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簡析國內高純石英砂產業發展概況
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簡析國內高純石英砂產業發展概況

分類:
新聞資訊
發布時間:
2020-03-20
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簡析國內高純石英砂產業發展概況

 

 

高純石英因其產品具有耐高溫、耐腐蝕、低熱膨脹性、高度絕緣性和透光性等優異的物理化學性質,廣泛應用于光伏、電子信息、光通訊和電光源等高新技術產業,在戰略性新興產業中具有重要地位和作用。高純石英因其產品具有耐高溫、耐腐蝕、低熱膨脹性、高度絕緣性和透光性等優異的物理化學性質,廣泛應用于光伏、電子信息、光通訊和電光源等高新技術產業,在戰略性新興產業中具有重要地位和作用。

 

我國高純石英砂的資源概況

 

目前國內對高純石英的定義并沒有統一的國家標準。通常將SiO2含量大于99.95%、Fe2O3含量小于0.0001%、Al2O3含量小于0.01%的石英砂劃歸為高純石英砂。作為一種雜質含量極低的高純石英,是一種稀有礦物,只有在滿足特定的化學和物理參數的地質條件下才能形成,只有為數不多的礦床能夠為高純石英的加工提供原材料。國際上分布在美國北卡羅來納州Spruce Pine地區的花崗質偉晶巖,是全球唯一受到阿樂漢尼綠片巖運動影響的高純石英礦床。

 

對于國內,石英資源儲量豐富、種類多,但是質量不高,多為石英巖、石英砂巖和天然石英砂。以前高純石英產品生產選用的原料主要為水晶,分布在四川、廣西、貴州、黑龍江等地區;但截至2017年底,天然水晶資源資源儲量僅為0.69萬t。隨著我國水晶資源的枯竭,國內開展了以SiO2含量為2N左右的其他石英礦物原料替代天然水晶加工高純石英的研究,如脈石英、石英巖等,仍未發現具有工業價值的大型花崗偉晶巖礦床。

 

我國具有工業價值的高純石英(水晶、脈石英)礦床按其成因主要可分為:熱液含晶石英脈型礦床、碳酸鹽巖中熱液型水晶礦床、變質流體含晶脈石英礦床三種。印支、燕山期巖漿活動發育地區和強烈變質巖發育地區是水晶、脈石英礦成礦有利地帶。根據我國已有水晶、脈石英礦床分布特征,劃分了庫衛-清河、東昆侖、東秦嶺-大別、東海-贛榆、吉中—延邊、阿拉善、遼東、魯西隆起、武夷山、湘中等10個高純石英重點成礦遠景區。

 

 

高純石英砂的主要應用概況

 

 

由高純石英砂生產的石英管、單晶石英坩堝及石英器件等石英制品,是電光源行業中生產高端照明產品、光伏行業及半導體行業生產單晶硅過程中不可或缺的重要支撐材料。

 

半導體領域

 

 

高純度石英材料是半導體硅片生產過程中的關鍵材料,在硅片制造過程中的擴散、蝕刻等環節發揮關鍵作用。

 

石英材料在半導體行業產業鏈中的應用

 

近年來,隨著物聯網、區塊鏈、汽車電子、無人駕駛、5G、AR/VR及AI等多項創新應用發展,半導體行業保持高景氣度。根據HIS Markit的統計,2017年全球半導體市場營收規模為4290億美元,而近年來預計維持在3%左右的年增長率。

 

全球半導體營收預測

 

光伏領域

 

在光伏領域中,由于高純石英砂的耐高溫性及熱穩定性良好,被主要用于制造拉制單晶硅用的石英坩堝。我國光伏產業目前已經基本掌握太陽能電池制造、多晶硅生產等關鍵工藝技術,主要裝備逐漸實現自動化,產業規模快速提升,生產成本持續下降,已形成完整的產業鏈。在太陽能電池行業快速增長的帶動下,單晶硅石英坩堝的原料高純石英砂,市場規模也不斷擴大。預計到2020年光伏產業規模將達到1370億美元。石英坩堝作為光伏組件的生產原料,隨著光伏產業的發展,石英坩堝的市場需求不斷增加。

