全球鍺資源分布、供需及消費(fèi)趨勢

來源：絲路印象 2024-07-19 17:33:44 瀏覽：2226 收藏

鍺屬于元素周期表IVA族稀有分散元素，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為937.4℃和2830℃，硬度為6.0～6.5，密度為5.35g/cm3，具有親石、親鐵、親硫、親有機(jī)質(zhì)等性質(zhì)。鍺具有高紅外折射率、色散率低等光學(xué)性質(zhì)和優(yōu)良的力學(xué)性能，常被應(yīng)用于紅外光學(xué)、纖維光纖、太陽能電池、聚合催化劑及醫(yī)藥等高新技術(shù)領(lǐng)域。英國和美國分別于2015年和2018年將鍺列為關(guān)鍵礦產(chǎn)目錄，歐盟于2017年將其列入61種關(guān)鍵原材料目錄，被視為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源。顯然，隨著我國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鍺將作為重要的礦產(chǎn)資源支撐信息通訊、生物科學(xué)、現(xiàn)代航空、現(xiàn)代軍事以及高新能源等領(lǐng)域。鍺元素在自然界常以化合物的形式存在，活性強(qiáng)且較分散，難以富集成獨(dú)立礦床，只能以Ge2+和Ge4+形式呈分散狀態(tài)賦存于其他元素組成的礦物中(閃鋅礦、硫砷銅礦、銀礦物、方鉛礦、黃鐵礦以及煤)。因此，全球鍺的生產(chǎn)嚴(yán)重依賴Pb-Zn礦和煤礦的開采。

表1 全球富鍺礦床類型及典型礦床

全球富鍺礦床類型及典型礦床

目前已發(fā)現(xiàn)的含鍺礦物有26種，以灰鍺礦和鍺石最為常見，其次為硫鍺鐵銅礦和硫銀鍺礦。

表2 世界和中國主要鍺產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)

世界和中國主要鍺產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)

    我國鍺資源儲量居世界第二，產(chǎn)量占全球的73%。本文從世界和中國鍺礦資源稟賦和開發(fā)利用現(xiàn)狀出發(fā)，研判全球鍺產(chǎn)業(yè)鏈的消費(fèi)形勢和供需格局，深入分析世界和我國鍺礦資源的未來發(fā)展趨勢，提出保障我國鍺資源安全供應(yīng)的合理化建議，以期實(shí)現(xiàn)鍺資源的儲量保障和合理配置。

    1、全球鍺資源分布特征

    1.1    資源儲量分布

鍺作為分散元素，在地殼中豐度7×10-6。據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，全球已經(jīng)探明鍺資源的儲量8600t，主要分布在亞洲、歐洲和北美，涉及國家有美國、中國和俄羅斯。其中，美國鍺資源儲量3870t，占全球儲量的45%，居于首位;中國次之，儲量3500t，占全球儲量的41%;俄羅斯860t，占全球儲量的10%。需要指出的是，鍺通常作為Pb+Zn±Ag礦床和富鍺煤礦的副產(chǎn)品，因此Pb+Zn±Ag礦和富鍺煤礦的分布在一定程度上也可代表鍺資源分布。

表3 2014-2018年全球鍺產(chǎn)量狀況

2014-2018年全球鍺產(chǎn)量狀況

從全球范圍來看，賦鍺礦床的類型有VMS、SEDEX、MVT硫化物礦床和基普什型礦床。美國鍺資源主要分布在美國的阿拉斯加(Alaska)和田納西州，成因上與硫化物礦床密切相關(guān)，代表性礦床有紅狗(ＲedDog)Pb+Zn礦床、哥頓維爾礦床［8］。中國鍺礦主要分布于內(nèi)蒙古、云南、廣東、吉林、山西、四川、廣西和貴州，成因較為復(fù)雜，既有產(chǎn)出在硫化物礦床中，又有賦存在褐煤礦床中的鍺礦床，典型礦床有廣東凡口Pb+Zn礦床、云南會澤Pb+Zn礦床、云南臨滄褐煤 (表1)。此外，非洲和歐洲也產(chǎn)出有鍺礦床，主要為富鍺的基普什型(Kipushi-type)礦床和類MVT型(或SEDEX型)Ag+Pb+Zb礦床，代表性礦床有剛果的基普什(Kipushi)礦床、贊比亞的卡布為(Kabwe)礦床、愛爾蘭的利新銀礦床等。

