10月22日消息，近日美國“大西洋理事會”發(fā)布了一份報(bào)告，介紹了中國宣布對金屬鎵及相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制之后，美國所面臨的“缺鎵”困境，以及希望通過“廢物制鎵”的方式，回收已經(jīng)流經(jīng)美國國內(nèi)工業(yè)體系的鎵。

全球鎵供應(yīng)依賴中國

2023年7月3日，中國商務(wù)部與海關(guān)總署就聯(lián)合發(fā)布公告，宣布對鎵、鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制。而鎵、鍺屬于制備鎵類或鍺類相關(guān)化合物半導(dǎo)體所須的材料。

2024年12月3日，中國商務(wù)部再度發(fā)布公告稱，根據(jù)《中華人民共和國出口管制法》等法律法規(guī)有關(guān)規(guī)定，為維護(hù)國家安全和利益、履行防擴(kuò)散等國際義務(wù)，決定加強(qiáng)相關(guān)兩用物項(xiàng)對美國出口管制。具體內(nèi)容包括：禁止兩用物項(xiàng)對美國軍事用戶或軍事用途出口；原則上不予許可鎵、鍺、銻、超硬材料相關(guān)兩用物項(xiàng)對美國出口；對石墨兩用物項(xiàng)對美國出口，實(shí)施更嚴(yán)格的最終用戶和最終用途審查。

作為全球金屬鎵、金屬鍺儲量及產(chǎn)量最大的國家之一，中國對鎵、鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制，對全球的科技產(chǎn)業(yè)也帶來了重大影響。

根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）公布的數(shù)據(jù)，目前全球金屬鎵的儲量約為27.93萬噸，而中國的儲量最多，達(dá)到19萬噸，占全球儲量的68%左右；相比之下，美國的儲量還不到中國的1/40，只有0.45萬噸。

從產(chǎn)量來看，中國產(chǎn)量占比全球鎵產(chǎn)量最高。德國和哈薩克斯坦分別于2016年和2013年停止了鎵生產(chǎn)。（2021年德國宣布將在年底前重啟初級鎵生產(chǎn)），匈牙利和烏克蘭分別于2015年和2019年停止鎵生產(chǎn)，中國鎵占比全球鎵產(chǎn)量持續(xù)提升，截止2021年，占比全球鎵產(chǎn)量已超90%。

受中國出口管制的影響，歐洲鎵的現(xiàn)貨價(jià)格迅速飆升了 40% 以上，導(dǎo)致交貨時(shí)間延長，并迫使芯片晶圓廠減少庫存并優(yōu)先考慮關(guān)鍵項(xiàng)目。因?yàn)樵谠S可證獲得批準(zhǔn)之前，相關(guān)貨物不能離開中國，這迫使賣家等待，一些買家動用庫存。

“這一事件不僅擾亂了大宗商品市場，還暴露了美國國防工業(yè)基礎(chǔ)的斷層線?！薄按笪餮罄硎聲钡膱?bào)告稱：“鎵具有巨大但被忽視的戰(zhàn)略價(jià)值。這種不起眼的金屬嵌入雷達(dá)、導(dǎo)引頭、安全射頻鏈路和衛(wèi)星太陽能電池中，對于先進(jìn)的電子系統(tǒng)至關(guān)重要。美國沒有國內(nèi)生產(chǎn)鎵，也缺乏政府庫存來緩沖中國的出口管制。”

鎵的戰(zhàn)略利益與供應(yīng)困境

鎵不像銅或鋼那樣的大宗商品。雖然美國每年國防體系內(nèi)的消耗量僅為 20 噸左右，足以由一輛平板卡車容納。然而，這個(gè)小體積支撐著整個(gè)美國國防工業(yè)基礎(chǔ)。因?yàn)殒墝τ陔娮?a class="innerlink" href="http://ihrv.cn/tags/供應(yīng)鏈" target="_blank">供應(yīng)鏈至關(guān)重要，許多先進(jìn)的美國武器系統(tǒng)和衛(wèi)星都需要鎵。此外，很多民用的電子產(chǎn)品對于含鎵的化合物半導(dǎo)體的需求更大，比如眾多的氮化鎵快充充電頭當(dāng)中都有用到鎵。

