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用途

鍺是一種銀灰色脆性金屬，在地殼中含量約為0.0007%，是一種不可再生、稀缺的分散元素。鍺生產(chǎn)過程的多個階段產(chǎn)生鍺化合物和金屬，這些化合物和金屬是為特定的應(yīng)用而設(shè)計的。



鍺的效用至少歸功于 5 種顯著特性。一是它是一種本征半導(dǎo)體，在高頻和低工作電壓下作為導(dǎo)體特別有效。



二是鍺對紅外電磁光譜的一部分是透明的。



三是鍺是一種玻璃形成器，能夠形成或多或少隨機有序的鍺氧四面體的擴展三維網(wǎng)絡(luò)。



四是它的高折射率。五是它表現(xiàn)出低色散度。這五種特性，單獨或有時結(jié)合在一起，決定了鍺在電子設(shè)備、夜視設(shè)備、光纖電纜、光學(xué)透鏡系統(tǒng)和太陽能陣列中的用途。全世界鍺的最終用途主要為光纖系統(tǒng)、紅外光學(xué)、聚合催化劑、電子和太陽能應(yīng)用，其他用途包括化療、冶金和熒光粉。



在光纖領(lǐng)域，鍺主要以二氧化鍺的形式被應(yīng)用于纖芯的制作，其作用主要是為了提高纖芯對光的折射率，用于傳輸光信號。在紅外光學(xué)領(lǐng)域，鍺主要用于制作紅外探測系統(tǒng)中的紅外光學(xué)鏡頭及保護該鏡頭的紅外光學(xué)窗口。



據(jù)統(tǒng)計，60% 以上的中低端紅外光學(xué)鏡頭中的鏡片使用鍺單晶材料制作，高端紅外光學(xué)系統(tǒng)中也有近一半的光學(xué)鏡片為鍺單晶，因此鍺在該領(lǐng)域具有不可替代的地位。隨著科技的不斷進步，鍺被廣泛應(yīng)用于高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，并在全球范圍內(nèi)被視為重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源。




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資源分布



由于鍺的特殊化學(xué)性質(zhì)，不生成獨立礦床，往往以伴生礦的形式存在于銅、金、鉛、鋅、煤和銀的各類型礦床中。目前，工業(yè)產(chǎn)鍺主要是在處理上述金屬的硫化礦中提取，或者是從特定煤礦燃燒后的粉煤灰中提取。



由于伴生礦產(chǎn)品的生產(chǎn)主要是在礦產(chǎn)品生產(chǎn)鏈的中下端分離提取，因此很難將鍺的生產(chǎn)特定礦床，所以全球范圍內(nèi)的鍺礦資源一直很難被估算出來。據(jù)《2016—2022 年中國鍺市場深度調(diào)查與市場全景評估報告》( 智研數(shù)據(jù)研究中心，2016) 統(tǒng)計，世界鍺礦資源較為缺乏，目前全球已探明鍺礦資源保有儲量僅為 8600t( 含工業(yè)儲量約為 4400 t)。



美國地質(zhì)調(diào)查局并沒有相關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，僅在 2020 年發(fā)布的《礦物商品摘要》中推測了美國本土鋅礦中的鍺含量，約為 2500t。



我國研究人員比較普遍的觀點認(rèn)為全球鍺保有資源儲量近 8600t，其中，美國 3870t，占全球保有資源儲量的 45%；其次為我國的 3500t，占比為 41%。



目前全球比較知名的賦存鍺的礦床包括火山塊狀硫化物礦床、噴流沉積礦床、密西西比河谷型和特定的煤礦，較為知名的礦山包括美國的紅狗（Red Dog）鉛鋅礦、田納西州的戈頓斯維爾埃爾姆伍德鉛鋅礦，中國關(guān)東樊口鉛鋅礦、云南會澤MVT 型鉛鋅礦 [1] 及富鍺褐煤礦。



我國富鍺褐煤礦主要產(chǎn)于云南和內(nèi)蒙古，重要礦床有云南臨滄鍺礦 ( 包括邦賣、臘 東、臨源芒回及潞西等嘎等 4 個礦區(qū) )、內(nèi)蒙古錫林郭勒烏蘭圖嘎富鍺煤礦 ( 勝利煤田 ) 及呼倫貝爾伊敏富鍺煤礦 ( 伊敏煤田 ) 。



生產(chǎn)與消費



全球原生鍺主要來自鋅冶煉的副產(chǎn)品和含鍺褐煤提取 。近幾年，全球鍺總產(chǎn)量呈增加趨勢，其中鋅冶煉廠的綜合回收提供了接近三分之二的產(chǎn)量，從褐煤中提鍺占比超過三分之一。主要生產(chǎn)國包括中國、美國、俄羅斯、比利時。



