中國(guó)粉體網(wǎng)訊 高純石英砂、超細(xì)石英粉作為重要的工業(yè)礦物原料,，廣泛用于集成電路,、光纖、塑料,、橡膠,、涂料、玻璃,、陶瓷,、化工,、塑料、橡膠,、磨料,、濾料、冶金鑄造,、防火材料等工業(yè),。
一、光伏用高純石英砂,、超細(xì)石英粉的技術(shù)要求
光伏用高純石英砂,、超細(xì)石英粉的外觀應(yīng)為具有一定透明度的白色顆粒且無(wú)異色；光伏用高純石英砂的粒度粒徑范圍應(yīng)在70-350μm內(nèi),，且在該粒徑范圍的累積質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)大于或等于90%,，粒徑小于100μm或大于300μm的累積質(zhì)量分?jǐn)?shù)均應(yīng)小于1%，一句話,，粒度分布需要一致性和一定形體整形保證,；光伏用高純石英砂、超細(xì)石英粉中二氧化硅含量應(yīng)大于或等于99.99%,，灼燒失量應(yīng)小于或等于0.01%,；光伏用高純石英砂、超細(xì)石英粉的核心問(wèn)題是雜質(zhì),，雜質(zhì)含量超標(biāo)的光伏石英坩堝高溫強(qiáng)度低,，易發(fā)形，發(fā)形后的光伏石英坩堝在拉晶過(guò)程中隨著堝位的上升,，石英坩堝發(fā)形的凸出部分極有可能碰撞到尋流筒,，輕則影響正常拉晶，嚴(yán)重時(shí)將無(wú)法拉晶,，雜質(zhì)含量過(guò)高,，往往還會(huì)帶來(lái)石英坩堝在本體上的析晶，光伏用高純石英砂,、超細(xì)石英粉中雜質(zhì)元素總含量應(yīng)小于或等于25μg/g,，其中鉀、鋰,、鈉含量總和小于2.5μg/g,，鐵小于0.5μg/g，鋁小于20μg/g,，鈣小于1μg/g等等,，允許各種雜質(zhì)元素含量見(jiàn)下表。
▲光伏用高純石英砂各種雜質(zhì)元素允許含量范圍
二、國(guó)產(chǎn)高純石英砂,、超細(xì)石英粉行業(yè)痼疾—— “磨不細(xì),、混不均，分不散,，提不純”
當(dāng)前,，國(guó)產(chǎn)高純石英砂、超細(xì)石英粉普遍存在“磨不細(xì),、混不均,、分不散、提不純”行業(yè)痼疾,，在高品質(zhì)超細(xì)石英粉、高純石英砂為原料的高附加值石英產(chǎn)品生產(chǎn)中,，原料嚴(yán)重依賴國(guó)外進(jìn)口,。例如，近年來(lái)由于新能源,、太陽(yáng)能,、光伏、電池行業(yè)需求大爆發(fā),，拉制單晶硅的重要耗材——光伏石英坩堝的高純石英砂原料價(jià)格也一路上漲,，尤其是進(jìn)口高純石英砂因?yàn)樵蠅艛嗟木置妫瑑r(jià)格更是漲個(gè)不停,，價(jià)格一騎絕塵遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩開(kāi)國(guó)產(chǎn)高純石英砂,，光伏用高純石英坩堝價(jià)格因原料漲價(jià)也一路上行，目前一個(gè)石英坩堝的價(jià)格在1.2萬(wàn)元左右,，大約是去年同期的3倍還多,。
為了降低光伏用高純石英坩堝生產(chǎn)成本，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家通常在制備高純石英坩堝時(shí),，一般采用價(jià)格昂貴的,，進(jìn)口美國(guó)尤尼明公司高純石英砂或挪威高純石英砂作為制備高純石英坩堝內(nèi)層原料，使用相對(duì)經(jīng)濟(jì)的國(guó)產(chǎn)高純石英砂作為石英坩堝外層原料,，這樣既能降低一部分光伏用高純石英坩堝生產(chǎn)成本,，也能滿足拉制單晶硅的工藝性能需求，實(shí)屬無(wú)奈之舉,。
三,、氮化硅磨介環(huán)是研磨光伏石英坩堝所需原料高純石英砂、超細(xì)石英粉的不二選擇
