在全球經(jīng)濟(jì)一體化及產(chǎn)業(yè)鏈深度整合的背景下，期貨市場在實體經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展過程中發(fā)揮著不可或缺的作用。作為鋁產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)原料的三氧化二鋁，其衍生的鋁合金產(chǎn)品在建筑、汽車、大型航空器、高速鐵路、電子產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。三氧化二鋁價格的波動對下游產(chǎn)業(yè)的成本控制及市場競爭力有直接影響。上海期貨交易所明確指出，三氧化二鋁期貨交割品必須符合GB/T 24487—2022《氧化鋁》標(biāo)準(zhǔn)中的AO-1或AO-2牌號要求，其中對其主要化學(xué)成分（如Al2O3含量不小于98.5%）和物理性能（如粒度分布、比表面積）有嚴(yán)格規(guī)定，為市場規(guī)范化交易提供了堅實基礎(chǔ)。筆者全面分析了海關(guān)對三氧化二鋁期貨的檢驗流程、交割機(jī)制，以及微量元素的檢測，探討了微量元素鎵（Ga）對三氧化二鋁期貨檢驗監(jiān)管的作用。

1. 三氧化二鋁的檢驗

1.1 主要檢驗項目

三氧化二鋁檢驗的主要項目、主要內(nèi)容和常用的試驗方法如表1所示。

1.2 期貨檢驗中主要存在的問題

在三氧化二鋁期貨檢驗過程中，主要面臨的問題可歸納為以下幾點(diǎn)：① 試樣的代表性問題。由于三氧化二鋁的批量較大，若采樣過程缺乏科學(xué)性和規(guī)范性，所取得的試樣可能無法準(zhǔn)確反映三氧化二鋁的整體特性，從而導(dǎo)致檢驗結(jié)果出現(xiàn)偏差。② 檢驗精度問題。化學(xué)成分中微量元素的含量較低，這要求分析方法和儀器必須具備較高的精度，否則難以實現(xiàn)準(zhǔn)確測定，同時物理性能指標(biāo)易受環(huán)境因素，如溫度、濕度變化的影響，這些變化可能會對硬度、密度等測量結(jié)果造成影響。③ 檢驗效率問題。若檢驗項目繁多且流程復(fù)雜，完成全部檢驗所需的時間較長，這可能會對期貨交易的時效性產(chǎn)生不利影響。④ 人員問題。檢驗人員的技術(shù)水平、操作熟練程度及責(zé)任心的差異都可能導(dǎo)致操作誤差，進(jìn)而影響檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。因此，從海關(guān)對三氧化二鋁期貨檢驗的流程來看，現(xiàn)場海關(guān)官員對取樣標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行學(xué)習(xí)和培訓(xùn)是一個重要的環(huán)節(jié)；對海關(guān)檢測中心來說，檢測設(shè)備要精心維護(hù)，確保其保持良好的運(yùn)行狀態(tài)；同時，要經(jīng)常進(jìn)行實驗室之間的比對或參加能力驗證試驗，使檢測人員的檢測水平和能力保持良好，對實驗室常用的標(biāo)準(zhǔn)試樣做好日常鑒定，從而使得檢驗流程穩(wěn)定，檢測結(jié)果可靠。

1.3 期貨檢驗的主要元素與常用的檢測分析設(shè)備

三氧化二鋁期貨檢驗的主要元素與常用的檢測分析設(shè)備如表2所示。

2. 三氧化二鋁期貨交割

根據(jù)《上海期貨交易所氧化鋁期貨合約》，交割品需符合GB/T 24487—2022標(biāo)準(zhǔn)中AO-1或AO-2牌號的要求（見表3）。AO-1牌號Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于98.5%，雜質(zhì)（SiO2、Fe2O3、Na2O）嚴(yán)格受限；物理性能方面，粒度分布（直徑小于45 μm的顆粒占比不小于85%）與比表面積（60~80 m2/g）需滿足電解鋁的生產(chǎn)需求。筆者對海關(guān)監(jiān)管的兩個批次三氧化二鋁期貨的貨物進(jìn)行了檢驗。當(dāng)前，三氧化二鋁期貨的檢測項目中，對微量元素的檢測尚無明確規(guī)定。僅在部分企業(yè)的交貨合同里，對微量元素的檢測有所要求。

