2022年高纯石英砂行业发展现状及应用范围分析.docx

2022年高纯石英砂行业发展现状及应用范围分析1.高纯石英砂：工业重要原料，矿源决定产品纯度高纯石英砂，高端制造业的关键材料高纯石英砂是光伏、半导体行业关键性原辅材料：高纯石英砂是指由天然石英矿物经过一系列物理和化学提纯技术生产的具有某种粒度规格的高纯非金属矿物原料，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物。高纯石英砂纯度高、品质好，生产的石英制品具有耐高温、耐腐蚀、低热膨胀性、高度绝缘性和透光性等优异的物理化学属性，被广泛用于光伏、电子、高端电光源、薄膜材料、国防科技等领域，是高端制造行业不可替代的原辅材料。高纯石英砂国际公认标准以尤尼明IOTA-CG为准：国际公认的高纯石英砂是以美国尤尼明公司（现矽比科）IOTA-CG为标准，十二种元素杂质（Al,K,Na,Li,Ca,Mg,Fe,Mn,Cu,Cr,Ni,B）的含量小于20ppm，其中碱金属（K,Na,Li）分别小于1ppm的高技术产品。目前，高纯石英砂主要来源于石英矿物：高纯石英最初是从一、二级天然水晶中深度提纯得到的，天然水晶制备高纯石英砂工艺较为简单，水晶原矿经过粉碎、磁选、浮选、酸浸、干燥、焙烧后得到成品石英砂，但目前水晶资源逐渐匮乏，成本较高，且生产过程中杂质含量高、能耗高、产品质量稳定性差。自上世纪70年代开始，美国等国家开始探索用普通石英代替水晶制备高纯石英砂，从天然岩石矿物提取高纯石英砂原料是目前世界上生产天然高纯石英砂的最先进技术，对矿石的品质要求高，提纯技术复杂，目前全球只有美国尤尼明、挪威TQC和石英股份等极少数公司具备规模化量产高纯石英砂的能力。目前，石英矿物逐渐替代水晶成为高纯石英砂的主要原料。矿源质量决定高纯石英砂产品纯度高纯石英砂纯度取决于石英原料质量：高纯石英砂纯度与原料中杂质元素含量高低并不是简单的对应关系，而是与原料工艺矿物学特征所决定的杂质可选性密切相关。不同类型石英矿的矿物学特征存在明显差异，石英矿的矿物学特征主要有四类：1）化学成分与杂质元素赋存状态：化学成分只反应了石英所含元素的种类和含量，但难以对石英原料是否具备加工为高纯石英的潜力做出正确判断。石英原料具有杂质元素种类多、含量高、赋存状态多样化等特点。2）矿物组成与嵌布特征：共伴生独立脉石矿物（如云母、长石、赤铁矿、电气石、绿泥石和黏土矿物等）是石英中杂质元素的主要载体矿物，且在地质成矿过程中佷容易成为石英中的矿物包裹体，是制约最终石英产品质量的重要因素之一。石英与脉石矿物嵌布特征直接影响石英单体解离度，进而影响选矿提纯效果。石英受成岩作用和变质作用改造强度越大，石英与脉石矿物的嵌布差异越明显，嵌布特征也逐渐由毗邻型转变为缝状、甚至包裹型，在粉碎过程中单体解离难度依次增加，被加工为高纯石英的可能性也逐渐降低。3）流体包裹体：矿物或岩石中广泛存在流体包裹体，每立方厘米中含有流体包裹体数量大约为102-109个，直径一般小于50μm。流体包裹体在形成过程中所捕获的流体属过饱和溶液，当温度降低时会从溶液中结晶形成包括石盐、钾盐以及一些硅酸盐矿物的子矿物，因此流体包裹体中含有碱金属K、Na、Li离子和碱土金属Ca、Mg离子。石英制品在高温下具有变成二氧化硅的晶体（方石英）的趋向，通常称为析晶。析晶会影响石英制品的产品性能，而碱金属杂质会诱发析晶现象。相比于杂质元素，流体包裹体除去难度更大，是影响最终石英产品质量的关键性因素之一。因此，选择流体包裹体含量极少或无流体包裹体的石英作为高纯石英原料是加工高纯石英的关键之一。4）晶格杂质：石英晶体在形成过程中，一些元素会替代硅元素进入石英晶体中，形成了石英的结构性杂质。这些杂质含量很低，但从石英中分离难度较大，是制约高纯石英质量关键性因素之一。在石英结构性杂质中，Al杂质元素含量一般最高。由于Al是以Al3+替代Si4+的形式存在，引起了石英晶格内部电荷不平衡，当石英中存在大量Al杂质时，Li、K、Na等杂质元素的含量会增加。在现有加工技术下，石英原料中晶格杂质几乎不能被除去。以晶格杂质形式存在的Al元素含量虽然极低但除去难度极大，是制约高纯石英最终质量的关键之一。实践证明，依目前的加工技术水平，并不是所有的脉石英和花岗岩石英都能够加工高纯石英，能够加工高端产品的只是极少数，甚至是极个别。矿源质量差异对国产厂商提出较高的技术要求：天然石英矿石因形成的地质条件不同，直接影响了生产提纯后的高纯石英砂的质量，全球不同产地的天然石英矿的杂质含量、杂质分布、化学元素等指标各不相同。美国尤尼明生产的高纯石英砂利用的石英矿石是全球稀有的白岗岩矿石，经岩浆作用形成的火成岩，具有矿体规模大、石英中流体杂质少、矿石品质稳定等优点。而国产厂商使用的脉石英多形成于岩浆热液条件，虽然石英含量高，但具有石英中流体杂质多、矿体规模小、矿石品质不稳定等缺点。因此，对国内矿石