
一、 Ga的定位
关键金属;战略资源;稀散(伴生在其他矿中,难形成独立矿物);贵(价格)
“半导体工业的新粮食”和“电子工业的脊梁”
二、 Ga的基础
镓,位于元素周期表中第Ⅳ周期第Ⅲ主族,原子序数为31,元素符号为Ga。镓的熔点仅为29.8 ℃,沸点2403 ℃。
镓具有过冷现象(即熔化后不易凝固),可过冷到-120 ℃。
镓由固态转变为液态时,体积会膨胀3.1%(液态镓密度 6.0947 g/cm 3 ;固态镓密度 5.937 g/cm 3)。不能用金属或是玻璃容器保存,通常存放于塑料容器之中。
来源:冯琪威,孟郁苗,“镓”国情怀,虽散实丰,矿物岩石地球化学通报,2024,43:1-9
三、 Ga 的政策
1)2024年12月03日商务部《关于加强相关两用物项对美国出口管制的公告》:二、原则上不予许可镓、锗、锑、超硬材料相关两用物项对美国出口
2)2023年7月3日商务部海关总署《关于对镓、锗相关物项实施出口管制的公告》:镓相关物项,金属镓(单质)、氮化镓、氧化镓、磷化镓、砷化镓、铟镓砷、硒化镓、锑化镓。
来源:商务部网站
3)《美国关键矿产战略》和《欧盟关键矿产原材料》将镓列为重点关注的矿产之一。
四、 Ga 的应用
中国的镓储量占全球68%左右,镓产量则占全球镓产量比重超过90%。
镓(Ga)具有高导电性、中等导热性和液态低毒等特性,是生产砷化镓、氮化镓、磷化镓及铜铟镓硒的必要原料。这些材料广泛应用于半导体、半导体发光元件、集成电路、晶体管、射频器件、低熔点金属GIS(镓铟锡)、功能合成材料以及CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池等领域。其中,氮化镓还是最具代表性的第三代半导体材料之一,在高速电子器件和高效能电子系统中占据重要地位。砷化镓则广泛应用于光纤通信、军事雷达、电子战系统等领域。
来源:(观察者网,20241205)中国镓、锗、锑等出口管制已超一年,对美打击效果如何?
五、 Ga 的来源及冶炼
镓金属主要与铝土矿、铅锌矿伴生,氧化铝生产企业通常以副产品形式生产粗镓。粗镓经进一步提纯后,形成工业镓和 6N 以上的高纯镓。
1)镓的主要来源:依赖于氧化铝生产过程中的副产品回收。在氧化铝生产过程中,通过特定的工艺条件和技术手段,可以从铝土矿中提取出含有镓的氧化铝溶液。
2)从锌冶炼厂的废渣中回收镓。
3)从废旧电子产品中回收镓。
4)粉煤灰中回收。
3-4由于其成本较高、技术难度较大等原因,目前尚未得到工业化广泛应用。
六、 Ga 来源的研究方向
研究方向:镓找矿方法的改进、提取利用技术的优化和富镓废料中镓的回收利用。
1)国自基20240628《关于发布战略性关键金属超常富集成矿动力学重大研究计划2024年度项目指南的通告》(二)稀散元素超常富集成矿机制。聚焦镓、锗、铟等稀散元素赋存状态和超常富集机制——提出稀散元素找矿勘查和开发利用新方向。
2)国自基20240425《关于发布关键金属冶金的科学基础重大研究计划2024年度项目指南的通告》国科金发计〔2024〕134号2. 关键金属元素深度分离新方法。(2)针对共伴生关键金属元素的高选择性分离,借鉴物理、化学、生命科学等领域中与元素分离相关的原理或方法,探索共伴生关键金属元素分离的新思路,形成关键金属元素高选择性分离新方法、新技术与新体系。(3)针对大宗金属冶金或煤燃烧过程中关键金属的高效分离,创新金属元素迁移调控等方法与机制,形成关键金属元素分离的新方法、新技术与新体系,有效提升关键金属综合回收率。铝伴生的镓综合回收率达到60%以上。
3)国家自然科学基金“十四五”发展规划 第十二章 优先发展领域41.战略性关键金属资源开发利用基础理论 围绕我国战略性关键金属领域面临的资源处理的复杂性难题,重点研究极端/受限环境关键金属矿采矿,低品位资源矿相转化与金属超常富集,共伴生相似元素深度分离,二次资源绿色循环利用,高纯金属制备与材料加工,冶金过程数字化与智能化,海水中战略关键金属资源的分离提取与利用等,建立关键战略金属资源高效开发-高值利用的理论基础与技术体系。
来源: 文中已标注
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