3. 鎵金屬國際貿(mào)易分析

鎵是一種重要的稀有金屬，在現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)，如半導(dǎo)體、航空航天、國防等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。對其進(jìn)行管制有助于保障國家在關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的安全和穩(wěn)定，避免因過度依賴進(jìn)口或市場波動而影響國家的戰(zhàn)略利益。同時，鎵的開采和加工過程可能會對環(huán)境造成一定影響，如水資源污染等。通過管制可以加強(qiáng)對鎵生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)的監(jiān)管，促使企業(yè)采取環(huán)保措施，減輕對環(huán)境的破壞，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。此外，鎵的市場價格波動較大，容易引發(fā)投機(jī)行為和市場混亂。管制可以規(guī)范鎵的市場交易，防止非法開采、走私等行為，維護(hù)市場秩序和公平的競爭環(huán)境，保障相關(guān)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。目前，提取鎵的主要技術(shù)包括化學(xué)沉淀法（成本較低但純度不高）、溶劑萃取法（效率較高但存在污染風(fēng)險）、離子交換法（操作簡便但處理能力有限）。企業(yè)需根據(jù)鎵價的波動情況動態(tài)調(diào)整提取工藝，例如當(dāng)鎵價突破3 000元/kg時，優(yōu)先選擇溶劑萃取法以增加收益，但可能會導(dǎo)致三氧化二鋁的產(chǎn)量下降 10%~20%。

鎵以類質(zhì)同象的形式存在，鋁土礦中鎵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.002%~0.02%。通過拜耳法的富集處理，三氧化二鋁中的鎵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)可提升至 0.01%~0.05%。盡管其含量相對較低，但鑒于全球三氧化二鋁年產(chǎn)量超過1.5億t，理論上可提取的鎵金屬質(zhì)量約為3 000~7 500 t，占全球供應(yīng)量的60% 以上。當(dāng)前，三氧化二鋁期貨交割流程涵蓋貨物檢驗、倉單生成等環(huán)節(jié)，海關(guān)檢測主要集中在Al2O3、SiO2等常規(guī)指標(biāo)上。現(xiàn)行檢測技術(shù)，如便攜式 X 射線熒光光譜儀主要檢測物質(zhì)的主要化學(xué)成分，對微量元素，如鎵元素的含量，其檢測靈敏度不足。同時，期貨規(guī)則尚未將鎵納入風(fēng)險評估框架，這可能導(dǎo)致供需失衡（企業(yè)為提取鎵而減少三氧化二鋁的產(chǎn)能，從而引發(fā)供應(yīng)短缺）、價格操縱（利用鎵含量異常進(jìn)行套利或虛假交割），以及國際貿(mào)易爭端（缺乏統(tǒng)一的鎵貿(mào)易監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)）等風(fēng)險。例如，未檢測出某批次進(jìn)口三氧化二鋁鎵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)異常（0.07%），導(dǎo)致后續(xù)市場波動。

中國在全球鎵產(chǎn)量中占據(jù)90%的份額。2023年7月3日，商務(wù)部和海關(guān)總署聯(lián)合發(fā)布公告《關(guān)于對鎵、鍺相關(guān)物項實施出口管制的公告》，實施出口管制后，國外客戶不得不轉(zhuǎn)向再生鎵（占比10%~15%）次要產(chǎn)區(qū)，但短期內(nèi)難以彌補(bǔ)供應(yīng)缺口。2023年，鎵價上漲超過50%，導(dǎo)致半導(dǎo)體企業(yè)的成本壓力顯著增加，部分生產(chǎn)線被迫暫停。美國鋁業(yè)、力拓等企業(yè)計劃在3 a內(nèi)新增產(chǎn)能超過160萬t/a，預(yù)計到2025年，全球三氧化二鋁過剩量將達(dá)到 300~500萬t，價格下行壓力顯著。2024年，鎵需求激增導(dǎo)致三氧化二鋁產(chǎn)量下降20%，期貨價格一周內(nèi)上漲6.7%；相反，2023年初，由于鎵需求疲軟，產(chǎn)量回升引發(fā)價格下跌6.5%。這種波動凸顯了鎵與三氧化二鋁之間的關(guān)聯(lián)性（相關(guān)系數(shù)為0.7）。