如何提高國(guó)產(chǎn)高純石英砂,、超細(xì)石英粉產(chǎn)品質(zhì)量,，降低制備高純石英砂、超細(xì)石英粉生產(chǎn)成本，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家各顯其能用盡了水淬法,、化學(xué)法,、球磨、酸洗,、堿洗等一系列措施,，結(jié)果絕大部分廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品與國(guó)外同類產(chǎn)品質(zhì)量還存在較大差距。這里除了高純石英砂,、超細(xì)石英粉的原料礦石品質(zhì)除外,，制備高純石英砂、超細(xì)石英粉的設(shè)備,、技術(shù),、工藝、甚至理念與國(guó)外同行相比也存在著較大差距,。
例如,，全球領(lǐng)先的高科技工業(yè)陶瓷研發(fā)和制造商美國(guó)賽瑞丹公司(3M的全資子公司) ，主要生產(chǎn)光伏多晶硅鑄錠用陶瓷坩堝,、精密鑄造用熔融石英粉,、碳化硅陶瓷部件、氮化硼復(fù)合陶瓷等產(chǎn)品,。其生產(chǎn)制造熔融石英坩堝的高純石英粉體就是用氮化硅陶瓷磨介環(huán)研磨的,。美國(guó)賽瑞丹公司在造價(jià)約30-40萬(wàn)人民幣的罐體為2.8mX8m的連續(xù)球磨機(jī)里，投入近總價(jià)值4000多萬(wàn)人民幣約40噸氮化硅陶瓷磨介環(huán),，來(lái)研磨混料制備光伏石英坩堝所需高純石英砂,、超細(xì)石英粉原料。如此高價(jià)值的研磨磨介消耗性生產(chǎn)資料投入,，在國(guó)內(nèi)高純石英砂,、超細(xì)石英粉制備行業(yè)生產(chǎn)廠家看來(lái)是不可想象的。
▲威海圓環(huán)生產(chǎn)的研磨光伏高純石英砂,、超細(xì)石英粉所用的氮化硅磨介環(huán)
氮化硅磨介環(huán)研磨光伏石英坩堝所需原料高純石英砂,、超細(xì)石英粉的5種優(yōu)勢(shì)
氮化硅磨介環(huán)研磨光伏石英坩堝所需原料高純石英砂、超細(xì)石英粉的優(yōu)勢(shì)1,、氮化硅陶瓷磨介環(huán)硬度高,、磨耗低可大幅提升高純石英砂、超細(xì)石英粉粉體產(chǎn)品的純度,、質(zhì)量和附加值,。 氮化硅磨介環(huán)維氏硬度14-18Gpa，硬度僅次于金剛石和立方氮化硼,；在維氏硬度,、彈性模量,、抗壓強(qiáng)度、斷裂模量,、熱膨脹系數(shù),、比熱、使用上限溫度,、抗沖擊能力等研磨介質(zhì)的維度參數(shù)上,，氮化硅磨介都全面優(yōu)于常用的氧化鋯、瑪瑙等磨介,。
氮化硅磨介環(huán)24小時(shí)的磨耗只有百萬(wàn)分之一,，氮化硅磨介環(huán)因研磨消耗非常低，降低了研磨介質(zhì)的磨損及對(duì)研磨材料的污染,，有利于獲取更高純度的超細(xì)粉體,。
例如，當(dāng)前我國(guó)在研磨鋰電池隔膜用的高純氧化鋁粉體時(shí),，常用的是氧化鋯珠來(lái)研磨,，研磨一噸的氧化鋁粉體，磨耗大約五至六公斤左右的氧化鋯磨介,，損耗的氧化鋯磨介粉末以雜質(zhì)混合在氧化鋁粉體中，導(dǎo)致原先純度為99.99的氧化鋁粉的純度會(huì)降到到99.47,。雖然說(shuō)雜質(zhì)氧化鋯磨介粉末對(duì)鋰電池隔膜的危害性不是特別大,，但是也給氧化鋁粉體提純帶來(lái)難度，這也是我國(guó)造出來(lái)的鋰電池,，與日本制造的鋰電池性能相差較大的原因之一,。有試驗(yàn)表明，氮化硅作為研磨介質(zhì)24小時(shí)的磨耗只萬(wàn)分之一,，氮化硅磨介作為替代氧化鋯磨介作為研磨介質(zhì)可大幅提升高附加值粉體和高科技粉體產(chǎn)品純度,、質(zhì)量和成本，有望為我國(guó)科技產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)迭代提供新路徑,。
氮化硅磨介環(huán)研磨光伏石英坩堝所需原料高純石英砂,、超細(xì)石英粉的優(yōu)勢(shì)2、氮化硅磨介環(huán)使用壽命長(zhǎng),，經(jīng)濟(jì)性好,，性價(jià)比高。氮化硅磨介環(huán)因?yàn)橛捕雀�,，硬度僅次于金剛石和立方氮化硼,，其研磨效率高，降低了高純石英砂,、超細(xì)石英粉的生產(chǎn)成本,。氮化硅磨介環(huán)24小時(shí)的磨耗只有百萬(wàn)分之一，氮化硅磨介環(huán)因磨耗低導(dǎo)致其使用壽命長(zhǎng)，盡管氮化硅磨介環(huán)價(jià)格不低,，但是相對(duì)氮化硅磨介環(huán)近20年正常使用工作時(shí)間來(lái)講,，還算是非常非常物美價(jià)廉。
