关于综合回收利用稀散金属的调研报告

1关于综合回收利用稀散金属的调研报告一，概述1，稀散金属基本概况稀散金属通常是指由镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、锗(Ge)、硒(Se)、碲(Te)和铼(Re)7个组成的一组。但也有人将铷、铪、钪、钒和镉等包括在内。这7个元素从1782年发现碲以来，直到1925年发现铼才被全部发现。这一组元素之所以被称为稀散金属，一是因为它们之间的物理及化学性质等相似，划为一组；二是由于它们常以类质同象形式存在有关的矿物当中，难以形成独立的具有单独价值的稀散金属；三是它们在地壳中平均含量较低，以稀少分散状态伴生在其他矿物之中，只能随开采主金属矿床时在选冶中加以综合回收、综合利用。稀散金属的诸多特性，使其已成功地应用于国民经济的许多部门。目前半导体、光纤、特殊合金和涂层、催化剂、玻璃、颜料、低熔合金和焊料、医药、能源材料等。特别是GaAs芯片、发光二极管、ITO导电膜、红外光学部件等近10年来在IT产业中的大量应用，推动了稀散金属产业的高速发展，使我国成为当今世界稀散金属市场的主要供应国。2，稀散金属资源状况稀散元素在自然界里主要以分散状态赋存在有关的金属矿物中，如闪锌矿一般都富含镉、锗、镓、铟等，个别还含有铊、硒与碲；黄铜矿、黝铜矿和硫砷铜矿经常富含铊、硒及碲，个别的还富含铟与锗；方铅矿也常富含铟、铊、硒及碲；辉钼矿和斑铜矿富含铼，个别的还富含硒；黄铁矿常富含铊、镓、硒、碲等。目前，虽然已发现有近200种稀散元素矿物，但由于稀少而未富集成具有工业开采的独立矿床，迄今只发现有很少见的独立锗矿、硒矿、碲矿，但矿床规模都不大。能回收利用的稀散金属是在主体金属冶炼过程中富集的部分，按目前的技术水平可经济地回收的数量仅是储量的极小部分。同时受技术条件和回收设备高投入的限制，很多稀散金属都随主体金属冶炼加工后的废料被遗弃了，保护资源、提高资源的回收程度,依然是稀散金属冶金的主要课题。我国主要的稀散金属资源十分丰富，镓、铟、锗、铊的储量列世界首位，碲排第三位，是我国的优势资源，相比之下铼较稀少，而硒则主要靠进口。总的来说,我国已探明的稀散金属资源可以在较长的时期内对国家的经济发展有保障。稀散金属资源的一个显著的特点是，分布的省区和赋存的某些矿床较为集中，被形象地称谓稀散元素“不稀散”。我国锗有80%以上的储量分在广东、云南、吉林、四川、山西等5省，主要赋存在铅锌矿、铜矿和煤矿中。镓的储量82%集中于山西、河南、广西、贵州，主要伴生在铝土矿床内。铟集中分布在云南、广西、内蒙古、青海等4省区的铅锌矿床和铜多金属矿床中，占全国铟总2储量的87%。铼几乎全部伴生于钼矿床中，集中分布在陕西金堆城钼矿、河南栾川钼矿、吉林大黑山钼矿、黑龙江多宝山铜(钼)矿等矿床中，合计占全国铼总储量的近90%。铊的分布更是集中，90%以上的储量富集在云南兰坪金顶铅锌矿床，铅锌冶炼厂烟尘中的铊是回收铊的主要来源。碲主要伴生在广东大宝山多金属硫化物矿床、江西城门山铜矿床和甘肃金川铜镍矿床，合计占全国碲总储量的94%，但最近在四川石棉县大水沟发现一处独立碲矿床。只有镉、硒分布较分散，镉分布于24个省区，硒分布18个省区，许多矿床伴生镉、硒元素。3，我国稀散金属产业状况稀散金属镓、铟、铊、锗、硒、碲和铼，是当代半导体、光电子、新材料、化工、军工等高技术领域重要的支撑材料．稀散金属作为伴生金属从金属冶炼过程或煤中综合回收．我国是稀散金属最主要的生产国，近年来稀散金属产业的发展迅速，主要呈现如下特点：(1)，产能快速放大。主要稀散金属的产量达到了历史的最高位。我国镓，铟，锗，碲的产量继续居世界首位，从含锗煤中提取锗的产量及硒和碲的产量也有明显的增长．(2)综合回收技术不断完善走向成熟。偕胺肟萃淋树脂在氧化铝系统回收镓，以P204萃取法为核心的湿法炼锌系统回收铟等技术的推广应用，为提高我国镓、铟的回收水平发挥了关键的作用。(3)应用需求快速增长，应用领域不断扩大。