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石英砂问答

高品质石英砂用途(高纯石英砂国产化迫在眉睫)

发布时间:2023-03-20  人气: 92

高纯石英砂是一种国家战略性产品,SiO2含量一般高于99.99%,被广泛应用于集成电路、医学、军工、航天航空、光通讯、激光、电子工业尤其是高端的光学电子工程等高科技行业。
  
  高纯石英砂的生产技术在国际上大约20世纪70年代就开始研究了。当前世界上美国的科维亚(尤尼明)公司在这项生产技术上较为领先,并且操纵了世界上绝大部分的高端石英原料市场。其主要的特点是设备的专业化、自动化程度高、产品检测水平高、产品质量稳定。其公司生产的IOTA系列的高纯石英砂使用在各个高尖领域,石英中的元素杂质含量被公认为国际标准。
  
  挪威石英公司(The Quartz Crop)使用Norsk地区的石英,采用较为先进的提纯工艺制备技术制备出了高纯石英砂,但部分高质量的石英砂的原料也是来自于北卡罗来纳的Spruce地区。
  
  在全世界范围内除了美国的尤尼明和挪威石英公司,一些其他的全球供应商生产的高纯石英砂和国际上的标准相比,质量上还是有很大的差距。
  
  我国自从上世纪有高档石英材料以来,一直采用江苏连云港与四川冕宁等地产的纯天然水晶,通过酸洗、高温煅烧、水淬、研磨、过筛、“王水”浸泡、无离子水清洗、干燥等工艺精制成50~80目(Φ0.27~0.18mm,坩埚用)、70~120目(Φ0.212~0.12mm,俗称气炼灯工产品用)与90~220目(Φ0.16~0.07mm,石英锭用)水晶砂、再用98%以上氢氧焰或电弧产生2500℃以上高温融熔制备而成。
  
  20世纪后期因水晶资源枯竭,人们开始利用从马达加斯加、安哥拉、挪威、巴西等国进口的硅矿石替代水晶,制备高档石英材料用高纯石英砂。对于在硅矿石替代水晶生产石英材料上的研究,我国是研究比较晚的,大约在20世纪80年代才有相关的研究报道。目前,我国采用硅矿石替代水晶生产石英材料的技术是要远低于美国的,目前能稳定生产出的石英材料只能达到二、三、四级水平,高质量的石英材料仍需从美国进口。由于一、二级水晶资源的逐步枯竭,由石英砂制备高纯、超高纯石英砂的工艺日益得到重视。
  
  目前,我国的石英砂行业总体供给充分,中低端的普通石英砂,精制石英砂供给相对过剩,高纯以及超高纯石英砂对进口还有较强的依赖性,尤其是超高纯石英砂产品。与美国相比较,我国采用硅矿石替代水晶生产石英材料的技术相差较远。通常,我国制备的石英材料中含有大量的羟基,且纯度更不能与美国相提并论。
  
  而我国的国产石英砂的主要原因是结构组成性杂质问题。中美贸易争端开始后,随着高科技发展的迅速。目前我国生产的石英材料由于纯度低、羟基含量高,已经不能满足国家发展的需要了。因此,剔除石英砂中结构组成性杂质的重要性已上升国家层面,国产化的要求也越来越重要。
  
  目前,我国生产高档石英材料的高纯石英砂,主要来自三个方面:
  直接进口:直接进口尤尼明等公司的高纯石英砂,其特点是SiO2含量高,金属杂质低,气液包裹体少,质量稳定。但价格昂贵,限量供应,尤其是中美贸易摩擦以来,严重制约着我国高档石英材料及其下游产业的发展。
  进口精制:从安哥拉、挪威等国进口硅矿石,制备出金属杂质含量在30ppm左右。但气液包裹体含量偏高且质量不稳定,从而价格低,销售不暢,使国内高纯石英砂精加工企业生存困难。
  国产精制:我国是硅资源贮量大国,有不少品位高的硅矿石被开采。但由于下游行业主观意念及研究开发投入少等原因,使此项工作步履艰难。另外,国产硅矿石中气液包裹体确实含量高,难以剔除,销售价格极低,让人们望而却步。
  
  因此,利用国产硅矿石制备高纯石英砂的加工技术在国民经济和高科技领域当中具有重要的战略意义。

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