漫谈锗和镓：对日尔曼蛮子和高卢公鸡的炒作（下）

接着聊镓这个话题，长期看，美加（2国在经济上实际上是一体的）需要在自家本土建立镓产能，这也是完全有可能的，也是可行的。

首先，让我们看看传统路线，即氧化铝副产镓的路线。 美加自己的铝土矿不多，而且含硅量太高，在经济上开发划不来，所以美加都是进口铝土矿生产氧化铝。2022年2国氧化铝产量加在在一起是2.3M 吨，而中国氧化铝产量是76M吨，副产物镓的中国产能是750吨，按比例推算，美加大约会有22吨镓潜在新产能。 提醒一下，美国去年镓的年消耗量也就18吨。 另外，加拿大生产锗的Teck公司，他们那个锌生产过程的浓缩液，不仅含锗还含镓，也是可以提取镓。

假设美加建立年产20吨的镓粗产能，按现在粗镓$500/kg的国际市场价格，也就$10M的销售额，要扣除物料能源成本/设备折旧/人员工资福利/不菲的环保花费，其中后2项在西方是成本大头。 就说雇人成本，平均工资和医疗保险加401k等等，每人最起码要$100k-150k, 雇30人就要有$3M-4.5M的人力成本了。总之，赚不到啥钱，华尔街肯定是看不上这点蝇头小利，不会投资干这吃力不讨好的买卖， 而且最关键的是，一抬头就碰到“极微市场”的天花板，缺少讲故事需要的宏大想象力空间，那股票怎么能吹起来？

本来是中国人在中国愿意干这苦差事，大家皆大欢喜，但现在要是中国卡着不卖了，那美加就只好自己动手生产了。 这事只能由美国政府出面出点小钱给厂商补贴，那样这些铝和锌产商才会有动力来分离提取副产镓。如果现在开始做这个项目，建立小型分离厂（20吨产能只能算小型），投资倒是不会大，估计最多是数千万美元级别的投资，但需要时间，估计至少要3年。

关于氧化铝产量对应的镓潜在产能，我在第2篇讨论了澳大利亚/巴西/印度这3个氧化铝生产大国，他们按氧化铝产量换算的副产镓潜在产能分别是200吨/110吨/74吨。 这里我想加上越南，越南拥有世界第3大铝土矿储量，越南自己的氧化铝产量倒是不多，但也有15M吨，对应的镓潜在产能有15吨，我估计日本人会过去帮越南回收副产物镓， 这是日本人的老套路，驾轻就熟，以前日本在被中国稀土出口制裁后， 他们也是跑到越南去建稀土厂。

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除了传统的铝和锌生产过程中提取镓，近来美国出现一个新途径来副产镓：稀土矿里富含的镓， 在提取分离稀土（REEs, Rare Earth Elements）系列元素的同时，也分离出镓，这个地方就是位于得州西南，靠近美墨边境的Round Top  。

https://www.usgs.gov/news/technical-announcement/usgs-updates-mineral-database-gallium-deposits-united-states

这个图是出自美国政府地质调查局2021年关于镓储量的更新，新加了2处有镓储量的地方，其中 Round Top镓储量高的吓人，高达36500吨，如果按美国年消耗量20吨（去年数据是18吨）算， 理论上可供美国使用1825年！当然，镓储量不可能100%被提取，保守一些按20-50%提取率， 也可让美国使用365-912年，总之是足够用了。 更重要的是，Round Top镓提取在经济上也是可行的，因为主矿是稀土元素和金属锂，在开采和分离稀土元素和其它金属的同时，也顺带分离出副产物镓。