比利時從歐洲其他國家、中國或其他地區(qū)采購含鍺礦渣、粗二氧化鍺等原料生產(chǎn)鍺產(chǎn)品，但因部分二氧化鍺產(chǎn)量已統(tǒng)計入中國產(chǎn)量中，所以在統(tǒng)計全球產(chǎn)量時將比利時的產(chǎn)量和玻利維亞、澳大利亞等產(chǎn)量較小的國家和地區(qū)的鍺產(chǎn)量一起歸入“其他國家”中。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，自 2010 年以來，全球原生鍺的產(chǎn)量由 118t 波動上升至 2019年的 131t，漲幅為 11%。



其中產(chǎn)量最高的年份為2014 年，為 153t，之后的幾年原生鍺產(chǎn)量一直小范圍波動維持在 130~140t。經(jīng)最新數(shù)據(jù)估算，2019 年中國的鍺產(chǎn)量為 85t，位居全球第一，占全球總產(chǎn)量的 65%。這是由于中國的原生鍺主要來源于褐煤，開采便利。目前全球鍺的供給，受中國影響較大。



伴隨著鍺二次資源回收技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展，二次資源儲備量的緩慢增加，中國危廢目錄調(diào)整和新的環(huán)境法的實施等，都促進了二次鍺的回收利用。2017 年，全球僅有美國、日本等少數(shù)國家從回收的廢舊鍺制品中提取鍺，中國的武漢等具有廢舊光纖資源的地區(qū)涌現(xiàn)了一些二次回收企業(yè)，從光纖預(yù)制棒中回收鍺，但產(chǎn)量較小。



2018 年，中國出現(xiàn)了一批利用各種渣、灰、泥綜合回收鍺、銦等稀貴金屬的企業(yè)，全球綜合回收鍺產(chǎn)量得到明顯提升，在全球鍺產(chǎn)量中的占比逐漸擴大。截至 2019 年年底，中國再生鍺產(chǎn)量為 21t，占全球再生鍺總產(chǎn)量的 87.5%。



隨著科技的不斷進步，鍺的應(yīng)用領(lǐng)域在 21 世紀(jì)發(fā)生了重大的改變。從最初的半導(dǎo)體晶體管材料的制作，到如今的光纖、紅外、電子、太陽能、催化劑等領(lǐng)域。光纖和紅外領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛，兩個領(lǐng)域的消費量超過了鍺總消費量的 70% 左右，而且有進一步提升的趨勢。2019 年全球消費量約 135.72t，同比增幅為 2.5%，增幅有所放緩，但為 7 年以來最高。



紅外領(lǐng)域超過光纖重新找回鍺第一消費的位置。2019年，中國的鍺消費量為 78t，同比上漲 4.3%，占全球總消費量的 57.5%，為全球第一大消費國，主要消費領(lǐng)域為紅外和光纖。進出口方面，美國和日本為主要的進口國，2019 年分別進口了 23t 和 18.6t。中國主要為凈出口國，2019 年出口鍺及其制品合計 24.5t，進口量為 6.7t，凈進口 17.7t, 同比上漲 22.9%。




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鍺的重要應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展前景



隨著全球通信、現(xiàn)代航空、先進武器裝備、新能源領(lǐng)域的技術(shù)不斷突破，市場不斷擴大，尤其是 5G技術(shù)的不斷成熟，以及其廣闊的市場前景，對鍺的需求將會不斷增加，鍺在國防科工和民生領(lǐng)域的重要性也會日趨增長。



光纖領(lǐng)域：近年來，光纖領(lǐng)域一直是鍺需求增長最好的領(lǐng)域。一是因為前期中國政策對于通信等基礎(chǔ)設(shè)施投入的支持加速了光纖光纜的發(fā)展；二是因為4G、5G 的全球鋪設(shè)極大地帶動了光纖消費的需求。



未來一段時間內(nèi)，ICT 將會是人類最大的經(jīng)濟產(chǎn)出產(chǎn)業(yè)。ICT 產(chǎn)業(yè)的兩大基石就是網(wǎng)絡(luò)與芯片。通信網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)，尤其是即將到來的 5G 技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將會帶來新一波的“基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”。



短期來看，各大運營商仍將繼續(xù)加大固網(wǎng)寬帶建設(shè)；中長期來看，5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)決定了 2019 年以后的光纜市場發(fā)展。根據(jù)中國信息通信研究院的報告顯示， 5G 宏基站數(shù)量將是 4G 基站的 2 倍以上，而 5G 小基站數(shù)量為 5G宏基站的 2~3 倍。毫無疑問，基站數(shù)量的倍增將催生5G 承載網(wǎng)對光纖光纜資源的大量需求。