▲十年研磨工作的氮化硅研磨球柱結(jié)合體,、氮化硅陶瓷磨介環(huán)使用狀態(tài)對(duì)比
在威海圓環(huán)先進(jìn)陶瓷股份有限公司展廳,，可以看到連續(xù)工作近十年的氮化硅研磨球柱結(jié)合體、氮化硅陶瓷磨介環(huán)2種氮化硅陶瓷磨介,，將2個(gè)氮化硅研磨球柱結(jié)合體,、氮化硅研磨圈與未工作的磨介對(duì)比（如上圖），可以發(fā)現(xiàn)工作近十年的氮化硅研磨球柱結(jié)合體,、氮化硅陶瓷磨介環(huán)除了表明變得光滑一些,，還有棱角沒(méi)那么分明以外，氮化硅研磨球柱結(jié)合體,、氮化硅陶瓷磨介環(huán)的大小并沒(méi)有太大明顯的變化,。氮化硅陶瓷磨介環(huán)雖然生產(chǎn)制造成本高一些，但是從氮化硅陶瓷磨介環(huán)近20年全壽命周期生產(chǎn)使用成本優(yōu)勢(shì)來(lái)計(jì)算,，氮化硅陶瓷磨介環(huán)的經(jīng)濟(jì)性也是具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì),。
氮化硅磨介環(huán)研磨光伏石英坩堝所需原料高純石英砂、超細(xì)石英粉的優(yōu)勢(shì)3,、氮化硅磨介環(huán)相對(duì)氮化硅磨介球,、氮化硅磨介柱等同質(zhì)研磨介質(zhì)，氮化硅磨介環(huán)可以讓高純石英砂,、超細(xì)石英粉研磨得更細(xì),、混得更勻、分得散,、少團(tuán)聚,，形體更整齊，效率更高,。
氮化硅陶瓷磨介環(huán)相對(duì)氮化硅陶瓷磨介球,，氮化硅陶瓷磨介球研磨粉體是點(diǎn)切割，氮化硅陶瓷磨介環(huán)研磨粉體是線切割,，氮化硅陶瓷磨介環(huán)研磨粉體效率更高,。
氮化硅陶瓷磨介環(huán)相對(duì)氮化硅陶瓷磨介柱，它們研磨的適用對(duì)象不同,，氮化硅陶瓷磨介環(huán)在濃度較高或者干法研磨有優(yōu)勢(shì),，氮化硅陶瓷磨介柱濕法研磨有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)楦煞ㄑ心キh(huán)境中,，與研磨柱等不同,，由于研磨環(huán)存在內(nèi),、外氣壓差，就可以在密閉的真空或者很濃密的場(chǎng)景中快速的上下運(yùn)動(dòng),，研磨和混料效率更高,，讓高純石英砂、超細(xì)石英粉少團(tuán)聚,、分得散,、混得更勻。
氮化硅磨介環(huán)研磨光伏石英坩堝所需原料高純石英砂,、超細(xì)石英粉的優(yōu)勢(shì)4,、氮化硅陶瓷磨介環(huán)在球磨機(jī)干法研磨相對(duì)于氣流磨粉體研磨具有對(duì)高純石英砂、超細(xì)石英粉混料和整形優(yōu)勢(shì),。
氣流磨屬于將軟團(tuán)聚的粉體擊碎,，重點(diǎn)在于對(duì)粉體的粉碎和破碎。而氮化硅磨介環(huán)在大的球磨機(jī)里不僅起到研磨粉碎的作用,，重點(diǎn)是眾多的氮化硅陶瓷磨介環(huán)在大的球磨機(jī)中研磨時(shí),，會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，氮化硅陶瓷磨介環(huán)自動(dòng)排列成一條條繩狀,，研磨節(jié)奏感強(qiáng),，眾多氮化硅陶瓷磨介環(huán)繩之間互相鞭打，研磨和混料效果好,；由于有節(jié)奏的繩狀鞭打現(xiàn)象,，在線接觸切割的擊打下，研磨的粉體之間的粒徑差均勻,，研磨粒徑范圍分布更窄,；氮化硅磨介環(huán)研磨高純石英砂,、超細(xì)石英粉除了混料更均勻,，更重要的是對(duì)粉粒本身的整形功能，以確保被研磨粉體外形的一致性和產(chǎn)品質(zhì)量的一致性,。
