Мировой рынок германия

Германий - химический элемент с символом GE и атомным числом 32. Это блестящий, твердый, серовато-белый металлоид в группе углерода, химически подобный соседним олову и кремнию. Очищенный германий - полупроводник со свойствами, подобными элементному кремнию. Как и кремний, германий реагирует и формирует комплексы с кислородом в природе. Но, в отличие от кремния, германий слишком активен, поэтому находится в земной коре только в виде соединений.

     Общее содержание германия в земной коре 1,5·10-4% по массе, то есть больше, чем, например, сурьмы, серебра, висмута. Германий вследствие незначительного содержания в земной коре и геохимического сродства с некоторыми широко распространёнными элементами обнаруживает ограниченную способность к образованию собственных минералов, внедряясь в кристаллические решётки других минералов. Поэтому собственные минералы германия встречаются исключительно редко. Почти все они представляют собой сульфосоли: германит Cu2(Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4 (6 - 10 % Ge), аргиродит Ag8GeS6 (3,6 - 7 % Ge), конфильдит Ag8(Sn, Ge) S6 (до 2 % Ge) и др. редкие минералы (ультрабазит, ранерит, франкеит).
     Основная масса германия рассеяна в земной коре в большом числе горных пород и минералов. Так, например, в некоторых сфалеритах содержание германия достигает килограммов на тонну, в энаргитах до 5 кг/т, в пираргирите до 10 кг/т, в сульваните и франкеите 1 кг/т, в других сульфидах и силикатах - сотни и десятки г/т. Германий концентрируется в месторождениях многих металлов - в сульфидных рудах цветных металлов, в железных рудах, в некоторых окисных минералах (хромите, магнетите, рутиле и др.), в гранитах, диабазах и базальтах. Кроме того, германий присутствует почти во всех силикатах, в некоторых месторождениях каменного угля и нефти. Концентрация германия в морской воде 6·10-5 мг/л.
     По данным Геологической службы США, общие мировые запасы германия в 2012 году составили примерно 1000 тонн, из которых 450 тонн пришлось на США. Запасы германия в Китае, согласно оценкам, составляют около 410 тонн.

Запасы на месторождениях германия в 2012 году, тонн *

США	450.0
Китай	410.0
Прочие страны	140.0
Всего запасы	1,000.0

* данные US Geological Survey

     Приблизительно 118 тонн германия было произведено в 2011 году во всем мире, главным образом, в Китае (80 т), России (5 т) и Соединенных Штатах (3 т). Германий получается как побочный продукт из цинковых руд (сфалеритов), где он сконцентрирован в количестве до 0,3%, особенно из медно-свинцово-цинковых массивных месторождений и свинцово-цинковых карбонатов. Кроме того, по данным на 2007 год, примерно 35% потребленного в мире германия имеет вторичное происхождение.
     В то время как германий производится, главным образом, из сфалерита, он также найден в серебряных, свинцовых и медных рудах. Другой источник германия - зольная пыль угольных электростанций, которые используют уголь из определенных месторождений угля с большой концентрацией германия.
     Россия и Китай использовали такой уголь в качестве источника для германия. Месторождения германия в России расположены на Дальнем Востоке страны на острове Сахалин. Угольные шахты к северо-востоку от Владивостока также использовались в качестве германиевого источника.      Месторождения в Китае, главным образом, расположены в буроугольных шахтах около Lincang, провинция Юньнань; угольные шахты около Xilinhaote, провинция Внутренняя Монголия также используются.
     По данным на 2011 год конечное потребление германия в мире оценивалось следующим образом: 30% - инфракрасная оптика, 20% - оптико-волоконные системы, 20% - катализаторы полимеризации и 15% - электроника и электрические солнечные элементы. Оставшиеся 15% - другое применение, такое как фосфор, металлургия и химиотерапия.
     Оптика. Самые известные физические характеристики оксида германия (GeO2) - высокий индекс преломления и низкая оптическая дисперсия. Эти характеристики делают данное вещество особенно полезным для создания широкоугольных объективов фотокамер, микроскопов и для основной части оптоволокна. GeO2 также заменил титан в качестве добавки для волокна кварца, что избавляет от необходимости последующей термообработки, делающей волокна хрупкими. В конце 2002 года промышленность волоконной оптики составляла 60% ежегодного германиевого потребления в Соединенных Штатах, но менее чем 10% общего мирового потребления. GeSbTe - энергоемкий материал, используемый из-за его оптических свойств, например, в пишущих DVD.

