中國粉體網(wǎng)訊 【摘要】戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)和尖端科技的支柱，是支撐國家重大戰(zhàn)略工程的關(guān)鍵原料,。戰(zhàn)略性礦產(chǎn)在推動科技進步，保障國家安全，促進人類社會可持續(xù)發(fā)展等方面無可替代,。高純石英是高檔石英制品的原料，是硅產(chǎn)業(yè)高端產(chǎn)品的物質(zhì)基礎(chǔ),，是新一代信息技術(shù),、新型材料、新能源的基礎(chǔ)性關(guān)鍵材料,，在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中具有重要地位和作用,。本文從高純石英的資源現(xiàn)狀、主要應(yīng)用領(lǐng)域,、供應(yīng)風(fēng)險等角度進行分析,，闡明將高純石英納入我國戰(zhàn)略性礦產(chǎn)清單的必要性,，從政策法規(guī)和國家戰(zhàn)略層面，從高純石英找礦勘察,、工藝研究,、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面提供支持。
【關(guān)鍵詞】高純石英,；戰(zhàn)略性礦產(chǎn),；資源現(xiàn)狀；應(yīng)用領(lǐng)域,；供需形勢
引言
戰(zhàn)略性礦產(chǎn)是具有中國特色的新概念,，它是指對一個國家（地區(qū)）經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展,、國防安全所必需的,，但國內(nèi)供應(yīng)無法滿足需求（對外依存度高）且國外供應(yīng)渠道脆弱（進口集中度高）、或者本國具備資源產(chǎn)能優(yōu)勢又被他國高度依賴的重要礦產(chǎn)資源,，我國稱為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)[1],。
我國戰(zhàn)略性礦產(chǎn)概念的提出，有助于進一步重視戰(zhàn)略性礦產(chǎn)的保護與開發(fā)利用,，通過加強戰(zhàn)略規(guī)劃,、戰(zhàn)略性礦產(chǎn)目錄、形勢分析與預(yù)警,、經(jīng)濟技術(shù)與生態(tài)評價,、科學(xué)技術(shù)研究與創(chuàng)新、信息利用等方面的制度建設(shè),，確保戰(zhàn)略性礦產(chǎn)的安全穩(wěn)定供應(yīng),，保障國家經(jīng)濟安全、國防安全和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求[2],。高純石英具有重要的戰(zhàn)略地位,，是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原材料，為確保戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，建議將高純石英列入戰(zhàn)略性礦產(chǎn)目錄清單,。
1 高純石英資源現(xiàn)狀
1.1 高純石英的概念
高純石英是SiO2純度大于99.9%的石英系列產(chǎn)品的總稱[3]，它是由水晶,、脈石英,、花崗偉晶巖等礦石作為原料經(jīng)提純后的一種礦產(chǎn)品，能夠提純生產(chǎn)高純石英的礦床稱為高純石英原料礦[4],。
高純石英具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì),，特別是內(nèi)在的晶體結(jié)構(gòu)、形狀和晶格變化規(guī)律使其具有耐高溫、耐腐蝕,、抗磨,、熱膨脹系數(shù)小、高度絕緣,、壓電效應(yīng),、諧振效應(yīng)以及獨特的光學(xué)特性[5]。高純石英砂主要應(yīng)用在石英玻璃和集成電路等行業(yè),，其高檔產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于新一代信息技術(shù),、高端裝備制造、新材料等產(chǎn)業(yè)[6],。
1.2 高純石英的資源分布與開發(fā)現(xiàn)狀
