加入收藏 | 設(shè)為首頁
加入收藏 | 設(shè)為首頁
今日最新導讀
發(fā)表時間：2009-12-24 文章來源：
鎵是最具有“分散”特征的稀有分散金屬，銀白色，密度5.904g/m3，熔點29.78℃，在手里就可熔化，是熔點在人體溫度之下的三種液態(tài)金屬（鎵、銫、汞）之一。但其沸點卻很高，高達2403℃。
鎵的液態(tài)范圍很大，而是這3種低熔點、高沸點液態(tài)金屬中液態(tài)范圍最大，達2373℃。因此，將鎵裝入石英溫度計內(nèi)，可用來測量1500℃的高溫。人們常用這種溫度計來測量反應爐、原子反應堆的溫度。
鎵在由液體變成固體時體積會增大3.2%，并由銀白色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{灰色。鎵的第一電離能僅為5.999電子伏特，因此凝固點很低。由于具有穩(wěn)定固體的復雜結(jié)構(gòu)，純液態(tài)鎵有顯著的過冷趨勢，在固相點之下仍能長時間保持液態(tài)，放在冰水內(nèi)也可以幾天內(nèi)不結(jié)晶。
低溫時鎵有良好的超導性能，在接近-373℃時電阻幾乎等于零，因此在超導材料領(lǐng)域中占有一席之地。
鎵是一種性能優(yōu)良的電子材料，被譽為“電子工業(yè)的脊梁”，是高新技術(shù)的基礎(chǔ)資源。鎵主要用于制造半導體材料、光學玻璃、真空管、發(fā)光二極管和砷化鎵激光二極管等。
鎵質(zhì)軟、性脆，富延展性，在空氣中表現(xiàn)穩(wěn)定。鎵液體的密度高于固體密度，凝固時體積膨脹，膨脹率為3.1％，由于它的這種“熱縮冷脹”性，鎵具有較好的鑄造特性，被用來制造鉛字合金，使字體清晰。
在原子能工業(yè)中，用鎵作為熱傳導介質(zhì)，把反應堆中的熱量傳導出來。鎵還具有吸收中子的能力，因此在原子反應堆中，鎵可以起到控制中子數(shù)量和反應速度的作用。放射性鎵可用來診斷癌癥。
鎵加熱能溶于硝酸、王水等強酸以及強堿液中，因此鎵具有兩性。與沸水反應劇烈，但在室溫時僅與水略有反應。鎵的蒸氣壓很低，在1000℃時只有10-3帕，故可在真空裝置中做密封液。
鎵的化學性質(zhì)不活潑，化學性質(zhì)與鋁、鋅、鍺相似，化合價為2和3。在常溫下幾乎不與氧和水發(fā)生反應。鎵高溫時能與大多數(shù)金屬作用。加入鋁中可制得易熱處理的合金。鎵錫合金弧光燈具有純粹的紅光，并可防止錫蒸發(fā)附在玻璃管壁上，避免冷卻時破裂。鎵與金的合金應用在裝飾和鑲牙方面，也可用作有機合成的催化劑。鎵能提高一些合金的硬度，并能提高鎂合金的耐腐蝕能力。鎵與許多金屬，如鉍、鉛、錫、鎘，銦、鉈等，生成熔點低于60℃的易熔合金。其中如含銦25％的鎵銦合金(熔點16℃)，含錫8％的鎵錫合金(熔點20℃)，可以用在電路熔斷器和各種保險裝置上，溫度一高，它們就會自動熔化斷開，起到安全保險的作用。
鎵有增強玻璃折射率的效能，可以用來制造特種光學玻璃。鎵具有很強的光反射能力，同時又能很好地附著在玻璃上，承受較高的溫度，可把它擠壓在兩塊加熱的玻璃之間制成優(yōu)質(zhì)反光鏡。鎵鏡能把70％以上射來的光反射出去。
