美国的“缺镓”困境

全球镓供应依赖中国

2023年7月3日，中国商务部与海关总署就联合发布公告，宣布对镓、锗相关物项实施出口管制。而镓、锗属于制备镓类或锗类相关化合物半导体所须的材料。

2024年12月3日，中国商务部再度发布公告称，根据《中华人民共和国出口管制法》等法律法规有关规定，为维护国家安全和利益、履行防扩散等国际义务，决定加强相关两用物项对美国出口管制。

具体内容包括：禁止两用物项对美国军事用户或军事用途出口；原则上不予许可镓、锗、锑、超硬材料相关两用物项对美国出口；对石墨两用物项对美国出口，实施更严格的最终用户和最终用途审查。

作为全球金属镓、金属锗储量及产量最大的国家之一，中国对镓、锗相关物项实施出口管制，对全球的科技产业也带来了重大影响。

根据美国地质调查局（USGS）公布的数据，目前全球金属镓的储量约为27.93万吨，而中国的储量最多，达到19万吨，占全球储量的68%左右；相比之下，美国的储量还不到中国的1/40，只有0.45万吨。

从产量来看，中国产量占比全球镓产量最高。德国和哈萨克斯坦分别于2016年和2013年停止了镓生产。（2021年德国宣布将在年底前重启初级镓生产），匈牙利和乌克兰分别于2015年和2019年停止镓生产，中国镓占比全球镓产量持续提升，截止2021年，占比全球镓产量已超90%。

受中国出口管制的影响，欧洲镓的现货价格迅速飙升了 40% 以上，导致交货时间延长，并迫使芯片晶圆厂减少库存并优先考虑关键项目。因为在许可证获得批准之前，相关货物不能离开中国，这迫使卖家等待，一些买家动用库存。

“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。”“大西洋理事会”的报告称：“镓具有巨大但被忽视的战略价值。这种不起眼的金属嵌入雷达、导引头、安全射频链路和卫星太阳能电池中，对于先进的电子系统至关重要。美国没有国内生产镓，也缺乏政府库存来缓冲中国的出口管制。”

镓的战略利益与供应困境

镓不像铜或钢那样的大宗商品。虽然美国每年国防体系内的消耗量仅为 20 吨左右，足以由一辆平板卡车容纳。然而，这个小体积支撑着整个美国国防工业基础。

因为镓对于电子供应链至关重要，许多先进的美国武器系统和卫星都需要镓。此外，很多民用的电子产品对于含镓的化合物半导体的需求更大，比如众多的氮化镓快充充电头当中都有用到镓。

具有讽刺意味的是，镓无处不在，却又无处可寻。因为它以微量存在于每天加工的众多矿石中，例如氧化铝、锌和煤渣。然而，如果没有深思熟虑的回收策略，镓就会消失在废物中。

中国拥有近 99% 的初级产量，不是因为它发现了更丰富的矿床，而是因为中国几十年前就选择在铝生产过程中回收镓。

中国目前对镓的出口管制，并不是的完全的禁止出口，而是将镓的出口进行严格的监管。该报告称，如果中国真的完全禁止对外出口，“那么美国的经济、军事和技术优势所面临的危险，将比大多数政策制定者意识到的要危险得多。”

美国无法摆脱镓困境。因为镓在矿石中的含量很少超过百万分之几，而是在无形中遍布在铝矿石和锌矿石中。

与锂或铜等富集矿不同，目前尚未发现品位足够高的镓矿床。

一个历史上的例外是美国犹他州的 Apex 矿，该矿于 1980 年代重新开放，从独特浓缩的矿床中提取镓和锗。由于大宗商品价格下跌、矿石质量问题和昂贵的冶金，但它在两年内关闭。Apex 的关闭表明，原生镓开采是不可持续的。

Apex 的关闭也使美国完全依赖进口。美国几乎所有的低纯度镓和大部分的高纯度镓都来自中国，只有美国纽约的一家工厂将进口原料和半导体废料升级为高纯度镓金属。

这是一项关键能力，但对于使战争物资供应链免受冲击而言，其能力太有限。当中国实施出口许可证时，美国买家除了减少他们持有的少量库存外别无后备。

其他国家对风险的管理方式不同。日本和韩国将政府储备镓作为其更广泛的关键矿产战略的一部分。

人们普遍认为中国拥有国家库存，但数量尚未披露。相比之下，美国没有将镓纳入国防后勤局的年度物资计划，也没有将其纳入国防储备。

美国希望“废物制镓”

