10月21日消息，名为“大西洋理事会”的美国智库近期发布一份报告，揭示了在中国宣布对金属镓及相关物项实施出口管制后，美国所面临的“缺镓”困境。报告指出，美国希望通过“废物制镓”的方式，回收已在其国内工业体系中流转的镓，以缓解这一局面。
全球镓供应高度依赖中国
2023年7月3日，中国商务部与海关总署联合发布公告，宣布对镓、锗相关物项实施出口管制。镓和锗是制备相关化合物半导体不可或缺的关键材料。随后，根据《中华人民共和国出口管制法》等法律法规，为维护国家安全和利益，履行国际义务，中国商务部于2024年12月3日再次发布公告，进一步加强了对美国出口管制的相关两用物项。具体措施包括：禁止两用物项出口至美国军事用户或用于军事目的；原则上不向美国出口镓、锗、锑、超硬材料相关的两用物项；并对石墨两用物项出口美国实施更严格的最终用户和最终用途审查。
作为全球金属镓、金属锗储量与产量最大的国家之一，中国对这些关键物项实施出口管制，对全球科技产业产生了显著影响。根据美国地质调查局（USGS）的数据，全球金属镓储量约为27.93万吨，其中中国储量高达19万吨，占比约68%。相比之下，美国的镓储量仅为0.45万吨，不足中国的1/40。在产量方面，中国占据了全球镓产量的绝大部分。此前，德国和哈萨克斯坦已停止生产，匈牙利和乌克兰也相继停止产镓。到2021年，中国在镓产量方面的占比已超过90%。
中国出口管制的措施公布后，欧洲镓现货价格迅速上涨超过40%，交货周期延长，迫使芯片晶圆厂缩减库存并优先保障关键项目。在许可证获批前，相关货物在中国境内滞留，买家不得不动用现有库存。正如“大西洋理事会”报告所言：“这一事件不仅扰乱了大宗商品市场，还暴露了美国国防工业基础的断层线。”报告进一步指出：“镓具有巨大但被忽视的战略价值。这种不起眼的金属是雷达、导引头、安全射频链路和卫星太阳能电池的关键组件，对先进电子系统至关重要。美国缺乏国内镓生产能力，也缺少政府储备来缓冲中国的出口管制。”
镓的战略价值及其供应困境
镓并非像铜或钢那样的普通大宗商品。尽管美国每年国防体系消耗的镓量仅约20吨，数量不大，但这一微小需求却支撑着整个美国国防工业。原因在于，镓是电子供应链中的关键元素，许多先进的美国武器系统和卫星都离不开它。同时，在民用领域，如氮化镓快充充电头等产品，对含镓化合物半导体的需求更为广泛。
镓之所以“无处不在，却又无处可寻”，是因为它仅以微量形式存在于铝、锌等矿石以及煤渣中，需要通过精细的提取和回收过程才能获得。中国在全球镓初级产量中占据近99%的份额，并非因为拥有更丰富的矿藏，而是几十年前就开始注重在铝生产过程中回收镓。目前，中国对镓的出口管制并非完全禁止，而是实施严格监管。报告认为，如果中国完全禁止对外出口，美国在经济、军事和技术上面临的风险将远超预期。
美国在镓领域面临的困境，源于镓在矿石中的低含量，以及其分散存在于铝和锌矿石中的特性。与锂或铜等富集矿有所不同，目前尚未发现品位足够高的原生镓矿床。美国犹他州的Apex矿曾因开采提炼镓和锗而短暂开放，但由于商品价格下跌、矿石质量问题以及高昂的冶金成本，该矿在两年内关闭，这表明原生镓开采的不可持续性。
Apex矿的关闭使美国完全依赖进口，国内几乎所有的低纯度镓和大部分高纯度镓都来自中国。美国本土唯一一家将进口原料和半导体废料提炼成高纯度镓金属的工厂，其产能对于保障战备物资供应链免受冲击的能力显得尤为有限。当中国实施出口管制时，美国买家除了消耗现有极少量的库存外，别无他法。
