接著聊镓這個話題,長期看,美加(2國在經濟上實際上是一體的)需要在自家本土建立镓產能,這也是完全有可能的,也是可行的。
首先,讓我們看看傳統路線,即氧化鋁副產镓的路線。 美加自己的鋁土礦不多,而且含矽量太高,在經濟上開發劃不來,所以美加都是進口鋁土礦生產氧化鋁。2022年2國氧化鋁產量加在在一起是2.3M 噸,而中國氧化鋁產量是76M噸,副產物镓的中國產能是750噸,按比例推算,美加大約會有22噸镓潛在新產能。 提醒一下,美國去年镓的年消耗量也就18噸。 另外,加拿大生產鍺的Teck公司,他們那個鋅生產過程的濃縮液,不僅含鍺還含镓,也是可以提取镓。
假設美加建立年產20噸的镓粗產能,按現在粗镓$500/kg的國際市場價格,也就$10M的銷售額,要扣除物料能源成本/設備折舊/人員工資福利/不菲的環保花費,其中後2項在西方是成本大頭。 就說雇人成本,平均工資和醫療保險加401k等等,每人最起碼要$100k-150k, 雇30人就要有$3M-4.5M的人力成本了。總之,賺不到啥錢,華爾街肯定是看不上這點蠅頭小利,不會投資幹這吃力不討好的買賣, 而且最關鍵的是,一抬頭就碰到“極微市場”的天花板,缺少講故事需要的宏大想象力空間,那股票怎麽能吹起來?
本來是中國人在中國願意幹這苦差事,大家皆大歡喜,但現在要是中國卡著不賣了,那美加就隻好自己動手生產了。 這事隻能由美國政府出麵出點小錢給廠商補貼,那樣這些鋁和鋅產商才會有動力來分離提取副產镓。如果現在開始做這個項目,建立小型分離廠(20噸產能隻能算小型),投資倒是不會大,估計最多是數千萬美元級別的投資,但需要時間,估計至少要3年。
關於氧化鋁產量對應的镓潛在產能,我在第2篇討論了澳大利亞/巴西/印度這3個氧化鋁生產大國,他們按氧化鋁產量換算的副產镓潛在產能分別是200噸/110噸/74噸。 這裏我想加上越南,越南擁有世界第3大鋁土礦儲量,越南自己的氧化鋁產量倒是不多,但也有15M噸,對應的镓潛在產能有15噸,我估計日本人會過去幫越南回收副產物镓, 這是日本人的老套路,駕輕就熟,以前日本在被中國稀土出口製裁後, 他們也是跑到越南去建稀土廠。
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除了傳統的鋁和鋅生產過程中提取镓,近來美國出現一個新途徑來副產镓:稀土礦裏富含的镓, 在提取分離稀土(REEs, Rare Earth Elements)係列元素的同時,也分離出镓,這個地方就是位於得州西南,靠近美墨邊境的Round Top 。
這個圖是出自美國政府地質調查局2021年關於镓儲量的更新,新加了2處有镓儲量的地方,其中 Round Top镓儲量高的嚇人,高達36500噸,如果按美國年消耗量20噸(去年數據是18噸)算, 理論上可供美國使用1825年!當然,镓儲量不可能100%被提取,保守一些按20-50%提取率, 也可讓美國使用365-912年,總之是足夠用了。 更重要的是,Round Top镓提取在經濟上也是可行的,因為主礦是稀土元素和金屬鋰,在開采和分離稀土元素和其它金屬的同時,也順帶分離出副產物镓。
該礦是由USA rare earth 公司(雖然名頭中有USA,但實際上是家私人公司)和一個得州政府公司按80/20比例聯合投資,該礦的稀土中70%是重稀土。 插一句,不斷有中國人說隻有中國才有重稀土資源,嗬嗬, 世界上的資源, 隻要肯花錢去勘探,總是能找到的,何況是稀土不稀這種本來也不是很稀罕的東西。 Round Top 開采方法是所謂open-pit heap leaching (露天開采堆積侵濾 ),開采容易品位好, 據該公司說可能是世界上開采成本最低的稀土礦。 他們另外在科羅拉多州建立了小型示範分離廠, 用的是分離膜和CIX/CIC(連續離子交換/連續離子色譜)的方法來分離提純化多達26種稀土和其它關鍵元素, 包括镓。 預計Round Top礦可以開采70-100年,在開采壽命期間,預計產出120萬噸的稀土元素和50萬噸的金屬鋰。
https://www.evpulse.com/features/u-s-production-of-critical-rare-earth-elements-to-start-in-2024
這個項目的關鍵,我認為應該是他們用的分離方法,號稱 eco-friendly, 但那個CIC(連續離子色譜),離子色譜我有印象是做小樣的分析儀器,但用於工業化生產放大恐怕不太容易,何況還要連續性 (我不是做化工的,不是很了解,如果有做化工分離過程的,望指正)。 老美做東西,喜歡標新立異,好處當然是創造力強,不好之處是有時步子跨得太大扯著蛋。 最典型的就是Intel的邏輯芯片製程進展,本來是在2014年率先做出了finfet14nm製程, 後麵追趕的三星版14nm和台積電版16nm 都要差一截, 但後來Intel步子邁得太大,一大步跨到Intel 10nm, 做了多年量產還成問題,而台積電是小步走,10/12/7nm/EUV7nm (台積電7nm就相當於Intel 10nm), 雖然是小步但走得穩, 良率好量產順利。 回到Round Top稀土和包括镓在內其它關鍵金屬提取項目,路線新穎,他們希望能2025年下半年商業化投產,但我估計屆時量產恐怕有一定難度, anyway, 祝他們好運。