表4 2017-2019年中國與全球鍺消費(fèi)狀況

2017-2019年中國與全球鍺消費(fèi)狀況

1.2 主要礦業(yè)企業(yè)

1.2.1 國際鍺資源供應(yīng)企業(yè)

全球鍺資源稀缺，主要分布在美國、中國和俄羅斯。因此，全球致力于鍺礦生產(chǎn)的礦業(yè)企業(yè)也不多。境外具有規(guī)模的礦業(yè)企業(yè)主要有美國的ATX半導(dǎo)體公司、德國的PhotonicSense公司以及比利時優(yōu)美科公司(Umicore)(表2)。其中，優(yōu)美科公司鍺年產(chǎn)量達(dá)55t/a，擁有眾多子公司，且高端技術(shù)成熟，在鍺的深加工領(lǐng)域表現(xiàn)突出，尤其是在全球太陽能電池襯底材料領(lǐng)域具備絕對優(yōu)勢，市場份額占80%～90%;美國的ATX半導(dǎo)體公司鍺年產(chǎn)量達(dá)4t/a，主要從事砷化鎵、鍺單晶片、磷化銦等半導(dǎo)體材料的加工;德國的Photonic Sense公司鍺產(chǎn)量達(dá)16t/a，擁有世界上最大的晶體生長爐，是生產(chǎn)最高品質(zhì)的鍺紅外光學(xué)鏡片的世界級廠商。

表5 2014-2018年美國鍺進(jìn)口及消費(fèi)量

2014-2018年美國鍺進(jìn)口及消費(fèi)量

1.2.2 中國鍺資源供應(yīng)企業(yè)

我國是世界鍺礦主要生產(chǎn)國，年產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的71%。我國鍺礦生產(chǎn)基地主要集中在云南、江蘇、內(nèi)蒙古，主要生產(chǎn)企業(yè)有云南鍺業(yè)、四環(huán)鋅鍺、中儲科技、通力鍺業(yè)、馳宏鋅鍺、韶關(guān)冶煉廠等。其中，云南是我國最主要的鍺產(chǎn)品生產(chǎn)基地，年產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的50%(表2)。

2014-2018年美國鍺進(jìn)口及消費(fèi)量

2014-2018年美國鍺進(jìn)口及消費(fèi)量

云南鍺業(yè)是亞洲乃至世界最大的鍺產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，也是我國最重要鍺下游產(chǎn)品的加工基地，年產(chǎn)量達(dá)70t/a，占我國鍺年產(chǎn)量的34%，占全球產(chǎn)量的24%，主要生產(chǎn)區(qū)熔鍺錠、光纖級四氯化鍺、紅外光學(xué)級鍺單晶和太陽能襯底片。四環(huán)鋅鍺年產(chǎn)量達(dá)40t/a，位于全球第二;中儲科技鍺行業(yè)鏈條最為完整，是我國鍺行業(yè)的龍頭企業(yè)，年產(chǎn)量達(dá)30t/a，位于全球第五。上述企業(yè)鍺原料基本來自于自產(chǎn)，以生產(chǎn)區(qū)熔鍺錠和二氧化鍺為主(表2)。

表7 2017-2019年全球鍺供需情況

2017-2019年全球鍺供需情況

    需要指出的是，我國生產(chǎn)鍺產(chǎn)品礦山企業(yè)眾多，產(chǎn)能也位居全球前列，但我國鍺資源的深加工領(lǐng)域技術(shù)相對薄弱、中下游產(chǎn)品的市場競爭力與歐美、日本等國亦遜色不少。因此，只有綜合考慮產(chǎn)量、技術(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等因素，提升整體競爭力，才能在鍺行業(yè)下游市場穩(wěn)步發(fā)展。

    2、全球鍺資源供需情況

    2.1    主要生產(chǎn)與出口國

鍺生產(chǎn)國以中國、美國、俄羅斯和加拿大為主。美國雖然是全球最大的鍺資源儲量國，但鍺資源主要以與Pb+Zn礦伴生為主，鍺的產(chǎn)量受制于Pb+Zn礦的產(chǎn)量，增長潛能較低。自1984年以來，美國就將鍺作為國防儲備資源進(jìn)行保護(hù)，尤其是近幾年已基本不再進(jìn)行鍺的開采。中國是全球最大的鍺產(chǎn)出國，其年產(chǎn)量約占全球鍺產(chǎn)量的71%。

