銦（In），被中國、歐盟、美國和日本先后列為關(guān)鍵礦產(chǎn)，是電子產(chǎn)品、太陽能電池、國防軍事、航空航天、核工業(yè)和現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)等高科技領(lǐng)域不可或缺的稀有資源。例如，銦是制造新一代銅銦鎵硒（CIGS）太陽能電池、電腦芯片和銦錫氧化物（ITO）的核心材料，極少的量便可極大地改善產(chǎn)品性能。作為達(dá)成碳中和這一時(shí)代目標(biāo)的主力軍，光伏產(chǎn)業(yè)的主角CIGS未來有望繼續(xù)引發(fā)對(duì)銦金屬的大規(guī)模市場需求。隨著高科技產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，電子領(lǐng)域?qū)?/span>ITO靶材的需求呈現(xiàn)快速增長趨勢，又進(jìn)一步加劇了對(duì)銦的需求。目前，尚不存在能夠在上述領(lǐng)域替代銦的其他金屬。因此，銦是當(dāng)今世界第四次科技革命不可替代的原材料之一，具有極其重要的戰(zhàn)略價(jià)值。
我國銦儲(chǔ)量位居世界第一，約占全球總量72%，同時(shí)也是全球的原生銦（直接源自原生礦的純度≥99.995%的精銦）最大生產(chǎn)國和金屬銦最大出口國。然而，由于行業(yè)起步較晚，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不平衡，我國對(duì)銦的利用尚未達(dá)到理想水平，產(chǎn)品深加工技術(shù)也較為落后。為了更加有效利用這種具有重要戰(zhàn)略意義的礦產(chǎn)資源，我們有必要全方位了解銦的種種特征，包括性質(zhì)、用途、發(fā)現(xiàn)、價(jià)格、賦存和分布等，逐步揭開銦的神秘面紗。
銦錠
神奇靛藍(lán) 其器不凡——發(fā)現(xiàn)與來源
1863年，德國弗雷堡礦業(yè)學(xué)院的斐迪南·賴希和希羅尼穆斯·特奧多爾·李希特在研究鋅礦過程中發(fā)現(xiàn)了銦。這些鋅礦來自于弗雷堡當(dāng)?shù)孛}狀多金屬礦床，在一次原子光譜分析中出現(xiàn)的一道神秘藍(lán)線首次揭示了鋅礦石中存在新的未知元素。這個(gè)新元素也因其靛藍(lán)色的光譜而被命名為銦。發(fā)現(xiàn)者本想在1867年的世博會(huì)上展示銦錠，但因擔(dān)心被偷竊，故而用與之外觀相似的鉛錠取而代之。在后來的工作中，科學(xué)家們逐漸認(rèn)識(shí)到閃鋅礦是銦元素最常見的載體礦物，隨后，通過從礦冶煙塵中回收的2.5噸金屬鋅中提取出大約1千克金屬銦。
除了閃鋅礦，銦還可從赤鐵礦、方鉛礦以及其他多金屬硫化物礦石中提煉。此外，還有少量銦來自銦的獨(dú)立礦物。到目前為止，全球發(fā)現(xiàn)的銦獨(dú)立礦物共有19種，含3種未命名礦物。在目前已發(fā)現(xiàn)的銦獨(dú)立礦物中，硫銦銅礦（銦含量為47%）是分布最廣的銦獨(dú)立礦物。硫銦銅礦于1963年首次在法國與花崗巖相關(guān)的錫鎢礦床中被發(fā)現(xiàn)，其后在世界各地均有發(fā)現(xiàn)和報(bào)道。在銦的獨(dú)立礦物中，大廟礦和伊遜礦均發(fā)現(xiàn)于我國河北大廟釩鈦磁鐵礦床，伊遜礦最早于1974年由於祖相發(fā)現(xiàn)，最初定名為銦鉑礦，最終于1996年由國際新礦物命名委員會(huì)確定為伊遜礦。
伊遜礦（外圍包有大廟礦；於祖相，1997）
> 自然銦
> 銦圓柱錫礦
雖為伴生 儲(chǔ)量頗豐——賦存與分布
銦主要伴生于鉛、鋅、錫、銀、銅、鐵、銻等礦產(chǎn)中，迄今為止并未發(fā)現(xiàn)獨(dú)立的銦礦床。根據(jù)地質(zhì)學(xué)家多年研究總結(jié)，與銦相關(guān)的礦床類型可以劃分為塊狀硫化物礦床、沉積型鉛鋅礦床、矽卡巖型礦床、斑巖型礦床、淺成低溫?zé)嵋旱V床、與花崗巖有關(guān)的巖漿熱液礦床，等等。含銦的礦床類型多種多樣，但是目前發(fā)現(xiàn)銦主要存在于與巖漿熱液相關(guān)的鉛鋅多金屬礦床中，在這類礦床中銦儲(chǔ)量占全球銦總儲(chǔ)量的81.2%左右，金屬銦主要提取自這些礦床所含的閃鋅礦中。國外具有代表性的銦礦床主要有俄羅斯蓋斯科耶、秘魯阿亞維爾卡、日本足尾町，以及加拿大基德克里克礦床。
根據(jù)對(duì)全球已知的1 512處含銦礦床估算，全球銦資源量超過35.6萬噸。擁有較多銦資源的國家有中國、秘魯、美國、加拿大和俄羅斯，上述國家的銦儲(chǔ)量占全球銦總儲(chǔ)量80%以上。