     Поскольку германий прозрачен в инфракрасном свете, это - очень важный инфракрасный оптический материал, который может с готовностью сокращаться и полироваться в линзы и окна. Особенно это свойство используется в тепловых камерах, работающих в диапазоне длины волны на 8 - 14 микронов на пассивное тепловое отображение и на обнаружение тепловых точек в военных целях, в системах ночного видения в автомобилях и приборах пожаротушения. Германий используется в инфракрасных спектроскопах и другом оптическом оборудовании, которое требует чрезвычайно чувствительных инфракрасных датчиков. Материал имеет очень высокий показатель преломления (4.0) и поэтому должен иметь антиотражающее покрытие. Очень твердое специальное антиотражающее покрытие подобного алмазу углерода (DLC), показатель преломления 2.0, является наиболее подходящим и образует крепкую как алмаз поверхность, которая может противостоять любой агрессивной среде.
     Сплавы кремния и германия для электроники быстро становятся важным материалом полупроводников для использования в быстродействующих интегральных схемах. Схемы, использующие свойства соединений Си-SiGe, могут быть намного быстрее, чем те, которые используют один только кремний.
     Кремниево-германиевый сплав начинает заменять арсенид галлия (GaAs) в устройствах радиосвязи. Применение SiGe с быстродействующими свойствами в электронных чипах также может сделать их более дешевыми по сравнению с известными производственными методами кремниевой индустрии.
     Рост цен на традиционную электроэнергию улучшил экономику солнечных батарей, потенциальное основное новое направление использования германия. Германий - основание для мультисоединений высокой производительности фотогальванических ячеек для применения в космической технике.
     Поскольку у германия и арсенида галлия есть очень подобные постоянные решетки, германиевые основания могут использоваться, чтобы сделать солнечные батареи из арсенида галлия. Приборы исследования Марса и несколько спутников используют тройной арсенид галлия на германиевых ячейках.
     Германий в изоляторах - потенциальная замена кремнию. Другое применение германия в электронике включает фосфорные люминесцентные лампы и германиево-основные светодиоды твердого состояния (LEDs). Германиевые транзисторы все еще используются в музыкальной сфере для создания различных спецэффектов.
     Другое использование. Диоксид германия также используется в катализаторах для полимеризации в производстве терефталата полиэтилена. В Японии диоксид германия используется в производстве пластмассовых бутылок. Из-за подобия между кварцем (SiO2) и германиевым диоксидом (GeO2), кварц в некоторых газовых хроматографических колоннах может быть заменен на GeO2.
     В последние годы германий все чаще используется в сплавах драгоценных металлов. В сплавах из чистого серебра, например, германий препятсвует постепенному тускнению, а также улучшает некоторые другие свойства серебра. Защищенный от тусклости сплав из чистого серебра, регистрируемый как торговая марка Argentium, содержит 1,2% германия.
     Германий высокой чистоты - единственный элемент подходящий для создания кристаллических датчиков точной идентификации радиационных источников - например, в системах безопасности аэропорта. Германий полезен для монохроматоров. Кристаллы германия высокой чистоты также используются в датчиках для гамма спектроскопии и поиска темной материи.