其他国家在管理此类风险方面采取了不同的策略。日本和韩国将其视为关键矿产战略的一部分，建立了国家镓储备。尽管普遍认为中国也拥有国家镓储备，但具体数量尚未披露。与此形成对比的是，美国未将其纳入国防后勤局的年度物资计划或国防储备。
美国寻求“废物制镓”解决方案
“大西洋理事会”报告指出，镓在理论上储量丰富，但在实践中获取难度大。美国精炼的每一吨氧化铝或锌都含有微量镓，理论上仅捕获1%的副产品便可满足美国需求。然而，缺乏专门的回收设备和技术，这些镓最终会流失在赤泥、炉渣或烟囱中。因此，报告强调，美国镓安全问题的解决方案不在于开发新矿山，而在于像对待任何武器计划一样，认真对待微量镓的回收利用，尤其是在下一次供应冲击来临之前。
“废物制镓”的方法，能够利用现有的铝、锌、煤渣和半导体废料处理基础设施。美国政府需要鼓励工业界扩大规模，提升镓的提炼和认证技术，以满足军事物资所需的纯度和产量。报告提出了美国增加国内镓供应的五种途径：
首先，氧化铝精炼是增加镓库存的最快途径。 在铝生产过程中，大部分镓会溶解在苛性碱中，其余的则成为赤泥废料。中国通过加装捕集装置，将其铝精炼厂变成了战略资源。虽然美国目前缺乏此类设施，但试点项目正在出现。例如，位于路易斯安那州的ElementUS正在测试从3000万吨赤泥中回收镓、铁、氧化铝和钪的流程。项目的成功表明，镓回收一旦整合到多产品战略中，便具有经济可行性。
其次，锌冶炼厂可以实现镓提取来源和方法的多元化，提升供应链的弹性。 镓常集中在黄铁矿和针铁矿等残留物中，可通过浸出和精炼提取。美国田纳西州的Nyrstar已提出一项镓锗回收计划，理论上能满足美国大部分需求。该化学过程相对成熟，并得到国家实验室的验证，但融资难题仍是其发展的阻碍。缺乏针对性支持，这些有前景的项目恐将难以落地。
第三，需要通过盟友和伙伴关系确保镓供应。 2025年，力拓和铟公司将在加拿大魁北克省的Vaudreuil氧化铝精炼厂展示镓回收技术，并在美国纽约进行试点。欧洲的RemovAL等试点公司正在测试红泥浸出技术，日本和韩国也在积极投资回收工艺。这表明，各国正将镓捕获纳入其工业生态系统。美国政策制定者应积极与盟友合作，整合镓回收能力，最大化供应选择。
值得注意的是，澳大利亚已于当地时间10月20日宣布与美国达成价值85亿美元的关键矿产和稀土合作协议，其中包括在美国西澳大利亚投资建设一座年产能100吨的镓精炼厂。同时，美国铝业公司也在与日本探讨在其西澳大利亚的氧化铝精炼厂开展镓回收项目的可行性。
第四，煤基废物是另一种镓捕获的潜在来源。 粉煤灰和酸矿排水中含有低浓度的镓。美国能源部已试行适用于稀土元素的轻酸浸出工艺，该工艺也可用于镓回收。该方法的经济性取决于能否同时回收其他关键矿物，但将废弃物转化为战略原料的潜力，突显了其方法的多样性。
最后，最容易被忽视但最直接的镓回收途径是半导体废料。 美国纽约的一家炼油厂已成功将废料提炼为高纯度镓，为国防客户提供了安全、可追溯的军用级材料。尽管目前规模不大，但这一能力通过缩短供应链和提高可追溯性，对需要安全来源的国防采购者具有显著优势。美国应致力于增加此类回收厂的数量，以建立高纯度镓库存。
“大西洋理事会”认为，从废物流中回收镓并非一项科学冒险，其成功模式已有数十年历史。美国所需的是周密的政策决策，旨在将废物转化为储备的镓。这需要美国在融资、优先资金支持以及国家层面的储备支持等方面做出努力，否则目标将难以实现。