表8 中國鍺資源分布情況

中國鍺資源分布情況

據(jù)USGS(2016/2019)數(shù)據(jù)，2014-2017年，受中國環(huán)保政策和資源保護(hù)措施的影響，中國鍺年產(chǎn)量下降，全球年產(chǎn)量從165t下降到106t。但到了2018年，隨著全球鍺需求量的增加，中國年產(chǎn)量有所回暖，達(dá)到了75t，全球年產(chǎn)量則上升到120t，預(yù)計(jì)今后維持到110t。俄羅斯年產(chǎn)量由5t上升至6t，但預(yù)計(jì)其未來幾年變動幅度不大，占全球產(chǎn)量的3%左右;加拿大與其他國家共占全球產(chǎn)量的26%，年產(chǎn)量維持在40t左右。近幾年全球鍺產(chǎn)量雖下滑嚴(yán)重，但受到鍺在軍工和民用領(lǐng)域突出的表現(xiàn)和市場需求的影響，其產(chǎn)量將會得到一定程度的增加，為了維持全球鍺的供需平衡，預(yù)計(jì)其產(chǎn)量將維持在120t(圖3)。

表9 滇西地區(qū)主要含鍺褐煤礦區(qū)的鍺儲量及利用情況

滇西地區(qū)主要含鍺褐煤礦區(qū)的鍺儲量及利用情況

中國鍺資源儲量占全球41%，年產(chǎn)量占全球71%，可開采利用鍺較為充足，每年都有大量的鍺出口到美國、德國、加拿大等國家，是全球最主要的鍺出口國，長期供應(yīng)著全球70%以上的市場需求。雖然近幾年鍺作為稀缺戰(zhàn)略儲備資源得到保護(hù)，鍺出口量大幅減少，但仍保有每年約50t左右的出口量。

2.2 主要消費(fèi)與進(jìn)口國

鍺自發(fā)現(xiàn)以來便廣受關(guān)注，從最開始被應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)，到被大量應(yīng)用于電子行業(yè)，再到紅外光學(xué)等領(lǐng)域初露鋒芒，經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段。尤其是近幾年以來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各國對鍺的應(yīng)用研究越來越廣。目前，鍺的研究大多都集中在信息通訊、現(xiàn)代航空、現(xiàn)代軍事以及高新能源等高新技術(shù)方面，全球鍺的消費(fèi)主要集中在光纖(30%)、紅外光學(xué)(20%)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(20%)以及太陽能發(fā)電(15%)等領(lǐng)域。

表10 2016-2018年中國各類鍺產(chǎn)品進(jìn)口狀況

2016-2018年中國各類鍺產(chǎn)品進(jìn)口狀況

鍺無論是在軍工方面還是在民用方面都有著重要作用，鍺的消費(fèi)量也從側(cè)面凸顯了一個國家軍事實(shí)力和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度。目前，全球鍺的消費(fèi)以中國、美國、日本三個國家為主，三國總的消費(fèi)量約占全球的80%以上。

表11 2017-2019年中國鍺供需平衡

2017-2019年中國鍺供需平衡

近幾年來，中國發(fā)展迅速，鍺的消費(fèi)與日俱增。據(jù)ATK和USGS數(shù)據(jù)顯示，2017年全球鍺消費(fèi)約120t，中國消費(fèi)約59t，2018年全球鍺消費(fèi)132t，中國消費(fèi)約75t，其消費(fèi)量約占全球消費(fèi)50%，是全球第一鍺消費(fèi)大國。中國鍺消費(fèi)在PET催化劑和太陽能等方面消費(fèi)較少，主要集中在紅外和光纖方面，兩者之和占全國整體消費(fèi)的90%。

