奇妙的化学元素 | 重要金属战略资源--锗

· 锗 ·

锗，英文名称Germanium，是一种化学元素，化学符号Ge，原子序数是32，原子量72.64，属于IVA族元素。熔点937.4℃，沸点2830℃，密度5.35g/cm³，硬度6～6.5。锗是一种灰白色类金属，有光泽，质硬，属于碳族，有明显的非金属性质。锗化学性质稳定，常温下不与空气或水蒸汽作用，但在600～700℃时，能很快生成二氧化锗。锗在地壳中的含量约为0.0007％，是地壳中最分散的元素之一，几乎没有比较集中的锗矿。大量的锗以分散状态存在于各种金属的硅酸盐矿、硫化物矿以及各种类型的煤中；某些铜矿、铁矿、硫化矿、银矿中也有锗石产出；岩石，泥土和泉水中都含有微量的锗；很多植物中都含有限量的锗，如人叁、党叁、白芷、枸杞、芦荟、灵芝草和茶叶等。

门捷列夫于1871年预言其存在，十四年后德国化学家文克勒于1885年在分析硫银锗矿时发现了锗，后由硫化锗与氢共热，制出了锗。门捷列夫把它命名为类硅。1886年，德国弗莱贝格(Freiberg)矿业学院(21世纪的TU Bergakademie Freiberg)分析化学教授文克勒在分析夫赖堡附近发现的一种新的矿石——argyrodite（辉银锗矿4Ag2S·GeS2）的时候，发现有一未知的新元素并通过实验验证了自己的推断，锗元素终于被发现。

锗作为一种重要的稀有分散金属，在绝大多数岩石中含量较低，常见于富铜、锌的多金属硫化物矿床和煤矿中，作为共伴生矿种产出，常常富集于六种地质环境：铁陨石和陆生铁镍；硫化物矿床；氧化铁沉积物；含锗硫化物矿床氧化带；伟晶岩、辉长岩、矽卡岩；煤和木质化木材。但在我国西南地区陆续发现的一些分散元素的独立矿床，如牛角塘独立镉矿床、滥木厂和南华独立铊矿床、大水沟独立碲矿床等，打破了之前的传统认识，因此锗矿床分为独立锗矿床和伴生锗矿床两大类。

从全球已经探明锗资源分布来看，美国、中国和俄罗斯是全球锗资源的主要拥有者，各占45%、41%、10%，这种分布格局决定了在锗产业中的重要地位，影响着全球锗市场的供需关系。

中国锗资源储量丰富，分布较为广泛，含锗矿床主要是“铅锌型”和“煤型”。其中内蒙古占中国锗矿储量的65.34%；云南锗占全国储量的9.64%。我国 “煤型”主要分布在云南和内蒙古，如云南临沧锗矿、内蒙古乌兰图嘎和伊敏煤田；“铅锌型”有云南会泽铅+锌矿床、广东凡口铅+锌矿床等。

中国也是全球重要的锗矿产供给国。2019至2022年，世界锗的年产量平均在175 t左右，而中国锗的年产量平均在122 t左右，其中，云南是我国最主要的锗产品生产基地，年产量约占我国年产量的34%，占全球产量的24%。近十年来中国累计供应全球近70%的锗资源。美国、德国、日本是中国的主要出口对象，每年对其三者的出口量超过出口总量的50% 。

· 锗的应用 ·

锗是一种重要的半导体材料，具有多种重要的应用，主要包括以下几个方面：

半导体工业：

锗是半导体电子器件制造中的关键材料，常用于制造二极管、晶体三极管、复合晶体管、锗半导体光电器件等。尽管现在大部分半导体器件已由硅取代，但锗在高频大功率器件和光电雪崩二极管中仍有应用。

光纤通信：

锗用于光纤掺杂和光电转换，提高光纤的折射率和降低信号传输的损耗。锗光纤具有容量大、光损小、色散低、传输距离长及不受环境干扰等优良特性，是光通讯网络的主体。

红外光学：

锗晶体对红外光透明，对可见光和紫外光不透明，因此被用于制作专透红外光锗窗、棱镜及透镜，广泛应用于军用热成像系统、天文观测和工业检测等领域。

太阳能电池：

锗用于太阳能电池中，尤其是砷化镓太阳能电池中作为衬底材料，延长使用寿命和提高性能。此外，锗还用于硅基薄膜太阳能电池中，作为硅锗合金以降低成本。

生物医学：

锗以有机化合物形式存在于一些天然植物中，如人参、当归、枸杞子和灵芝等。这些有机锗化合物能促进人体免疫功能，保护人体不受自由基反应的损伤，延缓衰老进程。此外，锗还被用于治疗癌症和白血球低的病症，以及作为医用牙膏成分治疗牙龈炎。

其他应用：

锗还被应用于温差电池、第三代锗量子点太阳能电池、超导、玻璃半导体、荧光体、激光器、焊剂、热敏电阻、电子工业合金预处理、光学工业和石油精制催化剂等领域。

由于锗的战略性地位和其在不同领域的应用需求，全球对锗的需求量持续增长，尤其是在红外光学、光纤通信和太阳能电池等领域。未来，随着科技的不断发展，锗的应用领域还将进一步拓宽。

· 手持光谱仪在锗金属回收和锗矿开采中的应用 ·

在锗金属回收行业里，手持式光谱仪的应用越来越普遍。手持式光谱仪其实就是一种便携式的光谱分析仪器，它能够快速、准确地分析出金属材料的化学成分和元素含量，这样就能大大提升回收效率和质量。手持式光谱仪能检测的元素种类繁多，包括铁、铜、铝、锌、镁、钛等等，还有那些贵重金属元素：金银铂之类的。

在锗矿的开采过程中，手持式光谱仪同样能派上用场。它能迅速检测出矿石中的锗元素含量，这样就能帮矿工们快速识别和分类锗矿石。而且，手持式光谱仪还能用于矿石的品位分析，这样就能帮助矿工们判断矿石的开采价值。

科迈斯手持式光谱仪在锗金属回收和锗矿采矿中的应用越来越广泛，它不仅能帮助提高回收效率和质量，还能帮助矿工们快速识别和分类锗矿石，是企业得力的帮手。