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貴金屬、卑金屬與稀有金屬怎麼分?
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鑽石擁有質地堅硬與熱傳導性佳的特性,其實幾乎所有的鑽石都用於手術刀或是鑽頭等工業領域,以及大型積體電路(Large-scale Integrated Circuit) 等的散熱板。 「珠寶飾品」與「工業」兩種用途的差異在於鑽石的品質。珠寶飾品的評鑑主要是「4C」,即克拉(Carat)、淨度(Clarity)、成色(Color)、車工(Cut);如果在這四項條件中都達到一定的標準,就可以用於製作珠寶飾品。
中國、印度的需求急增
在金的交易市場中,中國和印度的需求令人無法忽視。這兩個超級人口大國的文化都十分重視「金」的價值,也因為近年來的經濟成長,使消費量激增。
金除了珠寶飾品與投資用途,也用於汽車和半導體零件
在一般人的印象中,金大多是製成珠寶飾品或是投資用的金幣;不過因為價格高漲反而使珠寶飾品方面的需求呈現小幅度的滑落。另一方面,利用黃金易展、抗鏽、導電性佳等特性的電子產業用途,用量則呈現大幅度的增長。
舉例來說,延展後厚度僅有0.02毫米的金便會用於汽車與半導體零件上。此外,假牙——也就是所謂的金牙會用到黃金,就是因為金有抗鏽蝕的特性。
被視為安全的投資標的而廣受歡迎
同時,黃金亦是國家以及國際機構等公家機構作為外匯存底而持有的黃金準備。政府以及國際機構之所以保有外匯存底,並不是為了投資,而是為了因應未來的緊急狀況所作的準備。
當本國貨幣暴跌時執行的貨幣幹預,是將外匯存底化為資金。此外,雖然一般都會持有以美元為中心的外幣以作為償還債務的準備,不過隨著國家、機構的不同,有時也會持有「無國籍的貨幣」,也就是黃金。
全世界持有最多黃金的國家是美國,持有量十分龐大,共計8134噸;其中有75.3%的黃金是用於外匯存底,比率十分高。近年來,即便美元的信用下滑經常蔚為話題,但是大量的萬能貨幣「黃金」卻是擔保美元信用的後盾。
與美國相差甚遠的第二名的則是德國,接著是國際貨幣基金(IMF),日本的排名則是第九名。
歐美等已開發國家都保留以黃金擔保本國貨幣的金本位制,也都持有高比例的黃金,如德國是71.7%、義大利是71.4%、法國是66.1%。
另一方面,歐美以外的已開發國家與新興國家,在外匯準備所佔的比率較低,黃金儲備量也越來越少。
中國堪稱擁有全球最大的外匯存底量,雖然黃金持有量為全球第六,但是在外匯存底所佔的比率卻停留在1.6%。僅次於中國,外匯存底量為世界第二的日本,黃金的持有比率也僅有3.3%,屬於低水準。這是因為在與美國的關係中,日本是以購買美債優先於黃金。
2009年當國際貨幣基金(IMF) 宣佈將會階段性地售出403.3噸的黃金準備時,大多都預測金價將下滑。然而,當印度央行宣佈將會買入200噸的黃金時,金價反而上漲。由這點來看,印度將會越來越受到重視。
由產金國家的生產量來看,中國以年產345噸居首。其次是澳洲、美國、南非、俄羅斯。
黃金小辭典
我們常看到的「24K」、「18K」,是用以表示金的純度。 24K 是純金,但是日本對24K 的定義是金純度99.9%以上。 18K的金純度是75%,剩餘25%則是混和了其他金屬。
