中國粉體網(wǎng)訊 目前高純石英砂主要通過天然石英礦石提純得到，產(chǎn)能與高品質(zhì)礦源密切相關(guān)，高純石英砂 ( 二氧化硅純度＞ 99.998%) 產(chǎn)業(yè)主要被擁有高品質(zhì)、高純石英原料礦的海外企業(yè)壟斷。據(jù)統(tǒng)計，美國尤尼明和挪威 TQC 共占據(jù)全球 80% 以上的 4N8 級純度以上市場。隨著全球范圍內(nèi)天然水晶和高品質(zhì)石英礦脈的逐漸枯竭，化學(xué)合成石英砂的工藝逐漸得到重視和研究。
合成高純石英砂技術(shù)現(xiàn)狀
相關(guān)資料顯示，合成砂的技術(shù)路線包含氣相合成法、化學(xué)沉淀法、溶膠-凝膠法、四氯化硅液相水解法等。國內(nèi)合成石英砂尚處于研究階段，幾種方法均處于實驗室小試階段，目前仍沒有大型生產(chǎn)線建成生產(chǎn)。
氣相合成法制備SiO2流程圖
沉淀法制備SiO2流程圖
天然高純石英砂與合成石英砂存在生產(chǎn)工藝技術(shù)和所用原料方面的諸多差異，合成石英砂目前在一些領(lǐng)域短期內(nèi)很難替代天然高純石英砂。但是合成石英砂因為在純度方面的優(yōu)勢，與天然高純石英砂的應(yīng)用場景會有不同。
應(yīng)用領(lǐng)域
合成石英砂具有高硬度、高耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性等良好的物理和化學(xué)性質(zhì)，其物理性質(zhì)與天然石英砂相似，具有良好的耐高溫性能、耐磨損性能、耐腐蝕性能、耐壓強度高、絕緣性能強等優(yōu)點。
在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，主要用于制造晶圓和LCD基板等關(guān)鍵部件，對于半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展起到了重要的推動作用。
在光電領(lǐng)域，合成石英砂因其出色的折射率和透過率，被廣泛應(yīng)用于光學(xué)薄膜、光學(xué)儀器以及激光器等設(shè)備中。
在太陽能電池制造方面，可以作為電池背板和電池支撐基座等關(guān)鍵部件，幫助提高太陽能電池的性能和穩(wěn)定性。
在化工行業(yè)，用于制造催化劑和吸附劑等。其高硬度和化學(xué)穩(wěn)定性也使其成為制造耐酸玻璃器皿、化學(xué)儀器和實驗器材的理想材料。
在光伏領(lǐng)域，生產(chǎn)光伏領(lǐng)域石英坩堝時，由于光伏單晶熱場對使用壽命的要求較高，石英坩堝不僅要求石英砂SiO₂含量高，還需要控制雜質(zhì)元素鋁、鋰、鈉、鉀、鐵、鈦等；此外，羥基含量的控制也至關(guān)重要。但從業(yè)界進度來看，摻雜工藝并未全面突破。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向
工藝難度和高成本都是合成砂亟待解決的問題。所以想量產(chǎn)合成砂，并解決高純砂的瓶頸約束路還很長，能否完全替代天然砂還有待商榷。首先，合成砂純度比天然石英更高，但是做坩堝內(nèi)層砂純度并不是越高越好，純度太高反而耐溫性會下降。其次，合成砂成本比天然石英砂高出幾倍，用在半導(dǎo)體坩堝上有經(jīng)濟性，但用在價格更低的光伏坩堝上，經(jīng)濟性低。
布局、發(fā)展高純合成石英砂的企業(yè)
石英股份在投資者互動平臺稱，合成石英砂因為在純度方面的優(yōu)勢，與天然高純石英砂的應(yīng)用場景會有不同，目前公司也儲備有合成石英砂相關(guān)技術(shù)。
據(jù)江蘇德鑫科技披露，江蘇德鑫科技是行業(yè)內(nèi)首家實現(xiàn)人工合成石英砂量產(chǎn)的企業(yè)，目前5N9純度的合成砂已經(jīng)得到頭部光伏企業(yè)認證，并且開始批量供貨，成為人工合成石英砂方向的破局者，其產(chǎn)品應(yīng)用效果和天然砂一樣的水平。
壹石通稱，可通過“人工模擬自然過程”的合成技術(shù)實現(xiàn)高端高純石英砂的量產(chǎn)，擺脫高純度石英砂生產(chǎn)對于稀缺優(yōu)質(zhì)礦石資源的依賴。
江瀚新材，在超高純6N級合成石英砂技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域另辟蹊徑，采用原料四氯化硅SiCl4和硅酸乙酯及粒徑適度的石英砂進行合成，能夠滿足高端石英應(yīng)用領(lǐng)域的指標。
仕凈科技公司旗下仕凈光能與惟忻元電力簽署合成高純度石英砂戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，雙方合作目標為實現(xiàn)6N級別高純度石英砂量產(chǎn)，其產(chǎn)品應(yīng)用范圍包括但不限于芯片的拋光材料、光伏坩堝材料、半導(dǎo)體用封裝材料和醫(yī)藥制作材料等。
凱盛科技披露投資者關(guān)系活動記錄表顯示，公司合成石英砂是從工業(yè)硅制備有機硅烷，滿足不同功能要求，可以應(yīng)用于電子級硅溶膠、電子封裝材料、半導(dǎo)體器件等。
三豐智能消息，公司與武漢工程大學(xué)簽署《關(guān)于人工合成超高純硅溶膠及超高純石英項目合作協(xié)議》，雙方擬充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，資源共享，共同在超高純（6N以上級別）硅溶膠制備、人工合成超高純石英材料研發(fā)及生產(chǎn)領(lǐng)域開展深入合作。
近日，三豐智能在投資者互動平臺表示，公司超高純石英砂項目目前正處于實驗室批次送檢驗證階段。
總結(jié)
目前的國際形勢決定了石英砂，石英砂原礦屬非再生資源。依靠進口高純砂來彌補國內(nèi)的短板不是長久之計，肯定可以找到代替品。但是，人造合成石英砂仍在進步，能夠替代天然石英砂還為時過早，只能解決部分需求。未來人造合成石英砂的發(fā)展方向?qū)⑹翘岣咂浼庸ば阅堋⒔档推浯嗔研裕詳U大其應(yīng)用范圍。
參考來源：
[1]張鵬遠等，合成石英砂工藝概況及幾種石英砂的檢測數(shù)據(jù)對比分析
[2]韓靜香等，化學(xué)沉淀法制備納米二氧化硅
[3]上海有色網(wǎng)、光儲新視界、證券之星、同花順財經(jīng)、界面新聞、金融界等
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/九思）
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