金属锗介绍与锗产业链分析
锗(Ge)是一种灰白色类金属,有光泽、质硬,熔点937.4℃,沸点2830℃,密度5.35g/cm³,属于元素周期表中第4 周期IVA 族元素。锗在地壳中的含量约为0.0007%,是地壳中最分散的元素之一,属于稀散金属。据张苏江,张新智,邓文兵所撰写的《全球锗资源分布供需与产业链发展现状思考》,因具有红外电磁光谱的部分透明性、玻璃锗氧四面体的扩展三维网络形成器、低色散度与高红外折射率等诸多优良的光电力性能,金属锗及其化合物常被列作信息通讯、生物科学、现代航空和新能源等重要行业的基础原材料,广泛应用于聚酯催化剂(PET)、光纤通讯、高频超高频电子器件、太阳能光伏电池、红外光学、航空航天测控、核物理探测、生物医学等国防军工及民用领域。
从全球范围看,锗矿床主要分为独立锗与伴生锗两大类。其中,独立锗矿可划分为3 个亚类,包括铜铅锌锗矿床、砷铜锗矿床以及锗煤矿床;伴生锗矿也可细分为3 个亚类,分别是含锗的铜铅锌锡银硫化物矿床、含锗的铝土矿或沉积型铁矿床以及含锗的页岩、油页岩、石油、煤等有机岩矿床。
目前,锗仅在少数国家进行生产或回收,包括中国、美国、加拿大、俄罗斯、德国和比利时。锗的生产多是伴随着铅锌铜硫化物矿石的冶炼,但由于生产商大多不公开锗的储量和产量,锗的数据相对有限。
中国是全球最大的锗生产国和出口国,2023 年我国锗的氧化物及二氧化锆累计出口量为15401 吨,较往年逐步下降。作为我国战略性稀散金属,锗广泛应用于我国半导体、红外光学、光纤通信、光伏电池等产业中。中国于2023 年8 月1 日起对锗、镓等相关产品进行管制,施行出口许可计划。按要求,出口商必须申请出口锗的许可证,并向中国政府提供海外买家及终端用途的详细信息。
从全球来看,锗的主要终端应用包括电子及太阳能、光纤系统、红外光学、聚合催化剂,其他应用包括化疗、冶金及荧光粉等。锗的下游消费结构当中,红外领域占比36%,光纤领域占比34%,光伏太阳能占比17%,催化剂占比4%。
红外锗。红外级锗产品主要包括红外级锗单晶及毛坯、锗镜片、镜头、红外热像仪等,用于生产红外锗镜片、热像仪、光学系统等。2024 年以来,地缘局势持续紧张,军工红外、无人机等场景对锗的需求呈现爆发式增长。
光伏锗。采用锗材料作为电池基底可显著提高光伏电池的转换效率。2024 年,在地缘冲突加剧、国内低轨卫星建设加快等影响下,锗基太阳能电池需求快速上涨。未来,随着卫星互联网产业加速发展,光伏锗的需求将持续提振。
光纤锗。得益于优良且稳定的导光性能,锗成为光纤通信的关键材料,产品主要为光纤用四氯化锗。在我国低空经济产业提速等催化下,光纤锗的应用场景将更加广阔。
半导体锗。锗是最早用于半导体产业的元素之一,可用于制造二极管、晶体管等半导体器件以及作为掺杂剂来提升半导体材料性质。2024 年下半年以来,在AI 需求提升、消费电子需求回暖等助力下,半导体行业将推动锗需求进一步提升。
锗行业的供给与需求相对集中,供需格局的变化极易引起锗价变化。自2023 年8月国内对锗进行出口管制以来,全球锗的供应逐步形成趋紧的预期。
2024 年以来,因铅锌冶炼原料短缺,以及环保趋严等影响,锗的供应持续偏紧。而需求端,地缘局势持续发酵使得军工红外用锗、卫星太阳能电池、无人机需求爆发式增长,同时通信、光伏等领域持续景气,带动光伏用锗、光纤用锗需求量提振,到10 月底,锗相关产品价格较年初已近翻倍。而11 月以来,高位锗价使得下游企业的采购意愿有所退却,需求渐退使得锗价有所下行。截至12 月20 日,锗锭价格收于17750 元/千克,较年初上涨8350 元;二氧化锗价格收于12250 元/千克,较年初上涨6000 元。