我國銦資源豐富，已查明的銦資源量近2萬噸，主要分布在云南、廣西、內(nèi)蒙古、湖南等19個(gè)?。▍^(qū)）。在我國構(gòu)成工業(yè)富銦礦產(chǎn)的礦床類型以錫石硫化物礦床和巖漿熱液鉛鋅礦床為主，而富銦礦物中80%以上的銦都富集在閃鋅礦中，尚未發(fā)現(xiàn)銦的獨(dú)立礦床。比較著名的含銦礦床有廣西大廠錫礦床（銦金屬量約6 000噸）、云南都龍錫鋅礦床（銦金屬量約4 000噸）等。
大量的銦富集在閃鋅礦中，而在其他礦物中銦含量非常低，這種規(guī)律可以稱為銦富集的礦物專屬性。由此也可以推斷出另一個(gè)結(jié)論，即只有當(dāng)閃鋅礦大量存在時(shí)，才有可能使銦大量地富集起來，進(jìn)而形成伴生銦礦床。至于銦元素為何具有此種選擇性的富集機(jī)制，還有待地質(zhì)學(xué)家們進(jìn)一步研究和探索。
> 全球主要含銦礦床分布（徐凈等，2018）
尖端領(lǐng)域 不可或缺——性質(zhì)與用途
銦是目前所認(rèn)識(shí)到的8種稀散元素（其他包括鎵、鍺、硒、鎘、碲、錸、鉈）家族成員之一。銦是一種白色金屬，略帶淡藍(lán)色，質(zhì)地較軟，輕輕一捏就會(huì)留下痕跡；塑性較強(qiáng)，可被壓成片或切成塊。正是由于銦這種特殊的性質(zhì)，自然界中不存在單獨(dú)的銦，一般都是與其他元素結(jié)合在一起。金屬銦具有極好的延展性、可塑性、熔點(diǎn)低、沸點(diǎn)高、電阻低、抗腐蝕等優(yōu)良特性。除此之外，銦極佳的光滲透性和導(dǎo)電性使其能夠作為半導(dǎo)體材料而進(jìn)入大眾視野。銦的特有性能使它大放異彩，因而備受高新科技的青睞。
目前，銦已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)、國防科工和尖端技術(shù)領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵材料，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)、國家安全和科技發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義，被很多發(fā)達(dá)國家稱為“21世紀(jì)重要的戰(zhàn)略資源”。當(dāng)前，銦的終端產(chǎn)品主要包括ITO靶材、光伏薄膜、電腦芯片、半導(dǎo)體材料、焊料及合金等，其中ITO靶材的市場占比最大，可占全球銦消費(fèi)量的70%。
ITO靶材
銦氧化物有極強(qiáng)導(dǎo)電性、熱反射性和高透明度。銦氧化物再結(jié)合10%的錫氧化物，可以極大提高電傳導(dǎo)和熱反射性能。銦錫氧化物的這些特殊性能，使得ITO薄膜成為電子屏幕中實(shí)現(xiàn)電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光數(shù)據(jù)的理想材料。ITO薄膜在真空環(huán)境下通過ITO靶材濺射工藝而制成，目前廣泛應(yīng)用于筆記本電腦屏幕、液晶手表、液晶電視、設(shè)備顯示面板和智能手機(jī)中。ITO薄膜還應(yīng)用于建筑玻璃、陰極射線管、低壓鈉燈，以及飛機(jī)、汽車等設(shè)備的擋風(fēng)玻璃中。普通玻璃在涂上ITO薄膜之后應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，可以大大提升能源效率和舒適度。在汽車和飛機(jī)等設(shè)備的擋風(fēng)玻璃中應(yīng)用ITO薄膜，可大大提高其除霧和除冰性能。
ITO靶材
光伏薄膜
銅、銦、鎵、硒四種元素按照最佳比例可構(gòu)成結(jié)晶薄膜太陽能電池。CIGS太陽能電池是在玻璃基底上沉積2~3微米的化合物半導(dǎo)體薄膜，它具有性能穩(wěn)定不衰退、抗輻射能力強(qiáng)、在陰雨天氣下發(fā)出電量高于其他種類電池等優(yōu)勢，在陽光下其光電轉(zhuǎn)換效率目前居各種薄膜太陽能電池之首。此外，這種材料還具有柔和、均勻的黑色外觀，是對(duì)美觀要求很高的場所的理想選擇。這些優(yōu)點(diǎn)使得它可廣泛應(yīng)用于邊遠(yuǎn)山區(qū)獨(dú)立電站、農(nóng)光互補(bǔ)、漁光互補(bǔ)等精準(zhǔn)扶貧項(xiàng)目，也可用于光伏建筑一體化、大型地面光伏電站、城市園林景觀、交通運(yùn)輸業(yè)等領(lǐng)域。
