中国的镓，锗

本文来自微信公众号：地球知识局 （ID：diqiuzhishiju）

7 月 3 日，中国商务部和海关总署联合发布了《关于对镓、锗相关物项实施出口管制的公告》，公告显示，自 8 月 1 日起，对包含金属镓、金属锗等 14 项相关物项进行出口管制，未经许可，不得出口！

对镓、锗相关物项实施出口管制

目的是维护国家安全和利益

(图：商务部网站截图)▼

出口管制颁布后，短短 5 天内国际镓价猛涨 27%，资本市场上稀有金属、稀土等板块也跟着大涨。

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以前我们讲过很多种中国短缺的资源，但中国有优势的资源也有很多，而且在全世界都是"统治级"的，镓和锗就是其中两种。今天就来讲讲，我们的镓、锗有多厉害，同时又有哪些短板。

中国不缺镓和锗

镓和锗都属于地球上的"稀散金属"，顾名思义，就是不光稀有，而且极其分散，极少有独立矿床。

判断稀有与否的标准是"丰度"，也就是元素在地壳中的平均含量，比如每吨地壳物质中，只有 15 克的镓，也就是 0.0015％，锗的丰度只有镓的十分之一，每吨地壳物质里只有 1.5 克锗，也就是 0.00015％，与之相比，铁的丰度是 5.6%，铝是 8.2%，完全不可比。

铝是地壳中丰度最大的金属元素

这两种金属虽然少，但是用途很广。

镓的熔点只有 29.78℃，是少有的在室温也能保持液态的金属。卫星通讯、半导体、太阳能和人工智能等前缘科技的研发和生产都离不开镓。80~85% 的金属镓都消耗在半导体行业，所以先进工业国对镓格外重视。

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金属镓无毒，放在手里就能融化，挺好玩的

美国早已将镓列为 35 种关键矿产目录，欧盟也将其列入 61 种关键原材料目录。2011 年，我国也将镓列入了战略储量金属。

99.999% 镓晶体（图：wiki）▼

锗的用途也很多，基于良好的半导体和光电特性，半导体、光纤通讯、红外光学、太阳能电池、化学催化剂、生物医学都需要锗，特别是在红外感光领域，有极高的不可替代性，这当然就涉及到军事领域了。所以美、日、澳、加、欧盟都把锗列入了关键矿产目录，严格管控。

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掺锗光纤具备容量大、光损小、色散低、

传输距离长、不受环境干扰等优势

作为光通讯网络的主体

是目前唯一可以工程化应用的光纤

要找到镓和锗的矿床并不容易，它们极少单独成矿，而是以分散状态藏在各种多金属矿床的伴生组分里。

由于镓可以代替与自身大小和电荷相似的元素，这样就可以渗透进别的矿床里。例如代替铝存在于铝矾土中，形成"铝土矿型伴生镓矿床"；代替锌少量存在于闪锌矿中，形成"铅锌矿型伴生镓矿床"。此外，镓还可以伴生于煤层中，形成"煤型伴生镓矿床"。

这些矿床中，可找到伴生镓

基于相同的原理。锗也主要分布在"煤型"含锗矿床和"铅锌型"含锗矿床。

所以工业用的镓和锗主要来自这些矿床的副产品。

就矿床种类而言，铝土矿是镓的主要来源，目前全球 90% 的镓作为炼铝工业的副产物而产出。不同地区、不同类型的铝土矿中伴生镓的含量不同，且差别较大。每吨原矿石中一般含镓 50~250 克。像我国贵州铝土矿，一般每吨含镓 122~127 克。

红红的铝土矿，产铝还副产镓

此外，镓也可以从闪锌矿湿法炼锌时的粗锌蒸馏残渣中提取。煤矿中的镓含量普遍不高，一般每吨 10-30 克，但我国内蒙古准格尔煤田的镓含量高达每吨 30-70 克，是近年新发现的超大型富镓矿床。

位于鄂尔多斯市的准格尔煤田

拥有亚洲最大的露天煤矿

（图：Google maps）▼

虽然这些比例看似都很低，但铝土矿和煤矿的基础量都非常大，能顺便提炼出来的镓自然也很多。

中国同时也是锗资源大国，"铅锌型"含锗矿床主要分布在川滇黔低温成矿域。"煤型"含锗矿床主要分布在内蒙古和云南，包括内蒙古伊敏五牧场、内蒙古胜利乌兰图嘎和云南临沧等地。

"铅锌型"属于碳酸盐岩容矿型锗矿

产自煤层中的锗是中国最主要的锗资源类型 ▼

目前，全球可统计的镓储量大约 27 万吨，中国就占了近七成，约 19 万吨，居世界之首，其余的镓主要分布在非洲、美国、南美洲和欧洲等地。

中国的镓资源量独占鳌头 ▼

和镓相比，锗的全球储量要少得多，大约 8600 吨，美国 3870 吨，占 45%，中国次之，3500 吨，占 41%; 俄罗斯 860 吨，占 10%，三家基本上约等于全球探明储量了。

横屏-世界镓、锗资源分布

中国的镓、锗处于绝对领先地位 ▼

产业链困局

中国虽然镓的储量丰富，但储量≠产量，中间需要一整套由粗到精的产业链，而且镓的全产业链对资本和技术的要求很高，分三个环节：

首先是原材料和初级加工，需要有含镓的闪锌矿、氧化铝土矿、废渣烟尘和煤层作为原材料，再用拜耳法将这些原材料加工为粗镓。

接着是深度加工，分两个部分，一个是用电解精炼等工艺，将粗镓制备成高纯度镓；另一个是用碱液中电解法、液态密封法、溶胶凝胶法等工艺，将粗镓或高纯度镓制备成砷化镓、氮化镓、氧化镓等化合物。

