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2017年我国石英制品产业链及性能分析(图)

         石英玻璃:各项性能突出,玻璃材料中的“皇冠”

         石英是一种主要成分是二氧化硅的无机非金属矿物,是透明或半透明的晶体,一般为无色或乳白色,质地坚硬,常含有少量杂质成分。当杂质较少时,石英呈现透明的晶体状(即天然水晶),而当杂质较多时,透明度则会降低。石英是地球表面分布最广的矿物之二其物理性质和化学性质均十分稳定是生产石英砂的原料,最常用的石英矿石通常称为硅石。

         石英玻璃是由二氧化硅单一组分构成的特种工业技术玻璃,拥有优越的物理、化学性能,综合性能属于玻璃材料之最,被称为“玻璃王”,被广泛用于光源、电子、光通讯、光伏、仪表、激光、航天核技术和国防等领域。

         普通石英玻璃就是用天然水晶或硅石作原料经高温熔制而成;而还有一种高纯优质石英玻璃,则使用无机或有机含硅的液体化合物如四氯化硅经火焰水解合成工艺制成,称为合成石英玻璃。

 
图:石英矿石-石英砂-石英制品产业链

         石英矿石分布广泛,但国内矿体规模小、品质相对欠缺

         石英是地球表面分布最广的矿物之二主要成份为SiO}常含有少量杂质元素,如AI203> Ca0> Mg0等,石英矿有多种类型,种类包括石英岩、石英砂岩、天然石英砂、脉石英、硅石等。

         中国石英矿资源丰富,已探明高品位的石英矿140亿吨以上,主要分布于广东、广西、海南、福建、云南、四川、江苏、黑龙江等地。从全国范围来看,其中江苏东海是高档石英原料的主产区,其石英管、石英砂原料产量占全国的80%以上。

         我国用于生产高纯石英玻璃的石英矿多变质岩地带的伟晶岩,形成于岩浆热液条件,虽然石英含量高,但具有石英中中流体杂质多、矿体规模小,矿石品质不稳定等缺点,受矿山特点限制,国内对于提纯高纯石英砂的设备和工艺更加复杂(美国尤尼明使用的石英矿石是白岗岩,矿体规模大、流体杂质少、品质稳定)。


图:自然界中的石英,呈晶体状
 

图:经过精细加工的高纯石英砂

         高纯石英砂应用高端,提纯技术复杂,壁垒较高

         石英是一种天然矿物,需要经粉碎、筛选、酸洗、水洗、缎烧等工序制成石英砂,作为石英玻璃原料通过熔炼工艺做成石英玻璃及其制品。工业上石英砂一般可分为普通石英砂、精制石英砂、高纯石英砂、熔融石英砂等,其中高纯石英砂通常要求Si02≥99.998%  Fe≤ 1 ppm,因其具有耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀以及独特的光学特性,应用在半导体、光通讯、电光源、航空航天、IT、新能源等高端产业。

         参考观研天下发布《2018-2023年中国石英纤维市场竞争现状分析与投资方向研究报告

         高纯石英砂提纯技术十分复杂,需采用1-3级天然水晶石和优质天然石,经过复杂的精细加工而成。最早制成高纯石英砂的原料是水晶,但水晶资源稀少,分布不均衡,且作为工艺品和工业材料相比价值差距大,后来通过技术革命,高纯石英砂目前普遍用价格更为低康、分布更为广泛的硅石等石英矿石进行提取,但对于矿山的品质要求较高,提纯技术更加复杂,目前全球只有美国尤尼明等极少数公司具规模量产高纯石英砂的能力。美国尤尼明拥有优质的白岗岩矿产,矿体规模大、流体杂质少、品质稳定,其旧丁A-STANDARD等级石英砂,被全球公认为高纯石英砂的标准产品,其产品纯度指标被当作“国际标准纯度”。

         国内石英矿石由于所含的杂质种类、含量波动较大,对于生产高纯度的石英砂的技术工艺要求更高,国内目前只有石英股份具备规模化量产高纯石英砂的技术能力。


图:石英砂分类情况
 
         石英玻璃性能优越、制品形态丰富,应用领域广泛

         石英制品是主要由具备良好物理化学性能的石英玻璃做成的产品,石英玻璃分为透明和不透明两大类,其原材料大多取自纯度在99.5%以上的精致石英砂,石英玻璃制成品有各种规格,按照产品形状可分为管材、棒材、板材、步甘祸、钟罩和灯工制成品以及石英玻璃纤维石英棉等。从特殊功能方面还有低膨胀石英玻璃、耐辐照石英玻璃、透紫外线或红外线石英玻璃、滤紫外线石英玻璃等。

         普通石英玻璃的熔制工艺分为:电熔工艺、气炼工艺、电弧工艺三大类。国内方面采用连续熔化工艺制造电光源用石英玻璃管已经较为成熟,在半导体工业用石英制品方面,比如气炼电熔二步法制造的管材、棒材、板材制品近年来也有较大发展。整体来看,石英玻璃制品性能优越、规格丰富,广泛运用于光纤光通讯、半导体、光伏、化工、光学、航空航天等领域。


图:石英玻璃性能优越
 

图:石英玻璃制品形态丰富,应用领域多元

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