铟的属性
铟是具有银白色光泽的金属,柔软,用指甲就可以划痕。它的熔点低,为156.6℃,而沸点却很高,为2075℃,液态蒸气压很低,具有良好的可塑性和延展性,可以压成极薄的金属片。铟的导电性比铜低约4/5,其热膨胀系数几乎超过铜的一倍。铟在空气中很稳定,不易氧化,不会失去光泽。在冷的稀酸中溶解缓慢,可以较剧烈地溶于热的稀酸或浓酸中。铟与沸水或碱通常不起作用。铟磨碎后与水接触时能形成氢氧化物,铟具有良好的抗腐蚀性能,可与许多其它元素形成二元、三元、四元和更多元合金。通常,在一些金属中加入少量铟就能使金属表面硬化,提高强度和提高抗腐蚀能力。
全球及我国铟储量及分布
铟在地壳中的分布量很小而且分散,虽然确定有5种独立矿种(硫铟铜矿、硫铟铁矿、水铟矿等),但这些矿物在自然界很少遇见,铟的基本量是以杂质成分分散在其他元素的矿物中,63%以上分散在铅锌矿中,因此铟与类似特征的镓、铊、锗、硒、碲、铼等一起划入稀散金属。
目前全球已探明储量为1.6-1.9万吨,中国储量最大,约1.3万吨,约占全球储量的70%,除中国外,铟储量的大国分别是:美国450吨、秘鲁580吨、加拿大560吨、俄罗斯250吨等。中国铟资源储量全球总量的70%左右。中国铟矿59处,分布在15个省区,主要集中在云南(金属保有储量占全国的40%)、广西(31.4%)、内蒙古(8.2%)、青海(7.8%)、广东(7%)。
全球及我国铟产量
全球原生铟年产量约为820吨。中国是主要生产国, 2014年我国生产原生铟约420吨。日本是原生铟的主要进口国,同时也是再生铟的最大生产国。中国铟的生产主要集中在云南、湖南(株洲、郴州、湘潭)、广西(柳州、南丹)、江苏(南京锗厂)、广东韶关和辽宁(葫芦岛锌厂)。含铟矿由于产量极少,非常分散,不能作为直接生产铟的原料,一般是从锌、铅、锡等重金属冶炼的副产物中回收生产。世界上原生铟产量的90%来自铅锌冶炼厂的副产物。铟的产量主要取决于锌的资源和锌的需求量,产量几乎不受到自身价格变化的影响。
铟的主要用途
1)ITO靶材是铟金属中游产业链最大环节
ITO靶材是ITO镀膜的材料。ITO薄膜具有对可见光透明盒良好的导电性,其对可见光透过率>=95%;对紫外线的吸收率>=85%;对红外线的反射率>=70%;对微波的衰减率>=85%,同时, ITO薄膜的加工性能极好, ITO膜层硬度高且耐磨耐蚀, 而且容易在酸液中蚀刻出微细的图形。因而ITO薄膜近年来在薄膜晶体管(TFT)、平板液晶显示 (LCD)、电色层窗口、光生伏打器件中的有源和无源组元以及红外辐射反射热镜薄膜等方面获得了广泛应用 , 是当今知识经济时代信息产业极为重要的电子功能材料。
在ITO靶材下游终端应用领域,液晶面板行业占绝对需求优势。无论是最早的TN/STN,还是目前主流应用的TFT-LCD,OLED,都需要使用ITO镀膜来形成透明电极。而在液晶面板的制造过程中,通过ITO靶材磁控溅射在玻璃基板上形成ITO透明电极,以及在CF层也要做相应的镀膜处理,来达到液晶面板的良好导电性能,因此一般情况下整个液晶面板都需要两层的ITO电极:一层为ITO画素电极;一层为ITO共同电极。
自09年以来,随着金融危机的淡化以及中国的强劲需求复苏,全球TFT-LCD面板需求在2010年得到强劲复苏,特别是大尺寸LED背光的TV、MNT、NB渗透率迅速提高。而中小尺寸TFT-LCD面板则伴随苹果iphone手机以及智能android手机的普及得以保持强劲的出货增速,同时伴随着ipad的推出,以及android 3.0系统的推出,全球平板电脑热也将掀起一阵热浪。全球10英寸以上的大尺寸液晶面板出货量增速加快。而采用LED背光的产品随着渗透率的提高,将明显快于普通CCF全球替代周期的形成,未来用在TV/MNT/NB的大尺寸液晶面板出货量在2016年将分别达到8、4、6亿片。
自10年ipad发布之后迅速带动了平板电脑对中面板的需求增长,而智能手机及平板电脑在随着ipad等后继产品以及android系统的扩张将会继续保持高增速;而手机则保持平稳增速,但智能手机的渗透率将继续快速增长。至2015年底mini-nb(含平板)与手机类中小尺寸面板出货量分别达到22.5亿片、7.2亿片。目前,日本、韩国、德国和美国等在ITO靶材的制备方面处于领先地位,掌握着高品质ITO靶材的核心制备技术。资料表明,ITO靶材的市场由日本日矿材料公司、日本三井矿业、日本东曹、韩国三星、德国及美国的少数几家公司所垄断。但随着ITO靶材国产化进程的加快,金属铟的国内需求有望大幅度增长,按照ITO含铟量70%计算,300吨ITO就需要210吨精铟,到2020年,ITO靶材对铟的需求量将达到420吨。