在ITO靶材、GaAs晶片、Ge红外光学材料、Bi—Te半导体制冷器件、电解锰、玻璃、Re高温合金等领域对稀散金属的需求持续增长。多结高效Ge衬底(GaInP2／GaAs／Ge)太阳能电池、CIGS(Cu—In-Ga—Se)薄膜电池和CdTe薄膜电池等非硅系太阳能电池的应用崭露头角，是今后稀散金属应用的新领域。(4)2008年市场需求从过热走向降温，产能快速扩张和终端消费减缓均令Ga，In，Ge，Se的生产步入下降阶段，但由于Te和Re资源的增量有限，供应仍偏紧。(5)我国除含In无汞电池锌粉、Bi—Te半导体制冷器件产业的发展较成熟外，稀散金属的主流应用仍无重大突破，初级资源出口仍是我国稀散金属产业的特征．二，稀散金属的应用稀散金属(Scatteredmetals)—镓、铟、铊、锗、硒、碲、铼7个元素，是当代高新技术的支撑材料。稀散金属具有极为重要的用途，是当代高科技的重要组成部分，用量虽说不大，但至关重要，缺它不可。由稀散金属与有色金属组成的一系列化合物、3电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等，是当代通讯技术、电子计算机、宇航开发、医药卫生、感光材料、光电材料、能源材料、催化剂材料及军工高技术装备等的重要基础材料之一。其应用广泛，性能独特，有些稀散金属材料是无可替代的。传统应用领域在缩小,新的应用特别在电子、信息等高新产业中的应用在扩大,这是目前稀散金属应用的基本状况.美、日两国是稀散金属消费的大户,其应用结构是具有代表性的。1，镓的应用镓的应用领域分布为：65%～7O%应用于GaAs晶片,20%应用于LED发光器件,5%应用于磁性材料及合金添加剂．移动通信对GaAs晶片的需求增长稳定，2007年全球手机产量达1.5～1.7亿台，估计耗Ga约40t。LED在绿色照明中扮演着重要的角色，给Ga的需求带来新的支持．太阳能电池的发展值得关注，2008年美国波音公司和SolfoCUS公司分别计划生产llMW和10MW的GaAs多结太阳能电池发电系统。估计10MW的GaAs太阳能电池耗用Ga40t。Ga的另一个应用领域是作为AbMg合金的添加剂，在含8Mg的Mg-A1合金中添加2%的Ga，可使合金的强度提高一倍以上．近年来移动通讯与光电子技术的高速发展,对镓的需求仍将保持旺盛,预计十年内镓的需求量将达300～400t。其主要原因是由于:(1)移动通讯产品每年以10%～18%的幅度增长,对GaAs的需求增加,且暂无替代品.(2)GaN等新一代高亮度发光二极管的出现,使发光器件面临新一轮的更新换代.(3)Ga-Si系列的催化剂正在开发,在石油炼制特别在汽车尾气净化方面的应用如能突破将产生对镓新的需求.2，铟的应用ITO铟涂层玻璃是铟的最大用户,占铟的用量49%～55%。铟的传统应用产品是低熔点合金及焊料,占其总用量的33%～40%,另外14%用于发光二极管。值得注意的是铟在无汞电池上的应用,随电池无汞化进程,无汞电池用铟量很可能取代ITO成为用铟第一大户。在太阳能电池方面铟的应用崭露头角，2007年CIGS(Cu-In-Ga-Se)电池耗In达21t，有人预测，到2010年CIGS电池年用In量将达110~130t。美国能源部规划到2050年，CIGS电池的发电量达到20GW，估计累计耗In将达400-600t。可以认为，In的下一个应用增长点将是太阳能电池。3，铼的应用40%～50%铼用于高温合金与耐热涂层材料,其余大部分用在石油催化重整与无铅汽油生产的Pt-Re催化剂,只有少量用于热电偶、加热器、电触点材料、电子管等方面。铼在军工用途的持续增加，更凸显了这种战略资源的稀缺。80%的铼用于高温合金，w(Re)为3～7的镍基单晶超级合金在1000℃的高温下仍能保持足够的强度，可用于制造新一代飞机发动机高温区的部件。美国是最大的铼消费国，占全球消费的70%。近年来美国的铼消费量持续增长，估计与用于制造新一代飞机发动机有关。铼的另一4应用是用于石油重整的Pt—Re催化剂。