最后是应用产品，将含镓化合物生产为铜铟镓硒薄膜、激光二极管、射频电子设备、催化剂等元件应用产品。

镓产业链示意 ▼

这三个环节里，中国占绝对优势的只有初级加工的粗镓产品。2019 年全球粗镓产量 324 吨。其中中国 310 吨，占 95.68%，处于绝对优势地位。但是高端镓产品的自主产能很低，高度依赖从美、日进口。

我国在粗镓产量上占绝对领先地位 ▼

全球粗镓生产厂家有 30 多家，主要是大型铝厂和有色金属冶炼厂，主要在中国、俄罗斯、乌克兰、德国。但是高纯度镓和再生镓生产国主要是日本和美国，并将其用于本国的集成电路、半导体等产业。

全球主要的镓生产企业 ▼

镓消费结构分布图 ▼

这就形成了一个特殊的结构，中国生产粗镓，美日生产高纯度镓以及半导体产品，同时美日还用半导体卡中国的脖子。中国要发展自己的半导体产业，光有粗镓还不够，还要从美日进口高纯度镓。

2017-2022 中国镓进出口量 ▼

而且从 2011 年开始中国的粗镓产量大幅提升，导致粗镓供大于求，价格也跟着暴跌。随着中国供给侧改革和全球镓消费量的提升，2015 年之后，镓的供需格局才持续收紧，卖了太久的白菜价，价格终于又升上来了。

中国 4N 镓价格走势 ▼

可以说，我们虽然控制着粗镓的产能，但也被困在低端环节，不光利润少，而且高端货还是依赖进口。

2005-2019 年全球镓产量与供求平衡 ▼

和镓的情况类似，锗的产业链也分为上游（原材料、初级产业）、中游（深加工、元部件产业）、下游（红外和光纤等终端产品）三个部分。

锗产业链示意 ▼

其中上游原材料和初级加工的技术难度最低，但环保压力大，我国的优势也主要在这方面。2019 年，中国的产量就占了全球的 65.4%。

全球锗产量及中国占比 ▼

由于锗在军工和民用方面都有重要作用，光纤、红外光学、太阳能电池都离不开锗，锗的消费量也往往对应着国家军事实力和经济水平。目前，中、美、日三国就消费了全球 80% 以上的锗。

2015 年以来全球锗产业结构变化

红外、光纤和太阳能电池占比稳定增长 ▼

虽然中国同时也是锗的最大出口国，但是遇到的问题和镓类似，我们主要还是向西方发达国家出口初级锗产品。由于我国在红外和光纤领域使用的高端锗产品的制作技术还不成熟，高端锗产品如"锗单晶"和光纤用"四氯化锗"基本都依赖进口。

出口初级锗产品，进口高端锗产品 ▼

如今随着我国在红外、光纤、太阳能等领域快速发展，锗的需求量也不断增加，对于高端锗产品的技术攻关也势在必行。

保护战略资源，势在必行

近年来，在关键金属下游的半导体产业，西方国家对中国的打压愈演愈烈。

今年 5 月底，日本宣布对 23 种半导体设备和材料进行出口限制，7 月 23 日起正式实行。6 月 30 日，全球最大的光刻机生产国荷兰宣布进一步收紧光刻机出口政策，高端 DUV 光刻机从 9 月 1 日起将限制向中国出口。

光刻机是制造芯片的核心设备

事实上，很多稀有的关键金属都是由中国向外供应，而且几乎没有替代元素，凭什么中国要供应给西方国家，让他们制成芯片反过来卡中国的脖子？

我国是镓和锗的资源大国、生产大国和出口大国。多年来已经为全球产业链做出了很大贡献。在产业升级的背景下，加强战略资源的开发与管制非常合情合理，西方国家自己也是这么干的。

去年年底 ChatGPT 横空出世

美国提前几个月限制向中国出口先进芯片

（图：Reuters）▼

比如美国的锗储量全球第一，却将其作为战略资源保护起来，限制开采，需求都从中国等国家进口。虽然我国储量第二，却供应着全球 70% 的消费量，锗资源已经过度开采。我们要发展自己的高端制造和战略新兴产业，未来锗的消费量也将十分巨大。

因此，合理开采稀有金属并限制出口，不仅能减少资源滥用，更能让中国的产业获得更充分、品质更高的战略资源，进一步提升国际竞争力。

参考资料：

• 1 商务部 海关总署公告 2023 年第 23 号 关于对镓、锗相关物项实施出口管制的公告 (mofcom.gov.cn)

• 2 外交部：对镓锗相关物项实施出口管制是国际通行做法，欧盟成员国也对部分物项实施出口管制 | 环球网_新浪财经_新浪网 (sina.com.cn)

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• 5 稀散金属超常富集的主要科学问题，温汉捷等，2019，岩石学报

• 6 分散元素地球化学及成矿机制 涂光炽等

• 7 张丽曼，张会，梁倩，王小强，余文丽，颜蕙园.2022.镓矿资源的分布、发展概况及中国发展镓产业的思考 [J] 矿产勘查，13 (8):1235－1240

• 8 中国产业信息．2018 年中国锗产量、需求量及价格走势分析［EB / OL］［2019－06－11］．http: //www.chyxx.com/ industry / 201803 /616917.html．

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• 14 武秋杰，吕振福，曹进成等.国内外镓资源分布供需及镓产业链发展现状研究 [J].矿产综合利用，2021，No.231 (05):38-44.

• 15 Gallium Statistics and Information | U.S. Geological Survey (usgs.gov)