该矿是由USA rare earth 公司（虽然名头中有USA，但实际上是家私人公司）和一个得州政府公司按80/20比例联合投资，该矿的稀土中70%是重稀土。  插一句，不断有中国人说只有中国才有重稀土资源，呵呵， 世界上的资源， 只要肯花钱去勘探，总是能找到的，何况是稀土不稀这种本来也不是很稀罕的东西。  Round Top 开采方法是所谓open-pit heap leaching (露天开采堆积侵滤 )，开采容易品位好， 据该公司说可能是世界上开采成本最低的稀土矿。 他们另外在科罗拉多州建立了小型示范分离厂， 用的是分离膜和CIX/CIC（连续离子交换/连续离子色谱）的方法来分离提纯化多达26种稀土和其它关键元素， 包括镓。  预计Round Top矿可以开采70-100年，在开采寿命期间，预计产出120万吨的稀土元素和50万吨的金属锂。

https://www.usare.com/

https://www.evpulse.com/features/u-s-production-of-critical-rare-earth-elements-to-start-in-2024

https://www.metaltechnews.com/story/2021/09/09/critical-minerals-alliances/techy-gallium-overshadowed-by-rare-earths/695.html

这个项目的关键，我认为应该是他们用的分离方法，号称 eco-friendly, 但那个CIC（连续离子色谱），离子色谱我有印象是做小样的分析仪器，但用于工业化生产放大恐怕不太容易，何况还要连续性 （我不是做化工的，不是很了解，如果有做化工分离过程的，望指正）。 老美做东西，喜欢标新立异，好处当然是创造力强，不好之处是有时步子跨得太大扯着蛋。 最典型的就是Intel的逻辑芯片制程进展，本来是在2014年率先做出了finfet14nm制程, 后面追赶的三星版14nm和台积电版16nm 都要差一截， 但后来Intel步子迈得太大，一大步跨到Intel 10nm, 做了多年量产还成问题，而台积电是小步走，10/12/7nm/EUV7nm  （台积电7nm就相当于Intel 10nm）， 虽然是小步但走得稳， 良率好量产顺利。  回到Round Top稀土和包括镓在内其它关键金属提取项目，路线新颖，他们希望能2025年下半年商业化投产，但我估计届时量产恐怕有一定难度，  anyway, 祝他们好运。

关于美国稀土生产，去年有个报道，美国国防部给了澳大利亚Lynas Rare Earths这家公司1.2亿美元的合同，在得州的墨西哥湾海岸建立一个重稀土元素分离厂。  Lynas这家可以说是从上次中国廉价稀土冲击波下唯一幸存下来的西方稀土公司了，他们活下来的绝招是在马来西亚建分离厂，在澳洲开采稀土初产品后，运到马来西亚分离纯化，绕开在澳洲头痛的环保问题，但前几年还是在马来当地招致民众的抗议。 显然，现在美国政府为了稀土来源多样化，也不那么顾及环保了，项目预期2025年投产，我想还是靠谱的， 因为本来就是Lynas的成熟工艺，而且他们一直就是干这一行的。 原料来源是Lynas从澳洲运来稀土混合物，以后也可以用其它家的稀土混合物原料。  我认为，这可能是美国政府的保底方案，加州的那个Mountain Pass 稀土原料也可以运过来分离，还有，万一Round Top项目的新型分离厂不顺利，如果急需稀土和镓的时候，也可以把原料拉到Lynas得州海岸分离厂来分离。

https://www.mining-technology.com/news/lynas-heavy-rare-earths-us/

加拿大也有好消息。加拿大Appia Energy Corp在2021年9月，宣布他们在加拿大Saskatchewan省北部Alces Lake项目的初步勘探结果，在稀土矿物Monazite（独居石）里发现了高品位镓，在2处矿区发现的镓含量分别达0.176%和0.185%， 这是非常稀有的发现，因为含镓0.01%以上就被认为是高品位了， 可以对照铝土矿的0.005% 的平均镓含量。 这个公司还说，从氧化铝生产提取副产物镓过程中，经过多次循环累积下来的含镓母液，其镓含量也就0.010-0.013%， 比他们的矿物里镓含量要少多了。

