中國(guó)粉體網(wǎng)訊 熔融石英又稱(chēng)石英玻璃,，是以天然石英,，包括硅石、水晶為原料,，經(jīng)高溫熔融而制得的一種過(guò)冷液體,。我國(guó)的石英玻璃產(chǎn)業(yè)隨著我國(guó)國(guó)防科技和軍事工業(yè)的發(fā)展而快速發(fā)展，石英玻璃的產(chǎn)量和質(zhì)量得到很大提高,，但與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平相比,，在石英玻璃的高純度、熔制設(shè)備和節(jié)能控制方面還有較大差距,。
熔融石英行業(yè)現(xiàn)狀
熔融石英分為透明和不透明兩大類(lèi),。透明熔融石英又可分為普通石英玻璃、高純石英玻璃和摻雜石英玻璃,。按照產(chǎn)品形狀可分為：管材,、棒材、板材,、坩堝,、鐘罩以及石英玻璃纖維石英棉。從特殊功能方面還有低溫膨脹熔融石英、耐輻照熔融石英,、透紫外線(xiàn)或紅外線(xiàn)熔融石英玻璃等,。
熔融石英的制造工藝特殊，與一般玻璃制品不同,。生產(chǎn)熔融石英有兩大難點(diǎn)：一是熔化溫度高,、黏度大，氣泡很難排除,；二是熔融石英要獲得優(yōu)良性能必須提高純度,，雜質(zhì)總量小于萬(wàn)分之一。
熔融石英工業(yè)在近幾十年發(fā)展特別迅速,，國(guó)內(nèi)外各熔融石英企業(yè)為適應(yīng)不同領(lǐng)域的需要開(kāi)發(fā)了許多新品種,。如德國(guó)HERAEUS公司開(kāi)發(fā)的低羥基熔融石英玻璃、粉料光學(xué)級(jí)熔融石英玻璃,、合成光學(xué)級(jí)熔融石英玻璃以及不透明熔融石英玻璃,。美國(guó)GE QUARTZ公司開(kāi)發(fā)的用于紫外線(xiàn)殺菌燈的摻鈦管、用于特種電光源的摻鈰管以及具有超高純寬紫外線(xiàn)透過(guò)能力的熔融石英玻璃等,。
國(guó)內(nèi)方面,，釆用連續(xù)熔化工藝制造電光源用熔融石英玻璃管已經(jīng)形成規(guī)模，一些產(chǎn)品已經(jīng)趕上國(guó)外先進(jìn)水平,，且由于價(jià)格較低具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力,。但目前熔融石英生產(chǎn)過(guò)程中的能耗問(wèn)題導(dǎo)致了企業(yè)的生產(chǎn)成本在不斷增加，利潤(rùn)空間減少,，行業(yè)發(fā)展受阻,。據(jù)中國(guó)粉體網(wǎng)編輯了解，能源消耗占熔融石英生產(chǎn)成本的50%以上,，能耗問(wèn)題已成為制約硅材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸,。
除了能耗問(wèn)題，另一主要技術(shù)難題是選擇保溫效果好且不與熔融石英反應(yīng)和選擇設(shè)計(jì)研究不影響熔融石英質(zhì)量的耐火材料,。目前國(guó)內(nèi)對(duì)熔融石英生產(chǎn)用耐火材料的報(bào)道幾乎為零,，極少數(shù)的報(bào)道也主要是針對(duì)石英玻璃管連熔爐用耐火材料方面進(jìn)行的研究。因此,，優(yōu)化熔融石英生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行及結(jié)構(gòu),、設(shè)計(jì)研究耐火材料和對(duì)關(guān)鍵設(shè)備研制改造，降低生產(chǎn)過(guò)程的能耗,，提高熔融石英的品質(zhì)，是我國(guó)石英玻璃行業(yè)亟待解決的問(wèn)題,。
熔融石英應(yīng)用前景
熔融石英突出的優(yōu)越性是其具有其他材料所沒(méi)有的獨(dú)特的綜合性能,，即非常低的熱導(dǎo)率、極好的抗熱振性，很高的變形溫度和軟化溫度,，很低的熱傳導(dǎo)能力,，很低的介電損失和從紫外線(xiàn)到紅外線(xiàn)的極寬的光譜范圍內(nèi)的光學(xué)透過(guò)能力。
在電光源行業(yè)中的應(yīng)用
電光源是將電能轉(zhuǎn)化為光能的器件,，廣泛用于日常照明,、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防和科研等方面,。熔融石英電光源主要產(chǎn)品包括低強(qiáng)度的節(jié)能燈,、殺菌燈以及高強(qiáng)度的汞燈、鈉燈,、金屬鹵化物燈等,，除此之外還包括紅外線(xiàn)燈、紫外線(xiàn)殺菌燈等,。殺菌燈主要用于醫(yī)療衛(wèi)生,、飲食行業(yè)、消毒處理,。汞燈,、鈉燈主要用于大型廣場(chǎng)及道路照明。
在光纖行業(yè)中的應(yīng)用