紅外領(lǐng)域：紅外領(lǐng)域用鍺主要在發(fā)達(dá)國家，而且主要是軍事用途，由于發(fā)達(dá)國家裝備水平高，裝備更新保證了需求穩(wěn)定。需求增量則來自發(fā)達(dá)國家以外的軍事用途和全球民用市場，盡管軍用領(lǐng)域的紅外熱像儀市場前十大供應(yīng)商仍被歐美企業(yè)占據(jù)，但隨著國內(nèi)紅外行業(yè)多年的發(fā)展和技術(shù)積累，近年來在部分細(xì)分領(lǐng)域已經(jīng)具備了替代能力，并且在過去五年間，國內(nèi)紅外熱像典型企業(yè)收入復(fù)合增長率明顯高于國外龍頭企業(yè)。近幾年紅外在民用方面也逐漸有了更多應(yīng)用，包括工業(yè)測溫、可穿戴設(shè)備、安防監(jiān)控、汽車駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等，其中特別是安防監(jiān)控和汽車輔助駕駛領(lǐng)域有非常大的發(fā)展?jié)摿?，紅外成像監(jiān)控系統(tǒng)憑借其全天候工作、成像不受天氣影響成為最佳首選。因此可以判斷的是，未來紅外領(lǐng)域鍺的需求也會持續(xù)增長。



在兩大重要消費領(lǐng)域較好的發(fā)展前景和廣闊的市場空間預(yù)期下，鍺在未來的消費量還會繼續(xù)保持穩(wěn)定增長。





鍺的戰(zhàn)略地位愈發(fā)凸顯



通信領(lǐng)域的國際博弈

在網(wǎng)絡(luò)和芯片兩個物理世界的基石領(lǐng)域，目前美國既不想讓自己的整個 ICT 產(chǎn)業(yè)建立在中國的物理基礎(chǔ)上，也不想全球的 ICT 產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施來自中國。美國將中興通訊股份有限公司（以下簡稱中興）作為第一個攻擊目標(biāo)，2016 年和 2018 年連續(xù)對中興兩次高額罰款，同時還用斷供的方式重創(chuàng)中興的通信業(yè)務(wù)，削弱其在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的技術(shù)能力。



2018 年底，美國又開始了對華為技術(shù)有限公司（以下簡稱華為）的全面進攻。不僅從供給側(cè)打壓華為，還在全球，尤其是歐洲市場反復(fù)游說禁止使用華為的 5G 技術(shù)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，以期在短時間內(nèi)迅速打垮華為在海外 5G 的市場覆蓋率，抹平華為目前存在的技術(shù)優(yōu)勢。



就目前而言，通信領(lǐng)域的國際博弈，尤其是中美博弈已經(jīng)進入了白熱化的階段，誰能夠控制基礎(chǔ)建設(shè)所需的資源，占領(lǐng)技術(shù)高點，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，得到大規(guī)模市場應(yīng)用，將決定一個國家未來的國運?；A(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)意味著對于相關(guān)資源的需求也會進一步提升。



除了技術(shù)端的爭奪外，決定 5G通信網(wǎng)絡(luò)大面積鋪設(shè)所需的資源同樣引起了各國的重視。包括鍺在內(nèi)的部分關(guān)鍵礦產(chǎn)資源目前主要產(chǎn)于中國，在資源領(lǐng)域，部分西方國家也在積極研究應(yīng)對措施，以降低資源供應(yīng)安全風(fēng)險。



美國可能采取的應(yīng)對措施

由共和黨領(lǐng)導(dǎo)的新一屆美國政府，非常重視關(guān)鍵礦產(chǎn)的資源安全，甚至在 2016 年，競選總統(tǒng)期間出臺的執(zhí)政綱領(lǐng)中，就將自然資源、能源和農(nóng)業(yè)單列一章闡明其重要性，并在執(zhí)政期間出臺多項政策措施，包括鼓勵美國企業(yè)提高勘探投入、簡化審批程序、鼓勵企業(yè)在美國境內(nèi)建造全產(chǎn)業(yè)鏈等。其中，最具有代表性的措施是 2019 年 6 月美國商務(wù)部發(fā)布了一份名為《確保關(guān)鍵礦產(chǎn)安全可靠供應(yīng)的聯(lián)邦戰(zhàn)略》報告，具體來說，美國內(nèi)政部指定的 35 種關(guān)鍵礦產(chǎn)中的 31 種都嚴(yán)重依賴進口（對外依存度超過 50%）。



