我國(guó)高純石英砂產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

導(dǎo)讀：高純石英砂是于光伏行業(yè)、電子行業(yè)及高端電光源行業(yè)不可或缺的原材料。但是，由于不同產(chǎn)業(yè)需要不同質(zhì)量的石英，使得高純石英質(zhì)量沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，目前國(guó)內(nèi)通常將二氧化硅含量大于99.95%、氧化鐵含量小于0.0001%、氧化鋁含量小于0.01%的石英砂劃歸為高純石英砂。

石英砂分類

石英是一種天然礦物，需要經(jīng)粉碎、篩選、酸洗、水洗、煅燒等工序制成石英砂，作為石英玻璃原料通過(guò)熔煉工藝做成石英玻璃及其制品。我國(guó)一般通過(guò)石英砂的二氧化硅及氧化鐵含量的不同對(duì)其進(jìn)行細(xì)分，主要分為普通石英砂，精制石英砂，高純石英砂和超高純石英砂。

圖表1：石英砂產(chǎn)品及規(guī)格

*數(shù)據(jù)來(lái)源：《石英砂焙燒—酸洗除雜工藝研究》

高純石英砂產(chǎn)業(yè)鏈

1.上游：原料

石英砂上游原材料包括脈石英、石英石、石英砂巖、石英砂礦、泥質(zhì)石英砂礦、長(zhǎng)石石英砂礦、其他硅質(zhì)原料。我國(guó)石英資源儲(chǔ)量豐富，有約150處礦產(chǎn)地，產(chǎn)品種類多，但是質(zhì)量不高，多為石英巖、石英砂巖和天然石英砂，資源分布廣泛，相同種類的石英礦分布又相對(duì)集中，石英巖礦主要多分布于青海及遼寧、山西等地；石英砂主要巖礦分布于四川、湖南、江蘇、浙江及山東等地；天然石英砂主要分布于福建、廣東、廣西的南部和海南西北部及山東北部等沿海地帶，還有西遼河?xùn)|部、黃河中游及鄱陽(yáng)湖、駱馬湖畔。

根據(jù)中國(guó)粉體網(wǎng)，按照石英礦的成礦時(shí)間和中國(guó)石英資源的分布及主要礦床，可將石英礦資源劃分為8大成礦區(qū)，分別是：

（1）遼-翼-豫石英（砂）巖分布區(qū)

（2）長(zhǎng)江流域砂巖分布區(qū)

（3）南沿海砂礦分布區(qū)

（4）通遼砂礦分布區(qū)

（5）黃河沿岸砂礦分布區(qū)

（6）宿遷、南寧、當(dāng)陽(yáng)砂礦分布區(qū)

（7）沂南石英砂巖分布區(qū)

（8）遼南-鳳陽(yáng)石英巖分布區(qū)

2.中游：制造

歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在1970s就開(kāi)始研究使用低品位的石英礦經(jīng)提純制備高純石英砂，發(fā)展至今，這些國(guó)家技術(shù)成熟、設(shè)備先進(jìn)，生產(chǎn)的高品質(zhì)石英砂質(zhì)量穩(wěn)定。我國(guó)直到1980s才開(kāi)始進(jìn)行高純石英砂的制備研究，并且只能生產(chǎn)中低端產(chǎn)品，高端石英砂仍需從國(guó)外進(jìn)口。然而，進(jìn)口石英砂要消耗大量的外匯儲(chǔ)備，且會(huì)在數(shù)量上受到歐美等國(guó)家的限制，使我國(guó)在下游領(lǐng)域的發(fā)展受到嚴(yán)重影響。近年來(lái)，我國(guó)開(kāi)始重視石英砂提純技術(shù)的研究工作，目前在技術(shù)上可以采取以下工藝[ 數(shù)據(jù)來(lái)源：《高純石英砂制備技術(shù)研究現(xiàn)狀》]

（1）焙燒-水淬：高溫煅燒使石英晶體膨脹，經(jīng)水淬后，晶體表面和內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量裂紋。裂紋通常出現(xiàn)在界面處以及晶體結(jié)構(gòu)的缺陷處，通過(guò)改變煅燒的溫度和時(shí)間，使包裹體爆裂，其內(nèi)部的雜質(zhì)遷移至表面，易于在后續(xù)處理中被除去。

（2）水洗-分級(jí)脫泥-擦洗：水洗后，采用螺旋分級(jí)機(jī)對(duì)其進(jìn)行分級(jí)脫泥，經(jīng)過(guò)脫泥處理，原礦中的氧化鐵和氧化鋁的含量明顯下降，顯示出一定的除雜效果。然而，對(duì)于石英砂表面粘附性較強(qiáng)的物質(zhì)，采用這種方法很難去除干凈，需要進(jìn)一步擦洗處理。擦洗是借助機(jī)械外力除去石英砂表面的粘附性較強(qiáng)的雜質(zhì)礦物的過(guò)程，但也與擦洗機(jī)的結(jié)構(gòu)、擦洗時(shí)間、擦洗次數(shù)、樣品的濃度等因素有關(guān)。