锗目前已被多个国家列为战略性保护矿产资源。展望未来,供给端,中国作为最大的锗生产国,近年来持续加强对锗的出口管制,全球范围内的锗供应量或继续受限。需求端,随着军事红外、低轨卫星、通信、光伏等领域的景气提升,对锗的需求量预计将持续增长。尽管目前高位的锗价使得下游企业的购买热情有所退却,但供弱需强的局面奠定了锗价上行的基础,预计未来锗价将再度开启上升通道。
1)云南锗业[002428.SZ]
云南锗业主要业务为锗矿开采、火法富集、湿法提纯、区熔精炼、精深加工及研究开发。据公司2024 年半年报,公司矿山开采的矿石及粗加工产品不对外销售,仅作为公司及子公司下游加工的原料。公司目前材料级锗产品主要为锗锭(金属锗)、二氧化锗;深加工方面,光伏级锗产品主要为太阳能锗晶片,红外级锗产品主要为红外级锗单晶及毛坯(光学元件)、锗镜片、镜头、红外热像仪、光学系统,光纤级锗产品为光纤用四氯化锗,化合物半导体材料主要为砷化镓晶片、磷化铟晶片。公司产品主要运用包括红外光电、太阳能电池、光纤通讯、发光二极管、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、大功率激光器、光通信用激光器和探测器等领域。
2024 年上半年,公司生产材料级锗产品22.80 吨(不含内部销售及代加工);生产红外级锗产品(毛坯及镜片)折合金属量2.35 吨,镜头及整机156 具(套);生产光伏级锗产品21.83 万片(4-6 寸合计);生产光纤级锗产品9.84 吨;生产化合物半导体材料:砷化镓晶片4.79 万片(1-6 寸合计),磷化铟晶片3.39 万片(2-4 寸合计)。
公司上半年材料级锗产品产销量较上年同期上升,主要系当期交付上年末待履约的合同及本期市场需求增加;光伏级锗产品产销量较上年同期上升,主要系当期市场需求增加;红外级锗产品整体产销量较上年同期下降,主要系市场需求阶段性下降;光纤级锗产品产销量较上年同期下降,主要系客户需求阶段性下降;化合物半导体材料产品产销量较上年同期上升,主要系下游需求回升,国内外市场需求增加。
公司较为完整的锗系列产品能够在多层次满足不同客户的需求,有利于公司建立稳定的客户基础。随着公司化合物半导体材料的逐步投产,公司在原有的锗系列产品基础上,进一步丰富产品类别,优化产品结构,化合物半导体材料的生产、销售,有利于公司开拓新的盈利增长点,分散经营风险。公司产品在半导体、航空航天测控、核物理探测、光纤通讯、红外光电、太阳能电池、化学催化剂、生物医学等领域都有广泛而重要的应用,属于战略性新兴产业,符合国家支持和鼓励的发展方向,市场前景较好。
2)驰宏锌锗[600497.SH]
驰宏锌锗主要从事锌、铅、锗系列产品的采选、冶炼、深加工、销售与贸易业务,是国内资源自给率较高、冶炼规模最大和产业链最完整的大型铅锌企业之一和最大的原生锗生产企业,其中铅锌业务是公司重要的来源和利润贡献点,锗业务是公司伴生为主的新兴增量项目。
公司形成了国内云南、内蒙古及西藏的资源区域布局,拥有铅、锌、钼、银等多类金属品种矿山,总计保有经备案铅金属量871.24 万吨、锌金属量2443.68 万吨、钼金属量255.75 万吨。2024 年上半年,公司矿山铅锌金属产量14.90 万吨,同比下降8.87%,实现具有开发利用价值的铅锌金属量增储14 万吨(未备案)。
公司实行采选冶加全流程协同生产和一体化发展,目前已形成四大冶炼基地:曲靖冶炼基地、会泽冶炼基地、呼伦贝尔驰宏冶炼基地和永昌冶炼基地,且每个冶炼基地均配备1-2 座自有在产矿山,在国内铅锌资源保障能力最强的云南和内蒙古形成了稳定的西南—东北产业基地。近年来,公司把伴生稀贵金属综合回收利用作为提升价值链的重要手段,能够处理各种复杂原料并综合回收锗、银、金、铜、锑、铋、铟等资源,构建起了采选冶资源高效利用型、循环利用型产业体系。截至2024 年6 月30 日,公司铅锌冶炼产能63 万吨/年,并具备60 万吨/年的锗产品含锗生产能力