因為純金過於柔軟,在製作珠寶配件時,必須加入其他金屬,才能加強至一定硬度。
根據混和金屬的種類,主要區分成三類,呈現的顏色也不同。
- 「黃K金」(Yellow Gold) 是由金、銀、銅以15: 3 :5 的比例混合製成合金。
- 「玫瑰金」(Pink Gold) 是由金、銀、銅以15: 2 :3 的比例製成。
- 「白K金」則是由金、銀、鎳或鈀以15: 3:2 的比例製成。
燃料電池,身價直逼黃金
鉑(白金) 與鈀、銠、釕、鋨、銥同樣屬於鉑族六元素,都擁有熔點高、抗酸抗腐蝕的特性。
人類認識鉑的歷史很淺,到約250年前才了解鉑的價值,有史以來總產量也只有約5000噸而已。而且一噸的原礦石只能提煉出3公克而已,因此相對於年供給量約4000噸的金,鉑只有230噸。
南非、俄羅斯的供給量接近90%
此外,鉑的產地極中集中,光是南非(75.3%) 和俄羅斯(13.1%) 兩國就佔了總供給量的88.4%。因此,這兩國的供給狀況便大大影響價格,價格變動幅度還比黃金更大。最典型的例子就是俄羅斯從2000年開始停止出口之後,鉑的供給就很不穩定,價格也高居不下。
因為鉑很稀少,因此一般來說,同重量的鉑比黃金還來得貴。例如,2008年8月時鉑每公克的價格(月平均) 為5323日圓,金則是2983日圓。然而,2011年金價高漲之後,兩者的價格差距便出現前所未見的大變化。在2011年8月25日,鉑的價格是4862日圓,而金的價格是4609日圓,兩者已經相差無幾了。
在珠寶飾品方面上,鉑也很受歡迎;不過在2010年,珠寶飾品用途只佔了28.1%。其餘是醫療、電腦、生物科技、化學等領域,用途十分廣泛。不過其中用於淨化汽車廢氣的觸媒轉化器用途最多,佔了44.7%。
汽車廢氣的主要成份是氮氧化物、碳氫化合物、一氧化碳。鉑具有將碳氫氧化物和一氧化碳分解為二氧化碳和水的催化作用。此外,鉑也會用於對環境較為友善的燃料電池,也因為近年來全球的環境保護趨勢高漲,所以今後對鉑的關注程度將會更勝於以往。
鈀為汽車用,近年亦為珠寶飾品方面所用
鈀金是一種不可再生的稀缺資源,隨著不斷的開採和市場需求的增加,相信其保值特性也將逐漸體現出來。
鈀是六個鉑元素之一,工業上的需求量很大,幾乎都是先進的工業國家所消費。
鉑族是以鉑為中心,性質相似的六種同系元素,開採時大多都是一起包含在礦石中。
鈀擁有將汽車廢氣中所含的氮氫化物分解為氮和氧的性質,因此與鉑相同,大多都是作為汽車用觸媒。特別是以中國為中心的新興國家中汽車生產輛數的增加,以及以歐洲為中心的柴油車廢氣後處理裝置所使用的鉑都改以鈀來替代的舉動來看,今後車用觸媒方面的需求預估還會增加。
除此之外,金、銀與鈀的合金(金銀鈀合金)通常用於牙科的銀製義齒;一般還利用鈀可以吸收體積935倍的氫的性質,作為燃料電池中的金屬氫化物。
在珠寶飾品方面,鈀則是可用作白色金(White Gold) 的金屬成份之一。
鈀與鉑屬同族元素,也是一種白色稀有貴金屬,因此它的許多特質與鉑相似,比如純度極高、延展性強、自然狀態下呈銀白色金屬光澤、不會褪色等等,但是鈀金具有更高的硬度和相對小的密度。
硬度 | 代表物 | 常見用途 |
1 | 滑石(Talc)、石墨(Graphite) | 滑石為已知最軟的礦物,常見應用有滑石粉。 |
