用途

锗是一种银灰色脆性金属，在地壳中含量约为0.0007%，是一种不可再生、稀缺的分散元素。锗生产过程的多个阶段产生锗化合物和金属，这些化合物和金属是为特定的应用而设计的。



锗的效用至少归功于 5 种显著特性。一是它是一种本征半导体，在高频和低工作电压下作为导体特别有效。



二是锗对红外电磁光谱的一部分是透明的。



三是锗是一种玻璃形成器，能够形成或多或少随机有序的锗氧四面体的扩展三维网络。



四是它的高折射率。五是它表现出低色散度。这五种特性，单独或有时结合在一起，决定了锗在电子设备、夜视设备、光纤电缆、光学透镜系统和太阳能阵列中的用途。全世界锗的最终用途主要为光纤系统、红外光学、聚合催化剂、电子和太阳能应用，其他用途包括化疗、冶金和荧光粉。



在光纤领域，锗主要以二氧化锗的形式被应用于纤芯的制作，其作用主要是为了提高纤芯对光的折射率，用于传输光信号。在红外光学领域，锗主要用于制作红外探测系统中的红外光学镜头及保护该镜头的红外光学窗口。



据统计，60% 以上的中低端红外光学镜头中的镜片使用锗单晶材料制作，高端红外光学系统中也有近一半的光学镜片为锗单晶，因此锗在该领域具有不可替代的地位。随着科技的不断进步，锗被广泛应用于高技术产业，并在全球范围内被视为重要的战略性矿产资源。




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资源分布



由于锗的特殊化学性质，不生成独立矿床，往往以伴生矿的形式存在于铜、金、铅、锌、煤和银的各类型矿床中。目前，工业产锗主要是在处理上述金属的硫化矿中提取，或者是从特定煤矿燃烧后的粉煤灰中提取。



由于伴生矿产品的生产主要是在矿产品生产链的中下端分离提取，因此很难将锗的生产特定矿床，所以全球范围内的锗矿资源一直很难被估算出来。据《2016—2022 年中国锗市场深度调查与市场全景评估报告》( 智研数据研究中心，2016) 统计，世界锗矿资源较为缺乏，目前全球已探明锗矿资源保有储量仅为 8600t( 含工业储量约为 4400 t)。



美国地质调查局并没有相关的统计数据，仅在 2020 年发布的《矿物商品摘要》中推测了美国本土锌矿中的锗含量，约为 2500t。



我国研究人员比较普遍的观点认为全球锗保有资源储量近 8600t，其中，美国 3870t，占全球保有资源储量的 45%；其次为我国的 3500t，占比为 41%。



目前全球比较知名的赋存锗的矿床包括火山块状硫化物矿床、喷流沉积矿床、密西西比河谷型和特定的煤矿，较为知名的矿山包括美国的红狗（Red Dog）铅锌矿、田纳西州的戈顿斯维尔埃尔姆伍德铅锌矿，中国关东樊口铅锌矿、云南会泽MVT 型铅锌矿 [1] 及富锗褐煤矿。



我国富锗褐煤矿主要产于云南和内蒙古，重要矿床有云南临沧锗矿 ( 包括邦卖、腊 东、临源芒回及潞西等嘎等 4 个矿区 )、内蒙古锡林郭勒乌兰图嘎富锗煤矿 ( 胜利煤田 ) 及呼伦贝尔伊敏富锗煤矿 ( 伊敏煤田 ) 。



生产与消费



全球原生锗主要来自锌冶炼的副产品和含锗褐煤提取 。近几年，全球锗总产量呈增加趋势，其中锌冶炼厂的综合回收提供了接近三分之二的产量，从褐煤中提锗占比超过三分之一。主要生产国包括中国、美国、俄罗斯、比利时。



比利时从欧洲其他国家、中国或其他地区采购含锗矿渣、粗二氧化锗等原料生产锗产品，但因部分二氧化锗产量已统计入中国产量中，所以在统计全球产量时将比利时的产量和玻利维亚、澳大利亚等产量较小的国家和地区的锗产量一起归入“其他国家”中。根据美国地质调查局统计数据分析，自 2010 年以来，全球原生锗的产量由 118t 波动上升至 2019年的 131t，涨幅为 11%。



其中产量最高的年份为2014 年，为 153t，之后的几年原生锗产量一直小范围波动维持在 130~140t。经最新数据估算，2019 年中国的锗产量为 85t，位居全球第一，占全球总产量的 65%。这是由于中国的原生锗主要来源于褐煤，开采便利。目前全球锗的供给，受中国影响较大。