具有諷刺意味的是，鎵無處不在，卻又無處可尋。因?yàn)樗晕⒘看嬖谟诿刻旒庸さ谋姸嗟V石中，例如氧化鋁、鋅和煤渣。然而，如果沒有深思熟慮的回收策略，鎵就會消失在廢物中。中國擁有近 99% 的初級產(chǎn)量，不是因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)了更豐富的礦床，而是因?yàn)橹袊鴰资昵熬瓦x擇在鋁生產(chǎn)過程中回收鎵。

中國目前對鎵的出口管制，并不是的完全的禁止出口，而是將鎵的出口進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管。該報(bào)告稱，如果中國真的完全禁止對外出口，“那么美國的經(jīng)濟(jì)、軍事和技術(shù)優(yōu)勢所面臨的危險(xiǎn)，將比大多數(shù)政策制定者意識到的要危險(xiǎn)得多?！?/p>

美國無法擺脫鎵困境。因?yàn)殒壴诘V石中的含量很少超過百萬分之幾，而是在無形中遍布在鋁礦石和鋅礦石中。與鋰或銅等富集礦不同，目前尚未發(fā)現(xiàn)品位足夠高的鎵礦床。一個(gè)歷史上的例外是美國猶他州的 Apex 礦，該礦于 1980 年代重新開放，從獨(dú)特濃縮的礦床中提取鎵和鍺。由于大宗商品價(jià)格下跌、礦石質(zhì)量問題和昂貴的冶金，但它在兩年內(nèi)關(guān)閉。Apex 的關(guān)閉表明，原生鎵開采是不可持續(xù)的。

Apex 的關(guān)閉也使美國完全依賴進(jìn)口。美國幾乎所有的低純度鎵和大部分的高純度鎵都來自中國，只有美國紐約的一家工廠將進(jìn)口原料和半導(dǎo)體廢料升級為高純度鎵金屬。這是一項(xiàng)關(guān)鍵能力，但對于使戰(zhàn)爭物資供應(yīng)鏈免受沖擊而言，其能力太有限。當(dāng)中國實(shí)施出口許可證時(shí)，美國買家除了減少他們持有的少量庫存外別無后備。

其他國家對風(fēng)險(xiǎn)的管理方式不同。日本和韓國將政府儲備鎵作為其更廣泛的關(guān)鍵礦產(chǎn)戰(zhàn)略的一部分。人們普遍認(rèn)為中國擁有國家?guī)齑?，但?shù)量尚未披露。相比之下，美國沒有將鎵納入國防后勤局的年度物資計(jì)劃，也沒有將其納入國防儲備。

美國希望“廢物制鎵”

“大西洋理事會”指出，鎵在理論上很豐富，但在實(shí)踐中卻難以獲得。美國精煉的每一噸氧化鋁或鋅都含有微量鎵。雖然僅捕獲 1% 的副產(chǎn)品就可以滿足美國的需求，但如果沒有專用的回收設(shè)備和技術(shù)，鎵就會消失在紅泥、爐渣或煙囪中。所以，對于美國的鎵安全來說，它的解決方案不會來自新礦山，而是需要像對待任何武器計(jì)劃一樣認(rèn)真對待微量鎵回收，尤其是在下一次供應(yīng)沖擊來襲之前。

“廢物制鎵”方法利用了已經(jīng)處理數(shù)百萬噸氧化鋁、鋅、煤渣和半導(dǎo)體廢料的基礎(chǔ)設(shè)施?，F(xiàn)在，美國華盛頓必須鼓勵(lì)工業(yè)以軍事物資所需的純度擴(kuò)大規(guī)模、合格和維持產(chǎn)出。