1.5 | 皮膚(Skin), 天然砒霜 | |
2 | 石膏(Gypsum)、硫磺 | 用途廣泛的工業材料 |
2~3 | 冰塊(Ice) | |
2.5 | 指甲(Nail)、琥珀(Amber)、象牙(Ivory) | |
2.5~3 | 黃金(Pure Gold)、銀 (Silver)、鋁 (Aluminium) | 黃金、銀常見用於飾品,鋁則常見於工業應用。 |
3 | 方解石(Calcite),銅 (Copper)、珍珠(Pearl) | 方解石可作雕刻材料,也是許多工業的重要原料。 銅最早用於裝飾,常見還有用於合金製作,電子工業的傳輸媒材等。 |
3.5 | 貝殼(Shell),大理岩 | |
4 | 螢石(Fluorite) | 又稱氟石,可作雕刻材料,常見應用於冶金、化工、建材工業。 |
4~4.5 | 鉑金(Platinum) | 稀有金屬,亦是貴金屬中最硬的。鉑金常用於軍事工業或飾品加工。 |
4~5 | 鐵(Iron) | 常見用於煉鋼、其他工業應用。 |
5 | 磷灰石(Apatite) | 磷是生物細胞質的重要組成元素,常見用於飼料、肥料工業,亦是重要的化工原料。 |
5.5 | 玻璃(Glass)、不銹鋼 (Stainless Steel) | |
6 | 正長石 (Orthoclase)、Tanzanite 丹泉石(坦桑石)、純鈦 | 正長石可作為陶瓷、玻璃、琺郎,以及製造鉀肥的原料。 |
6~7 | 牙齒(齒冠外層) | 主要成分為羥基磷灰石。 |
6~6.5 | 軟玉 - 新疆和闐玉 | |
6.5 | 黃鐵礦(Iron Pyrite) | 硫酸原料來源、提煉黃金、藥用等。 |
6.5~7 | 硬玉 - 緬甸翡翠或翠玉 | |
7 | 石英(Quartz),紫水晶 (Amethyst) | 為常見的耐火材料與玻璃的主要原料。 |
7.5 | 電氣石(Tourmaline)、鋯石(Zircon) | 常見於飾品應用 |
8 | 黃玉(Topaz)、尖晶石(Spinel) | 常見於飾品應用 |
8.5 | 金綠柱石(Chrysoberyl) | 常見於飾品應用 |
9 | 剛玉(Corudum)、鉻、鎢鋼 | 飾品、磨料等。常見的寶石如紅寶石、藍寶石等天然寶石均屬剛玉;人造寶石「藍寶石水晶」,其硬度亦與剛玉等級。 |
9.25 | 莫桑寶石(Moissanite) | 人造寶石,明亮的程度為鑽石2.5倍,但價格約為十分之一。 |
10 | 鑽石(Diamond) | 地球最硬天然寶石,常見於飾品應用。 |
大於10 | 聚合鑽石奈米棒 (Aggregated Diamond Nanorod, ADNR) |
質輕、用途多,回收鋁省很多
鋁土礦是種包含鋁的原料——礬土(氧化鋁) 的礦石。
鋁的質地軟、延展性佳,因此常用於製造鋁罐與鋁窗框。此外,鋁因為比鐵與銅輕,因此也常用作火車與汽車等車體的輕量化材料。手機業者和筆電業者也採用鋁合金,善加利用鋁質地輕的特質,追求質輕的汽車和飛機製造產業也需用到鋁合金。
回收使用過的鋁再製成再生鋁錠所消費的電力,只有自鋁土礦中鍛造新原生鋁錠時所需能源的3%。因此回收鋁罐對於節省大量能源很有貢獻,在經濟上也有很大的誘因。
車用鉛蓄電池的需求高達80%,19年後將會枯竭?