在高溫的環(huán)境下，鎵能與硫、硒、碲、磷、砷、銻等發(fā)生反應，生成的以GaAs、GaP、GaSb為主的鎵系列化合物都是優(yōu)質(zhì)的半導體材料，在光電子學領(lǐng)域和微波通訊領(lǐng)域應用極為廣泛，可制造整流器、晶體管、光電器件、注射激光器、微波二極管等，被人們認為是最有發(fā)展前途的半導體材料，成為電子工業(yè)的新寵。鎵的化合物半導體材料做成的太陽能電池，能把太陽能直接轉(zhuǎn)變成電能，效率高達百分之十八，而且抵抗輻射的能力比硅電池強一倍，因此可作為人造衛(wèi)星電源。人們用砷化鎵做元件制成了激光器，這是一種體積小、效率高的新型激光器。磷化鎵是制作半導體發(fā)光元件的優(yōu)質(zhì)材料。用磷化鎵二極管能放出紅光和綠光，我們在電腦上看到的紅光和綠光，就是由它放出的。為此，人們將鎵譽為“半導體材料的新糧食”。
鎵還可以用來制造陰極蒸氣燈，將碘化鎵加入高壓水銀燈中，可以增大水銀燈的輻射強度。
鎵化合物可用于分析化學、有機合成以及醫(yī)藥中的催化劑。
鎵化合物還用于光導纖維通訊系統(tǒng)，可制作大規(guī)模集成電路，作為核能工業(yè)的熱載體，甚至在超導材料領(lǐng)域中也有一席之地。
二、資源儲量及其分布
截止2008年底，我國鎵礦查明礦區(qū)總數(shù)166個，在全國25個省（市、區(qū)）均有分布。資源儲量13.66萬噸，其中，基礎(chǔ)儲量0.71萬噸。廣西的資源量最高，達2.90萬噸，占全國的21.2%。排列在前5位的分別是廣西、貴州、河南、山西、云南，查明資源儲量合計占全國的88.2%（表1）。
鎵的世界資源儲量約為18萬噸。國外鎵的資源儲量約4～5萬噸，國內(nèi)鎵的儲量約為13～14萬噸。我國金屬鎵的資源儲量約占世界總量的75%。
三、鎵礦床主要工業(yè)類型及賦存狀態(tài)
（一）主要工業(yè)類型
在自然界中鎵常以微量元素與鋁、鋅、鍺的礦物共生。鎵的地殼豐度為15×10-6，比其它分散元素的地殼含量高出1～2個數(shù)量級；鎵在鍺石中含量較高，鋁土礦和閃鋅礦中也含有少量的鎵。
目前我國尚未發(fā)現(xiàn)獨立的鎵礦床。而且在目前已知的富鎵礦床中，一般的富集系數(shù)約4～5，只有在少數(shù)礦床的閃鋅礦和赭石中其富集系數(shù)可高達約330，與其他的分散元素成礦作用無法相比。
鎵礦床的主要工業(yè)類型有：含鎵鋁土礦礦石；含鎵銅、鋅礦石與其它多金屬礦硫化物；含鎵煤礦。
（二）賦存狀態(tài)
鎵總是以類質(zhì)同相形式存在于有關(guān)的礦物中，不會形成獨立的具有單獨開采價值的鎵礦床，只能隨開采主金屬礦床時在選冶中加以綜合回收利用。
河南、吉林、山東、廣西等省區(qū)的鎵主要賦存在鋁土礦中；黑龍江、云南等省的鎵主要賦存在煤礦或錫礦中；湖南等省的鎵主要賦存在閃鋅礦中。
四、提取方法
1.以副產(chǎn)品的形式提取鎵。目前，工業(yè)上鎵主要以副產(chǎn)品的形式從處理鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁時的鋁酸鈉循環(huán)液中以及閃鋅礦濕法煉鋅工藝的粗鋅蒸餾殘渣中提取，也可以從煤焦化煙塵中回收。
2.萃取法提取鎵。在一定的酸度下，采用藥劑P538可以從Ga、In與伴生元素如Zn、Co、Cd、Ni以及堿金屬和堿土金屬的硫酸體系中取到Ga、In、Ti，用一定的反萃取劑可以分別萃取出Ga、In、Ti，并能實現(xiàn)Ga、In、Ti的有效分離。
五、國內(nèi)外市場供需形勢分析
我國是鎵的生產(chǎn)大國，但產(chǎn)量不穩(wěn)定。2000年原生鎵產(chǎn)量為7.6噸，2005年為17.78噸，2007年33.22噸，2008年有可能達到40噸（見表2）。
