中國粉體網訊 高純石英砂廣泛用于電光源、光纖通信、太陽能電池、半導體集成電路、精密光學儀器、醫用器皿、航天航空等高科技行業，對一個國家的科技發展具有重要作用，是具有戰略性意義的資源。而受制于高品質礦源，國內高純石英砂市場在下游產業帶動下，處于供不應求的狀況，市場長期被國外壟斷著。尤其近些年半導體、光伏產業的發展，使得高純石英砂供需矛盾凸顯，成為業內熱議的話題，高純石英砂產業鏈備受業內追捧。那么，高純石英砂到底是如何界定的？
來源：石英股份
標準的角度
目前國內對于高純石英砂沒有統一的標準界定。
湖南省曾于2016年公布地方標準DB43/T1167-2016高純（SiO2≥99.997%）石英砂，標準適用于以天然石英礦物為原料，經酸浸、煅燒、水淬、烘干、粉碎、篩分、提純、色選、磁選等工序加工而成的石英砂。
產品按二氧化硅的含量分為一級、二級、三級。并對產品技術指標做了如下要求。
國家標準GB/T32649-2016光伏用高純石英砂于2016年11月1日開始實施，標準適用于光伏用高純石英砂，產品用于多晶硅、單晶硅光伏生產用的擴散管、承載器及電弧法坩堝等石英制品。該標準從外觀、粒度、二氧化硅含量、雜質元素含量等方面作出了如下技術要求。
此外，行業標準SJ/T3328-2016電子產品用高純石英砂標準中規定了電子產品的技術條件、分析方法通則、灼燒矢量的測定、二氧化硅的測定、鐵的測定、銅的測定、鉻的測定、鋁的測定以及鉛的測定。
其中，SJ/T3328.1-2016電子產品用高純石英砂第1部分技術條件適用于電子產品用高純石英砂，可用于制造半導體石英器件的管、棒、塊、板、片以及坩堝等器件。技術要求如下：
外觀：電子產品用高純石英砂為具有一定透明度的白色顆粒，應無異色、肉眼可見的雜質。
二氧化硅含量：應符合表1規定。
粒度：粒徑應在70μm～350μm。
雜質元素含量：應符合表2規定。
政策的角度
鑒于硅材料在現代電子信息產業以及能源產業中的地位，以及在國家戰略性產業和支柱性產業發展進步過程中發揮的不可替代的作用，國家出臺了系列政策支持石英砂產業的發展，尤其是具有較高附加值及發展前景的高純石英砂。
工信部《產業關鍵共性技術發展指南（2017年）》中提出石英玻璃可持續制備技術的主要技術內容包括：優質石英礦產開發技術；高純石英原料提純技術；高純石英原料粒度級配及形貌等與熔制工藝（電熔和氣煉等）適應性技術等等。
《產業結構調整指導目錄（2019年本）》鼓勵信息、新能源、國防、航天航空等領域用高品質人工晶體材料、制品和器件，功能性人造金剛石材料生產裝備技術開發；高純石英原料（純度大于等于99.999%）、半導體用高端石英坩堝、化學氣相合成石英玻璃等制造技術開發與生產；航天航空等領域所需的特種玻璃制造技術開發與生產；高純納米級球形硅微粉與高純工業硅的生產、應用及其技術裝備開發與應用。
《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2018年版）》提出高純石英砂，性能要求：Fe、Mn、Cr、Ni、Cu、Mg、Ca、Al、Na、Li、K、B共12種元素總含量＜6ppm。應用領域：高品質石英制品。
半導體用大尺寸高純石英擴散管，規格：外徑300～400mm，偏壁厚≤0.6mm，金屬雜質含量＜13ppm，長期使用溫度：1150℃。應用領域：半導體領域、集成電路。
半導體級電弧石英坩堝，規格：14~24寸；內層純度：所有金屬雜質含量＜12ppm；強度：1500度高溫變形率＜2%；壽命可達200小時。應用領域：集成電路。
《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2019年版）》對高純石英砂、半導體用大尺寸高純石英擴散管的性能要求與2018年版相同。光纖預制棒燒結用石英爐管，性能要求：外徑＞200mm，長度＞2000mm，高溫區壁厚偏差±0.5mm，羥基含量<20ppm，金屬雜質含量＜20ppm，高溫區域的部分應能承受2000℃高溫。應用領域：光纖預制棒制造。
《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2021年版）》沒有列舉高純石英砂，但對半導體用高純石英玻璃制品作出的性能要求是：
（1）石英擴散管：外徑300～400mm，偏壁厚≤0.6mm，金屬雜質含量＜13ppm；