圖1 全球鍺資源分布特征(a)世界主要鍺資源分布國家;(b)世界主要鍺產(chǎn)品生產(chǎn)國家

全球鍺資源分布特征

美國鍺資源儲量世界第一，但鍺已作為戰(zhàn)略儲備資源被保護(hù)起來基本不開發(fā)，美國的鍺資源大多與Pb+Zn礦伴生在一起，鍺主要通過開采Pb+Zn礦時作為廢料被回收，其產(chǎn)量受制于Pb+Zn礦的開采，尤其是2013年以后，美國幾乎不再對鍺進(jìn)行開采，鍺的消費(fèi)主要依靠進(jìn)口來滿足發(fā)展所需，是全球鍺消費(fèi)和進(jìn)口大國(表5)。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)，美國鍺消費(fèi)領(lǐng)域以光纖系統(tǒng)、紅外光學(xué)和太陽能電池為主，三者占美國鍺消費(fèi)的90%左右，鍺的進(jìn)口主要來自中國(58%)、比利時(26%)、德國(7%)、俄羅斯(6%)四國，其他國家僅占總進(jìn)口量的3%。

圖2 全球主要含鍺鉛鋅礦和煤礦分布圖

全球主要含鍺鉛鋅礦和煤礦分布圖

日本具有相對發(fā)達(dá)的工業(yè)和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，但其鍺資源匱乏，主要依靠進(jìn)口GeO2和鍺金屬，并對其進(jìn)行進(jìn)一步生產(chǎn)、制造和加工成具有高附加值的產(chǎn)品來滿足國內(nèi)需求以及通過出口來加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展，是全球主要的鍺消費(fèi)國家之一。日本鍺消費(fèi)領(lǐng)域主要集中在PET樹脂催化劑、光纖和醫(yī)療保健方面，其中PET樹脂催化劑用鍺最多，占全國的80%左右。

圖3 2014-2018年全球及主要國家鍺生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)

2014-2018年全球及主要國家鍺生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)

全球在光纖、紅外、太陽能和催化劑等領(lǐng)域發(fā)展迅速，鍺需求與日俱增，但就目前來看，全球鍺的供應(yīng)足以滿足全球鍺消費(fèi)，除2017年鍺出現(xiàn)供應(yīng)不足外，其他年份預(yù)計(jì)均出現(xiàn)供過于求現(xiàn)象。

3、我國鍺資源分布特征

我國鍺資源儲量豐富且分布較為廣泛，已探明儲量約3500t，占全球儲量的41%，是鍺資源儲量第二大國。目前國內(nèi)已知鍺礦產(chǎn)地有35處，遍布內(nèi)蒙古、云南、廣東、吉林、山西、四川、廣西和貴州等12個省份，其中內(nèi)蒙古和云南儲量最多，分別占全國的46%和34%。內(nèi)蒙古鍺儲量全國第一，但其品位較低，礦床經(jīng)濟(jì)價值低，云南礦床便于開采。

圖4 全球鍺消費(fèi)結(jié)構(gòu)(a)世界鍺消費(fèi)結(jié)構(gòu);(b)中國鍺消費(fèi)結(jié)構(gòu)

全球鍺消費(fèi)結(jié)構(gòu)

我國鍺主要來源于Pb+Zn礦和含鍺褐煤的開采，而云南作為我國鍺資源儲量大省，擁有豐富的Pb+Zn礦和富鍺煤礦，典型Pb+Zn礦床會澤Pb+Zn礦床，該礦床含有富鍺方鉛礦、黃鐵礦和閃鋅礦等多種礦物，Pb+Zn品位較高，鍺儲量可達(dá)500～600t，是我國主要的Pb+Zn鍺生產(chǎn)基地之一。

云南富鍺煤礦比Pb+Zn礦更豐富，目前在滇西褐煤中發(fā)現(xiàn)的具有工業(yè)價值的礦區(qū)有4個:幫買礦區(qū)(1600t)、臘東礦區(qū)(132t)、芒回礦區(qū)(257t)和等噶礦區(qū)(67t)。除芒回礦未進(jìn)行開采外，其余礦區(qū)皆在開采中。其中，噶礦區(qū)開采時間最長，開采史近40年，是危機(jī)礦山之一。

圖5 美國鍺消費(fèi)及進(jìn)口情況(a)美國鍺消費(fèi)結(jié)構(gòu);(b)美國鍺進(jìn)口來源情況

美國鍺消費(fèi)及進(jìn)口情況

    內(nèi)蒙古優(yōu)質(zhì)鍺資源主要賦存在煤礦中，含鍺褐煤有勝利煤田和伊敏煤田，其中勝利煤田經(jīng)歷了兩次大范圍勘查，預(yù)計(jì)含鍺儲量1919t，是內(nèi)蒙古最主要的富鍺褐煤;對于伊敏煤田的勘探工作很少，除早期進(jìn)行勘探發(fā)現(xiàn)鍺含量異常外，沒有再進(jìn)行過細(xì)致的勘探和開采，預(yù)計(jì)其鍺資源量超過4000t。