3.1 鎵金屬檢測標(biāo)準(zhǔn)分析

3.1.1 GB/T 1475—2022《鎵》標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵內(nèi)容剖析

GB/T 1475—2022標(biāo)準(zhǔn)對鎵金屬的質(zhì)量把控具有重要意義，其在純度和雜質(zhì)檢測方面有著嚴(yán)格且細(xì)致的技術(shù)要求。在純度方面，該標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)鎵含量的不同，將鎵產(chǎn)品劃分為多個級別，其中工業(yè)鎵涵蓋Ga3N、Ga4N、Ga5N三個牌號，高純鎵則對應(yīng)Ga6N牌號。對于工業(yè)鎵Ga3N，要求鎵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于99.9%；Ga4N的鎵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)需達(dá)到99.99%；Ga5N的鎵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)更是高達(dá)99.999%。而高純鎵Ga6N的鎵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求極為嚴(yán)格，需不小于99.9999%。這些明確的純度分級為不同應(yīng)用領(lǐng)域提供了針對性的產(chǎn)品選擇依據(jù)。

在雜質(zhì)檢測方面，該標(biāo)準(zhǔn)對各類雜質(zhì)元素的含量進(jìn)行了精確限定。以工業(yè)鎵Ga5N為例，對其鐵、鉛、鋅、錫、銅、鎳、鋁、鈣、銦、汞、硅、鎘、鉻、鎂等14種雜質(zhì)元素的含量都做出了明確規(guī)定，例如Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.8×10−6，Pb元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于1.2×10−6等。對于高純鎵Ga6N，同樣對其中含有的多種雜質(zhì)元素進(jìn)行了嚴(yán)格限制，鐵、硅、鉛、鋅、錫、鎂、銅、錳、鉻、鈷、鎳、鈉、汞、鈣等雜質(zhì)元素的含量總和需控制在1×10−6以內(nèi)。通過對這些雜質(zhì)元素含量的嚴(yán)格把控，確保了鎵金屬的純度和質(zhì)量，滿足了半導(dǎo)體、光電子等高端領(lǐng)域?qū)︽壗饘俚母呒兌纫蟆?/span>

從技術(shù)層面來看，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了相應(yīng)的檢測方法。對于工業(yè)鎵的化學(xué)成分檢測，按照YS/T 666—2008《工業(yè)鎵化學(xué)分析方法 雜質(zhì)元素的測定 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》的規(guī)定測定Si元素，按照YS/T 872—2023《鎵化學(xué)分析方法 汞、砷含量的測定 原子熒光光譜法》的規(guī)定測定Hg元素，按照YS/T 473—2015《工業(yè)鎵化學(xué)分析方法 雜質(zhì)元素的測定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》的規(guī)定測定其他元素。對于高純鎵的化學(xué)成分，按照YS/T 474—2020《高純鎵化學(xué)分析方法 痕量元素的測定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》的規(guī)定進(jìn)行測定。這些特定的檢測方法保證了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，為標(biāo)準(zhǔn)的有效實施提供了技術(shù)支撐。在實際應(yīng)用中，某半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)在采購用于芯片制造的高純鎵時，嚴(yán)格依據(jù)GB/T 1475—2022標(biāo)準(zhǔn)對鎵中的雜質(zhì)含量進(jìn)行檢測。若檢測發(fā)現(xiàn)某批次高純鎵中銅雜質(zhì)含量超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，企業(yè)會立即拒收該批次產(chǎn)品，以避免因雜質(zhì)超標(biāo)影響芯片的性能和質(zhì)量。

3.1.2 GB/T 10118—2023《高純鎵》標(biāo)準(zhǔn)的新變化與意義

GB/T 10118—2023標(biāo)準(zhǔn)相較于該舊版標(biāo)準(zhǔn)，在多個方面進(jìn)行了更新和完善，這些變化對鎵金屬檢測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。在檢測方法上，新標(biāo)準(zhǔn)引入了更先進(jìn)的技術(shù)手段，如輝光放電質(zhì)譜法（GDMS）和電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）。輝光放電質(zhì)譜法能夠?qū)虘B(tài)試樣進(jìn)行直接分析，具有靈敏度高、分辨率高、基體效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)，可精確測定高純鎵中痕量雜質(zhì)元素的含量，檢測下限能達(dá)到極低水平，滿足了對高純鎵超微量雜質(zhì)檢測的需求。電感耦合等離子體質(zhì)譜法則具有分析速度快、可同時測定多種元素等優(yōu)勢，能夠快速準(zhǔn)確地獲取高純鎵中多種雜質(zhì)元素的含量信息。