關於美國稀土生產,去年有個報道,美國國防部給了澳大利亞Lynas Rare Earths這家公司1.2億美元的合同,在得州的墨西哥灣海岸建立一個重稀土元素分離廠。 Lynas這家可以說是從上次中國廉價稀土衝擊波下唯一幸存下來的西方稀土公司了,他們活下來的絕招是在馬來西亞建分離廠,在澳洲開采稀土初產品後,運到馬來西亞分離純化,繞開在澳洲頭痛的環保問題,但前幾年還是在馬來當地招致民眾的抗議。 顯然,現在美國政府為了稀土來源多樣化,也不那麽顧及環保了,項目預期2025年投產,我想還是靠譜的, 因為本來就是Lynas的成熟工藝,而且他們一直就是幹這一行的。 原料來源是Lynas從澳洲運來稀土混合物,以後也可以用其它家的稀土混合物原料。 我認為,這可能是美國政府的保底方案,加州的那個Mountain Pass 稀土原料也可以運過來分離,還有,萬一Round Top項目的新型分離廠不順利,如果急需稀土和镓的時候,也可以把原料拉到Lynas得州海岸分離廠來分離。
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,宣布他們在加拿大Saskatchewan省北部Alces Lake項目的初步勘探結果,在稀土礦物Monazite(獨居石)裏發現了高品位镓,在2處礦區發現的镓含量分別達0.176%和0.185%, 這是非常稀有的發現,因為含镓0.01%以上就被認為是高品位了, 可以對照鋁土礦的0.005% 的平均镓含量。 這個公司還說,從氧化鋁生產提取副產物镓過程中,經過多次循環累積下來的含镓母液,其镓含量也就0.010-0.013%, 比他們的礦物裏镓含量要少多了。
另外,Alces Lake項目的稀土也是高品位,在礦物中稀土氧化物比例很高,在30-50%之間,這就出現了副產镓的容易解決方案,即開發和分離提取稀土元素的同時分離出镓。 看看,這正是德州Round Top項目一模一樣的途徑,如果德州Round Top項目的新型分離廠成功,也可以在加拿大再建一個一模一樣的廠子了。 不過Alces Lake項目還處於初步勘探階段,礦產儲量還沒有確定,雖然估計儲量不小。https://www.metaltechnews.com/story/2021/02/24/tech-metals/canada-ree-project-enriched-with-gallium/478.html
總之, 長期看,美國和加拿大完全可以建立自己的镓產能,我的評估是,提取稀土順帶分離镓應該是首選,這個工作目前也在進行中,而且不需要專門投資來分離镓, 但需要時間。哦,加一句,美國稀土生產的最大威脅,有可能不再是中國了,而是Elon Musk, 這家夥上個月說,他的Tesla電車裏電機以後不用稀土了,本來電機裏的magnet是稀土的最大用途,他這句話直接導致了稀土價格下降,如果他的大話能實現,長期看,會影響美國生產稀土的積極性,也間接影響了將來從稀土分離副產镓。
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寫到這裏,是有足夠的證據來反駁一些似是而非的arguments,這些arguments通常是一些帶粉紅色彩濃厚的ID喜歡說的(no offense, 但這是事實)。
Argument1:美國要花x千億美元要用很多度電來建立電解鋁生產線,才有可能得到副產镓。
Wrong,不需要電解鋁, 因為镓是氧化鋁生產的副產物。 再說美國本來就有電解鋁生產線生產,因為新鋁需求不足(2/3以上是回收鋁), Alcoa還閑置和關閉了不少電解鋁生產線。
Argument2:美國需要花很多錢很多人力物力來建立氧化鋁生產線,才可能得到足夠的副產物镓。
Wrong again, 美加目前的氧化鋁產量,如果都被利用來分離副產物镓, 已經足夠自家用了。這還不算澳洲等氧化鋁生產大國。
Argument3:隻有生產氧化鋁才能得到少量副產物镓。
嗯,也不能說不正確,但不嚴謹,生產鋅也可以得到少量副產物镓, 日本就是這條路線。 另外,新路線是可以從富含镓的稀土礦裏,同時分離出各種稀土元素和副產物镓, 將來美加很可能是走這條新路。
Argument4:中國對鍺镓出口管製會沉重打擊西方陣營的芯片生產。
Wrong! 鍺與IC芯片無關,並且鍺出口管製本身也沒有意義,很快會被別國替代。至於镓, 其出口管製要是嚴格執行的話,短期的確有效,但受影響的也僅是IC芯片裏的2/3代半導體這個小眾市場的一半,而且長期看也沒有意義,中國镓在國際市場上也會被取代,如果中國一直堅持管製的話。
Argument5:那麽就看镓,中國出口管製會打擊西方陣營的高階製程芯片生產。
Totally wrong,2/3代半導體小眾市場是特殊用途芯片,其製造不需要高階製程, 通常是130nm及以上的製程,上世紀末的芯片製造技術,特殊用途芯片主要是靠芯片設計能力和經驗。
Argument6:稀土對IC芯片生產製造至關重要。這個不是關於鍺镓,而是關於稀土元素, 因為這個說法流傳甚廣,這裏我想加進來。
回答是簡單2個英文詞,absolutely wrong. IC芯片生產過程不用稀土元素。我記得在IC芯片製造的成百上千步道工藝裏,隻有CMP(化學機械拋光)某一步,看文獻可能會用稀土元素鈰拋光液, 後來我問了做芯片製造的一個老同學,他說他們是用美國Cabot公司的鎢,鈷,矽等拋光液, 就是沒見過鈰拋光液。 這樣看,實際上是不使用鈰拋光液, 至少不是必須要用的。 到此我可以安全地下結論了,IC芯片製造完全不需要稀土。