根據(jù)現(xiàn)有資料,，全球高純石英原料礦床分布于美國、挪威,、澳大利亞,、俄羅斯、毛里塔尼亞,、中國,、加拿大等7個國家。除中國外,，共有14處礦床,，其中，有生產(chǎn)礦山的7處,，尚未開采生產(chǎn)的7處。美國斯普魯斯派恩礦的高純石英原料資源規(guī)模最大,，超過1000萬噸,；資源最小的是挪威德拉格礦，僅有26.7萬噸[7],。
在我國,，普通用途的石英砂、脈石英,、石英巖等礦物資源十分豐富,，可以充分得到保障，但是國內(nèi)高純石英資源稀缺[8],。天然水晶是一種無色透明的石英結(jié)晶體礦床,，主要成分為SiO2，其雜質(zhì)含量低,，可以直接提純加工得到高純石英,，雖然我國的天然水晶分布廣泛，但礦床規(guī)模小，儲量少,，高額的提純成本限制了市場規(guī)模[3,，8]。
脈石英的形成主要與花崗巖有關(guān)的巖漿熱液作用有關(guān),，致密塊狀構(gòu)造,，其礦物成分單一，幾乎全部為石英,，SiO2含量一般在99%以上[3],，是加工高純石英的理想礦物原料。我國的脈石英礦產(chǎn)資源具有分布廣泛,、局部集中,、礦床少、礦點多的特點,，主要分布在江西,、四川、安徽,、黑龍江,、新疆、陜西,、浙江7個省(區(qū)),，約占總資源儲量的84.74%[8]。但是由于我國對于高純石英用脈石英原礦勘探?jīng)]有詳細的標準,，且脈石英多呈脈狀,、雞窩狀分布，礦床規(guī)模小,，礦石品質(zhì)不穩(wěn)定,，這些脈石英礦床中可能只有很少一部分能生產(chǎn)出適用于半導(dǎo)體工業(yè)和芯片制造行業(yè)的高純石英砂，難以滿足高純石英高端產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)的需要,，亟待尋找礦體規(guī)模大,、礦石品質(zhì)穩(wěn)定的新類型資源[9]。
2 高純石英在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中地位及應(yīng)用
高純石英是光纖通訊,、光伏,、半導(dǎo)體等必不可少的關(guān)鍵材料，在電子信息,、新材料和新能源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)以及國防軍工中具有十分重要的地位和作用[3],，是世界公認的戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)資源，日本,、歐盟將其列為關(guān)鍵性礦產(chǎn),，俄羅斯已經(jīng)要求不再公開高純石英的開采量和使用量[4],。
2.1 信息技術(shù)領(lǐng)域
高純石英原料可用于制作晶體管、存儲器和集成電路(芯片)等,；用于制作通訊領(lǐng)域的石英光纖,，玻璃基板，半導(dǎo)體化合物單晶及其生長用的容器,，光掩�,；澹呒兪③釄宓�,；用于制作石英晶體振蕩器的壓電水晶等,；石英球形微粉用作大規(guī)模集成電路封裝覆銅板以及環(huán)氧塑封料填料[2，5],。
2.2 新能源領(lǐng)域
將金屬硅轉(zhuǎn)變成四氯化硅或三氯氫硅,，經(jīng)分離提純后由氫還原制成多晶硅。將超純多晶硅置于石英坩堝中用提拉法制成單晶硅[9],。單晶硅或多晶硅用于制作太陽能電池組件,，石英玻璃用于核聚變激光點火裝置。
2.3 新材料領(lǐng)域
石英纖維可用于制造火箭的噴火口等高溫部件,；電子級硅微粉主要用于電子原件的塑封料和包裝料[2,，5]。
2.4 電子信息領(lǐng)域
用于光通訊,、電子信息,、集成電路基板、高端光源等[2,，5],。
2.5 高端制造領(lǐng)域
石英玻璃用于普通及精密光學(xué)透鏡、航空航天器的光學(xué)系統(tǒng),、紅外線搜索與跟蹤測量的光學(xué)系統(tǒng),、顯微光學(xué)儀器等窗口材料；石英球形微粉陶瓷復(fù)合材料用于飛機,、火箭、衛(wèi)星等防熱瓦片,，也是導(dǎo)彈天線罩的主要材料之一,；石英玻璃纖維用于軍事飛行器雷達罩[2，5],。
3 我國高純石英的供需形勢
3.1 生產(chǎn)供應(yīng)現(xiàn)狀
我國生產(chǎn)高純石英的原料為脈石英和水晶,，由于國內(nèi)水晶資源接近枯竭，因此,，國內(nèi)主要采用脈石英為原料生產(chǎn)高純石英,，但受礦石品質(zhì)的限制，生產(chǎn)出來的品質(zhì)主要為低端高純石英，高純石英目前被少數(shù)企業(yè)壟斷[9],。