    4、我國鍺資源消費(fèi)現(xiàn)狀與趨勢

    4.1    我國鍺主要進(jìn)口來源

    我國是鍺儲量和產(chǎn)量大國，鍺對外依存度較低，但作為全球最大的鍺出口國，主要向西方發(fā)達(dá)國家出口大量的初級鍺產(chǎn)品，為保證國內(nèi)鍺的供需平衡，我國在自我消費(fèi)和出口鍺產(chǎn)品的同時，需從比利時、加拿大、荷蘭等國家進(jìn)口一定量的未經(jīng)段軋的鍺、鍺廢料和鍺粉末，而且我國對于紅外和光纖領(lǐng)域使用的高端鍺產(chǎn)品的制作技術(shù)不成熟，高端鍺產(chǎn)品如鍺單晶和光纖用四氯化鍺等基本依賴進(jìn)口?？v觀近幾年進(jìn)口情況，2016年進(jìn)口3t多，2017年進(jìn)口5t多，2018年達(dá)到了9t，進(jìn)口量呈遞增趨勢，隨著我國在紅外、光纖、太陽能電池等領(lǐng)域迅猛發(fā)展，鍺需求量將不斷增加，如2018年出現(xiàn)進(jìn)口量超過5t的情況仍會出現(xiàn)。

    4.2    我國主要消費(fèi)領(lǐng)域

    我國鍺產(chǎn)業(yè)鏈相對來說比較完善，主要包括三個部分:第一部分是上游的資源提煉，第二部分是中游的提純和深加工，第三部分是下游的紅外和光纖等高端產(chǎn)品的生產(chǎn)。鍺產(chǎn)業(yè)鏈的三個部分具有不同的技術(shù)難度且各有優(yōu)缺點(diǎn)，從我國目前的技術(shù)上來看，上游資源的提煉難度最低，但受環(huán)保壓力大;中游的深加工環(huán)節(jié)技術(shù)難度最大，核心技術(shù)掌握在少數(shù)國家手中，但也是利潤較為豐富的部分;下游涉及領(lǐng)域很廣，技術(shù)進(jìn)步較快，但保持高盈利較難，行業(yè)波動大。

    從鍺產(chǎn)業(yè)鏈上來看，鍺產(chǎn)業(yè)的核心競爭主要在中下游的深加工和應(yīng)用方面，全球鍺的消費(fèi)主要集中在下游的紅外、光纖、太陽能電池、PET催化劑和醫(yī)療保健等高新領(lǐng)域［12］。我國鍺消費(fèi)與全球大致一樣，消費(fèi)以下游應(yīng)用為主，在太陽能和PET催化劑消費(fèi)較少，主要消耗GeCl4、高純鍺和鍺單晶用于紅外和光纖等領(lǐng)域，分別占我國鍺消費(fèi)的38%和54%。從近兩年的數(shù)據(jù)來看，2017年我國鍺消費(fèi)量5.9t，2018年鍺消費(fèi)量達(dá)7.5t，鍺年消費(fèi)增長率可達(dá)20%，受紅外和光纖行業(yè)發(fā)展迅速的影響，這種增長態(tài)勢將持續(xù)下去，但不會打破我國供需平衡，預(yù)計(jì)2019年鍺消費(fèi)量將達(dá)8.1t。

    4.3我國主要應(yīng)用領(lǐng)域和消費(fèi)趨勢

    全球?qū)︽N的應(yīng)用研究發(fā)展迅速，消費(fèi)主要集中在光纖通訊、紅外光學(xué)、太陽能電池、化學(xué)催化劑、生物醫(yī)學(xué)等高精尖領(lǐng)域。近幾年，我國鍺消費(fèi)則主要以光纖通訊和紅外光學(xué)為主，太陽能電池用鍺也不斷增加，這三個方面將成為我國鍺消費(fèi)的主要趨勢。