（3）重選-磁選-浮選：利用不同礦物的密度各不相同和重力對(duì)礦物顆粒的影響，使不同礦物分離的選礦方法即為重選，但是重選難以達(dá)到生產(chǎn)要求，因此多用于粗選。磁選是利用磁力剔除石英礦中帶有磁性的雜質(zhì)的過(guò)程；浮選可以用來(lái)除去顆粒細(xì)小的雜質(zhì)礦物，并輔以超聲波處理。

（4）酸洗：無(wú)論是焙燒、脫泥、擦洗，還是重選、磁選、浮選，都屬于物理處理，這些方法只能達(dá)到初步提純的效果，若想達(dá)到高純石英砂的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)還需要進(jìn)一步的處理。除了氫氟酸和熱磷酸以外，二氧化硅幾乎不溶于所有的酸，利用這一特點(diǎn)對(duì)石英砂進(jìn)行酸浸處理可以進(jìn)一步剔除石英砂中的 鐵、鋁、鎵、鎂、鈉、鉀等金屬雜質(zhì)離子，使其中雜質(zhì)離子的含量降低至高純石英砂的標(biāo)準(zhǔn)。

（5）生物浸出：是利用微生物代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸與礦物雜質(zhì)反應(yīng)生成可溶性絡(luò)合物進(jìn)行分離提純的新工藝，常用的微生物有青霉、黑曲霉、草分支桿菌、假單胞菌等。該方法具有無(wú)污染、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但是培養(yǎng)微生物的環(huán)境條件要求較高，為了達(dá)到除雜效果需要較長(zhǎng)時(shí)間，限制了其在工業(yè)上的應(yīng)用。

（6）微波法：利用微波選擇性加熱的特點(diǎn)，不同介電常數(shù)的物質(zhì)在加熱過(guò)程中局部會(huì)產(chǎn)生較大的溫度差，在界面處產(chǎn)生熱應(yīng)力，使石英晶體產(chǎn)生更多裂縫，能有效地促進(jìn)礦物的單體解離并且增加雜質(zhì)礦物的反應(yīng)面積，有利于除去石英中的包裹體。

縱觀全球生產(chǎn)高純石英砂的廠家并不多，國(guó)外知名的廠商主要有美國(guó)尤尼明Unimin、挪威石英TQC等，而國(guó)內(nèi)的廠商，如最為知名的江蘇太平洋石英股份有限公司，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。

3.下游：應(yīng)用

高純石英砂是集成電路、半導(dǎo)體芯片、光伏、光纖、新型玻璃（如超白玻璃）等產(chǎn)業(yè)必不可少的關(guān)鍵原料，具有較高的附加值。其中，高純石英砂在光伏產(chǎn)業(yè)的具體應(yīng)用為：高純石英砂作為光伏玻璃的主要原材料，而光伏玻璃作為光伏發(fā)電中重要的輔件，經(jīng)常用于覆蓋在太陽(yáng)能電池片外部，作為封裝面板，其強(qiáng)度、透光率直接決定了光伏組件的壽命和發(fā)電效率。

圖表2：高純石英砂應(yīng)用領(lǐng)域

*數(shù)據(jù)來(lái)源：《中國(guó)高純石英資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀及供需形勢(shì)》

在光伏玻璃行業(yè)中，市場(chǎng)集中度非常高，形成了以信義光能、福萊特為雙寡頭，彩虹新能源、金信、南玻這五家企業(yè)占據(jù)光伏玻璃行業(yè)中產(chǎn)能的80%的局面。

趨勢(shì)

隨著國(guó)家“碳中和”、“十四五規(guī)劃”和《中國(guó)2050年光伏發(fā)展展望》等政策的提出，光伏產(chǎn)業(yè)日益突顯其國(guó)家戰(zhàn)略地位。目前階段，光伏行業(yè)屬于需要國(guó)家財(cái)政予以補(bǔ)貼的新能源行業(yè)。國(guó)家對(duì)光伏裝機(jī)容量、補(bǔ)貼規(guī)模、補(bǔ)貼力度的宏觀調(diào)控政策和措施將直接影響行業(yè)內(nèi)公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)。隨著國(guó)家相關(guān)金融幫扶政策的完善和產(chǎn)業(yè)中其他扶持政策的持續(xù)推動(dòng)，光伏及其配件行業(yè)將朝著產(chǎn)業(yè)鏈更加完善、產(chǎn)品更加高質(zhì)量的方向發(fā)展。而這種發(fā)展，勢(shì)必會(huì)帶動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游的光伏玻璃和高純石英砂產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

同時(shí)，因?yàn)槭⑸暗钠焚|(zhì)對(duì)于光伏玻璃的品質(zhì)有著重要影響，而且從成本端考慮，石英砂的供應(yīng)價(jià)格會(huì)對(duì)光伏玻璃產(chǎn)品的成本產(chǎn)生重要影響，近期如隆基股份、晶科能源、福萊特、福斯特、東方日升等企業(yè)紛紛選擇在安徽滁州落址新建項(xiàng)目，正是看中了當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)的石英砂資源、便宜的運(yùn)輸成本和日趨完整的產(chǎn)業(yè)鏈。由此可以看出，光伏玻璃企業(yè)更愿意與優(yōu)質(zhì)石英砂資源地毗鄰而建，而這一趨勢(shì)想必在未來(lái)會(huì)日益凸顯。

正所謂用小小石英砂，翹起千億級(jí)產(chǎn)業(yè)鏈。