CIGS薄膜太陽能電池
電腦芯片
銦在電腦芯片領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，如銻化銦晶體材料，由于其具有相對(duì)更高的電子遷移率，與普通硅晶體相比，運(yùn)算速度會(huì)提升50%，消耗功率下降40%以上。依照目前電腦生產(chǎn)的增長速度估算，如果新生產(chǎn)出的電腦有50%用上銻化銦晶體材料，全球每年對(duì)銦的需求量至少增加300噸。同時(shí)，銻化銦晶體材料在紅外探測、磁敏器件等方面也發(fā)揮著重要作用。
半導(dǎo)體材料
在半導(dǎo)體領(lǐng)域，銦主要以砷化鎵、砷化鍺的摻雜劑，以及銻化銦、砷化銦、磷化銦等材料廣泛應(yīng)用于光纖通信、發(fā)光二極管、光電探測器等領(lǐng)域。其中，磷化銦具有比砷化鎵更高的電性能頻率，因此在光纖通信領(lǐng)域中表現(xiàn)出更強(qiáng)大的功能。
焊料及合金
銦與鉍、鎘、鉛、錫等金屬合金化之后會(huì)降低它們各自的熔點(diǎn)，因而這些合金可以應(yīng)用到許多不同的領(lǐng)域中。例如，眼鏡、渦輪葉片的制造、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，等等。此外，銦的合金還可以作為焊料，這種無鉛焊料不僅具有更好的抗磨性和抗腐蝕性，還可以減少環(huán)境污染。由于銦的硬度較小，延展性較好，含銦合金還多作為鑲補(bǔ)材料應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
在戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域，銦同樣發(fā)揮著重要作用。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)一般指對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的長遠(yuǎn)發(fā)展具有重大引領(lǐng)作用的產(chǎn)業(yè)，具有知識(shí)技術(shù)密集、資源消耗少、成長潛力大、綜合效益好等特征，是我國產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級(jí)的核心，也是未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的增量所在。2020年，銦在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的消費(fèi)量為164萬噸，占當(dāng)年消費(fèi)總量的17%。在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中，銦主要應(yīng)用于新材料、新能源等2個(gè)一級(jí)產(chǎn)業(yè)，涉及3個(gè)二級(jí)產(chǎn)業(yè)、5個(gè)三級(jí)產(chǎn)業(yè)，近10種重點(diǎn)產(chǎn)品。此外，銦還應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、珠寶、制造等領(lǐng)域。例如，核素銦—113m應(yīng)用于宮腔輸卵管掃描、心臟功能測定、骨骼檢查，等等。
銻化銦紅外焦平面陣列
含銦合金制成的眼鏡
含銦合金制成的渦輪葉片
綜上所述，金屬銦雖然不常見，然而它應(yīng)用在生產(chǎn)和生活的方方面面，潛移默化地影響著人類社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展。
后來居上 前景廣闊——開發(fā)與應(yīng)用
銦的開發(fā)與應(yīng)用經(jīng)歷了找礦、采礦、選礦、冶煉、加工等一系列流程。根據(jù)不同時(shí)期銦開發(fā)利用的特點(diǎn)，大致可以劃分為3個(gè)時(shí)期：緩慢探索期、曲折發(fā)展期、快速繁榮期。