鉛的特徵是熔點較低,而且質地較軟易於加工。過去則是利用鉛的特性,用於在電子迴路板上焊接電子零件的「焊錫」;不過因為從廢棄的電子零件中溶出的鉛汙染了地下水與土壤,所以近年來不含鉛的「無鉛銲錫」便成為主流。
鉛最大的需求是作為汽油與機車上鉛蓄電池電極,大約消費總量的80%。今後,鋰離子電池的需求將會隨著動力混和車與電動車的普及而增加,因此日本和歐美地區的鉛需求預計將會減少;不過正迎接汽車普及化的新興國家中,過去的汽油車將開始大眾化,所以鉛在電池方面的需求預估將會增加。特別是中國,除了車用電池需求之外,機車車用電池的需求也很龐大,因此消費量將會大幅增加。
鐵礦石是鐵的原料,也用於不鍛造不銹鋼等合金
鐵礦是鐵的原料,種類繁多,可分為赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦等等,所含的鐵成份多寡因產地不同而有所差異。日本所使用的主要是含鐵量約60%左右的高品質鐵礦,不過雖說是鐵礦,但進口的大多都不是礦石,而是5mm以下的粉狀礦石。
鐵一氧化就會生鏽,所以大多會在表面鍍上鋅和錫,或是摻入鉻與鎳之後製成抗鏽的不鏽鋼等合金。
在日本,鋅的主要用途中的「鍍鋅」約佔四成,最代表性的例子就是用於住宅建材,經過「鍍鋅」處理的「鍍鋅鐵板」。在鐵板上鍍上鋅之後,鋅就會比鐵先被鏽蝕,鐵也因此防鏽。因為這項特性,鍍鋅技術便廣泛利用於汽車、建築等各種產業領域,其中汽車領域的消費量最大。因此,汽車生產輛數大大影響了鋅需求的動向。
鋅用量第二大的用途則是用於製造黃銅、青銅等銅白金(伸銅品),約佔總量的將計一成。除此之外,將鋅加熱氣化之後再經常氧化所製成的白色粉末稱為氧化鋅(也稱亞鉛華),一般用於製造顏料、醫藥品、化妝品等。
錫自古以來就常與銅合製青銅使用。在鋁還很昂貴的時期,導熱性佳的錫就經常被製成餐具等日常用品使用,不過現在則是用於製造軸承、閥門、機械的零件材料、電子材料以及電子零件等等。
近年來,為了防止液晶面板與電漿面板帶電,便會利用氧化銦錫(ITO,銦與錫的氧化物) 所製的透明電極,因此需求量大增;除此之外也用作車用擋風玻璃的紅外線阻隔玻璃表面。
新興國家需求大,
銅是人類發現最早的金屬之一,也是最好的純金屬之一
銅的導熱性、導電性佳而且加工容易,因此用途十分廣泛。在日本,銅最廣泛的用途是製作銅線,不過加工製成的「伸銅品」最常用於汽車零年與電子零件。
資源產量豐富,其中65%用於不銹鋼
鎳的用途中,最常被用於其他金屬混合以製成合金。特別是用於製造不銹鋼 (將鎳與鉻摻入鐵中),共占總量的65%,比例最高。除了不鏽鋼以外,主要還用於鑄造50日圓以及100日圓的白銅(鎳與銅的合金),磁性強的「透磁合金」 (Permalloy,鎳與鐵的合金),還有幾乎不會因溫度上升而膨脹的「不變鋼」(Invar,鎳與鐵的合金) 以及抗銹且耐熱性佳的「英高鎳」(鉻鎳鐵合金,鎳與鉻,鐵的合金) 等等,這些用途約佔整體的18%。
因為鎳的抗銹性,除了用於「鍍金」以外,也常用以製造混合動力車的電池 (鎳氫電池)。過去手機和數位相機也利用鎳氫電池,不過近幾年來都以大容量化,輕量小型化的鋰離子充電電池為主流。
含有大量鈷的富鈷結殼 廣受眾人期待
鈷用於電子產品和電動汽車的電池
鈷是具有光澤的鋼灰色金屬,比較硬而脆,有鐵磁性
2000年以後,用於手機和電腦的鋰離子電池需求增加,而用以製造電極部份的鈷,其需求程度也出現全球性的增長。從2000至2014年,鈷的需求逐年增加,國內鈷產量尚不能滿足國內需求,其原因主要是對於智能手機電池的需求大幅增加。