2)LED产业,推动高纯铟在半导体化合物领域的延伸
半导体铟化合物是指氧化物以外的由两种或者两种以上的元素构成的半导体,包括合金,重要的有III-V 族半导体,其中如锑化铟(In )、磷化铟( InP)、砷化铟(InAs)等,含铟半导体化合物具有一系列其他半导体所没有的显著特性,如很窄的禁带宽度、很低的电阻率、很高的电子迁移率、很低的霍尔系数,这使他们在某些方面的应用是其他半导体材料无可替代的,据统计2014年LED产业对铟消费量达到100吨,在供电日趋紧张的情况下,世界各国不约而同的开展了新型照明光源的探索。LED作为光源,具有节能、环保、寿命长三大优势,理论上可实现只消耗白炽灯10%的能耗,比荧光灯节能50%;它采用固体封装,寿命是荧光灯的10 倍、白炽灯的100倍。LED 半导体掀起了照明行业的“第二次革命“,美国、日本、韩国、欧洲等国家和地区都已制订自己的”半导体照明计划“,并由政府部门进行强制照明节能推动。全球LED照明的快速发展,必将会带动金属铟需求的快速增长,也会带动越来越多的企业和个人关注稀有金属铟。
3)CIGS光伏薄膜电池,成为高纯铟未来扩张最明显的领域
作为洁净能源的太阳能电池近年来迅速发展,CAGR以70%的速度增长。薄膜太阳能电池因具有成本低、可大规模生产、并易于集成等优点将成为未来太阳能电池的发展方向。其中铜铟镓硒(CIGS,Cu(InxGa1-x) Se2 )薄膜太阳能电池具有高光吸收系数、高转化效率、可调的禁带宽度、高稳定性、较强的抗辐射能力等优点,被认为是第三代太阳能电池主要材料(第一代单晶硅,第二代多晶硅、非晶硅),并已有产品进入太阳能电池市场。薄膜太阳电池在降低成本方面比晶体太阳电池具有更大的优势:一是实现薄膜化后,可以极大地节省昂贵的半导体材料;二是薄膜电池的材料制备和电池同时形成,因此节省了许多工序;三是薄膜太阳电池采用低温工艺技术,不仅有利于节能降耗,而且便于采用廉价衬底(玻璃、不锈钢等)。
在晶体硅太阳能电池价格不断上涨的背景下,很多公司投入巨资推动CIGS产业化。目前全球有超过30家公司置身CIGS产业,其中主要为德国的Wurth Solar,美国的Global Solar、日本本田、日本昭和壳牌、德国的Sulfurcell、美国的Daystar、美国Ascent 以及美国的Miasole 8家公司。
以太阳电池的标准面积60×120cm2=7200cm2铜铟镓硒太阳电池集成组件为例,转换效率为10%,则输出功率为65Wp/片;相当于90Wp/m2,吸收层厚度为2微米,则需要2cm3铜铟镓硒材料,铜铟镓硒薄膜比重为5.8g/cm3,则铜铟镓硒薄膜每平米11.6g,约0.1431mol, 因此,按照我们的假设测算,CIGS将在2016年光伏新增装机中达到15%的占比,而到2020年将会达到至少30%的占比。而按照2微米的吸收层每兆瓦需高纯铟50kg,而1微米的吸收层每兆瓦需高纯铟22kg来计算,到2020年单CIGS光伏薄膜电池对高纯铟的需求量将高达1900吨。
泛亚与铟的不解之缘
全球已探明铟的储量不足16000吨,难以支撑未来不断扩大的铟需求。日本作为全球最大的铟消费国,多年来一直在加大再生铟的回收,用于缓解其对铟消费需求的压力。而我国是全球最大的原生铟生产国,年产原生铟400吨以上,占全球原生铟产量的50%以上,而下游ITO靶材的产量却不到10%,高附加值铟产品的生产长期受日韩美等国控制,进而导致我国在全球金属铟市场的定价权话语权基本缺失,大量金属铟资源低价流出国外。
让我试想一下,如果没有铟,没有ITO、LCD、LED等候屏幕显示技术,我们的生活会是什么样子,会倒退几十年呢?当今,人们对便携式、操作便捷、视觉效果好的设备需求越来越大,工业4.0时代,我们正经历着一场智能制造革命,智能时代我们的生活又会是怎么样的呢?有铟的明天,我们的生活又是怎么样的呢?
泛亚有色金属交易所于2011年推出了稀有金属铟现货交易平台,在短短不到四年的时间里,已成长为全球最大的稀有金属交易所以及中国客户资产管理规模最大的现货交易所。目前在铟等多个品种上,交易量、交收量、库存量均居世界第一,交易信息被国际各大权威媒体实时报道,基本实现我国优势稀有金属资源的国际话语权,极大地扩展了我国稀有金属资源的市场影响力。