从8月份开始限制出口的稀有金属:“镓“和”锗”简介
镓系列产品:锑化镓、砷化镓、金属镓、氮化镓、氧化镓、磷化镓、硒化镓和砷化铟镓。
锗系列产品: 二氧化锗、锗外延生长衬底、锗锭、锗金属、四氯化锗和磷化锌锗。
根据英国关键矿产情报中心去年的报告,中国生产了全球94%的镓。其他镓生产国包括日本、韩国、俄罗斯和乌克兰。
中国生产的锗占全球锗产量的60%。其他主要供应商包括加拿大、比利时、美国和俄罗斯。
“镓“和”锗”都属于稀有金属和稀散金属,稀散金属通常是指由镓(Ga)、锗(Ge)、硒(Se)、铟(In)、碲(Te)、铼(Re)和铊(Tl)7个元素组成的一组化学元素。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 开采 价值的稀散金属 矿床 ,(在四川省 石棉县 发现一处以碲为主的 碲铋矿 床);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。
稀散金属具有很重要的用途,是当代高科技 新材料 的重要组成部分。由稀散金属与 有色金属 组成的一系列化合物 半导体 、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,均需使用独特性能的稀散金属。用量虽说不大,但至关重要,缺它不可。因而大范围的使用在当代通讯技术、 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 和 催化剂 材料等。
镓是一种有白色光泽的软金属。熔点出奇的低,只有29.78℃。取一小粒镓放在手心里,过不多久就熔化成小液珠滚来滚去,像水银珠一样。
它是在1875年被法国化学家布瓦菩德朗发现的。像在地壳中的量约为0. 0004%,与锡差不多,不算太少。然而, 锡矿 比较集中,镓在自然界的分布却非常分散,就没有单独存在的镓矿。所以镓又称作“稀散金属”。
镓的很多宝贵特性和它的 纯度 有关。用普通化学方法提炼,最多只能得到 99. 99%的纯度,也就是平常说的四个九。近半个世纪以来,人们在镓的提纯方面获得极大进展,从而推进了镓的应用。
镓的化学性质和铝很相似,也和同一族的金属铟、铊很相似。在平常的温度下,镓在干燥的空气中不起变化。只有赤热时,才能被空气氧化。镓对水也很稳定。在室温下,金属镓就能和氯或溴强烈作用。硫酸,特别是盐酸容易溶解镓。强酸溶液或氢氧化铵溶液也容易溶解镓。镓的 氢氧化物 也能溶解于强碱溶液之中,生成镓酸盐。氢氧化镓的酸性比 氢氧化铝 还要强些。在化学上,这叫做具有“两性”性质。就是说,这种物质既具有碱性,也具有酸性。
镓的熔点很低。它熔化后不容易凝固。当镓处于液体状态的时候,受热后体积均匀地膨胀。镓的沸点高达2070℃。从熔点30℃到沸点2070℃温度范围很宽,这样,镓就可以做高温温度计的材料。平常的 水银温度计 对测量炼钢炉、 原子能反应堆 的高温无能为力,因为水银在356.9℃化作蒸汽。
人们还利用稼熔点低的特性,把镓跟锌、 锡 、 钢 这些金属掺在一起,制成 低熔点合金 ,把它用到自动救火龙头的开关上。若发生火灾,温度上升,这种 易熔合金 做的开关保险熔化,水便从龙头自动喷出灭火。
液体镓也用来代替水银,用在所有高 真空泵 ,或者紫外线灯泡。在 原子反应堆 里,还用镓来作热传导介质,把反应堆中的热量传导出来。镓能紧密地粘在 玻璃 上,因此,可以制成反光镜,用在一些特殊的光学仪器上。
镓还有一些奇妙的特性。大多数金属是 热胀冷缩 的。然而镓却是 冷胀热缩 。当镓从液体凝结成固体时,体积要膨胀3%。所以,像跟大多数的金属相反,液体的比重反而比固体的大。因此,金属稼应当存放在 塑料 的或 橡胶 制的容器里。如果装在玻璃瓶子里,一旦液态的镓凝固时,体积膨胀,会把瓶子撑破。
原先以真空电子管为核心的电子设备大多笨重。自从以镓等金属为原料的半导体出现以后,使许许多多的电子设备体积大为缩小,以此来实现了小型化、微型化、甚至还可以制成集成板块电路。在整个电子工业技术领域引起一场深刻的革命。砷和镓的化合物——砷化镓,是近年来新发展起来的一种性能优良的半导体材料。用砷化镓可以制成砷化镓激光器。这是一种功效高、体积小的新型激光器。镓和磷的化合物——磷化镓是一种半导体发光材料。它能够发射出红光或绿光。人们把它做成各种阿拉伯数字形状。在有的电子计算机里,就利用它来显示计算结果。