20世紀(jì)50年代之前，銦的開發(fā)利用處于緩慢探索時(shí)期。盡管銦早在1863年就被發(fā)現(xiàn)，但直到1933年才開始在工業(yè)上得到應(yīng)用，在此之前都只限于展出和實(shí)驗(yàn)。1933年，少量的銦被用作添加劑添加在假牙合金中，以增加假牙的韌性、抗腐蝕性，等等。銦的真正大規(guī)模應(yīng)用是在第二次世界大戰(zhàn)期間，大量的銦被用作高性能飛機(jī)引擎零件上的涂層，以增加飛機(jī)引擎硬度，同時(shí)可以防止零件抱死和磨損。隨后，直到1952年，銦在半導(dǎo)體行業(yè)中的用途逐漸受到重視，但由于那個(gè)時(shí)代全球電子產(chǎn)業(yè)剛剛起步，每年全球?qū)︺煹男枨髢H有10余噸。
20世紀(jì)50—90年代期間，隨著科技發(fā)展，銦在半導(dǎo)體、電子元器件、低熔點(diǎn)合金等方面的應(yīng)用越來越廣泛，全球?qū)︺煹男枨笠苍絹碓酱?，銦的開發(fā)利用此時(shí)處于曲折發(fā)展階段。20世紀(jì)70年代，由于全球進(jìn)入核能發(fā)展高峰期，銦作為核能反應(yīng)堆中感應(yīng)棒的主要原材料，其需求量進(jìn)入其應(yīng)用史上第一個(gè)高峰期，年需求量保持在50噸以上。但是1979年3月28日美國三里島核泄漏事件導(dǎo)致銦在核能控制棒方面的需求量急劇下滑。到20世紀(jì)90年代初期，銦在半導(dǎo)體方面的應(yīng)用大大加強(qiáng)，如磷化銦半導(dǎo)體等被大量開發(fā)應(yīng)用，ITO鍍膜玻璃也開始研發(fā)并應(yīng)用于飛機(jī)、航天等高端產(chǎn)業(yè)，銦的需求量隨之邁入第二個(gè)高峰。1992年，用于薄板顯示產(chǎn)業(yè)的ITO鍍膜玻璃成為全球銦的最大用量，而且該趨勢一直持續(xù)至今。
進(jìn)入21世紀(jì)以來，銦的開發(fā)利用逐步呈現(xiàn)快速繁榮的態(tài)勢，銦不僅繼續(xù)在ITO靶材、半導(dǎo)體、合金等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用，而且作為潔凈能源和光伏電池產(chǎn)業(yè)重要原材料，銦已經(jīng)成為各國能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵金屬之一。銦更是先后被美國、歐盟、日本、澳大利亞等國家和地區(qū)列為關(guān)鍵金屬。由此可見，銦在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演著重要角色，其關(guān)鍵性日益明顯，前景廣闊。
消費(fèi)上升 價(jià)格趨穩(wěn)——消費(fèi)與價(jià)格
隨著銦在高科技領(lǐng)域“四兩撥千斤”的作用日益凸顯，新世紀(jì)以來，全球銦的消費(fèi)量呈快速上升趨勢。2000年，全球銦的消費(fèi)量不足500噸，到2020年，銦的消費(fèi)量約1 900噸，增長近4倍。隨著科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展，2035年全球銦的消費(fèi)量預(yù)計(jì)將達(dá)到2 500噸左右。
據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局和安泰科的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及計(jì)算，近20年來，銦的國際價(jià)格波動(dòng)較大。2000—2005年，精銦價(jià)格快速走高，2005年達(dá)到歷史最高值961美元/千克。2006—2014年，精銦的價(jià)格逐漸回落至400 ~ 800美元/千克區(qū)間。2015年之后，精銦的價(jià)格逐漸趨穩(wěn)，基本穩(wěn)定在340 ~ 400美元/千克。
根據(jù)提煉方式可將銦分為原生銦和再生銦。原生銦主要從原礦中提取，也是當(dāng)前冶煉銦的主要來源。我國近10年來一直持續(xù)保持全球最大的原生銦生產(chǎn)國地位，年均產(chǎn)量約300 ~ 500噸。其中，2014年的峰值產(chǎn)量達(dá)460噸，2009年至今，累計(jì)產(chǎn)量占全球總量的50%左右。原生銦產(chǎn)量主要與鋅生產(chǎn)形勢密切相關(guān)。預(yù)期未來10年，原生銦年產(chǎn)量在300 ~ 400噸之間。再生銦則是對(duì)廢棄金屬回收后的冶煉，主要是從鉛、鋅、銅、錫等礦石冶煉過程中回收的副產(chǎn)品。我國再生銦的產(chǎn)量波動(dòng)較大。2004年之前，平板電視機(jī)和液晶顯示器市場存量低，加之萎靡的價(jià)格，再生銦并沒有被很好利用。2004—2006年，受銦價(jià)格暴漲的強(qiáng)烈刺激，再生銦在短期內(nèi)被大量回收。2010年以來，隨著國內(nèi)靶材產(chǎn)量增速強(qiáng)勁，國內(nèi)回收再生銦產(chǎn)量也在迅速增加。