    (1)鍺具有紅外折射率高、紅外透過波段范圍寬、吸收系數(shù)小、色散率低、易加工和耐腐蝕等特點(diǎn)，非常適合制作成鍺單晶用于紅外光學(xué)鏡頭和紅外光學(xué)窗口。紅外鏡頭在軍事和民用領(lǐng)域應(yīng)用都非常廣泛，是我國軍事和經(jīng)濟(jì)發(fā)展必不可少的一部分。在軍事方面，紅外鍺鏡頭常應(yīng)用于軍事車輛、艦艇、飛機(jī)等高端武器和紅外槍瞄鏡頭、頭盔紅外鏡頭、手持紅外鏡頭等單兵紅外裝備上。在軍隊(duì)建設(shè)上，我國不再追求數(shù)量規(guī)模，注重的是武器裝備跨越式發(fā)展，謀求的是將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和科技產(chǎn)品與軍隊(duì)建設(shè)相結(jié)合。鍺制作的紅外鏡頭，對于提升我國軍事設(shè)備和單兵作戰(zhàn)裝備具有非常重要的作用。根據(jù)我國發(fā)布的《中國武裝力量的多樣化運(yùn)用》國防白皮書公布，我國陸軍機(jī)動作戰(zhàn)部隊(duì)大約85萬人，每個班大約9～12人，預(yù)計(jì)未來每班裝備2臺紅外夜視儀，每臺大約消耗鍺0.3kg，而目前我國陸軍配備大約2萬臺紅外夜視儀，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及預(yù)期，隨著我國軍事建設(shè)越來越完善，紅外用鍺將會大大提升，到2020年單兵紅外夜視儀用鍺將會達(dá)到12.1t，紅外裝備將會成為刺激鍺消費(fèi)的主要因素。

    在民用方面，鍺主要應(yīng)用與預(yù)防檢測、消防、汽車夜視和環(huán)境監(jiān)測等多個領(lǐng)域，其中汽車領(lǐng)域尤其是無人駕駛汽車的發(fā)展最為迅速，鍺主要消費(fèi)于車載紅外夜像儀。據(jù)中國有色金屬協(xié)會和Maxtech linternational數(shù)據(jù)，每套車載夜視設(shè)備消耗鍺金屬約0.03kg，而到2020年我國汽車產(chǎn)量預(yù)計(jì)將達(dá)3256萬量，車載夜視儀紅外鏡頭用鍺可達(dá)32.6t，車載夜視儀和無人駕駛汽車的開發(fā)將會提升紅外光學(xué)領(lǐng)域鍺的需求量。

    我國軍事和民用領(lǐng)域發(fā)展迅速，對紅外光學(xué)鍺鏡片需求量將會不斷增加，鍺在紅外光學(xué)領(lǐng)域擁有巨大發(fā)展前景，紅外光學(xué)用鍺將會成為我國鍺消費(fèi)的一大趨勢。

    (2)鍺在光纖領(lǐng)域具有非常重要的作用，摻鍺光纖具有容量大、光損小、色散低、傳輸距離長且不受環(huán)境干擾等優(yōu)良特性，GeCl4作為制作光纖預(yù)制棒的重要摻雜劑，能夠提高纖芯折射率，使傳輸光向更長的波長區(qū)擴(kuò)展，極大地提高了光纖傳輸效率，減少了能耗，光纖領(lǐng)域的發(fā)展離不開鍺。

    我國光纖自1977年得到初步實(shí)踐，到現(xiàn)在遍布全國，歷經(jīng)40多年，促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提高了社會信息化水平，為我國的移動通信做出了突出貢獻(xiàn)［24］。近今年我國光纖領(lǐng)域發(fā)展迅速，一方面受國家政策的影響，另一方面則得益于5G移動通訊的應(yīng)用與需求。國家政策方面，我國提出了“寬帶中國戰(zhàn)略”，制定了固定寬帶接入戶到2020年達(dá)4億戶的目標(biāo)。截至到2018年12底，我國寬帶接入戶達(dá)4.07億戶，光纖接入用戶達(dá)3.68億戶，已提前完成2020年目標(biāo)，但在網(wǎng)絡(luò)接入速率方面卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，在100Mbps以上的用戶只占固定寬帶用戶總數(shù)的70.3%，而光纖的部署對于提升接入速率起重要作用。因此，在“寬帶中國戰(zhàn)略”的影響下，預(yù)計(jì)國家對摻鍺光纖的需求將會大大提升，鍺的消費(fèi)也會進(jìn)一步增加。在5G移動通訊的應(yīng)用與需求方面，5G作為第五代移動通訊網(wǎng)絡(luò)，相對于4G來說，其對流量密度、連接密度、時延、速率等各方面都提出了更高的要求，因此需要更多的基站來提升覆蓋密度，以達(dá)到更好的傳輸效果，而連接各個基站的橋梁便是光纖。據(jù)FTTHciuncil預(yù)測，5G基站所需光纖數(shù)量將是4G的16倍以上，而5G的發(fā)展取決于光纖的發(fā)展，尤其是光纖的特性方面將會對5G的發(fā)展起決定性作用，GeCl4作為光纖制備的重要材料，能夠很好地提升光纖的傳輸速率和效率，5G移動通訊的發(fā)展將會極大提升鍺的消費(fèi)量。