“大西洋理事會”還給出了美國增加國內(nèi)鎵供應(yīng)有五種方式：

首先，氧化鋁精煉提供了增加鎵庫存的最快方法。在鋁生產(chǎn)中，大部分鎵溶解在苛性堿中，其余的則結(jié)合在赤泥廢料中。中國決定安裝捕集裝置，將其鋁精煉廠變成了一項(xiàng)戰(zhàn)略資產(chǎn)。美國今天沒有這樣的能力，盡管試點(diǎn)正在出現(xiàn)。例如，ElementUS 在路易斯安那州擁有 3000 萬噸赤泥，正在測試回收鎵以及鐵、氧化鋁和鈧的流程圖。該項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)，雖然鎵回收很少單獨(dú)具有經(jīng)濟(jì)意義，但當(dāng)將其納入多產(chǎn)品戰(zhàn)略時(shí)，它是可行的。

其次，鋅冶煉廠可以使鎵提取的來源和方法多樣化，提高供應(yīng)鏈的彈性。鎵往往集中在黃鐵礦和針鐵礦等殘留物中，這些殘留物可以浸出和精煉。Nyrstar 在田納西州運(yùn)營著一家大型工廠，該公司已提出鎵鍺回收回路的計(jì)劃，該回路能夠滿足美國很大一部分需求?；瘜W(xué)過程相對簡單，并經(jīng)過國家實(shí)驗(yàn)室測試驗(yàn)證，但融資仍然難以捉摸。如果沒有有針對性的支持，像這樣有前途的項(xiàng)目將永遠(yuǎn)不會離開繪圖板。

第三，需要通過盟友和伙伴確保鎵供應(yīng)。2025 年，力拓和銦公司在加拿大魁北克省的 Vaudreuil 氧化鋁精煉廠展示了鎵回收，并在美國紐約進(jìn)行了試點(diǎn)步驟。RemovAL 等歐洲試點(diǎn)公司正在測試紅泥浸出，而日本和韓國正在投資回收過程。模式是明確無誤的；預(yù)計(jì)未來鎵資源短缺的國家正在將鎵捕獲嵌入其工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中。美國政策制定者應(yīng)鼓勵(lì)與盟友和伙伴進(jìn)行鎵回收整合，以最大限度地增加選擇。

值得一提的是，當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月20日，澳大利亞宣布與美國達(dá)成85億美元關(guān)鍵礦產(chǎn)和稀土合作協(xié)議。其中就包括美國將在西澳大利亞投資建設(shè)一座年產(chǎn)能為100噸的鎵精煉廠。美國鋁業(yè)公司今年8月還蹭宣布，正在與日本探討在其位于西澳大利亞的一家氧化鋁精煉廠開展鎵回收項(xiàng)目的可行性。

第四，煤基廢物提供了另一種鎵捕獲選擇。粉煤灰和酸礦排水中含有低濃度的鎵。能源部試行了最初為稀土元素設(shè)計(jì)的輕酸浸出工藝，這些稀土元素可以適應(yīng)回收鎵。經(jīng)濟(jì)性取決于共同回收其他關(guān)鍵礦物，但將廢物堆轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)略原料的前景表明了該方法的多功能性。

最后，最容易被忽視但又最容易的鎵回收途徑是半導(dǎo)體廢料。紐約的一家美國煉油廠已經(jīng)將廢料升級為高純度鎵。雖然規(guī)模不大，但這種能力通過更短的供應(yīng)鏈和清晰的可追溯性提供軍用級材料，這對于需要安全、可審計(jì)來源的國防買家來說是有利的。美國應(yīng)該尋求增加回收半導(dǎo)體廢料的煉油廠數(shù)量，以建立高純度鎵庫存。

“大西洋理事會”補(bǔ)充稱，從廢物流中回收鎵不是一場科學(xué)賭博，這種模式的成功已經(jīng)被證明了幾十年。美國需要的是深思熟慮的政策決定，將廢物轉(zhuǎn)化為儲備的鎵。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要美國的融資、資格優(yōu)先的資助和國家層面的儲備支持，如果沒有這些支持，也就無法實(shí)現(xiàn)。