其中的 14 種關(guān)鍵礦產(chǎn)，美國國內(nèi)沒有任何的產(chǎn)量，需要 100% 依賴進口來滿足其國內(nèi)的需求。21 種礦產(chǎn)品的進口來源國中有中國，對中國依賴度大于 30% 的礦種有 11 種。美國鍺的對外依存度超過了 50%，對中國的依賴度為 31%，從中國的進口量約 7.13t。



為了解決這一問題，降低美國在關(guān)鍵礦產(chǎn)供應(yīng)中斷方面面臨的風(fēng)險，美國相關(guān)機構(gòu)正在研究就減少國家對關(guān)鍵礦產(chǎn)的依賴，評估在開發(fā)關(guān)鍵礦物回收和后處理技術(shù)以及在關(guān)鍵礦物的技術(shù)替代品方面取得的進展。



通過與其盟國和合作伙伴的投資和貿(mào)易，獲取和開發(fā)關(guān)鍵礦產(chǎn)；改進美國地形、地質(zhì)和地球物理測繪的計劃；支持私營部門對關(guān)鍵礦產(chǎn)的礦產(chǎn)勘探；簡化與開發(fā)租約有關(guān)的許可和審查程序的建議；同時加強在國內(nèi)獲取關(guān)鍵礦產(chǎn)的可能性；還包括增加關(guān)鍵礦產(chǎn)的發(fā)現(xiàn)、生產(chǎn)和國內(nèi)精煉等方面內(nèi)容進行進一步研究。



美國此舉進一步說明，美國政府正在為可能到來的受制于我國的資源斷供風(fēng)險提前進行預(yù)防。因此，不管是技術(shù)領(lǐng)域的反壟斷、反封鎖，還是資源、原材料領(lǐng)域的掌控和安全供給，都應(yīng)該引起我們的高度重視。技術(shù)領(lǐng)域方面，目前不管是國家扶持力度還是金融市場投資，都是規(guī)?？涨暗?。但是上游資源的供給安全還未引起足夠的重視，在開發(fā)利用過程中存在許多問題。



其中，比較突出的問題包括未全面掌握鍺的資源家底、過度開采和浪費現(xiàn)有資源量，未建立相關(guān)機制來科學(xué)規(guī)劃鍺全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展、回收技術(shù)科學(xué)研究程度不高、資源二次回收利用占比較小。




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鍺的開發(fā)利用建議



（1）加大勘查投入，進一步摸清資源家底。據(jù)前人研究成果顯示，中國的鍺資源儲量占全球的40%。由于鍺為一種典型的稀有分散元素，決定了它很難獨立成礦。目前我國的鍺資源主要分布在煤礦和鉛鋅礦中。因此，建議有針對性地對目前已經(jīng)探明的鉛鋅礦和煤礦進行元素分析，進一步對含鍺礦床進行資源評價，為科學(xué)合理制定鍺資源開發(fā)利用方案提供數(shù)據(jù)支撐。



（2）加強保護性開發(fā)，推進開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。目前，我國新一輪礦產(chǎn)資源規(guī)劃編制前期研究工作已經(jīng)啟動。上一輪規(guī)劃中，《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2016—2020）》并未將鍺列入24種戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源目錄當(dāng)中。



因此，在新一輪規(guī)劃的制定階段，應(yīng)該全面分析歐美發(fā)達(dá)國家關(guān)鍵礦產(chǎn)目錄，根據(jù)我國實際情況，并考慮到未來我國產(chǎn)業(yè)升級和重點應(yīng)用領(lǐng)域，建議將鍺列為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源。通過提高勘查開發(fā)準(zhǔn)入門檻，加強審批管理，嚴(yán)格落實開采總量控制，從而實現(xiàn)鍺資源合理開發(fā)利用。



（3）增加科研投入，提高鍺資源綜合回收利用技術(shù)。工業(yè)生產(chǎn)活動中，大量廢棄物含有的鍺可被二次回收再利用。目前鍺資源回收技術(shù)在穩(wěn)步發(fā)展，主要途徑包括：從燃煤產(chǎn)生的粉煤灰中提取鍺，從廢太陽能電池板中回收鍺，從廢光纖（光纜）中回收鍺。



目前，僅有中國、美國和日本等國在廢棄物中回收鍺，但是產(chǎn)量很小，全球二次利用的鍺僅占全球總產(chǎn)量的 18.3%。我國目前鍺資源全流程回收率僅為 63%~67%，褐煤中回收率可達(dá)到 80% 左右，還有很高的提升空間。建議加強回收技術(shù)研發(fā)，鼓勵企業(yè)加強鍺的回收，提高資源回收率。


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