镓资源发展现状及趋势分析,中国镓产量逐渐下降「图」

一、镓概述

镓是自然界中为数不多在常温环境下呈液态的金属,熔点虽然很低,沸点却很高。金属镓能够浸润玻璃,互溶于同周期的锌、硒和钛等金属,同时还溶于铝、铟、铋、锗、铊、镉、锡和汞等金属,对这些金属形成腐蚀,改变其原本的物理性能。

在20世纪中叶以前,镓用于生产低熔点合金与高温温度计,但用量很少。之后,移动通信、个人电子设备、汽车及LED行业的发展对镓的消费需求贡献显著。此外,镓还用于永磁材料、功率节能器件、光伏、液态金属材料等领域。

镓多以砷化镓、氮化镓、氧化镓、4N工业镓形式应用,其中工业镓又是其他产品最主要的基础产品。砷化镓作为重要的第二代半导体材料,是目前最为成熟、生产量最大的化合物半导体材料之一,有四大用途,即LED、用于移动电子设备人脸识别的垂直外腔面发射激光器(VECSEL)、射频器件、光伏器件,其中LED和射频器件占据主要部分。

工业镓应用领域

工业镓应用领域

资料来源:华经产业研究院整理

二、镓资源现状

中国主要镓生产企业有中国铝业集团有限公司、杭州锦江集团、珠海经济特区方源有限公司、东方希望集团有限公司等,生产镓的工厂主要分布在山西、广西、河南、贵州及山东。

中国铝业集团有限公司旗下生产企业有中铝河南分公司、中铝广西分公司、中铝山西分公司和中铝遵义氧化铝公司,设计总产能为165t/a,产量连续3年占国内的比例超过三分之一,是迄今为止全球最大的镓生产企业。2020年中国铝业集团有限公司所持镓相关资产已全部转至中铝集团四大板块之一的中国稀有稀土股份有限公司。

根据数据统计,2019年我国镓产量较2018年下滑了8.82%,减产主要集中在河南省和贵州省。2020年由于新冠疫情的影响,我国镓产量继续下降至336.4吨,较2019年下降了15.48%,下降幅度进一步扩大。

2011-2020年中国镓产量统计情况

2011-2020年中国镓产量统计情况

资料来源:公开资料整理

过去10年来,中国日益关注节能减排,陆续出台禁产禁售白炽灯以及利好LED照明产品的政策,LED照明技术得到显著提升,价格也在不断下滑,LED照明产品的全球市场渗透率已由2009年的不足2%增长至10年后的接近50%。中国LED照明市场的飞速发展促进了镓消费。根据数据统计显示,国内消费量从2011年的25吨增长至2019年的306.7吨,2020年需求有所下滑,年度需求总量为288.5吨。

2011-2020年中国镓消费量统计情况

2011-2020年中国镓消费量统计情况

资料来源:公开资料整理

我国是全球最大的金属镓生产、消费和出口国。自2018年开始,受我国LED产业规模发展带动,我国取代日本成为全球最大金属镓消费国。同时,我国出口供应了全球几乎全部的金属镓需求,但2019年由于国内产量下滑,企业减少出口,同时国外下游用户由于对金属镓价格走势的不确定,普遍谨慎采购,加大消化库存,导致出口量骤减近一半。

而受产品价格以及需求数量变动的影响,近年来我国金属镓市场规模呈现出较大的波动性。数据显示,2019年我国金属镓市场规模为3.17亿元,2020年我国金属镓市场规模为3.61亿元。

2013-2020年中国金属镓市场规模统计情况

2013-2020年中国金属镓市场规模统计情况

资料来源:公开资料整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2021-2026年中国金属镓市场全面调研及行业投资潜力预测报告

三、镓的消费领域

从消费结构来看,2019年LED占全球镓总消费量的近60%,无线通信近11%,永磁材料占19%,光伏占4.27%,近几年消费结构上没有明显变化。

2019年全球经济低迷及贸易战对LED行业影响最大。LED照明行业在2017年疯狂扩张之后,2018年下半年出现急冻,2019年需求继续疲软,作为镓的主导消费领域,LED照明行业的收缩直接导致2019年全球消费下滑了2.9%。

无线通信领域中,智能手机对镓的消费占比很大,包括LED显示、无线模块、功能器件等3个方面。2020年公开统计数据显示,2019年全球智能手机出货量同比下降1%,但得益于手机屏幕尺寸扩大以及包括A/VR、3D扫描虹膜等功能器件等应用的推出,无线通信领域对镓需求仍然保持增长。

在永磁材料领域,镓占高性能钕铁硼材料需求量的千分之一,主要被应用于汽车制造、变频空调、风力发电等,这些领域的快速发展也体现了镓需求的增长。

2019年全球镓消费分领域占比

2019年全球镓消费分领域占比

资料来源:公开资料整理

目前4N-5N纯度的金属镓主要用于太阳能电池、气体传感器、稀土永磁材料等领域,6N及以上纯度的金属镓主要用于制造砷化镓、氮化镓等化合物半导体。目前,化合物半导体是我国金属镓最大消费领域,占消费量65%左右。按照最终用途测算,我国金属镓76%左右用于LED和无线通讯领域。

从未来发展趋势看,我国金属镓在永磁材料、LED领域的消费将保持相对平稳增长;而在无线通讯(砷化镓、氮化镓半导体材料)领域的消费将呈现较高的增长速度。砷化镓和氮化镓分别作为第二代和第三代半导体材料的代表,拥有各自特性,应用在不同的领域,其中砷化镓经过多年开发应用已经比较成熟,氮化镓的应用方兴未艾,在5G基站、快速充电器等领域应用发展迅速。

我国金属镓消费领域及用量占比

我国金属镓消费领域及用量占比

资料来源:公开资料整理

四、中国镓资源发展建议

(1)国内高品质镓资源瓶颈显现应该引起重视,有必要进行持续收储。未来镓在电子通信、芯片、国防安全、军工、新能源方面均有广阔的应用前景,是重要的战略资源。以中国为主要供应来源的现状和广阔的应用前景已经引起发达国家的高度关注,镓早已被欧洲、美国、日本等列入关键矿产清单中。我国铝土矿供应瓶颈已经出现,随着多年的开采利用,除了广西以外,其他地区铝土矿品位都在下降,这些高含镓的铝土矿减少意味着国内高品质镓资源供应下降和未来镓的提取成本有继续上升的趋势。因此,在目前金属镓价格低迷时期,持续进行收储是非常必要的。

(2)适应资源贫化趋势,研发新一代提镓技术。作为有着庞大体量的铝工业的伴生产品,镓的收益对企业是微不足道的,因此镓的生产价格弹性很大,长期发展要靠成本优势,和许多材料一样,只有不断降成本才是无敌之道。因此,适应未来原料低品位化,开发新的更低成本的金属镓提取工艺势在必行。

(3)国内大型镓企业亟需延伸产业链发展。我国大部分镓企业目前以生产工业镓为主,砷化镓、氮化镓、氧化镓等直接供应终端行业的初级加工产品的生产和市场主要被日本、美国等发达国家掌控,我国少量生产也是以小企业为主。

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