伴随着锗二次资源回收技术的稳步发展，二次资源储备量的缓慢增加，中国危废目录调整和新的环境法的实施等，都促进了二次锗的回收利用。2017 年，全球仅有美国、日本等少数国家从回收的废旧锗制品中提取锗，中国的武汉等具有废旧光纤资源的地区涌现了一些二次回收企业，从光纤预制棒中回收锗，但产量较小。



2018 年，中国出现了一批利用各种渣、灰、泥综合回收锗、铟等稀贵金属的企业，全球综合回收锗产量得到明显提升，在全球锗产量中的占比逐渐扩大。截至 2019 年年底，中国再生锗产量为 21t，占全球再生锗总产量的 87.5%。



随着科技的不断进步，锗的应用领域在 21 世纪发生了重大的改变。从最初的半导体晶体管材料的制作，到如今的光纤、红外、电子、太阳能、催化剂等领域。光纤和红外领域的应用最为广泛，两个领域的消费量超过了锗总消费量的 70% 左右，而且有进一步提升的趋势。2019 年全球消费量约 135.72t，同比增幅为 2.5%，增幅有所放缓，但为 7 年以来最高。



红外领域超过光纤重新找回锗第一消费的位置。2019年，中国的锗消费量为 78t，同比上涨 4.3%，占全球总消费量的 57.5%，为全球第一大消费国，主要消费领域为红外和光纤。进出口方面，美国和日本为主要的进口国，2019 年分别进口了 23t 和 18.6t。中国主要为净出口国，2019 年出口锗及其制品合计 24.5t，进口量为 6.7t，净进口 17.7t, 同比上涨 22.9%。




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锗的重要应用领域发展前景



随着全球通信、现代航空、先进武器装备、新能源领域的技术不断突破，市场不断扩大，尤其是 5G技术的不断成熟，以及其广阔的市场前景，对锗的需求将会不断增加，锗在国防科工和民生领域的重要性也会日趋增长。



光纤领域：近年来，光纤领域一直是锗需求增长最好的领域。一是因为前期中国政策对于通信等基础设施投入的支持加速了光纤光缆的发展；二是因为4G、5G 的全球铺设极大地带动了光纤消费的需求。



未来一段时间内，ICT 将会是人类最大的经济产出产业。ICT 产业的两大基石就是网络与芯片。通信网络的铺设，尤其是即将到来的 5G 技术的广泛应用，将会带来新一波的“基础设施建设”。



短期来看，各大运营商仍将继续加大固网宽带建设；中长期来看，5G 网络建设决定了 2019 年以后的光缆市场发展。根据中国信息通信研究院的报告显示， 5G 宏基站数量将是 4G 基站的 2 倍以上，而 5G 小基站数量为 5G宏基站的 2~3 倍。毫无疑问，基站数量的倍增将催生5G 承载网对光纤光缆资源的大量需求。



红外领域：红外领域用锗主要在发达国家，而且主要是军事用途，由于发达国家装备水平高，装备更新保证了需求稳定。需求增量则来自发达国家以外的军事用途和全球民用市场，尽管军用领域的红外热像仪市场前十大供应商仍被欧美企业占据，但随着国内红外行业多年的发展和技术积累，近年来在部分细分领域已经具备了替代能力，并且在过去五年间，国内红外热像典型企业收入复合增长率明显高于国外龙头企业。近几年红外在民用方面也逐渐有了更多应用，包括工业测温、可穿戴设备、安防监控、汽车驾驶、物联网等，其中特别是安防监控和汽车辅助驾驶领域有非常大的发展潜力，红外成像监控系统凭借其全天候工作、成像不受天气影响成为最佳首选。因此可以判断的是，未来红外领域锗的需求也会持续增长。



在两大重要消费领域较好的发展前景和广阔的市场空间预期下，锗在未来的消费量还会继续保持稳定增长。





锗的战略地位愈发凸显



通信领域的国际博弈

在网络和芯片两个物理世界的基石领域，目前美国既不想让自己的整个 ICT 产业建立在中国的物理基础上，也不想全球的 ICT 产业基础设施来自中国。美国将中兴通讯股份有限公司（以下简称中兴）作为第一个攻击目标，2016 年和 2018 年连续对中兴两次高额罚款，同时还用断供的方式重创中兴的通信业务，削弱其在网络领域的技术能力。



2018 年底，美国又开始了对华为技术有限公司（以下简称华为）的全面进攻。不仅从供给侧打压华为，还在全球，尤其是欧洲市场反复游说禁止使用华为的 5G 技术建设网络，以期在短时间内迅速打垮华为在海外 5G 的市场覆盖率，抹平华为目前存在的技术优势。