美國尤尼明是世界上領(lǐng)先的高純石英生產(chǎn)商,，其高純石英砂原礦為北卡羅來納州Spruce Pine地區(qū)的花崗質(zhì)偉晶巖，具有礦體規(guī)模大,、石英中流體雜質(zhì)少,、礦石品質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點，尤尼明的高純石英砂市場份額在全球市場中具有絕對壟斷地位[10],。挪威TQC加工高純石英的原料來自SprucePine和挪威當?shù)氐氖�,，公司在挪威每年被許可生產(chǎn)30000t的高純石英[9]。中國江蘇太平洋石英股份有限公司是石英材料行業(yè)的龍頭企業(yè),，其原材料除少部分精選自東海地區(qū)獨特的石英礦石外,，還不斷在全球范圍內(nèi)尋找優(yōu)質(zhì)石英礦源，并具備相當數(shù)量的戰(zhàn)略儲備,。由于國內(nèi)適用石英礦資源較少且環(huán)保要求趨嚴,，石英股份石英石基本外購，2021年海外采購石英石占比為93.32%,，主要采購于巴西,、非洲、印度,、美國等國家和地區(qū),；主要供應(yīng)商較為穩(wěn)定，且簽訂長期框架協(xié)議,。石英股份是全球少數(shù)掌握規(guī)�,；慨a(chǎn)高純石英砂技術(shù)的企業(yè)之一，2021年高純石英砂產(chǎn)能為2萬噸/年,。
總體來說,，我國高純石英生產(chǎn)技術(shù)起步較晚，2010年以前,，我國高純石英一直依賴進口,，國內(nèi)高純石英砂市場基本被美國尤尼明公司所壟斷。石英材料產(chǎn)業(yè)鏈中,，上游石英砂高度壟斷,，中游石英玻璃和石英制品中低端產(chǎn)品廠商差別較小，競爭激烈,，高端產(chǎn)品國內(nèi)供應(yīng)商較少[6],。
3.2 需求情況
高純石英石半導(dǎo)體行業(yè)、光伏,、光纖,、電光源,、航天航空等領(lǐng)域不可或缺的重要支撐材料，我國是高純石英消費大國,，2014年以來高純石英消費量呈增長趨勢,，由2014年的517.8萬t增長到2018年的804.6萬t[11]。受資源限制,，2019年我國石英類產(chǎn)品進口量277.01萬t,；其中SiO2純度99.99%的超高純石英進口量14.54萬t，進口價格高達9044.54美元/t,。自2011年以來,，石英類產(chǎn)品進口量呈快速增長趨勢[2]。
近年,，光伏,、半導(dǎo)體、光纖等需求的增加拉動高純石英砂需求快速增長,。在半導(dǎo)體行業(yè),，根據(jù)市場調(diào)查機構(gòu)全球半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會（SIA）最新發(fā)布的報告顯示，2021年全球半導(dǎo)體銷售額為5559億美元,，創(chuàng)歷史新高,，同比增長26.2%。中國市場銷售額為1925億美元,，仍是全球最大的半導(dǎo)體市場,，同比增長27.1%。隨著物聯(lián)網(wǎng),、區(qū)塊鏈,、汽車電子等多項技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體,、芯片設(shè)備增長明顯,，將拉動半導(dǎo)體用石英需求的增長。在光伏行業(yè),，隨著國家政策的支持,、行業(yè)技術(shù)的進步，發(fā)電成本將進一步降低,，我國光伏產(chǎn)業(yè)存在巨大的市場空間及發(fā)展?jié)摿�,。隨著光伏行業(yè)的迅速發(fā)展，單晶用電弧石英坩堝需求量隨之走高,，帶動高純石英砂需求持續(xù)放量。在通信行業(yè),，中國已成為全球最主要的光纖生產(chǎn)和消費大國,，光纖市場將進一步釋放需求,，帶動石英材料需求量相應(yīng)提升。在電光源行業(yè),，隨著LED對白熾燈的替代加快,，LED市場規(guī)模和滲透率不斷提升，石英管作為LED的制作原料,，市場需求也會不斷增加[10],。在航空航天領(lǐng)域，石英纖維是航空航天不可或缺的戰(zhàn)略材料,，需求前景非常廣闊,。
綜上，我國是高純石英消費大國,，中低端產(chǎn)品自給有余,，但高端產(chǎn)品仍然高度依賴進口，可用于生產(chǎn)高純石英的原料規(guī)模小,，資源稟賦較差,、供需形勢嚴峻。
4 結(jié)論