在適用范圍方面，新標(biāo)準(zhǔn)將適用范圍明確界定為“純度不小于99.9999%的高純鎵的生產(chǎn)、檢測及質(zhì)量評價”。這一調(diào)整使得標(biāo)準(zhǔn)更聚焦于高純鎵這一特定純度要求的產(chǎn)品，與當(dāng)前半導(dǎo)體等高端產(chǎn)業(yè)對高純鎵的嚴(yán)格需求相契合。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，對高純鎵的純度要求日益提高，舊版標(biāo)準(zhǔn)在適用范圍上的寬泛性已無法滿足產(chǎn)業(yè)對高純鎵質(zhì)量精準(zhǔn)把控的需求。新標(biāo)準(zhǔn)的這一變化為高純鎵的生產(chǎn)企業(yè)提供了更為明確的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測依據(jù)，有助于企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足高端市場的需求。

在檢測范圍上，新標(biāo)準(zhǔn)相較于舊版有了顯著擴(kuò)大，涵蓋了更多種類的雜質(zhì)元素。這一變化使得對高純鎵的純度評估更加全面和準(zhǔn)確。例如，在舊版標(biāo)準(zhǔn)中，可能未對某些在特定生產(chǎn)工藝下會對高純鎵性能產(chǎn)生影響的微量元素進(jìn)行檢測要求，而新版標(biāo)準(zhǔn)將這些元素納入檢測范圍，能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在的質(zhì)量風(fēng)險。以某高純鎵生產(chǎn)企業(yè)為例，該企業(yè)在采用GB/T 10118—2023標(biāo)準(zhǔn)后，通過新的檢測方法和擴(kuò)大的檢測范圍，發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)品中原本未被檢測到的某雜質(zhì)元素含量超標(biāo)。企業(yè)隨即對生產(chǎn)工藝進(jìn)行了深入排查和優(yōu)化，成功降低了該雜質(zhì)元素的含量，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)了產(chǎn)品在國際市場上的競爭力。

3.2 微量元素鎵常用檢測設(shè)備應(yīng)用對比

微量元素鎵常用檢測設(shè)備應(yīng)用對比如表4所示。

4. 三氧化二鋁期貨檢驗監(jiān)管想法

（1）指標(biāo)設(shè)計：設(shè)定鎵含量閾值（0.01%~0.05%），納入交割標(biāo)準(zhǔn)。

（2）流程優(yōu)化：重點(diǎn)口岸配備GDMS（痕量分析）、ICP-MS（批量檢測）、便攜式X 射線熒光光譜儀（現(xiàn)場篩查），采用ICP-MS與GDMS進(jìn)行精準(zhǔn)檢測。

（3）模型構(gòu)建：基于歷史數(shù)據(jù)建立鎵含量-價格波動模型（決定系數(shù)R2≥0.65）[1]。

（4）數(shù)據(jù)驅(qū)動：整合倫敦金屬交易所（LME）、上海期貨交易所等平臺數(shù)據(jù)，構(gòu)建鎵-三氧化二鋁價格聯(lián)動預(yù)警系統(tǒng)[2]。

（5）規(guī)則協(xié)同：參與制定國際鎵貿(mào)易檢測標(biāo)準(zhǔn)。

5. 結(jié)論與展望

（1）系統(tǒng)研究了三氧化二鋁期貨檢驗監(jiān)管的關(guān)鍵問題，指出當(dāng)前檢驗標(biāo)準(zhǔn)和流程在試樣代表性、檢驗精度及檢驗效率方面存在不足，尤其是對鎵等關(guān)鍵微量元素的監(jiān)管存在漏洞。

（2）引入鎵含量閾值指標(biāo)、優(yōu)化檢驗流程、配備先進(jìn)檢測設(shè)備，以及構(gòu)建鎵含量與價格波動模型，以提升監(jiān)管效能、穩(wěn)定市場。

（3）積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定和跨境監(jiān)管合作，將為三氧化二鋁期貨市場提供更堅實的保障。

（4）隨著技術(shù)進(jìn)步和國際合作的深化，三氧化二鋁期貨檢驗監(jiān)管將更加科學(xué)、精準(zhǔn)和高效。通過完善鎵含量檢測標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化檢驗流程、加強(qiáng)數(shù)據(jù)驅(qū)動的市場監(jiān)管，以及推動國際規(guī)則協(xié)同，有望實現(xiàn)三氧化二鋁期貨市場的穩(wěn)定運(yùn)行，保障鋁產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展，并確保國家戰(zhàn)略性資源的安全。

文章來源——材料與測試網(wǎng)