Рассказываем о том, где используется галлий, какое место в его производстве занимает Россия, а также за какие элементы будет высокая геополитическая конкуренция в ближайшем и более отдалённом будущем.
Значение
Галлий отличается достаточно низкой температурой перехода в жидкое состояние - менее 30°C (брать его голыми руками не стоит). Таких нерадиоактивных металлов с низкой температурой плавления всего четыре. Но галлий технологически самый удобный (цезий и рубидий имеют слишком высокую реакционную способность, а ртуть крайне токсична).
Соответственно, первым применением данного металла стало производство легкоплавких сплавов.
Но настоящий прорыв произошёл после изобретения полупроводника арсенида галлия (GaAs).
На сегодняшний день большая часть галлия (а именно 95%) уходит на получение GaAs. Арсенид галлия, в свою очередь, используется при производстве мобильных телефонов, оптоволокна, а также в спутниковой связи и военных целях.
Интегральные схемы на основе арсенида галлия обладают рядом уникальных свойств, наличие которых в отдельных случаях исключает применение других полупроводников, особенно в областях, связанных с оборонной промышленностью.
Высокая стойкость к радиации позволяет использовать GaAs также и в космической электронике.
В смартфонах, которые поддерживают 3G и 4G, содержится в 10 раз больше арсенида галлия, чем в телефонах более ранних моделей.
Таким образом, можно предположить, что спрос на галлий будет и далее расти.
Производство
Как таковых галлиевых месторождений не существует. Его получают только как побочный продукт при переработке бокситов (основной источник) или цинковых руд (незначительное количество).
В обоих случаях концентрация галлия в исходном материале ничтожно мала (0,005%). Но игра стоит свеч (об этом ниже).
Также развита вторичная переработка. Соотношение первичного производства конечного продукта и вторичной переработки составляет 54 на 46 в пользу первого (по данным за 2021 год).
Производство по странам представлено на диаграмме.
При этом поражает даже не отрыв Китая от конкурентов, а скорость с которой он наращивает первичное производство. В 2020 году валовой выпуск галлия находился на уровне 317 тонн. Таким образом, за один год рост составил 32% (!).
Несмотря на то что мировые запасы галлия в бокситах оцениваются в 1 миллион тонн, потенциально извлекаемыми являются менее 10% из них (в цинковых рудах эта доля не выше).
Таким образом, первичное производство галлия идёт рука об руку с алюминиевой промышленностью, без которой извлечение Ga теряет всякий смысл.
Более подробно о месторождениях бокситов мы рассказывали здесь.
Технологически важные элементы
Развитие новейших технологий в области компьютерной техники и современных видов связи требует включения в производство всё новых и новых химических элементов.
Спрос на некоторые из них резко вырос в последние годы, что делает их критически важными для дальнейшего развития технологий в ведущих странах.
Для решения этих вопросов в США в 2013 году был создан Институт критических материалов, а в 2015 году похожие структуры начали создаваться в Европе.
Всего к технологически важным элементам данными институтами были отнесены следующие:
- 17 редкоземельных металлов (здесь о них более подробно);
- 6 металлов платиновой группы (мы о них рассказывали в этой заметке);
- 12 других элементов: галлий, сурьма, бериллий, тантал, теллур, кобальт, индий, цезий, ниобий, германий, вольфрам и литий.
Предполагается, что растущий спрос на данные элементы сделает их объектом жёсткой геополитической конкуренции между ведущими технологическими державами.
Свою субъективную модель будущего мы также воспроизводили.
Возможно, Вам также будет интересно:
Если узнали что-то новое, просьба оставить лайк. Подпишитесь на канал, и мы обещаем ещё много интересного.