量與2012年相比，同比下降27%。中國、德國、哈薩克斯坦和烏克蘭是當(dāng)今世界的四大鎵生產(chǎn)國，其他鎵生產(chǎn)國包括匈牙利、日本、韓國和俄羅斯。中國、日本、英國和美國為精鎵的主產(chǎn)國。日本是世界上最大的鎵進(jìn)口國，其次是歐美等發(fā)達(dá)國家。三、我國鎵資源分布及行業(yè)發(fā)展1、我國鎵資源分布情況截止2008年底，我國共探明鎵礦礦區(qū)總數(shù)166個(gè)，在全國25個(gè)省(市、區(qū))均有分布，資源儲(chǔ)量為13.66萬噸，基礎(chǔ)儲(chǔ)量為0.71萬噸（根據(jù)報(bào)道，2005年我國科研人員在內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾發(fā)現(xiàn)了一個(gè)世界上獨(dú)特的與煤伴生的超大型鎵礦床，據(jù)估算該礦床鎵的保有儲(chǔ)量為85.7萬噸）。鎵資源儲(chǔ)量較多的省份除內(nèi)蒙古外，還有廣西、貴州、河南、山西、云南5省。從鎵資源分布類型來看，廣西、貴州、河南、山西、吉林、山東等省區(qū)的鎵主要存在于鋁土礦中，云南、黑龍江等省的鎵主要存在于錫礦或煤礦中，湖南等省區(qū)的鎵主要存在于閃鋅礦中。2011年，我國將鎵列為戰(zhàn)略儲(chǔ)備金屬，計(jì)劃在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)︽夁M(jìn)行戰(zhàn)略儲(chǔ)備。2、我國鎵行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國是世界上四大鎵生產(chǎn)國之一，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2012年我國鎵產(chǎn)量為270噸，產(chǎn)能約330噸，約占全球產(chǎn)量的80%。當(dāng)前我國鎵產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，2013年我國鎵的產(chǎn)能約400-450噸，預(yù)計(jì)2014年會(huì)達(dá)到500噸。我國也是鎵主要消費(fèi)國和進(jìn)口國，2010年全球鎵消費(fèi)量約為280-300噸，而我國鎵消費(fèi)量約為100噸，約占總消費(fèi)量的三分之一，并且我國鎵的消費(fèi)量正在以每年20%-30%的速度增長。目前，我國金屬鎵的消費(fèi)領(lǐng)域包括半導(dǎo)體和光電材料、太陽能電池、合金、醫(yī)療器械、磁性材料等，其中半導(dǎo)體行業(yè)已成為鎵最大的消費(fèi)領(lǐng)域，約占總消費(fèi)量的80%。隨著鎵行業(yè)快速發(fā)展，尤其是半導(dǎo)體行業(yè)和太陽能電池行業(yè)，以及我國政府對(duì)LED行業(yè)發(fā)展規(guī)劃的推動(dòng)，我國鎵的消費(fèi)量還將保持大幅增長態(tài)勢(shì)。此外，因?yàn)槲覈鴩鴥?nèi)金屬鎵回收能力較小，所以對(duì)金屬鎵的需求全部依靠原生鎵支撐，這也將促進(jìn)我國市場(chǎng)對(duì)原生鎵需求量的大幅增長。3、隨著我國鎵行業(yè)的快速發(fā)展，我國鎵行業(yè)存在的問題也日益凸顯出來，主要包括以下幾點(diǎn)：（1）鎵資源浪費(fèi)。因?yàn)殒壓苌賳为?dú)成礦，多為伴生礦，而一些企業(yè)由于技術(shù)、資金等多方面原因并未對(duì)礦石中所含的鎵資源進(jìn)行提取，結(jié)果造成這種稀缺資源的浪費(fèi)。（2）鎵出口大國卻無定價(jià)權(quán)。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，造成這種局面的主要原因是國內(nèi)缺乏價(jià)格發(fā)現(xiàn)平臺(tái)和機(jī)制。（3）鎵生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模分散，產(chǎn)業(yè)鏈存在薄弱環(huán)節(jié)。由于鎵是伴生礦，含量不高，并且建設(shè)符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的鎵生產(chǎn)線也需要投入較多資金?？紤]到投入產(chǎn)出等方面因素，很多大中型礦業(yè)公司并未對(duì)伴生的鎵資源進(jìn)行提取。中小型鎵生產(chǎn)加工企業(yè)由于提取工藝相對(duì)簡單，投入資金相對(duì)較少，在開采生產(chǎn)過程中也造成了比較嚴(yán)重的環(huán)境污染。為了解決上述問題，促進(jìn)我國鎵行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，國家應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鎵資源的保護(hù)和管理。與此同時(shí)，各個(gè)鎵生產(chǎn)加工企業(yè)也應(yīng)該加大資金投入，引進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高資源利用率，減少環(huán)境污染。