（2）石英外管、內管、工藝管、石英舟：羥基含量<30ppm，垂直度<1mm，管口平面度<0.1mm，壁厚偏差<0.5mm。
企業的角度
受業內認可的高純石英砂生產商主要有三家：美國尤尼明UNIMIN、挪威TQC以及國內的石英股份。
美國的UNIMIN以Spruce Pine的花崗偉晶巖為原料提純高純石英砂，壟斷了80%的高純石英砂市場，是眾多高端石英玻璃材料企業的供應商。產品主要有四種規格，即IOTA-CG、IOTA-4、IOTA-6、IOTA-8，被業內視為標準。
挪威TQC，2011年，由IMERYS和NORSK MINERAL合資成立。有兩種規格：NC-4A和NC-4X，主要用來生產單晶硅拉制用石英玻璃坩堝。
UNIMIN和TQC產高純石英砂的雜質元素含量（ppm）
南京大學和江蘇太平洋石英股份有限公司聯合研發的高純度石英砂項目，于2009年建成了年產9000噸的高純石英砂生產線，產品的純度超過了CG砂標準。依據石英股份2021年度報告，公司高純石英砂2021年銷售量23,611 噸，其中外銷部分14,067 噸，自用部分9,544噸。
半導體級高純石英砂
太陽能級高純石英砂
2014年石英股份首次公開發行股票招股意向書中提到高純石英砂為總體雜質含量在22ppm以下，單類堿金屬（鉀、鈉、鋰）含量均小于1ppm的石英砂。
業內專家的角度
國外學者主要根據石英中的有害元素含量對高純石英進行分類。國內一部分學者僅基于SiO2的純度對高純石英進行分類；一部分學者則基于SiO2的純度和有害雜質元素含量的上限對高純石英進行分類。
陳培榮教授2017年在《高純石英砂的生產現狀和前景》報告中提出高純石英砂是指由天然石英礦物經過一系列物理-化學提純技術生產的粒度集中分布在0.1~0.45mm的高純石英玻璃原料。國際公認的高純石英砂是等于或高于UNIMIN公司IOTA-CG標準，即12種元素雜質（Fe、Mn、Cr、Ni、Cu、Mg、Ca、Al、Na、Li、K、B）的總含量小于20ppm，其中堿金屬（K、Na、Li）分別小于1ppm。
汪靈教授等提出高純石英是SiO2純度大于99.9％的石英系列產品的總稱。其產品等級可按SiO2純度進行劃分，即低端ｗ（SiO2）≥99.9％（3N），中端ｗ（SiO2）≥99.99％（4N），高端ｗ（SiO2）≥99.998％（4N8）；也可以按產品中Fe、Mn、Cr、Ni、Cu、Mg、Ca、Al、Na、Li、K、B、Ti等雜質元素總量進行劃分，即低端≤1000×10-6，中端≤100×10-6，高端≤20×10-6。每個等級的高純石英可按粒度分為40～80目、80～140目、80～200目、80～300目等品種。
侯清麟教授等認為石英砂是一種半透明的硅酸鹽礦物，其主要成分是 SiO2，當SiO2含量高于99.99%時稱其為高純石英砂。
縱觀國內對高純石英砂的研究，業內對普通石英砂與高純石英砂的SiO2純度的下限、有害元素的類別及含量上限的確定尚有分歧。尤其是近年來，新興起的光伏玻璃、Low-E玻璃、超白浮法玻璃等新型玻璃產業，降低了對SiO2的純度要求。而且不同雜質元素對石英性能的影響不同，如Al影響石英中的光傳導速率，Fe、Mn 等金屬元素降低石英的光透過率，P和 B含量過高的石英不能用于光伏產業。由于不同產業需要不同質量的石英，使得高純石英砂質量沒有統一的標準。
結合不同的角度，小編認為狹義上來說（拋開化學合成法），高純石英砂是由天然石英礦物經研磨、分級、重選、磁選、浮選、酸浸、高溫氯化焙燒等工序加工而成的石英砂。
從外觀上，應該是具有一定透明度的白色顆粒，無異色。從粒度上，40-160目。從純度上，SiO2含量高于99.99%。Fe、Mn、Cr、Ni、Cu、Mg、Ca、Al、Na、Li、K、B、Ti雜質元素總含量小于22ppm，其中堿金屬（K、Na、Li）分別小于1ppm。
參考資料：
王自國.我國高純石英產業戰略布局思考
李光惠等.高純石英原料作為戰略性礦產的分析及建議
侯清麟等.高純石英砂制備技術研究現狀
汪靈等.中國高純石英技術現狀與發展前景
王九一.全球高純石英原料礦的資源分布與開發現狀
陳培榮.高純石英砂的生產現狀和前景
石英股份、工信部、國家標準化管理委員會等
（中國粉體網編輯整理/黑金）
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