与稀土状况类似,金属镓也是中国的优势资源,金属镓作为重要的半导体材料,以制造业和电子工业起家的日本和韩国由于其自身资源短缺,对金属镓的依赖不言而喻。美国、日本数年前已经将金属镓定位为“战略资源”,并进行收储,欧盟委员会也发布了题为《对欧盟生死攸关的原料报》,将14种重要矿产原料列入“紧缺名单”,镓名列其中。长期以来,低价出口金属镓给国内稀缺资源造成流失。近些年来,中国政府也开始关注金属镓的收储。2011年末,一份《有色金属工业“十二五”规划》引发业界高度关注。根据该规划,国家对钨、钼、锡、锑、镓、稀土等战略小金属的发展做出专项规划,并提出“建立完整的国家储备体系”。
锗(Germanium)是一种化学元素,元素符号Ge,原子序数32,原子量72.64,在化学元素周期表中位于第4周期、第IVA族。锗单质是一种灰白色准金属,有光泽,质硬,属于碳族,化学性质与同族的锡与硅相近,不溶于水、盐酸、稀苛性碱溶液,溶于王水、浓硝酸或硫酸,具有两性,故溶于熔融的碱、过氧化碱、碱金属硝酸盐或碳酸盐,在空气中较稳定。
在自然界中,锗共有五种稳定核素:70Ge,72Ge,73Ge,74Ge,76Ge,在700℃以上与氧作用生成GeO2,在1000℃以上与氢作用,细粉锗能在氯或溴中燃烧,锗是优良半导体,可作高频率电流的检波和交流电的整流用,此外,可用于红外光材料、精密仪器、催化剂。锗的化合物可用以制造荧光板和各种折射率高的玻璃。
锗、锡和铅在元素周期表中是同属一族,后两者早被古代人们发现并利用,而锗长时期以来没有被工业规模的开采。这并不是由于锗在地壳中的含量少,而是因为它是地壳中最分散的元素之一,含锗的矿石是很少的。
锗在自然界分布很散很广。铜矿、铁矿、硫化矿以至岩石,泥土和泉水中都含有微量的锗。锗在地壳中的含量为一百万分之七,比之于氧、硅等常见元素当然是少,但是,却比砷、铀、汞、碘、银、金等元素都多。然而,锗却非常分散,基本上没有比较集中的锗矿,因此,被人们称为“ 稀散金属 ”。已发现的锗矿有硫银锗矿(含锗5~7%)、锗石(含锗10%),硫铜铁锗矿(含锗7%)。锗矿石的锗含量量有200ppm和393ppm两种,颜色为青灰色、红花色两种。
锗粉末状呈暗蓝色,结晶状,为银白色脆金属。化合价+2和+4。第一电离能7.899eV,是一种稀有金属,重要的半导体材料,不溶于水。
锗,就其导电的本领而言,优于一般非金属,劣于一般金属,这在物理学上称为“半导体”,对固体物理和固体电子学的发展有及其重要的作用。锗有着良好的半导体性质,如 电子迁移率 、空穴迁移率等等。锗的发展仍具有很大的潜力。
锗在元素周期表上的位置正好夹在金属与非金属之间,因此具有许多类似于非金属的性质,这在化学上称为“亚金属”。
锗具备多方面的特殊性质,在半导体、航空航天测控、核物理探测、光纤通讯、红外光学、太阳能电池、化学催化剂、生物医学等领域都有广泛而重要的应用,是一种重要的战略资源。在电子工业中,在合金预处理中,在光学工业上,还可当作催化剂。
高纯度的锗是半导体材料。从高纯度的氧化锗还原,再经熔炼可提取而得。掺有微量特定杂质的锗单晶,可用于制各种晶体管、整流器及其他器件。锗的化合物用来制造荧光板及各种高折光率的玻璃。
锗单晶可作晶体管,是第一代晶体管材料。锗材用于辐射探测器及热电材料。高纯锗单晶具有高的折射系数,对红外线透明,不透过可见光和紫外线,可作专透红外光的锗窗、棱镜或透镜。20世纪初,锗单质曾用来医治贫血,之后成为最早应用的半导体元素。单质锗的折射系数很高,只对红外光透明,而对可见光和紫外光不透明,所以红外夜视仪等军用观察仪采用纯锗制作透镜。锗和铌的化合物是超导材料。二氧化锗是聚合反应的催化剂,含二氧化锗的玻璃有较高的折射率和色散性能,可作广角照相机和显微镜镜头,三氯化锗还是新型光纤材料添加剂。
锗在红外光学领域的年需求量占锗消费量的20-30%,锗红外光学器件主要作为红外光学系统中的透镜、棱镜、窗口、滤光片等的光学材料。红外市场对锗产品的未来需求量开始上涨大多数表现于两个方面:军事装备的日益现代化带动了对红外产品的需求和民用市场对红外产品的需求。太阳能电池用锗占据锗总消耗量的15%,太阳能电池领域对锗系列新产品的未来需求量开始上涨大多数表现于两个方面:航空航天领域及卫星市场加快速度进行发展和地面光伏产业快速增长。
从全球产量分布来看,中国供给了世界71%的锗产品,是全球最大的锗生产国和出口国,这主要是由于中国高的附加价值深加工产品技术环节薄弱,导致内需相对有限,产品多以初加工产品出口为主。返回搜狐,查看更加多