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)企業(yè)應(yīng)建立企業(yè)聯(lián)盟，以在將來更好地調(diào)節(jié)市場(chǎng)供需，平抑價(jià)格波動(dòng)。鎵的用途及應(yīng)用領(lǐng)域一、應(yīng)用簡介目前，我國金屬鎵的消費(fèi)領(lǐng)域包括半導(dǎo)體和光電材料、太陽能電池、合金、醫(yī)療器械、磁性材料等，其中半導(dǎo)體行業(yè)已成為鎵最大的消費(fèi)領(lǐng)域，約占總消費(fèi)量的80%。隨著鎵下游應(yīng)用行業(yè)的快速發(fā)展，尤其是半導(dǎo)體行業(yè)和太陽能電池行業(yè)，未來金屬鎵需求也將穩(wěn)步增長。1、半導(dǎo)體材料鎵是一種低熔點(diǎn)高沸點(diǎn)的稀散金屬，有“電子工業(yè)脊梁”的美譽(yù)。鎵的化合物是優(yōu)質(zhì)的半導(dǎo)體材料，被廣泛應(yīng)用到光電子工業(yè)和微波通信工業(yè)，用于制造紅外光學(xué)與紅外探測(cè)器件、微波通訊與微波集成、集成電路、發(fā)光二極管等。例如我們?cè)陔娔X上看到的紅光和綠光就是由磷化鎵二極管發(fā)出的。目前，半導(dǎo)體行業(yè)金屬鎵消費(fèi)量約占總消費(fèi)量的80%—85%。2、太陽能電池鎵也被應(yīng)用到太陽能電池的制造中，如砷化鎵三五族太陽能電池，該電池具有良好的耐熱、耐輻射等特性，其光電轉(zhuǎn)換率非常高。最初因?yàn)樯a(chǎn)、使用成本都非常高，常常被應(yīng)用在航天和軍工領(lǐng)域。但近幾年隨著科技的發(fā)展，砷化鎵太陽能電池的生產(chǎn)和使用成本都在降低，搭配上聚光光學(xué)組件從而使其應(yīng)用領(lǐng)域開始擴(kuò)大，并且正在以較快的速度普及。CIGS薄膜太陽能電池是第三代太陽能電池，具有生產(chǎn)、安裝、使用成本低，光電轉(zhuǎn)換率高的優(yōu)勢(shì)，因而在眾多太陽能電池產(chǎn)品中成為發(fā)展最快的一族。目前，雖然世界上已投產(chǎn)或在建的CIGS工廠已超過40多家，但金屬鎵在CIGS的原材料中所占比重僅為5%—10%。隨著CIGS生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，該行業(yè)對(duì)金屬鎵的需求會(huì)有明顯增長。3、合金領(lǐng)域（3）溶劑萃取法：該法所用的萃取劑昂貴，且萃取劑長期與強(qiáng)堿性鋁酸鈉溶液接觸，溶解損失較大，溶解于種分母液中的萃取劑對(duì)后序工藝中的電解也有不利影響。（4）離子交換法：該方法從拜耳母液中回收金屬鎵，無需往鋁酸鈉溶液中加任何試劑，不會(huì)影響氧化鋁生產(chǎn)工藝，且其工藝流程短，周期作業(yè)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，成本較低，是目前從氧化鋁生產(chǎn)中回收鎵的最經(jīng)濟(jì)的方法，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。三、從煉鋅副產(chǎn)品中提取鎵（1）還原焙燒磁選工藝：該法利用鎵的親鐵特性，通過強(qiáng)化浸鋅渣的還原過程，使鎵定向富集于金屬鐵中，然后采用磁選的方法從焙燒渣中分離富集的鎵金屬。（2）絡(luò)合吸附法：在一定條件下，單寧和鎵生成有色的絡(luò)合物，利用活性炭從鹽酸體系中提取鎵，使單寧-鎵絡(luò)合物吸附在活性炭上。通過過濾分離和灼燒濾渣，得到的灰分含有較高的鎵，從而實(shí)現(xiàn)了鎵的分離、富集和提取。該方法的回收率達(dá)99%以上，是一種富集和提取鎵的新方法，由奚長生、龍來濤等人提出。（3）乳狀液膜萃取法：該方法是近年來萃取技術(shù)中新的發(fā)展方向。將TPRO(三烷基氧磷)、K4Fe(CN)6、磺化煤油和CMS(表面活性劑)混合，形成乳狀液膜體系。其中含有TPRO和磺化煤油的萃取劑為油膜，作流動(dòng)相，含有K4Fe(CN)6的反萃劑為內(nèi)水相。將此體系與含鎵溶液混合，油膜中的萃取劑萃取溶液中的鎵，同時(shí)油膜中的鎵又被內(nèi)水相反萃取，并與K4Fe(CN)6作用生成沉淀，從而使鎵從水相轉(zhuǎn)入內(nèi)水相。四、從粉煤灰中提取鎵（1）沉淀法：該法將煤灰煙塵與三氯化鋁、氧化鈣等熔劑混合，氧化鎵通過高溫熔融轉(zhuǎn)化為水溶性的鎵酸鹽，用碳酸鈉浸出鎵，再經(jīng)三次碳酸化得到富鎵沉淀，用氫氧化鈉溶液溶解該沉淀后再經(jīng)過電解法即可得到金屬鎵。（2）萃取法：該方法用酸性溶液直接從煙塵中浸出鎵，再用萃取劑從浸出液中回收鎵。（3）還原熔煉萃取法及堿熔化法：該工藝是指首先對(duì)粉煤灰粗篩選后進(jìn)行焚燒，酸浸過濾后得到含鎵濾液，然后用吸附塔吸附此濾液，用堿性絡(luò)合淋洗劑淋洗后電解即可得鎵金屬。據(jù)報(bào)道英國某公司已經(jīng)采取此法成功地從粉煤灰中提取了金屬鎵。（4）粉煤灰酸法提鎵工藝：2013年3月，我國神華準(zhǔn)能公司氧化鋁中試廠利用“粉煤灰酸法提鎵工藝”成功生產(chǎn)出金屬鎵，標(biāo)志著鎵的提取工藝取得重大進(jìn)展。國內(nèi)外知名鎵企業(yè)中國1.中國鋁業(yè)公司2.東方