當前,，加快產(chǎn)業(yè)發(fā)展,，尤其是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)中國制造歷史性飛躍,，是我國的國家戰(zhàn)略目標之一,。戰(zhàn)略礦產(chǎn)在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有不可替代的作用，對我國的經(jīng)濟發(fā)展,、國計民生和國家安全具有重大的戰(zhàn)略意義,。
近年來，隨著新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，例如新能源,、半導(dǎo)體、航空航天等領(lǐng)域的發(fā)展,，高純石英的需求也極大地增長,。雖然我國石英礦產(chǎn)資源豐富，但是由于生產(chǎn)成本和提純工藝的限制,，高純石英的供應(yīng)能力弱,，進口量大[8]。對于高純石英及其原料的核心技術(shù)突破還有許多工作要做,，因此,，建議將高純石英列入戰(zhàn)略性礦產(chǎn)目錄清單，從政策法規(guī)及國家戰(zhàn)略層面上加大石英礦產(chǎn)資源的勘察力度,，尋找優(yōu)質(zhì)的高純石英原料,，加強對高純石英的研究,，減少我國高純石英的對外依存度，提高我國在高純石英行業(yè)的話語權(quán),。
參考文獻：
[1]姜雅,王婷,龍濤.關(guān)于將重晶石列為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)的原則分析[J].地球?qū)W報,2021,42(02):297-302.
[2]陳正國,顏玲亞,高樹學(xué).戰(zhàn)略性非金屬礦產(chǎn)資源形勢分析[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2021(02):1-8+23.
[3]汪靈.石英的礦床工業(yè)類型與應(yīng)用特點[J].礦產(chǎn)保護與利用,2019,39(06):39-47.王自國.我國高純石英產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局思考[J].中國礦業(yè),2021,30(S2):1-3.
[4]王春連,王九一,游超,余小燦,劉殿鶴,顏開,劉思晗,薛燕,劉延亭,劉雪,尹傳凱.戰(zhàn)略性非金屬礦產(chǎn)厘定,、關(guān)鍵應(yīng)用和供需形勢研究[J].地球?qū)W報,2022,43(03):267-278.
[5]陳軍元,劉艷飛,顏玲亞,高樹學(xué),歐陽友和,龍濤.石墨、螢石等戰(zhàn)略非金屬礦產(chǎn)發(fā)展趨勢研究[J].地球?qū)W報,2021,42(02):287-296.
[6]王九一.全球高純石英原料礦的資源分布與開發(fā)現(xiàn)狀[J].巖石礦物學(xué)雜志,2021,40(01):131-141.
[7]歐陽靜,陳廣,梁力行,彭勇慧,周文韜.石英礦物資源的提純及在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)分析[J].礦產(chǎn)保護與利用,2021,41(06):35-45.
[8]張海啟,馬亞夢,譚秀民,武志超.高純石英中雜質(zhì)特征及深度化學(xué)提純技術(shù)研究進展[J].礦產(chǎn)保護與利用,2022,42(04):159-165.
[9]張生輝,王振濤,李永勝,莫宣學(xué),董慶吉,陳叢林,耿林,王利,張海啟,譚秀民,薛迎喜,周尚國,田郁溟,姚超美,焦森,陳正國,陳軍元,王壽成,張浩鈺,付水興,王春連,王永.中國關(guān)鍵礦產(chǎn)清單,、應(yīng)用與全球格局[J/OL].礦產(chǎn)保護與利用:1-51[2023-02-07].
[10]賈德龍,張萬益,陳叢林,李永勝,吳冬梅,崔敏利,張翠光.高純石英全球資源現(xiàn)狀與我國發(fā)展建議[J].礦產(chǎn)保護與利用,2019,39(05):111-117.
[11]顏玲亞,劉艷飛,于海軍,陳軍元,焦麗香.中國高純石英資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及供需形勢[J].國土資源情報,2020(10):98-103.
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
注：圖片非商業(yè)用途,，存在侵權(quán)告知刪除！