氮化硅磨介環(huán)研磨光伏石英坩堝所需原料高純石英砂,、超細(xì)石英粉的優(yōu)勢(shì)5、氮化硅磨介環(huán)磨耗對(duì)光伏石英坩堝所需原料高純石英砂,、超細(xì)石英粉效能無(wú)影響,，即高純石英砂中氮化硅雜質(zhì)對(duì)光伏石英坩堝拉制單晶硅的影響可以忽略不計(jì)。
對(duì)于高純度粉體來(lái)講,，研磨所消耗在粉體中任何磨介都是雜質(zhì),。但是，氮化硅磨介環(huán)磨耗對(duì)光伏石英坩堝所需原料高純石英砂,、超細(xì)石英粉效能無(wú)影響,。氮在硅晶體中不是一種重要雜質(zhì),，由于氮氧復(fù)合體是淺能級(jí)，且氮的固溶度很低,，氮化硅是強(qiáng)共價(jià)化合物,，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐高溫性能及致密性好,；氮化硅自擴(kuò)散系數(shù)低,，抗雜質(zhì)擴(kuò)散和防水汽滲透能力強(qiáng)；氮化硅具有良好的抗腐蝕,、抗氧化,、耐摩擦、自潤(rùn)滑等性能,；氮化硅不與熔融硅Si發(fā)生反應(yīng),，與Si硅熔液不粘連，具有優(yōu)異的抗侵蝕性和可脫離性,。目前有部分拉制單晶硅的廠家,，使用的是向拉制單晶硅石英坩堝內(nèi)壁噴涂一層高純氮化硅粉制成的漿料工藝，高純氮化硅粉漿料的涂層工藝其作用一是便于成品脫膜,；二是提高制成品的透明度和色澤的一致性,。
又例如，氮化硅磨介環(huán)磨耗對(duì)制備光纖所需原料高純石英砂,、超細(xì)石英粉效能也無(wú)影響,，光學(xué)玻璃的燒結(jié)溫度大于1500度，在空氣氣氛里,，氮化硅高溫分解后再氧化,，又是氧化硅，而光纖或光學(xué)玻璃的主要成分就是二氧化硅,。所以從研磨介質(zhì)磨耗雜質(zhì)角度來(lái)看,，氮化硅磨介環(huán)不僅是研磨光伏石英坩堝所需原料高純石英砂的理想選擇，還是研磨光纖所需原料高純石英砂的理想選擇,。
▲十年研磨工作的高硬度,、低磨耗、超長(zhǎng)使用壽命的氮化硅陶瓷磨介環(huán)對(duì)比
四,、威海圓環(huán)氮化硅陶瓷磨介環(huán)助力國(guó)產(chǎn)高純度石英砂,、超細(xì)石英粉提質(zhì)增效
威海圓環(huán)先進(jìn)陶瓷股份有限公司是一家專業(yè)從事Si₃N₄氮化硅微珠、氮化硅陶瓷球,、氮化硅陶瓷磨介環(huán),、氮化硅陶瓷磨介球，氮化硅陶瓷磨介柱等各型體研磨介質(zhì),，高熱導(dǎo)率氮化硅陶瓷基板,、可重復(fù)利用的高熱導(dǎo)氮化硅陶瓷坩堝,、氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件等系列氮化硅精密陶瓷材料的生產(chǎn)企業(yè)。
威海圓環(huán)研磨光伏石英坩堝所需原料高純石英砂,、超細(xì)石英粉的氮化硅陶瓷研磨環(huán)適用范圍：適合立式攪拌磨,、立式（臥式）行星磨、臥式球磨機(jī),、震動(dòng)磨和各種線速,、V型混料機(jī)及各種應(yīng)用研磨環(huán)進(jìn)行分散、混合和粉體研磨設(shè)備,，尤其適合對(duì)材料有嚴(yán)格要求的漿料和粉料作濕法,、干法的超細(xì)分散及研磨。
威海圓環(huán)氮化硅磨介環(huán)在濃度較高或者干法研磨有優(yōu)勢(shì),，除了研磨光伏石英坩堝所需原料高純石英砂,、超細(xì)石英粉較大的優(yōu)勢(shì)以外，在研磨高純稀土粉,、超細(xì)稀土粉,、高純石墨粉、超細(xì)石墨粉等高附加值工業(yè)粉體效果也非常理想,，可以有效解決高附加值粉體“磨不細(xì),、混不均，分不散,，提不純”的行業(yè)痼疾,。
