分散元素的用途、生产途径、资源概况和价格

一、分散元素的用途

分散元素在国民经济建设的各领域中有着广泛的用途，特别在高科技领域中，如镉用来制作通讯电子器械上用的高性能电池，随着无绳电话的普及，对电池的需求量越来越多；高性能计算机的生产量日渐增长，所需的集成电路无镓不可；超导材料发展很快，对铊的需求量也越来越大；光纤和半导体材料必须有锗作材料；特种玻璃工业和医用上需大量的硒；钢铁工业和橡胶工业和代替氟利昂制冷设备上需要碲，如此等等表明，分散元素在电子、冶金、仪表、化工、医药等行业的发展中是不可替代的原材料。八种分散元素的主要用途简述如下。

镓：主要用在国防科学和高性能计算机的集成电路上，在美国用在这方面的镓占它总用量的51%。由于镓的氮化物可发出蓝色和紫色光，因此，它的另一用途是制作光电二极管（LED'S）、激光二极管、光电探测器和太阳能电池等的必要原材料，美国在这方面的用量占它总用量的44%，日本在这方面消耗的高纯镓每年有100多吨；砷化镓是无绳通讯器材的重要原材料；镓在激光照排印刷和光学仪器等方面也有很重要的用途。全球在镓方面消耗的资金，由1997年的1.9亿美元到2000年增加到9.5亿美元。每年平均增长率为38%。

锗：一直作为半导体的材料，但近年来它在高新技术领域的应用范围越来越广，全球高技术领域中锗用量的分配比例大致如下：纤维光学方面占44%；聚合催化剂占22%；红外光学方面占11%；电子光电及太阳能电池方面占17%；其他如荧光、冶金和化学疗法等占6%。在某些高频率和高耗能的电子应用器件上锗是比较安全可靠的，是其他材料很难替代的。

硒：硒在国民经济的很多领域中有着广泛的用途，主要应用方面有：①玻璃工业，用来制作褪色玻璃和钠钙硅玻璃，建筑上用的硒平板玻璃可以降低太阳辐射的能量；②管道用材料，如输水方面，过去一直用有铅的管道材料，这种材料含铅超过7%对饮水带来污染，为此现在都用有硒的黄铜材料代替铅的管道材料；③化工材料添加剂，镉硫硒化物的红色颜料稳定性能好，广泛应用于陶瓷、橡胶和涂料方面；④冶金方面，硒加入铅、铜和合金钢中可提高机械的切削性能；⑤电子仪器方面，感光接收器上需要高纯硒，主要是用来制作复印机、打印机的磁鼓（硒鼓）；⑥饲料和食用硒，长期观察表明，食用硒无副作用，硒是预防癌症的有效物质，硒是配药的重要物质，但每人每天食用200～400μg硒对人体足够了，不能食用过量。

镉：镉主要用作电池制作方面，美国将69%（西方国家60%）的镉用来制作电池。这些电池的75%用于电话和无绳通讯电子器件上，25%用作应急照明能源上，如医院手术室应急灯和电话交换应急能源。由于镉的环境影响原因，部分Ni-Cd电池正被锂电池代替，锂电池已占据了日本市场的30%。尽管如此，Ni-Cd电池需求量还在扩大，各国都加大了对镉电池监管和回收力度。在美国其余31%的镉用途分配如下：颜料占13%，涂料和镀料占8%，塑料添加剂占7%，有色金属合金占2%，其他用途占1%。

铟：高纯度的铟、铟合金及其复合物主要用于液晶显示器（LCD'S）上，其他用于衣料制作（美国在这方面用量最多，占总用量的50%），焊接与合金，用于红外探测器上的半导体复合材料，在高性能晶体管和高效光电装置上也需要铟。

碲：工业上所需要的主要是商业级碲和碲的二氧化物。铁和钢中加入碲可增强其延展性能；光电仪器上的半导体材料，也可将碲加入到以硒为本底的感光接受器的合金中，可以增强光的传导速度；它也可作为橡胶的添加剂。目前美国碲的用量大致分配比例：钢铁工业的用量占50%，催化剂和化学制品占25%，非铁合金添加剂占10%，感光器和热电装置占8%，其他用途占7%。

铼：铼的主要产品包括高铼酸铵、高铼酸和铼的金属粉末。铼的主要用途是作为石油的改进催化剂，用铼生产高辛烷，高辛烷用于无铅汽油的生产；另一项用途是用于发动机的高温组件。这两项用途分别占需求总量的20%和60%。铼的其他用途还包括：在超级合金生产中，加入铼可提高镍基合金在高温下（>10000℃）的强度。铼还用于热电偶、温度控制器件、加热元件、离子化剂、质谱计、电子管和电子靶、电子接头、金属电镀涂层、真空管、坩埚、电磁铁和半导体材料的生产。这些方面的总消耗量大约占20%。美国近年来，每年消耗大约30t的铼。

铊：铊主要用于制作以铊为本底的超导材料，在这方面美国的用量最大；铊在心血管成像探测冠心病方面有重要应用前景；铊还应用于电子、合金、玻璃制造和制药方面。因为铊金属和铊的混合物（及化合物）是剧毒物质，必须严格控制，方能避免对人体和环境造成威胁。铊的主要生产国都制定了铊污染的防治标准，特别要加强水体的检测力度。

二、目前分散元素的主要生产途径

镓：大部分镓的生产主要是铝土矿加工过程中的副产品，其次是从炼锌的残渣中回收。很多铝土矿含镓达50×10-6，世界铝土矿中的镓资源估算有100万t。锌矿和其他有色金属矿中镓储量也较可观。目前哈萨克斯坦和俄罗斯是镓的最大生产国，其次是中国、匈牙利、日本和斯洛伐克。法国是精炼镓的最大生产国，其次是德国和日本，其原料供给者主要是澳大利亚。还有很少部分镓从废弃物和其他混合物的杂质中回收。

