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(yī)用器皿、航天航空等高科技行業(yè),，對一個國家的科技發(fā)展具有重要作用,，是具有戰(zhàn)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(yè)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(yè)的發(fā)展，使得高純石英砂供需矛盾凸顯,，成為業(yè)內熱議的話題,，高純石英砂產業(yè)鏈備受業(yè)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(yè)標準SJ/T3328-2016電子產品用高純石英砂標準中規(guī)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(guī)定,。
粒度：粒徑應在70μm～350μm,。
雜質元素含量：應符合表2規(guī)定。
政策的角度
鑒于硅材料在現代電子信息產業(yè)以及能源產業(yè)中的地位,，以及在國家戰(zhàn)略性產業(yè)和支柱性產業(yè)發(fā)展進步過程中發(fā)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(yè)的發(fā)展，尤其是具有較高附加值及發(fā)展前景的高純石英砂,。
工信部《產業(yè)關鍵共性技術發(fā)展指南（2017年）》中提出石英玻璃可持續(xù)制備技術的主要技術內容包括：優(yōu)質石英礦產開發(fā)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(yè)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(fā),；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(fā)與生產,；航天航空等領域所需的特種玻璃制造技術開發(fā)與生產,；高純納米級球形硅微粉與高純工業(yè)硅的生產、應用及其技術裝備開發(fā)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(guī)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(guī)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(qū)壁厚偏差±0.5mm，羥基含量<20ppm,，金屬雜質含量＜20ppm,，高溫區(qū)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(yè)的角度
受業(yè)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(yè)的供應商。產品主要有四種規(guī)格，即IOTA-CG,、IOTA-4,、IOTA-6、IOTA-8,，被業(yè)內視為標準,。
挪威TQC，2011年,，由IMERYS和NORSK MINERAL合資成立,。有兩種規(guī)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(fā)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(fā)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(yè)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(yè)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(yè),，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(yè)。由于不同產業(yè)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(yè)戰(zhàn)略布局思考
李光惠等.高純石英原料作為戰(zhàn)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(fā)展前景
王九一.全球高純石英原料礦的資源分布與開發(fā)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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