2015年9月，威海圓環(huán)先進(jìn)陶瓷股份有限公司開(kāi)啟了高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基板技術(shù)研發(fā)自主創(chuàng)新之路,，在研制高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基板過(guò)程中,，抓住細(xì)節(jié)，把握核心,，不斷發(fā)現(xiàn)和解決各類生產(chǎn)的難題,，歷時(shí)七年，威海圓環(huán)生產(chǎn)的0.32mmX139.7mmX190.5mm行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基板已經(jīng)達(dá)到量產(chǎn)的水平,，突破了西方先進(jìn)國(guó)家在高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基板的技術(shù)保護(hù)和應(yīng)用產(chǎn)品對(duì)我國(guó)“卡脖子”難題,。
2022年10月,，威海圓環(huán)批量化生產(chǎn)性能完備的0.1～1mm規(guī)格的氮化硅陶瓷微珠各項(xiàng)理化指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際上行業(yè)領(lǐng)軍的質(zhì)量水平,，突破了西方先進(jìn)國(guó)家在氮化硅陶瓷微珠的技術(shù)保護(hù)和應(yīng)用產(chǎn)品對(duì)我國(guó)封鎖的難題。
威海圓環(huán)批量化生產(chǎn)的氮化硅陶瓷磨介環(huán),、氮化硅陶瓷磨介球,，氮化硅陶瓷磨介柱等各型體研磨介質(zhì)品種規(guī)格齊全，性能完備,，質(zhì)量過(guò)硬,，價(jià)格適中,。為了支持國(guó)產(chǎn)高純度石英砂、超細(xì)石英粉,、高純稀土粉,、超細(xì)稀土粉、高純石墨粉,、超細(xì)石墨粉等高附加值粉體工業(yè)發(fā)展,，威海圓環(huán)批量化生產(chǎn)的氮化硅陶瓷磨介環(huán)、氮化硅陶瓷磨介球,，氮化硅陶瓷磨介柱等各型體研磨介質(zhì)可做信用支付產(chǎn)品,，可以先買單、再還款,、可分期支付的產(chǎn)品,，而且無(wú)其他費(fèi)用產(chǎn)生。
威海圓環(huán)批量化生產(chǎn)的氮化硅陶瓷磨介環(huán),、氮化硅陶瓷磨介球,，氮化硅陶瓷磨介柱等各型體研磨介質(zhì)可以按照用戶特殊要求定制。關(guān)于氮化硅陶瓷磨介環(huán),、氮化硅陶瓷磨介球,，氮化硅陶瓷磨介柱等研磨介質(zhì)的性能、規(guī)格,、技術(shù)參數(shù)等問(wèn)題,，威海圓環(huán)隨時(shí)歡迎各位同行、各位同仁交流探討,！
威海圓環(huán)多年來(lái)與海內(nèi)外先進(jìn)陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)軍人物建立了深厚的技術(shù)合作關(guān)系,，在國(guó)內(nèi)精密陶瓷材料領(lǐng)域具有一定權(quán)威和建樹(shù)的高等院校和科研機(jī)構(gòu)建立了校企研發(fā)合作關(guān)系，擁有了一批多年從事研制,、開(kāi)發(fā)的中高級(jí)技術(shù)人員和管理人員,，使我們具有精湛的技術(shù)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,、高度的敬業(yè)精神、高效的管理水平,。威海圓環(huán)公司研發(fā)及生產(chǎn)測(cè)試團(tuán)隊(duì)具有豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn),，核心工程師擁有十余年的精密陶瓷技術(shù)積累和強(qiáng)大的應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力。威海圓環(huán)始終致力于高性能及高可靠性氮化硅陶瓷設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)銷售,，打造高硬度,、低磨耗、超長(zhǎng)使用壽命的氮化硅陶瓷磨介生產(chǎn)領(lǐng)軍品牌,，持續(xù)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新為客戶及時(shí)提供高性價(jià)比的氮化硅陶瓷材料產(chǎn)品和服務(wù),。
