高纯石英砂简介

高纯石英砂，为杂质含量为8~50μg·g-1，SiO2含量为99.995~99.999wt%的石英砂，其中又可分为8~10μg·g-1、10~20μg·g-1、20~50μg·g-1等级别的高纯石英砂。由于高纯石英砂没有详细的分类标准，现在主要以各企业产品杂质含量等级为准。高纯石英砂原矿储量丰富，但随着一二级水晶资源枯竭，部分国家高品质石英原矿限制出口，高纯石英砂依然是仅有几个发达国家可以生产，国外生产高纯石英砂的厂家主要有美国尤尼明公司、美国颗粒加工与分级公司、日本东芝陶瓷公司、俄罗斯圣彼得堡石英公司、日本星火产业株式会社、日本信越石英公司、英国石英技术公司、德国赫劳斯石英公司、法国圣戈斑工业集团等。目前， Unimin公司在美国北卡莱罗纳州的加工厂仍然掌控着世界高纯石英砂的市场。可供选择的少数供应商有挪威微晶，其从挪威西部Drag地区生产出超纯石英砂。2011年，法国Imerys公司将其基于美国Spruce Pine地区的Feldspar 公司以及 K-T Feldspar 公司和挪威微晶公司合并，并被他们合资的企业The Quartz公司所持有和运作，两家公司都有着雄厚的技术支撑，他们将其矿产加工专长合并以开发高纯度石英砂产品。

我国脉石英储量巨大，已探明的各类天然石英储量约100亿吨左右，具有资源数量优势，但质量上存在难以克服的天然缺陷，如广泛性存在流体包裹体、矿物包裹体。这些天然缺陷，成为制约我国超高纯石英生产的瓶颈。

目前高纯石英砂市场主要被美国尤尼明公司所垄断。我国仅有太平洋石英公司、凯达石英公司等为数不多的企业可生产杂质元素含量为20~50μg·g-1的高纯石英砂。

国内高纯石英市场中，根据产品粒度有多个产品品种，一般有40目~70目、70目~140目、<140目产品等，其中40目~70目、70目~140目产品用途最广泛，是目前国内高纯石英市场上的主流产品。

生产厂家：全球仅美国尤尼明、挪威TQC、江苏太平洋石英股份有限公司三家企业具备量产高纯石英砂的能力，国内其他有江苏阳山、东海几家小工厂、 辽宁锦州几家小厂、凯盛石英太湖公司等，但无法稳定批量供应。 德国以贺利氏石英公司，俄罗斯圣彼得堡石英公司和日本信越石英公司

高纯石英砂的原料

世界上只有少数几种原矿可以生产高纯度的石英砂用于高科技工业。这种原矿资源储量较少，由于开采力度加大，已经逐渐枯竭。传统的天然水晶简单提纯的生产方法远远不能满足工业生产的需要，已逐渐从其他石英矿石中寻找高纯石英。我国硅石资源种类繁多，储存量大。石英岩、石英砂岩和脉石英是我国生产高纯石英砂的主要原材料。

1）石英岩：石英岩是一种以石英为主的变质岩。它是由石英砂岩和硅质岩石变质作用形成的。其中二氧化硅含量在85%以上，此外还含有少量云母矿物、赤铁矿和针铁矿。青海、辽宁和陕西是石英岩的主要分布区域。

2）石英砂岩：石英砂岩是由石英颗粒胶结而成的沉积岩。其二氧化硅含量高达95%，主要为硅质胶结，铁胶结量小，页岩含量少。石英砂岩的结构稳定，通常为淡褐色或红色。福建、广东、广西南部、海南西北部和山东北部沿海地区是石英砂岩矿床的主要分布区域。

3）脉石英：脉石英是由地下岩浆分泌的硅热液填充在岩石裂隙中而形成的。脉石英常与水晶伴随产生，脉状是脉石英矿的主要呈现形式，它的二氧化硅含量高达99%。伴生矿物有黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿等。四川、黑龙江、湖北等地的变质岩区是脉石英矿床的主要分布区域。

随着国民经济和科学技术的飞速发展，石英砂的应用已不再是局限于玻璃制品、建筑材料等一些对原料质量要求不高的传统领域，更多的开始涉入高新技术产业领域，现代科学技术的重要新型功能材料。

高纯石英在高科技领域的应用是多方面的。近年来，高纯石英砂已成为新能源太阳能、光导纤维、信息技术、激光、航空航天、国防军工、核动力能源储存玻璃（防辐射）、高温玻璃、集成电路、石英坩埚、硅锭、硅棒、硅片、单晶硅、多晶硅、仪器仪表、化工等高技术领域不可替代的关键原材料，其在各领域的应用简述如下：

（1）在半导体工业中的应用

半导体行业所用石英砂对纯度要求最严格。从提拉法单晶硅生长到切克劳斯基坩埚、以及超净工作室的晶片加工过程，都用到高纯石英砂。熔融石英是半导体工业制品所需基础材料，因此半导体工业用高纯石英需要高纯度和优良的耐高温性能（如耐热冲击、热稳定性），使其能够承受晶片制备快速热处理过程中高温度梯度与高传热率，高纯度石英能有效阻止晶片生产过程中的杂质污染。

（2）在高温灯管中的应用

高纯石英是生产耐高温石英灯管的基本原材料，高温灯管利用了对光线超强的透过性、石英优异的耐热冲击性能以及热稳定性。高纯石英砂常用来生产高性能、耐高温灯具，如紫外灯、高温汞灯、氙灯、卤素灯、高强度气体放电灯。

（3）在通信工业的应用

高纯石英砂制备得到的高性能石英玻璃制品，是通信工业用光导纤维及附属光电元件生产的基本原料，用来生产单模和多模光纤预制棒，石英套管。石英玻璃材料做成的器件应用尤为广泛，如：石英扩散管、大型扩散钟罩、石英清洗槽、石英炉门等多种产品，单一组份的SiO2石英玻璃成为整个产业链中不可缺少的一环。

（4）在光学工业中应用

高精度显微光学仪器生产、高清晰度、高透光率的光学透镜、准分子激光光学装置、投影仪等其他的光学专业高级应用。

（5）微电子工业中应用

在微电子工业中，高纯石英砂半导体行业的主要塑封材料，高纯石英砂制备的球形石英砂，能和环氧树脂、固化剂、各种添加剂等复合使用，可以节约封装成本，还可用作电子基板材料等。高纯石英砂是特种石英光学玻璃的基础性原料。石英玻璃具有一系列优于普通玻璃的物理化学性能，非常强的透光性能，并具有良好的电绝缘性，可用于特种玻璃、高压强电流领域，如海底探测仪、航空航天等领域，化学惰性极好，可用作耐强酸容器。

（6）金属硅的基础原料

金属硅是用于生产太阳能电池的光伏产业中最常见的材料，是高纯度单晶硅与多晶硅的生产原材料。金属硅还可用于钢铁工业冶炼硅铁合金，作为多种金属冶炼的还原剂，作为铝合金中的有用组元，用于电子工业作为超纯硅的原料，可用作生产高温电热原件硅钼棒，以及生产三氯氢硅、硅树脂、碳化硅等化工产品。