熔融石英材料是生產(chǎn)光纖預(yù)制棒和光纖生產(chǎn)過(guò)程中主要的輔助配套材料,，沒(méi)有質(zhì)量?jī)?yōu)異的原材料就無(wú)法生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的光纖產(chǎn)品,，從而無(wú)法進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn),。高純?nèi)廴谑⒒苁荕CVD,、PCVD及其衍生工藝技術(shù)中重要的原材料之一，它有嚴(yán)格的尺寸和純度要求,，在光纖制造過(guò)程作為新層的沉積基管,，要求為光導(dǎo)級(jí)，由此可見(jiàn)對(duì)材料的純度和內(nèi)在質(zhì)量要求很高,。
熔融石英材料是光纖預(yù)制棒的重要基礎(chǔ)材料,，而且熔融石英制品也貫穿于制棒和拉絲等光纖生產(chǎn)的全過(guò)程，目前我國(guó)的部分光纖用石英玻璃制品已達(dá)到了一定的水平,，但缺少尖端產(chǎn)品,，如高精度、高純度的石英玻璃基管,、外套管,。
在電子信息、半導(dǎo)體行業(yè)中的應(yīng)用
我國(guó)電子信息,、半導(dǎo)體制造發(fā)展迅速,，與此同時(shí)對(duì)關(guān)鍵材料也提出了明確的要求,，促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，熔融石英制造業(yè)成為電子信息,、半導(dǎo)體,、集成電路行業(yè)發(fā)展的受益者。因石英玻璃的高純度,、耐高溫,、低的熱膨脹等優(yōu)良性能而被大量采用。如：在對(duì)單晶硅片進(jìn)行摻雜,、擴(kuò)散,、氧化、退火等關(guān)鍵工序中使用的熔融石英擴(kuò)散管,；硅片外延工序使用的石英鐘罩,；硅片酸洗和超聲波清洗工序使用的支架；控制單晶硅工序中使用的石英坩堝等,。
在光學(xué)行業(yè)中的應(yīng)用
由于熔融石英的各項(xiàng)優(yōu)良性能,，所以在各種光學(xué)系統(tǒng)中、高,、低溫光譜測(cè)試系統(tǒng)中,，廣泛用作透鏡、棱鏡,、照相機(jī)鏡頭,、天文望遠(yuǎn)鏡等。因熔融石英的高透過(guò)和耐高溫性能而廣泛用于工業(yè)窯爐,、鍋爐及其他高溫場(chǎng)合的高溫觀測(cè)窗口,。在激光技術(shù)方面，各類(lèi)石英光纖,、濾紫外線(xiàn)石英玻璃等廣泛用于激光醫(yī)療,、工業(yè)激光加工、激光測(cè)距,、傳感,、儀器儀表等領(lǐng)域。
在航空航天行業(yè)中的應(yīng)用
熔融石英具有很低的熱膨脹系數(shù)和優(yōu)良的耐輻照性能,，因此,，它在航空業(yè)有廣泛用途。美國(guó)康寧公司研制的代號(hào)7971熔融石英具有超低膨脹系數(shù),，在0~200℃范圍平均線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)為零,，熱穩(wěn)定性特別好，密度低,、剛度好,、磨光性能好,。用該類(lèi)熔融石英制作大型天文望遠(yuǎn)鏡坯料，可制作直徑3.96m鏡坯,。濾紫外線(xiàn)耐輻照熔融石英具有很好的抵御高能射線(xiàn)的能力，同時(shí)可以過(guò)濾紫外線(xiàn)以保護(hù)內(nèi)部傳感器,。熔融石英還可以作為結(jié)構(gòu)件被用在太空飛船和航天飛機(jī)上,。
在其他行業(yè)中的應(yīng)用
在雷達(dá)上作為超聲延遲玻璃，超聲信號(hào)在熔融石英中的傳播速度要比金屬小十倍,，并且具有延遲溫度系數(shù)低的特性,。如果將大型熔融石英加工成多邊形，超聲波在多邊形玻璃中多次反射后可以延遲1微秒以上,，這樣可以從一系列反射中識(shí)別移動(dòng)目標(biāo)的雷達(dá)信號(hào),，并可測(cè)定移動(dòng)目標(biāo)方位，具有現(xiàn)實(shí)意義,。
在化工行業(yè)中,，由于熔融石英具有耐酸、耐高溫,、化學(xué)純度高等特性,，是一些化工生產(chǎn)設(shè)備的理想材料。實(shí)驗(yàn)室精餾水制取也一般采用石英玻璃精餾塔,。
在冶煉行業(yè)中,，熔融石英也是必不可少的材料。為測(cè)定鋼鐵液面溫度,，外罩為透明熔融石英,。工業(yè)窯爐上，熔融石英通常被作為高溫觀察窗以觀察爐內(nèi)熔化情況,�,？傻钟�300℃的溫差。
另外熔融石英具有熱膨脹系數(shù)極低,、化學(xué)穩(wěn)定性極好的特點(diǎn),，因此可用來(lái)制造精密儀器，如：波長(zhǎng)表,、干涉儀,、重力儀、陀螺儀等高精儀器,。
總之,，熔融石英由于其優(yōu)越的性能，被廣泛用于各行業(yè),。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展,，其應(yīng)用前景必將更廣闊,。
參考資料：
慎舟：熔融石英塊狀石英原料浸出提純技術(shù)及機(jī)理研究，武漢理工大學(xué)
蔣麗微,，等: 熔融石英行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展前景,，河南科技大學(xué)東海硅產(chǎn)業(yè)節(jié)能技術(shù)研究院
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