    (3)在太陽能電池方面，鍺常用于制作成鍺襯底砷化鎵太陽能電池，這類電池具有高效率、高電壓、耐溫性好等特點(diǎn)，其能量轉(zhuǎn)化率高達(dá)50%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)的多晶硅(17%～19%)和薄膜電池(6%～13%)，被廣泛地應(yīng)用于空間光伏和地面光伏領(lǐng)域。

    在空間光伏領(lǐng)域，其用鍺相對穩(wěn)定，平均每顆衛(wèi)星需要2鍺單晶片，每片大約消耗金屬鍺8g。我國每年向太空發(fā)射大概20顆衛(wèi)星，照此下去，預(yù)計(jì)到2020年空間太陽能用鍺將達(dá)到6.4t。

    在地面光伏領(lǐng)域，作為可利用清潔能源，我國光伏建設(shè)發(fā)展迅速。據(jù)中國有色金屬協(xié)會銦鉍鍺分會，今年第一季度，我國新增光伏裝機(jī)5.2GW，與2018年同一期相比雖有所下降，但卻比風(fēng)能發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)量多，光伏仍然是我國可再生能源利用的先鋒［26］。我國在自我消費(fèi)的同時，還要向海外出口大量的光伏電池片，這也進(jìn)一步增加了太陽能電池方面鍺的消費(fèi)量。

    鍺在PET催化劑、醫(yī)療保健等諸多方面應(yīng)用也非常廣泛，但我國研究相對較少，隨著我國對鍺研究的進(jìn)一步深入和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，相信這些領(lǐng)域也會成為我國鍺消費(fèi)的主要趨勢。

    5、結(jié)論與思考

    5.1    主要結(jié)論

    通過對鍺的性質(zhì)、應(yīng)用、資源分布特點(diǎn)進(jìn)行研究以及對全球消費(fèi)總趨勢進(jìn)行預(yù)測，得出以下結(jié)論:(1)鍺作為稀有分散元素，自身難以富集成礦，屬于稀缺資源。由于其良好的物化性能，對軍工和民用領(lǐng)域的發(fā)展起明顯促進(jìn)作用，被多國厘定關(guān)鍵礦產(chǎn)或戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源。因此，鍺資源稀缺戰(zhàn)略性金屬資源的地位應(yīng)被國家監(jiān)管部門重視。

    (2)全球鍺資源總量貧乏，但分布較為集中，主要分布在中國、美國、俄羅斯等國家。其中，美國儲量第一，卻將其作為戰(zhàn)略資源保護(hù)起來，限制開采;盡管我國儲量第二，卻供給著全球＞70%消費(fèi)量，鍺資源已過度開采。隨著我國高端制造和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，我國未來鍺消費(fèi)量巨大。因此，合理開采鍺資源和限制出口，應(yīng)成為我國資源政策的“底色”。

    (3)就鍺產(chǎn)品的種類而言，我國低端鍺制品產(chǎn)能比重大，然而高端鍺產(chǎn)品種類遠(yuǎn)不能滿足我國航空、醫(yī)療等高端產(chǎn)品的研發(fā)及生產(chǎn)上，仍需進(jìn)口高端鍺制品。因此，加大科研開發(fā)力度，推動我國鍺產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，仍是我們努力之方向。

    (4)消費(fèi)趨勢從軍用一枝獨(dú)秀，呈現(xiàn)出軍民兩用的可喜轉(zhuǎn)變。鍺在信息通訊、現(xiàn)代航空、現(xiàn)代軍事以及高新能源等高新技術(shù)方面都得到了較好的應(yīng)用，紅外光學(xué)、光纖、太陽能電池和PETG消費(fèi)量巨大，鍺需求量與日俱增。近幾年全球鍺的消費(fèi)仍會圍繞這些領(lǐng)域，但隨著對有機(jī)鍺及鍺在醫(yī)療保健方面的研究越來越深入，其消費(fèi)趨勢將會有所轉(zhuǎn)變。