     Германий в окружающей среде оказывает минимальное влияние на здоровье человека и не является опасным или ядовитым. Это прежде всего, потому что он обычно происходит только как микроэлемент в рудах и каменноугольных материалах, и используется в очень небольших количествах, которые вряд ли будут глотаться при его различных промышленных и электронных применениях. По подобным причинам германий в конечном использовании оказывает мало влияния на окружающую среду как биологическая опасность. Однако некоторые активные промежуточные соединения германия ядовиты.
     Уже в 1922 году доктора в Соединенных Штатах использовали неорганическую форму германия (обычно sesquioxide), чтобы лечить пациентов с анемией. Германий использовался также при лечении других заболеваний, таких как болезни иммунной системы, но его эффективность была сомнительна. Его роль в лечении рака обсуждалась американским Противораковым обществом, но никакие полезные эффекты в данном направлении не были замечены.
     Управление по контролю за продуктами и лекарствами США пришло к заключению, что германий, используемый в качестве пищевой добавки, "представляет потенциальную опасность здоровья человека".
     Определенные германиевые составы доступны в низкой дозе в США, поскольку содержатся в капсулах или таблетках для диет, продающихся без рецептов. Растворимые неорганические формы германия, используемые ранее, особенно соли лимонной кислоты, привели ко многим случаям почечной дисфункции, печеночной себореи и периферийной невропатии у людей, потребляющих такие соединения постоянно. Концентрация германия в моче у этих людей, несколько из которых умерли, была на несколько порядков больше, чем эндогенные уровни. Более свежая органическая форма, бета-карбоксиэтил германий сесквиоксид (propagermanium), не показала тот же самый спектр токсичных эффектов.
     Определенные составы германия имеют низкую токсичность для млекопитающих, но имеют токсичные эффекты против определенных бактерий. Однако, никакой германиевый состав пока еще не стал использоваться в фармацевтике как антибактериальное или как противораковое химиотерапевтическое средство.
     Согласно данным ведущих производителей связанных с германием продуктов, потребление германиевых оснований, используемых в светодиодах и солнечных батареях, увеличилось в течение первой половины 2011 года по сравнению с тем из того же самого периода 2010 года.
     В 2011 году ведущий американский производитель начал поставлять основания, произведенные на новом завод в Оклахоме, у которого, как ожидается, производственая мощность составит приблизительно 400,000 оснований ежегодно. Использование германиевых оснований для высоко производительных солнечных батарей мультисоединения для спутников продолжали быть главным продуктом потребления, и больше германиевых оснований использовалось в земных солнечных системах концентратора. В конце 2010 года, американский производитель солнечных батарей объявил, что запустил производство основанных на германии солнечных батарей мультисоединения для земного использования, которые преобразовывают сконцентрированный солнечный свет в электричество при КПД 38,5%. Потребление основанных на германии оптических бланков для инфракрасных устройств (часто используемых вооруженными силами) уменьшилось в течение первой половины 2011 года по сравнению с первой половиной 2010 года.
     Мировое потребление четыреххлористого германия, используемого прежде всего в волоконной оптике, увеличилось в течение первой половины 2011 года по сравнению с тем же периодом 2010 года, главным образом, вследствие увеличенного потребления в Китае. Потребление германиевого диоксида для использования в производстве пластмассовых бутылках, согласно оценкам, увеличилось в Японии после землетрясения весны 2011 и цунами. В течение первых 6 месяцев 2011 года, японский импорт германиевого диоксида увеличился приблизительно на 43% по сравнению с тем же периодом 2010 года.