锗：锗主要伴生在锌矿石中，全世界有46个国家都在开采伴生锗的锌矿床，其中34个国家可以从中提炼锗，真正能精炼锗的只有9个国家。美国有三个大的精炼锗生产厂家，分布在纽约州、俄克拉何马州和宾夕法尼亚州，还有两个生产线分别在田纳西州和阿拉斯加州。煤中含锗也较高，但从燃煤烟尘中提炼锗的工艺还不完全成熟。很多电子和光学产品都有锗原料，从这些产品的废弃物中回收锗也是炼锗途径之一，全世界大约有25%的锗从废弃物中回收。

硒：硒主要是电解精炼铜时从阳极泥中回收，美国有两个精炼铜厂都在得克萨斯州。下面所列硒储量只是从铜矿中计算的，但在其他金属矿、煤和黑色岩系中也含有大量硒，煤中含硒普遍约为1.5×10-6，这种硒大约是铜矿中硒储量的80倍，这些矿产中的硒在未来一段时间内有望被开发出来。从废料中回收硒也是途径之一，1998年美国大约有45t硒是从废料中回收的。

镉：主要从冶炼硫化物锌矿石提取，其次是从废弃的镍-镉电池中回收，还有少量从合金冶炼电弧炉的烟尘中回收。日本是镉用量最大的消费者和精制镉金属的最大进口者。世界镉资源量大约6×106t，主要来自含镉0.3%的锌矿资源。美国中部有含锌的煤，其他国家石炭纪煤中也含有大量镉的伴生资源，目前这些资源还无法利用。

铟：大量铟是从铜、铅锌和锡石硫化物矿石综合回收，目前从闪锌矿等硫化物矿石中提取的最多。锌矿石一般含铟在1×10-6～100×10-6范围，从中提取铟耗资较高。锡矿石中伴生的铟加工处理又有一定难度，因此从含铟的废弃金属提取铟也是重要途径之一。从节省资金角度，美国自己很少直接从矿石中提炼铟，绝大多数铟靠进口，1994～1997年来自加拿大的铟占47%，俄罗斯的占15%，中国的占11%，法国的占8%，其他国家的占19%。

碲：工业上需要的商业级碲和碲的二氧化物基本上从炼铜的阳极泥中提取，少部分从炼铅厂的撇去的浮沫中提取。自中国四川发现世界上独一无二的独立碲矿床以来，对碲矿石的冶炼问题已提到日程，其提取工艺有望解决。

铼：主要从斑岩型铜（钼）矿和铂族元素矿床的矿石中提取，1929年首次从辉钼矿中得到第一克铼，铼的工业生产由Frei在1930年首次实现。铼常常在钼的硫化物——辉钼矿中呈类质同象出现，辉钼矿是迄今最重要的铼的载体矿物，因此含辉钼矿的矿石是提取铼的重要原料。少量的铼也从含钼铼和钨铼的废料中回收。

铊：目前主要从铜和铅锌矿石冶炼过程的烟尘和残渣中提取。因为铊是剧毒物质，直到近十几年来，美国才有较成熟的含铊矿石的开采技术和冶炼技术。至于铊的独立矿床，如砷铊矿、汞铊矿等，成熟的铊冶炼工艺还有待开发。

三、目前世界分散元素的储量和产量

根据美国地质调查所（U.S.Geological Survey，Mineral Commodity Summaries）1999年和2002年统计资料，世界分散元素的储量和产量列于表2-1中。

表2-1 世界分散元素的储量和产量

表2-1的数字是根据目前能够开发的矿床估算出来的，不包括当前暂不能冶炼的矿床类型，如煤和黑色岩系中的硒，尽管它的储藏量是铜矿的80倍；独立碲矿床和部分碲金矿床中的碲，独立碲矿床是近年来中国发现的，其储量数字国外并未掌握。近十几年来金矿勘查发展很快，对碲金类型的金矿，人们着眼点是金，往往忽略其中碲的评价，这种类型矿床中的碲很难弄清楚；再如独立铊矿床，也是近年来中国发现的，因未经详细工业勘探，不可能有准确工业储量数目。

每种分散元素的主要生产国列于表2-2。

表2-2 世界分散元素的主要生产国

四、近几年来各种分散元素的价格情况

根据美国地质调查所1999年和2002年提供的资料，各种分散元素的近几年的价格列于表2-3中。

表2-3 各种分散元素的价格

图2-1 分散元素的价格走势

根据表2-1、表2-3和图2-1分散元素的产量和价格近六年的变化趋势，镉和铊变化不大，镓、锗、硒、铟、碲等五种元素的产量有增加的趋势，铼、镓、硒、碲的价格也有增加的趋势，说明近几年来无铅石油、计算机、特种玻璃、管道用材、印刷业和特种钢材等的市场需求量与日俱增，这些分散元素出现供不应求的局面。中国的这些矿种又有自己的特色，发现了一些独立矿床，特别是中国的铝土矿资源丰富，铝土矿中镓含量普遍较高，只要加强冶炼回收能力，中国的分散元素在国际市场上会大有作为。

半导体行业隶属电子信息产业，属于硬件产业，以半导体为基础而发展起来的一个产业，是信息时代的基础。

半导体行业（Semiconductor industry），隶属电子信息产业，属于硬件产业，信息时代的基础，以半导体为基础而发展起来的一个产业。

1、半导体行业主要是做集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等领域。如二极管就是采用半导体制作的器件。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。

2、今日大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。

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