根據(jù)需求推算，2008年全球產(chǎn)量總計為85噸。其中，中國金屬鎵（4N）的產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量的一半。
近年來我國電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)鎵的消費穩(wěn)定增長。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，2008年中國未鍛軋金屬鎵出口量為26噸。以此測算，2008年中國國內(nèi)金屬鎵的表觀消費量約在14噸左右。
據(jù)中國電子材料網(wǎng)對GaAS的市場調(diào)研預測，由于GaAs晶體生長技術(shù)和器件制作技術(shù)已趨于成熟，預計在未來10年內(nèi)，以GaAs為主的化合物半導體材料和器件的需求量將以年均10%～15%的速度增長。
自2000年全球鎵消費量達到200噸的頂峰之后，受市場價格波動等原因的影響，全球鎵消費量出現(xiàn)大幅度下滑，2006年已降到100噸左右。2008年下半年金融危機對實體經(jīng)濟的沖擊加劇了這種下滑趨勢，去年全年鎵消費量進一步下降到85噸左右。我國鎵消費量約占世界的16.5%。
在全球金融危機的影響下，2008年中國金屬鎵的價格一路下滑，年初價格為5800～6300元/千克，11月中旬降到到3500元/千克的低點后，年底略有小幅回升。2009年初進一步下降到3400～3700元/千克。
六、我國鎵礦資源開發(fā)利用中存在的問題
1. 鎵的提取困難。鎵作為一種稀散金屬，自然界中幾乎不存在單一的、具有工業(yè)開采價值的鎵礦床，只能從冶煉其它金屬如Al，Zn過程的副產(chǎn)物中加以回收。然而，由于鎵在其它金屬礦床中的含量也極低，經(jīng)過一定富集后也只能達到幾百g/t，因而鎵的提取非常困難。
2. 鎵資源浪費嚴重。國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)都是將含鎵物料棄置不用，造成鎵資源的大量浪費。
3. 鎵產(chǎn)品附加值低。國內(nèi)目前沒有掌握金屬鎵深加工生產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)品主要以初級原材料方式出口，附加價值不高。山東鋁業(yè)公司、長城鋁業(yè)公司等少數(shù)企業(yè)曾試圖將3～4N產(chǎn)品提純到6～7N產(chǎn)品，并進一步加工成GaAs、GaP產(chǎn)品出口，但市場障礙較大，尚未取得明顯進展。
七、我國對鎵產(chǎn)品管理的現(xiàn)行政策
1.《2007年出口許可證管理貨物目錄》、《2008年出口許可證管理貨物目錄》將未鍛軋的鎵、鍛軋的鎵等列入出口許可證管理貨物目錄。
2.《2008年加工貿(mào)易禁止類商品目錄》（商務(wù)部、海關(guān)總署公告2008年第22號）規(guī)定，未鍛軋的鎵、鎵廢碎料、鎵粉末、鍛軋的鎵及其制品禁止以加工貿(mào)易的名義出口。
八、政策建議
1. 加強鎵的提取工藝研究，提高鎵的綜合回收利用水平。
2.提高未鍛軋的鎵、鎵廢碎料、鎵粉末、鍛軋的鎵及其制品出口關(guān)稅，控制過度出口。
3. 由國家對鎵金屬實施戰(zhàn)略儲備。
快速搜索
當前位置：