“大西洋理事会”指出，镓在理论上很丰富，但在实践中却难以获得。美国精炼的每一吨氧化铝或锌都含有微量镓。虽然仅捕获 1% 的副产品就可以满足美国的需求，但如果没有专用的回收设备和技术，镓就会消失在红泥、炉渣或烟囱中。

所以，对于美国的镓安全来说，它的解决方案不会来自新矿山，而是需要像对待任何武器计划一样认真对待微量镓回收，尤其是在下一次供应冲击来袭之前。

“废物制镓”方法利用了已经处理数百万吨氧化铝、锌、煤渣和半导体废料的基础设施。现在，美国华盛顿必须鼓励工业以军事物资所需的纯度扩大规模、合格和维持产出。

“大西洋理事会”还给出了美国增加国内镓供应有五种方式：

首先，氧化铝精炼提供了增加镓库存的最快方法。

在铝生产中，大部分镓溶解在苛性碱中，其余的则结合在赤泥废料中。中国决定安装捕集装置，将其铝精炼厂变成了一项战略资产。

美国今天没有这样的能力，尽管试点正在出现。例如，ElementUS 在路易斯安那州拥有 3000 万吨赤泥，正在测试回收镓以及铁、氧化铝和钪的流程图。

该项目强调，虽然镓回收很少单独具有经济意义，但当将其纳入多产品战略时，它是可行的。

其次，锌冶炼厂可以使镓提取的来源和方法多样化，提高供应链的弹性。

镓往往集中在黄铁矿和针铁矿等残留物中，这些残留物可以浸出和精炼。

Nyrstar 在田纳西州运营着一家大型工厂，该公司已提出镓锗回收回路的计划，该回路能够满足美国很大一部分需求。

化学过程相对简单，并经过国家实验室测试验证，但融资仍然难以捉摸。如果没有有针对性的支持，像这样有前途的项目将永远不会离开绘图板。

第三，需要通过盟友和伙伴确保镓供应。

2025 年，力拓和铟公司在加拿大魁北克省的 Vaudreuil 氧化铝精炼厂展示了镓回收，并在美国纽约进行了试点步骤。

RemovAL 等欧洲试点公司正在测试红泥浸出，而日本和韩国正在投资回收过程。

模式是明确无误的；预计未来镓资源短缺的国家正在将镓捕获嵌入其工业生态系统中。美国政策制定者应鼓励与盟友和伙伴进行镓回收整合，以最大限度地增加选择。

值得一提的是，当地时间10月20日，澳大利亚宣布与美国达成85亿美元关键矿产和稀土合作协议。其中就包括美国将在西澳大利亚投资建设一座年产能为100吨的镓精炼厂。

美国铝业公司今年8月还蹭宣布，正在与日本探讨在其位于西澳大利亚的一家氧化铝精炼厂开展镓回收项目的可行性。

第四，煤基废物提供了另一种镓捕获选择。

粉煤灰和酸矿排水中含有低浓度的镓。能源部试行了最初为稀土元素设计的轻酸浸出工艺，这些稀土元素可以适应回收镓。经济性取决于共同回收其他关键矿物，但将废物堆转化为战略原料的前景表明了该方法的多功能性。

最后，最容易被忽视但又最容易的镓回收途径是半导体废料。

纽约的一家美国炼油厂已经将废料升级为高纯度镓。虽然规模不大，但这种能力通过更短的供应链和清晰的可追溯性提供军用级材料，这对于需要安全、可审计来源的国防买家来说是有利的。美国应该寻求增加回收半导体废料的炼油厂数量，以建立高纯度镓库存。

“大西洋理事会”补充称，从废物流中回收镓不是一场科学赌博，这种模式的成功已经被证明了几十年。

美国需要的是深思熟虑的政策决定，将废物转化为储备的镓。实现这一目标需要美国的融资、资格优先的资助和国家层面的储备支持，如果没有这些支持，也就无法实现。