Производство и потребление германия в мире, тонн*

год	2008	2009	2010	2011	2012
Потребление в США	54.0	44.0	40.0	36.0	40.0
Всего потребление	117.0	100.0	118.0	120.0	124.0
Всего производство	125.0	110.0	118.0	118.0	128.0
Баланс рынка	8.0	10.0	--	-2.0	4.0
Цена на диоксид	960.0	580.0	720.0	1250.0	1380.0

* Сводные данные

     Цены на германий, особенно на диоксид германия, значительно увеличились в 2011 году. В течение первых 6 месяцев 2011 года цены на диоксид германия на свободном рынке выросли на 94% до 1,400 долл./кг по сравнению с 720 долл./кг в конце года 2010 года. Во течение этого же периода, цены на металлический германий на свободном рынке увеличились на более скромные 35% до 1,625 долл./кг по сравнению с 1,200 долл./кг. Цены на германий американских производителей (на графике) выросли в 2011 году до 1450 долл./кг по сравнению с 1200 долл./кг годом ранее. В 2012 году цены на германий в США в среднем составили 1680 долл./кг.
     Факторы, которые способствовали повышению цен на диоксид германия, включали экспортный налог 2010 года на германиевый диоксид, произведенный в Китае и экспортируемый на мировые рынки, а также закрытие китайского завода по производству диоксида германия вследствие экологических проблем в начале 2011 года. Китайское правительство пыталось ограничить экспорт сырья и поощрить экспорт большего количества готовых изделий, таких как германиевые слитки и оптические линзы, посредством экспортного возврата налоговых платежей на эти продукты. В ответ на рост цен на диоксид германия некоторые внутренние германиевые потребители сочли более экономичным купить германий в чистой металлической форме вместо оксида.
     Также на рост цены повлияло решение правительства Китая в 2011 году включать германий в стратегический запас редких металлов, что потенциально снизило объемы поставки.

Цены на германий, долл./кг

     Мировой рынок германия, по прогнозам GIA, превысит 126,4 тонн к 2015 году. Ожидаемый рост в мировой экономике и увеличение потребления германия в различных других секторах конечного использования конца, вероятно, будут влиять на расширение рынка.
     Экономический спад на мировых рынках в течение 2008 и 2009 годов негативно сказался на расширении сфер конечного потребления германия и перспективах рынка. Однако, с восстановлением глобальной экономической ситуации в 2010 году и улучшающихся перспектив рынка конечных германиевых продуктов, рынок германия готов получить толчок к развитию и зарегистрировать здоровый рост в ближайшие годы. Глобальный германиевый рынок чрезвычайно динамичный и изменчивый. Поставки германия прежде всего зависят от цинковой горной промышленности, в то время как спрос на минерал меняется в зависимости от изменений в отраслях промышленности его конечного потребления. Например, существенное снижение потребления германия в оптоволоконных системах и продукции электроники / солнечных батареях в течение 2008 и 2009 годов привело к значимому падению спроса на элемент в целом.
     Соединенные Штаты представляют самый большой региональный рынок для германия во всем мире. Финансовый кризис значительно ослабил спрос на германий в США во время 2008 и 2009 годов. Согласно оценкам, потребление германия в США засвидетельствовало умеренное восстановление в 2010 году и получило дальнейший импульс роста в 2011 и последующие годы. Оптоволоконные системы представляют основной сегмент конечного потребления германия в США.
     Европа представляет второй по величине рынок для германия во всем мире. С точки зрения роста Азиатско-Тихоокеанский регион, как прогнозируют, покажет самый быстрый рост до 2015 года. В мире в целом основной сегмент конечного потребления германия - оптоволоконные системы. Инфракрасные приборы и катализаторы полимеризации представляют собой другие основные сегменты конечного использования элемента.
     Германий, из-за его определенных свойств, широко используется как катализатор и замена для нескольких металлов. Новые результаты показывают, что германий, вместо арсенида галлия (GaAs), может использоваться в оптикоэлектронных устройствах, включая современные светодиоды (LEDs).
     Применение SiGe привело к разработке многих многофункциональных устройств, таких как PDAs, и мобильные телефоны. Германиевые основания более дешевы и доступны по всего половине цены 4-дюймовых вафель GaAs. Это существенно на рынке, где ценовое давление более значительно, хотя более низкая цена переводит всего лишь к нескольким процентам экономии в конечном продукте. Доступность 6-дюймовых и 8-дюймовых германиевых вафель в будущем позволит выпускать указанные изделия по намного меньшей цене.

Обзоры мировых
товарных рынков