就目前而言，通信领域的国际博弈，尤其是中美博弈已经进入了白热化的阶段，谁能够控制基础建设所需的资源，占领技术高点，制定行业标准，得到大规模市场应用，将决定一个国家未来的国运。基础设施的大规模建设意味着对于相关资源的需求也会进一步提升。



除了技术端的争夺外，决定 5G通信网络大面积铺设所需的资源同样引起了各国的重视。包括锗在内的部分关键矿产资源目前主要产于中国，在资源领域，部分西方国家也在积极研究应对措施，以降低资源供应安全风险。



美国可能采取的应对措施

由共和党领导的新一届美国政府，非常重视关键矿产的资源安全，甚至在 2016 年，竞选总统期间出台的执政纲领中，就将自然资源、能源和农业单列一章阐明其重要性，并在执政期间出台多项政策措施，包括鼓励美国企业提高勘探投入、简化审批程序、鼓励企业在美国境内建造全产业链等。其中，最具有代表性的措施是 2019 年 6 月美国商务部发布了一份名为《确保关键矿产安全可靠供应的联邦战略》报告，具体来说，美国内政部指定的 35 种关键矿产中的 31 种都严重依赖进口（对外依存度超过 50%）。



其中的 14 种关键矿产，美国国内没有任何的产量，需要 100% 依赖进口来满足其国内的需求。21 种矿产品的进口来源国中有中国，对中国依赖度大于 30% 的矿种有 11 种。美国锗的对外依存度超过了 50%，对中国的依赖度为 31%，从中国的进口量约 7.13t。



为了解决这一问题，降低美国在关键矿产供应中断方面面临的风险，美国相关机构正在研究就减少国家对关键矿产的依赖，评估在开发关键矿物回收和后处理技术以及在关键矿物的技术替代品方面取得的进展。



通过与其盟国和合作伙伴的投资和贸易，获取和开发关键矿产；改进美国地形、地质和地球物理测绘的计划；支持私营部门对关键矿产的矿产勘探；简化与开发租约有关的许可和审查程序的建议；同时加强在国内获取关键矿产的可能性；还包括增加关键矿产的发现、生产和国内精炼等方面内容进行进一步研究。



美国此举进一步说明，美国政府正在为可能到来的受制于我国的资源断供风险提前进行预防。因此，不管是技术领域的反垄断、反封锁，还是资源、原材料领域的掌控和安全供给，都应该引起我们的高度重视。技术领域方面，目前不管是国家扶持力度还是金融市场投资，都是规模空前的。但是上游资源的供给安全还未引起足够的重视，在开发利用过程中存在许多问题。



其中，比较突出的问题包括未全面掌握锗的资源家底、过度开采和浪费现有资源量，未建立相关机制来科学规划锗全产业链发展、回收技术科学研究程度不高、资源二次回收利用占比较小。




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锗的开发利用建议



（1）加大勘查投入，进一步摸清资源家底。据前人研究成果显示，中国的锗资源储量占全球的40%。由于锗为一种典型的稀有分散元素，决定了它很难独立成矿。目前我国的锗资源主要分布在煤矿和铅锌矿中。因此，建议有针对性地对目前已经探明的铅锌矿和煤矿进行元素分析，进一步对含锗矿床进行资源评价，为科学合理制定锗资源开发利用方案提供数据支撑。



（2）加强保护性开发，推进开发利用产业化发展。目前，我国新一轮矿产资源规划编制前期研究工作已经启动。上一轮规划中，《全国矿产资源规划（2016—2020）》并未将锗列入24种战略性矿产资源目录当中。



因此，在新一轮规划的制定阶段，应该全面分析欧美发达国家关键矿产目录，根据我国实际情况，并考虑到未来我国产业升级和重点应用领域，建议将锗列为战略性矿产资源。通过提高勘查开发准入门槛，加强审批管理，严格落实开采总量控制，从而实现锗资源合理开发利用。



（3）增加科研投入，提高锗资源综合回收利用技术。工业生产活动中，大量废弃物含有的锗可被二次回收再利用。目前锗资源回收技术在稳步发展，主要途径包括：从燃煤产生的粉煤灰中提取锗，从废太阳能电池板中回收锗，从废光纤（光缆）中回收锗。



目前，仅有中国、美国和日本等国在废弃物中回收锗，但是产量很小，全球二次利用的锗仅占全球总产量的 18.3%。我国目前锗资源全流程回收率仅为 63%~67%，褐煤中回收率可达到 80% 左右，还有很高的提升空间。建议加强回收技术研发，鼓励企业加强锗的回收，提高资源回收率。


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