鈷也擁有高耐熱性與高耐磨性,因此也作為鍛造超合金的原料,製造飛機噴射引擎和燃氣渦輪機等用途。除此之外,鈷也可以作為石油精煉和脫硫的觸媒。
中國製鋼需求大,鉻行情竄升
若是把鐵摻入鉻中,就會在表面形成一層氧化薄膜,有防鏽的功效。不鏽鋼就是利用這種特性,在鐵中混入11%以上的鉻所製成的合金(除了鉻以外,有時還會再添加鎳和鉬)。
鉻大多用於製造不鏽鋼,除了利用抗鏽的特性製成菜刀等廚房用具外,也用以製造飛機引擎與用於核電廠組件的超合金(Super Alloy)以及鍍金等用途。
南非,哈薩克,印度三國佔六成以上
主要的生產國是南非、印度、哈薩克,光是這三個國家的產量就占了總產量的六成以上。特別是最大的生產國——南非,它的一舉一動都會影響到鉻的價格。
錳最為人所熟悉的用途就是家庭中使用的乾電池。製造鋁罐的時候其實也會用到錳,不過一般人並不知道。
錳幾乎都用於製造特殊鋼,全球約有95%的錳都消耗在此,特殊鋼為了提高韌性、耐磨性以及抗鏽的效果而摻入錳,這類鋼材大都用於製造新幹線的鐵軌、挖鑿加工材料、化學工業用機械與器具、船舶與車輛結構材料等等。
日本進口的錳礦中,光是來自南非(53%)與澳洲(36%)的進口量就佔了89%,因此其他國家都十分依賴這兩個國家,此外,因為用於製造特殊鋼的錳在產業上十分重要,所以日本規定必須儲備至少60天份的量。
大量的錳沉眠在太平洋海底
日本也將錳核與錳視為值得期待的新礦脈。錳塊指的是存在於海底,直徑大小約2~15公分,以鐵和氧化錳為主要成份的塊狀體;錳核若是附著在岩盤上,就是所謂的錳殼。兩者都廣泛分佈在全球的深海海底,也確定在日本近海發現它的存在。
除了錳之外,在錳核和錳殼中也含有鈷、銅、鎳、鉑等元素。不過,若是要進行實際開採,都必須解決深海挖掘的技術問題以及與週邊國家的法規制定問題。
全球85%的鎢產自中國
鎢的硬度驚人,僅次於鑽石,重量更是鐵的2.5倍,是一種非常沉重的金屬,而且耐熱性很高。
由於鎢具備以上的特徵,用途非常地廣泛。舉例來說,因為硬度高,可用於製造燒結碳化物工具(Cemented Carbide Tool),近年來受到新興國家汽車銷售輛數增加的影響,汽車產業用工具的需求也隨著成長。此外,利用鎢的高耐熱性,則是用於製造電燈泡的燈絲(構成燈泡、真空管等發熱部份的金屬線) 等照明器具用途。
中國擁用最多的蘊藏量和生產量,其可開採蘊藏量約佔全球的三分之二(287萬7200噸) ,生產量佔全球的85%。
鉬的需求受汽車生產趨勢所影響 供給則與銅的生產量息息相關
氧化鉬常用於強化鋼材,鉬鐵合金是用於石化產品和石油業特殊鋼材的原料。
鉬與鉻、鎳、鎢相同,為了要提高特殊鋼的強度、耐熱度、抗腐蝕性,而添加在不鏽鋼與超合金(Super Alloy,超耐熱腐蝕性合金) 中。鉬在全球性的鋼鐵、特殊鋼方面需求最廣,日本約有七成的鉬是用於此方面,其中大多是用於製造汽車。因此汽車的生產趨勢對於鉬的需求影響很深,這也是鉬的特徵之一。
此外,鉬用於重油脫硫觸媒以及處理汽車廢氣觸媒等方面的觸媒需求也很龐大。雖然鉑和鎢也會用於觸媒方面,不過相比之下鉬的價格較為低廉,因此也是不可或缺的原料之一。
而在全球的鉬中,除了中國生產之外,八成以上產出的鉬都是銅的副產物,因此也受到銅的供需、市場銷售狀況所左右。
南非、中國、俄羅斯三國佔總產量98%
釩的各項需求中,最大的就是用於鋼鐵、特殊鋼用途。一般稱作「釩鋼 (Vanadium Steel)」的特殊鋼,則是在鋼之中摻入徵量(0.1%左右) 的釩,擁有優越的強度及耐熱度。除了用於製造渦輪的迴轉部份以及需要一定硬度的扳手之類的工具外,也用於超高層大樓的結構建材和橋樑等用途。