    5.2    思考

    鍺是一種非常重要的稀缺資源，在紅外、光纖、PET催化劑、太陽能電池和醫(yī)療保健等諸多領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，是我國軍事和民用行業(yè)發(fā)展必不可少的一部分，對我國軍事建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有非常重要的意義，但是全球鍺資源儲量卻很稀少，我國每年出口大量的鍺產(chǎn)品到海外，容易使我國出現(xiàn)因開采過量而導(dǎo)致資源浪費(fèi)、出口為主而導(dǎo)致儲備不足和國內(nèi)供需失衡的問題。另一方面，我國高端技術(shù)不成熟，在以低價錢出口大量初級鍺產(chǎn)品的同時，還要花高價錢進(jìn)口我國發(fā)展所必需的高端鍺產(chǎn)品，而導(dǎo)致出現(xiàn)資金外流的情況。因此，根據(jù)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，針對這些問題，提出以下建議:

    (1)加強(qiáng)提鍺工藝研究，減少資源浪費(fèi)。鍺主要作為Pb+Zn礦的伴生礦物存在或者賦存于煤礦中，我國主要是從含鍺煤礦中提取鍺。目前我國從煤中提取鍺的主要過程先是對煤炭進(jìn)行燃燒，使鍺進(jìn)入到煙塵中，再通過濕法工藝，提取煙塵中的鍺。這種方法雖然簡單，但鍺的提取率較低且資源浪費(fèi)嚴(yán)重，尤其是在當(dāng)前全球鍺資源需求量大，某些礦產(chǎn)公司為追求眼前利益，為了提取鍺而大量開采含鍺煤礦進(jìn)行燃燒，這導(dǎo)致燃燒熱量浪費(fèi)的同時也對環(huán)境進(jìn)行了破壞。由此可見，加強(qiáng)提鍺工藝的研究以及開采監(jiān)管變得異常重要。在提鍺工藝研究方面，我們應(yīng)開展從煤中提鍺的綜合研究工作，在研發(fā)新的提鍺工藝達(dá)到提高鍺的提取率的同時，還要做到對環(huán)境的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在加強(qiáng)開采監(jiān)管方面，應(yīng)對含鍺煤礦的開采制定統(tǒng)一的規(guī)劃及相關(guān)的開采制度，對于違反開采制度的礦產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行相應(yīng)的懲罰。

    (2)限制海外出口，加強(qiáng)國內(nèi)儲備。美國是鍺儲量第一的國家，自2013年以后基本不在開采本國鍺資源，主要通過進(jìn)口來滿足自身所需。相比之下，我國對于鍺的保護(hù)意識還不足，每年都要向海外出口大量的鍺產(chǎn)品。為了國家長遠(yuǎn)的發(fā)展，建議出口方面應(yīng)在不違反WTO的情況下針對各個國家的發(fā)展?fàn)顩r制定相應(yīng)的出口額度，在保證我國正常發(fā)展的同時再出口一定的鍺產(chǎn)品。在國內(nèi)儲備方面應(yīng)入庫含鍺實(shí)物、增加鍺資源儲量，保證鍺儲量能夠滿足日后我國發(fā)展所需鍺的需求量。

    (3)加強(qiáng)國內(nèi)、外企業(yè)合作，提升高端技術(shù)水平。我國鍺產(chǎn)業(yè)鏈相對完善，但對于產(chǎn)業(yè)鏈中游高端鍺產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)還不太成熟，而鍺產(chǎn)業(yè)的核心仍處于中下游的深加工和應(yīng)用方面，這使得我國主要以初級鍺產(chǎn)業(yè)為主，對于盈利最高的中下游產(chǎn)業(yè)沒有足夠的掌控力。因此，國內(nèi)各礦產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)交流合作，加大核心技術(shù)研究程度，與此同時，還應(yīng)加強(qiáng)與掌握核心技術(shù)的外國企業(yè)的交流，通過尋求兩者之間的共同利益，取長補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)合作共贏，為我國能夠在鍺產(chǎn)業(yè)鏈的中下游領(lǐng)域占有一席之地而努力。

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