受铂价高涨的影响，以铼代铂会有更多的需求，如汽车尾气净化器、铂热电偶等用铂的场合均有可能用铼代替部分铂。4，硒的应用硒在电子材料方面的应用已大为萎缩,只占13%,在玻璃脱色中的应用占35%,在化学品与颜料的应用占20%,其它占32%,包括电解锰生产的添加剂、橡胶助剂、枪械发蓝、催化剂、缺硒地区的食物及饲料添加剂等。新用途出现在饮用水管道无毒黄铜铸件上,以取代原需加入的铅，则可能使硒用量回升。5，锗的应用从2006年开始，锗的应用结构发生了明显的变化，在红外材料的应用增加最多。美国是最大的锗消费国，2006和2007年分别进口了50t和52t锗，均比2005年的23.5t提高了一倍以上。红外材料用锗的比例从23%提高到50％，估计与在军工用途的增长和红外器件在民用方面的需求扩大有关。锗在PET催化剂应用方面继续减少，日本是主要用户，2008年以来日本大量减少了GeO2的进口量。近年来，太阳能电池的用锗量持续增长，预计今后十年这一增长态势仍将保持。由于产业化的锗衬底太阳能电池的光电转换效率高达28%～32%，比传统的硅基电池高1倍，在减少电池重量和体积方面有明显的优势，因此，多结高效Ge衬底太阳能电池将是今后锗应用的增长点。6，碲的应用碲的传统应用领域主要是在高速切削钢与可锻铸铁的生产、橡胶的交联剂及温差电热元件、热成像与光电子材料方面,大致的分布为:钢铁50%,催化剂与化学品25%,有色金属合金10%,热电材料8%,其它7%。目前碲的应用有新的发展,随着半导体致冷器件的兴起,碲的应用进入了这一领域。中国是致冷器件的最大生产国,故碲在中国的应用数量将大大增加。7，铊的应用铊具有极高的毒性且难以解毒,其应用受到严格管制,主要用于电子材料.如γ射线加速器、红外探测器、光通讯中光折射的晶体滤波器、低温测量仪等.铊的需求一直稳定且原料来源充足.三，稀散金属市场态势与发展（一）稀散金属市场态势1，镓2007年世界原生镓的年生产能力达到180t，其中以中国增长最快，新增生产能力估计有45t，达到100t。据报道，到2011年前，哈萨克斯坦将新增产能15t，俄罗斯新增60t。中国的镓生产厂主要是中铝集团属下的河南、山东、贵州、山西、广西等地的氧化铝厂和北京吉亚、河南平顶山、山西万荣等公司，高纯镓的生产厂主要有南京金美镓业、峨嵋739厂、山东铝业和5上海的日本住友及深圳的英国MCP等公司．南京金美镓业7N和8N高纯镓的批量生产标志着我国镓提纯技术的进步。Ga主要是从生产氧化铝时回收。采用偕胺肟萃淋树脂吸附法从氧化铝系统回收镓的技术在我国已走向成熟，为我国镓产业的扩大发挥了重要的作用。我国年产氧化铝达1000万吨，带入的镓量估计有200～300t。2007年镓价从前几年低谷期的320美元／kg上升到720美元／kg。进入2008年，Ga价逐步走低，主要原因是Ga的产能增量远大于消费增量，这一趋势估计仍将持续一段时间。2，铟2006和2007年全球铟产量分别为1140t和1275t，其中再生铟分别为562t和730t均超过了原生铟的产量。近三年来中国的铟产量稳定，韩国已成为新的产铟大国。中国主要的铟冶炼厂及其产能是：华锡(80t)、株冶(50t)、湘潭比坦(72t)、株洲经化(40t)、铟泰(30t)和葫芦岛(25t)。在再生铟方面，南京锗厂2005年产铟142t位居全国第一。国外主要的冶炼厂有：加拿大克明克(75t)、韩国锌业(5Ot)、日本同河(50t)和日本矿业(30t)。200年上半年短暂上升到1000美元／kg外，铟价总体呈下降趋势。反映出In产能和再生铟原料库存充足。进入2008年，由于世界经济衰退使In价继续走低。虽然中国从2006年起取消了In的出口退税，2007年又征收15%的出口税，并实行出口配额控制，但这些措施未能对提升In价产生作用。我国保有In储量为1.3万吨，随选冶技术的进步，可回收铟的储量估计可提高到2万吨以上。3，铊目前，铊的实际应用不多，一般仅限于科研方面，所取得的主要研究进展是Tl高温超导材料。Hg-T1-Ba-Ca-Cu氧化物超导材料