優(yōu)勢礦產(chǎn) 任重道遠(yuǎn)——我國銦的發(fā)展現(xiàn)狀
目前，從產(chǎn)量來看，全球精銦生產(chǎn)基本形成“中、日、韓三足鼎立，其他國家補(bǔ)充”的局面。中國以原生銦生產(chǎn)為主，經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)形成多個(gè)銦的集中生產(chǎn)區(qū)，例如，湖南株洲、云南文山、廣西柳州、江蘇南京、廣東韶關(guān)，等等；從消費(fèi)量來看，日、韓在全球總消費(fèi)量中占絕大比重，中國銦消費(fèi)量與日韓相比還有較大差距。近年來，中國銦消費(fèi)量占全球比重開始提升，2020年中國精銦消費(fèi)量為347噸，較上年增長82%，全球占比接近20%，預(yù)計(jì)2035年中國銦的消費(fèi)量將達(dá)到1 000噸；從進(jìn)出口貿(mào)易來看，全球銦貿(mào)易以日、韓、美、中為主，中國主要出口銦的初級(jí)產(chǎn)品，具有核心技術(shù)的深加工產(chǎn)品依賴進(jìn)口。
銦作為戰(zhàn)略性新興礦產(chǎn)，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展將會(huì)在某個(gè)階段達(dá)到高點(diǎn)，在這個(gè)高點(diǎn)到來之前，供需市場繁榮。目前，我國銦可回收儲(chǔ)量約6 000噸，泛亞交易市場銦庫存量約4 000噸，銦可供總量達(dá)1萬噸，對(duì)未來18年內(nèi)累計(jì)需求的保障率為128%，完全可以滿足到2030年的累計(jì)需求。從長期看（2025年之后），電池制造行業(yè)對(duì)銦的需求將持續(xù)增長，如果泛亞交易市場銦庫存量依然存在，同時(shí)加強(qiáng)廢棄電子產(chǎn)品銦回收，銦的總供應(yīng)量將能夠保障總需求量。
我國銦上游礦資源充足，但在生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面仍稍顯薄弱，將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的道路依然漫長。為此，從全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究角度分析，我們提出以下建議，以期保護(hù)我國優(yōu)勢資源：考慮重新定位銦的資源地位，將其列為重要的戰(zhàn)略性稀有貴金屬；增加銦的國家戰(zhàn)略儲(chǔ)備，取消出口退稅；鼓勵(lì)民間儲(chǔ)備，給予相關(guān)政策支持；提高銦生產(chǎn)的準(zhǔn)入門檻，重視發(fā)展環(huán)保達(dá)標(biāo)、綜合利用程度高、產(chǎn)品附加值高的產(chǎn)業(yè)基地。
總之，銦由于其不可替代性，儼然已成為高新科技的寵兒。如今銦已經(jīng)遍布人類生活和生產(chǎn)的各個(gè)方面，有力支撐著人類社會(huì)的前進(jìn)和發(fā)展。同時(shí)，由于其稀缺性，人類尚未全面獲知其成因和性能，例如，全球范圍內(nèi)到底有沒有銦獨(dú)立礦床，怎樣的地質(zhì)過程導(dǎo)致其發(fā)生高度富集，為何銦元素選擇性地聚集在閃鋅礦中，銦的產(chǎn)業(yè)發(fā)展將會(huì)在哪個(gè)階段到達(dá)拐點(diǎn)，等等。因此，人類對(duì)包含銦在內(nèi)的稀有金屬探索遠(yuǎn)未止步。隨著現(xiàn)代工業(yè)、國防科工、尖端技術(shù)、戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，籠罩在銦身上的神秘面紗將會(huì)被層層揭開。
銦，這個(gè)具有靛藍(lán)色光譜的元素，因其迷人的色彩而引起科學(xué)家關(guān)注，逐漸在悠長歲月中展示出其優(yōu)異性能，也勢必將在更寬廣的領(lǐng)域發(fā)揮更大作用，將其幽藍(lán)之光照進(jìn)人類所需的每一個(gè)角落。
噴水系統(tǒng)
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行業(yè)動(dòng)態(tài)