2026 年全球鍺供需缺口已擴大至 40 噸,占年產量近三成,而低軌衛星、AI 算力等領域的爆發式增長進一步加劇緊張 —— 僅 2026 年全球計劃發射的 2 萬顆低軌衛星,就將帶動年耗鍺量超 15 噸,單顆衛星平均耗鍺達 5-8 公斤。相比之下,工業加工中產生的廢鍺粉、邊角料等廢料堪稱 “富礦”:鍺單晶研磨粉塵含鍺量可達 90%,砷化鎵電池廢料純度更是高達 99.99%,經專業處理后回收率能達到 98.5%,成為原生鍺的關鍵補充。
而電子元件拆解所得的鍺錠,相對純度較高,雜質較少,因為電子元件生產對鍺純度有一定要求。外形通常較為規整,尺寸相對固定。 從雜質含量方面對比,低雜質含量的鍺錠,其鍺含量高,物理性能穩定,回收后可直接用于對純度要求較高的領域,如半導體制造。而高雜質含量的鍺錠,需要經過更復雜的提純工藝,去除其中的雜質。
化學溶解與浸出:將金屬轉入溶液
預處理后的鍺廢料進入濕法冶金的關鍵階段——溶解浸出。此步驟的目的是將固態的鍺轉化為易于分離和純化的溶液狀態。
最常用的方法是采用氧化性酸進行溶解。例如,在加熱條件下,使用特定的酸液體系,將鍺廢料中的金屬鍺氧化并溶解,生成相應的鍺酸鹽或含鍺的絡合物溶液。過程中需要嚴格控制酸的濃度、溫度、反應時間以及氧化劑的添加量,以追求盡可能高的鍺浸出率,同時抑制其他雜質金屬的大量溶出。
溶解完成后,得到的是含有鍺離子以及多種雜質離子(可能包括鐵、銅、鋅等)的混合溶液。此時,溶液通常需要進行初步的固液分離,過濾掉不溶的殘渣,得到澄清的含鍺浸出液。
區域提純與最終成型:邁向高品級材料
對于要求的應用,再生鍺錠還需經過區域熔煉提純這一經典工藝。該工藝利用雜質在鍺的固相和液相中溶解度不同的原理,使一個狹窄的熔區沿著鍺錠緩慢移動。雜質會隨著熔區的移動而被“驅趕”到鍺錠的一端或兩端。經過多次重復這一過程,鍺錠的主體部分純度得到先進提升,而富集了雜質的頭尾部分則被切除,可作為下一輪回收的原料。