此外,釩與鈦的合金可用於導彈、噴射引擎、核子反應爐等用途,近年來需求不斷增加。除此之外,也會將釩添加在以高強度著稱的鉻釩鋼與用以製作菜刀的鉬釩鋼之中。
釩的高度集中在南非、中國、俄羅斯等三國的礦種。這三個國家在2010年的生產量佔了全球總產量的98%。
銻是添加於讓纖維、塑膠不易燃燒的阻燃劑以及半導體材料的添加物,也經常拿來當作鉛蓄電池的電極材料等。
主要的生產國是中國,擁有將近九成的壓倒性佔有率。日本則是全部都由國外進口,而且96.9%都得仰賴中國,供給制度十分脆弱。
集中在南美的智利與阿根廷,亦正研究作為電池替代材料
除了電動汽車(EV) 與混合動力車(HV) 之外,全球車廠也正如火如荼地開發新世代的汽車——燃料電池車(Fuel Cell Vehicles,FCV)。不論哪一種車種,開發車輛電池——也就是車上搭載的鋰離子電池,就等於掌握了新世代汽車的關鍵,因此各家汽車大廠都在研發上彼此激烈競爭。
豐田汽車的HV普銳斯(PRIUS Hybrid) 車款所使用的鎳氫電池,雖然充電一次只能行走20公里左右,不過搭載鋰離子電池的三菱汽車EV‧i-MiEV車款,充電一次最長的行走距離卻可達180公里。鋰離子電池雖然也用於手機和筆記簿型電腦,但用於電動汽車的電池必須加大容量及提高效能,因此目前依舊停留在延長車輛行走距離的研發階段。
鋰的生產方式分為兩種,分別是由礦物(北美、加拿大、澳洲、中國等) 及鹽水湖的滷水(智利、阿根廷、玻利維亞) 中擷取出來的。 [注1] 由成本與環境方面而言,目前的主流是從滷水中擷取鋰,佔了全球總生產量的六成,而且一般預估比率將會提高。
可以預見今後將因為新世代汽車的普及,對於鋰的需求也會增加;此外,目前也持續研究利用食鹽中所含的鈉製作「鈉離子充電電池」,以作為替代材料。
注1: 大於5.0%含鹽度的水則稱之為鹵水。
最新型飛機用途大,供需緊迫價格急速上升
鈦無法獨自存在於大自然中。主要是以化合物的型態包含在鈦鐵礦(Ilmenite) 與金紅石(Rutile) 等礦物中,大部分都是從南非與澳洲、加拿大開採出來的。
鈦有三個特徵:堅韌、質輕、抗鏽。因為性質的關係,鈦除了常用於航太領域,如製造飛機、客機等,也用於製造汽車、湯匙、眼鏡、手錶的錶帶、平底鍋,用途十分廣泛。
需求量最大的還是工業領域。舉例來說,在進行汽車引擎、變速器、方向舵等零件加工時使用的切割工具都是以燒結碳化物為材料;而燒結碳化物大多都是將鈷和鎢摻入鐵中,不過若是要提高強度、耐磨耗性時,有時也會摻入碳化鈦與氮化鈦。
鈦需求僅次於工業領域的,便是航太領域。波音公司及空中巴士公司等飛機製造大廠都是運用鈦,專注研發機身輕量化且燃料費較低的新世代飛機。全日本空輸有限公司(ANA)在2011年8月投入羽田—岡山‧廣島線首航的最新型客機——波音787,平均每架飛機就得用掉大約90噸到120噸的鈦作為原料。如此一來過去一直使用的鋁合金和鋼的使用量也得以減少。此外,在軍用機與戰車等軍事用途中,鈦的需求也呈現增加的傾向。
在日本,用於化學工廠以及牙科植牙、高爾夫球具的球頭等用途的鈦合金需求也很龐大。
近幾年來,將鈦礦精製成鑄錠 (將金屬精煉製成的金屬塊) 的美國與日本廠商雖然持續增加產量,但是世界各地的需求都已經超過了供給。鈦的價格也因此持續攀升,鈦製品的價格也持續上揚。
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