1、全球主要的再生镓原料生产企业
再生镓主要来源于氮化镓、砷化镓、荧光粉的再生回收,所以主要的氮化镓、砷化镓、荧光粉的生产企业就是主要的再生镓原料的制造商;国外砷化镓氮化镓主要的企业有:日本住友公司、英国IQE公司、德国FCM公司等,中国的公司有:广东先导微电子股份有限公司、台湾EPISTAR晶元公司、厦门乾照光电、浙江华灿光电有限公司、江苏纳维半导体有限公司、三安光电股份有限公司、上海镓特半导体有限公司等,荧光粉国内市场企业有:江苏博睿光电有限公司、江苏英特美光电有限公司、江苏科恒科技有限公司、有研稀土新材料有限公司等。其中日本住友国外最大镓半导体制造公司,相应的再生镓原料也是最大制造商,广东先导是国内最大砷化镓制造商及镓合金、高纯镓、氧化镓、硝酸镓等制造商,相应的广东先导也是中国再生镓原料最大制造商,先导公司年再生镓按照镓金属计算为9.2吨。
2、再生镓原料回收必要性
中国镓生产60%以上来源于原生镓。随着资源的消耗,有必要大力发展再生镓生产,中国从再生镓原料中回收镓的技术能力已居于全球领先水平。
从用量上看,砷化镓、氮化镓、荧光粉镓占据了主要的再生镓原料来源,铜铟镓硒光伏材料中的镓也是再生镓原料的来源之一。生产以及使用砷化镓、氮化镓、荧光粉的过程中会产生大量的二次资源,以砷化镓晶片、芯片生产为例,因为需要抛光切片等硬性工艺要求,这些工艺要求本身就是产生边角料和抛光外延料的工艺,所以大量的镓在相关过程中损耗,另外镓化合物半导体生产的成品率(也叫良率)也是行业内固有的存在现象,所以这些相关产业会产生大量的再生镓原料。
因为镓化合物半导体及荧光粉等这些物料是镓化合物制品,即使加上了抛光粉和配比材料之类的杂质,物料中的镓含量也很高,这些再生料的镓含量远比原生矿的镓含量高很多。与从原生矿提取镓金属资源相比,再生镓回收镓的工艺链较为简单、回收成本低,从这些资源中回收镓非常有必要。从全球金属镓资源禀赋来说,仅靠原生镓是无法满足全球镓的供给和需求,再生镓也已成为新的来源之一。鉴于全球镓的需求市场的日益扩大,我国国内金属镓的生产能力也将越来越强,相应的回收能力也将加强。随着我国经济发展和科技进步,我国已从镓的全球供应商逐步向镓的应用需求商转变,充足的镓资源的供应是实现外观成为全球主要镓及镓化合物产品供应商的基本保证,确保实现我国在战略性稀散材料的行业地位。
3、再生镓原料的回收工艺
再生镓回收针对不同的原料来源有多种回收工艺,下面是最常见的砷化镓和氮化镓再生料回收镓的工艺
(1)真空蒸馏:将破碎后的砷化镓废料装入到砷化镓塔式中频真空炉内,开启设备,达到一定的真空度后,开启加热,使砷蒸发、冷凝后收集;镓留在装料坩埚内,实现砷镓的分离,分别得到4N镓和粗砷
(2)氯化提成砷:粗砷在氯化反应釜中,经氯化后,得到粗三氯化砷,再经过蒸馏提纯,获得高纯三氯化砷,用于高纯砷的制备。如无粗砷氯化提纯工艺,粗砷转入有专业处理资质的公司再次处理。
(3)氮化镓的回收提纯工艺相对砷化镓更为简单:碱焙烧后浸取,沉淀后电解得到粗镓。
(4)在我国打开回收镓的产业技术和供应链后的大门后,凭着我国的整体产业优势和集群优势,我国的再生镓回收纯镓行业消耗的能源及耗材均处于较低的水平,特别是与从原矿中提取镓金属相比,消耗的能源及耗材处于极低的水平;因为行业的总体物料总量较少、处理工艺链较短,行业易配套环保技术实现安全环保生产,在回收企业基本上是实行闭环工艺管理,无环境压力的问题。
4、修订原行业标准YS/T948-2014 《镓废料》的必要性
修订YS/T948-2014 《镓废料》的目的是为了规范国内外再生资源镓原料及镓相关废料的贸易而制定的,该标准中制定目的是为了国内外贸易及再生有色金属使用的镓废料。随着我国对固废进口的新的政策法规的出台,对符合国家回收利用的再生物料进行重新界定和规定已非常必要。为提高我国在稀散稀有金属元素镓这种战略金属的全球资源供给和生产能力,稳定甚至扩大我国在这种关键性战略资源的高品质资源的有效供应,保障和促进镓资源回收利用率,提升我国镓再生行业标准水平和生产产能,促进支持绿色环保新业态,亟需对YS/T948-2014《镓废料》进行修订。
该标准的修订是一种针对国家战略稀有元素方面综合回收相关的标准项目修订,符合国家发改委《“十四五”循环经济发展规划》,对保障国家资源安全,提高镓资源循环利用率,构建资源循环型产业体系具有重要意义。