 

2011—2019年全球光伏市場規模(億美元)

 

 

電光源領域

 

電光源石英制品可以用于生產紫外管,高純石英管,透明管燈,廣泛運用于照明及特種光源行業,比如白熾燈、鹵素燈、HID燈、殺菌設備以及半導體行業所用的LED燈等。隨著LED對白熾燈的替代加快,LED市場規模和滲透率不斷提升,預計到2020年滲透率將達63.9%。石英管作為LED的制作原料,市場需求也會不斷增加。

 

2009—2018年全球LED照明市場規模

 

我國高純石英砂的供給概況

 

據中國建筑玻璃與工業玻璃協會數據,我國石英產量逐年上升,2018年中國石英砂產量8255萬t,其中,普通石英砂產量3518萬t,精制石英砂產量3518萬t,普通高純石英砂(SiO2≥99.5%)產量達到636萬t,占比較低。

 

2014—2018年中國石英砂分品種產量圖(萬t)

 

 

高純石英砂產能嚴重不足,目前國內僅有石英股份可以批量化生產高純石英砂。石英股份2009年投產高純石英砂,一舉打破了國外壟斷,成為國內石英行業的龍頭企業。2017年公司實現高純石英砂銷售10677噸,營收達到0.36億元,同比增速108.04%,發展勢頭良好。盡管如此,礙于國內高純度石英資源匱乏的緣故,石英股份所用的礦石基本來自國外采購。據公告披露,石英股份通過美國Unimin公司中國獨家代理商北京雅博進口高純石英砂。

 

高純石英砂產能不足與需求的增長導致國內高純石英砂不能滿足發展需求,目前主要依賴進口。2018年高純石英(SiO2>99.99%的硅)進口量14萬t,出口量僅0.18萬t。

 

 

2009—2018年我國含硅量≥99.99%的硅(HS28046190)進、出口量統計(萬t)

 

我國高純石英砂產業發展中的問題與展望

 

1

高純石英砂資源匱乏

我國高純石英砂資源匱乏,產能不足,嚴重依賴進口。而其又是高端產業的支撐材料。是否可以考慮將高純石英納入關鍵礦產或戰略性非金屬礦產目錄清單,從政策法規和國家戰略層面,在高純石英找礦勘查、加工工藝、產業發展等方面給予有力支持。

 

2

高純石英原料選擇與分級分類評價體系缺失

石英原料質量評價體系不完善,至今尚未出臺統一產品標準。國內對高純石英砂原料選擇也具有一定的盲目性,單純的認為純度2N的石英原料就能夠簡單的選出高純石英砂,但往往投入大量財力物力也難以實現目標。純石英砂產品質量優劣與其原料中雜質元素含量高低并非簡單對應關系,而是與原料中雜質的可選性有關。高純石英砂原料不能僅以SiO2含量為標準,必須結合石英的嵌布特性、結晶特性、包裹體含量及大小、雜質離子的分布等性質綜合考慮。

 

3

加工技術與國際先進水平仍有較大差距

我國的高純石英制品主要應用于半導體、光伏和電光源等行業,但大多數企業并未掌握高純石英制品精細加工的核心技術,產品基本處于中低端水平,難以滿足高端電光源、半導體及光伏行業的品質要求。綜合加工技術、裝備起步較晚、技術保密等原因,我國高純石英技術與國際先進水平差距依然很大。

 

小結

 

高純石英已成為新能源、光導纖維、激光、信息技術、航空航天、微電子等高技術領域不可替代的關鍵原材料。隨著中國制造2025的不斷推進,突破高純石英砂資源、加工技術及裝備的困境也愈發重要。

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