另外，Alces Lake项目的稀土也是高品位，在矿物中稀土氧化物比例很高，在30-50%之间，这就出现了副产镓的容易解决方案，即开发和分离提取稀土元素的同时分离出镓。 看看，这正是得州Round Top项目一模一样的途径，如果得州Round Top项目的新型分离厂成功，也可以在加拿大再建一个一模一样的厂子了。 不过Alces Lake项目还处于初步勘探阶段，矿产储量还没有确定，虽然估计储量不小。

https://www.metaltechnews.com/story/2021/02/24/tech-metals/canada-ree-project-enriched-with-gallium/478.html

总之, 长期看，美国和加拿大完全可以建立自己的镓产能，我的评估是，提取稀土顺带分离镓应该是首选，这个工作目前也在进行中，而且不需要专门投资来分离镓， 但需要时间。哦，加一句，美国稀土生产的最大威胁，有可能不再是中国了，而是Elon Musk, 这家伙上个月说，他的Tesla电车里电机以后不用稀土了，本来电机里的magnet是稀土的最大用途，他这句话直接导致了稀土价格下降，如果他的大话能实现，长期看，会影响美国生产稀土的积极性，也间接影响了将来从稀土分离副产镓。

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写到这里，是有足够的证据来反驳一些似是而非的arguments,这些arguments通常是一些带粉红色彩浓厚的ID喜欢说的（no offense， 但这是事实）。

Argument1：美国要花x千亿美元要用很多度电来建立电解铝生产线，才有可能得到副产镓。

Wrong，不需要电解铝， 因为镓是氧化铝生产的副产物。 再说美国本来就有电解铝生产线生产，因为新铝需求不足（2/3以上是回收铝）， Alcoa还闲置和关闭了不少电解铝生产线。

Argument2：美国需要花很多钱很多人力物力来建立氧化铝生产线，才可能得到足够的副产物镓。

Wrong again, 美加目前的氧化铝产量，如果都被利用来分离副产物镓， 已经足够自家用了。这还不算澳洲等氧化铝生产大国。

Argument3：只有生产氧化铝才能得到少量副产物镓。

嗯，也不能说不正确，但不严谨，生产锌也可以得到少量副产物镓， 日本就是这条路线。 另外，新路线是可以从富含镓的稀土矿里，同时分离出各种稀土元素和副产物镓， 将来美加很可能是走这条新路。

Argument4：中国对锗镓出口管制会沉重打击西方阵营的芯片生产。

Wrong! 锗与IC芯片无关，并且锗出口管制本身也没有意义，很快会被别国替代。至于镓， 其出口管制要是严格执行的话，短期的确有效，但受影响的也仅是IC芯片里的2/3代半导体这个小众市场的一半，而且长期看也没有意义，中国镓在国际市场上也会被取代，如果中国一直坚持管制的话。

Argument5：那么就看镓，中国出口管制会打击西方阵营的高阶制程芯片生产。

Totally wrong，2/3代半导体小众市场是特殊用途芯片，其制造不需要高阶制程， 通常是130nm及以上的制程，上世纪末的芯片制造技术，特殊用途芯片主要是靠芯片设计能力和经验。

Argument6：稀土对IC芯片生产制造至关重要。这个不是关于锗镓，而是关于稀土元素， 因为这个说法流传甚广，这里我想加进来。

回答是简单2个英文词，absolutely wrong.   IC芯片生产过程不用稀土元素。我记得在IC芯片制造的成百上千步道工艺里，只有CMP（化学机械抛光）某一步，看文献可能会用稀土元素铈抛光液， 后来我问了做芯片制造的一个老同学，他说他们是用美国Cabot公司的钨，钴，硅等抛光液， 就是没见过铈抛光液。 这样看，实际上是不使用铈抛光液， 至少不是必须要用的。 到此我可以安全地下结论了，IC芯片制造完全不需要稀土。