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高纯石英赢麻了!新能源、战略新兴产业都少不了它

高纯石英赢麻了!新能源、战略新兴产业都少不了它 石英石网
2024-11-05
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导读:预计到2027年,全球半导体市场规模将超过7000亿美元




高纯石英,一种以二氧化硅(SiO2)为主要成分的材料,在新材料产业和节能环保产业等战略性新兴产业中发挥着至关重要的作用。特别是在新能源领域,高纯石英的应用不仅推动了行业的发展,还深刻影响了行业的市场格局。
当前,随着光伏等新能源产业的大力推进,以及新一代信息和通信科学技术(ICT),诸如云计算、大数据、智能制造及5G的迅猛发展,正加速推动新一轮的科技革命与产业转型。
在此背景下,发展光伏、半导体、光纤通信等战略性新兴产业,成为了解决中国当前产业发展困境的关键所在。高纯石英砂,凭借其卓越的化学稳定性、出色的高绝缘耐压性能以及极低的体积膨胀系数,在这些高新技术领域,尤其是新能源领域中,作为不可或缺的矿物原料扮演着重要角色。



高纯石英在新能源领域的应用

光伏行业

光伏是太阳能发电系统的简称,光伏作为一种可持续发展的绿色行业,是新能源领域的重要产业,一直以来都备受关注。且其应用成本在近几年内大幅降低,目前正快速向民用领域普及。在光伏领域,高纯石英主要用于生产晶硅产业链中的石英坩埚。石英坩埚因其良好的热稳定性和无污染的特性,被广泛应用于单晶/多晶硅的生产中。

随着光伏装机量的逐年攀升,对高纯石英的需求也在持续增加。根据相关数据显示,2023年中国光伏领域新增装机规模达到216.3GW,测算光伏硅片对高纯石英砂的需求量达到5万吨,较2022年同比增长了100%以上。

光伏超白玻璃是太阳能光伏电池的重要组件之一,主要作用是为了保护电池片免受水分和气体氧化及锈蚀电极。为了能够充分利用太阳辐射发电,光伏超白玻璃对透光率要求很高,这也就对作为占光伏玻璃重量比60%以上的石英砂质量提出了要求。

其实,光伏玻璃对石英砂的纯度要求并不是特别高,达到99.2%即可,但对铁、钛含量、难熔重矿物等的含量以及粒度要求较高:铁含量是影响光伏玻璃透过率的重要指标,玻璃中Fe在氧化条件下以Fe3+存在,玻璃呈现黄绿色;在还原状态下以Fe2+存在,使玻璃呈绿色,导致玻璃透过率降低且影响玻璃熔化和澄清效果,因此应用于光伏玻璃的石英砂铁含量通常要求不超过100ppm;值得注意的是,含钛氧化物同样会使玻璃发黄,造成紫外线、可见光透过率明显降低,因此其含量也需控制在300ppm以内。此外,为得到高质量玻璃液以及降低熔化玻璃能耗,超白玻璃用石英砂有严格的粒度要求,一般粒度需严格控制在0.71mm以下,且0.104mm以下占比不超过5%;而对于难熔重矿物的总量要求则需小于5ppm(以Cr2O3计),单个颗粒直径≤0.25mm,以避免在光伏玻璃上形成结石,对后期成品加工产生影响。

半导体行业

半导体行业是全球信息产业的基础,半导体产品的广泛应用推动了信息化、智能化时代的来临。半导体行业是高纯石英的另一大应用领域。高纯石英材料在半导体制造过程中作为关键耗材,用于晶圆承载、清洗等容器,以及高精度玻璃掩膜版的制造。随着物联网、区块链、汽车电子、无人驾驶、5G、AR/VR及AI等创新技术的发展,半导体行业有望保持高景气度,对高纯石英的需求也将持续增长。

预计到2027年,全球半导体市场规模将超过7000亿美元,中国半导体市场规模也将达到17000亿元,对应全球半导体用石英材料市场空间为36亿美元,国内半导体用石英材料市场空间为86亿元。

在晶圆生产过程中,高纯石英砂被用于制造石英坩埚,这是生产多晶硅和单晶硅的重要容器。硅材料是半导体集成电路的基本原料,而石英坩埚在这一过程中起到了至关重要的作用。此外,在硅片制造过程中,高纯石英砂制品如石英管、石英舟、石英环等,也用于高温炉中的硅片扩散、氧化、清洗等关键步骤。这些石英制品要求极高的纯度和稳定性,以确保硅片的质量和生产效率。


高精度石英玻璃基片是光掩模基板的主要基础材料,在光刻流程中使用。光掩模基板是半导体制造过程中限制最小线宽的瓶颈之一,技术壁垒较高。高纯石英砂的应用使得光掩模基板具有优异的透光性、稳定性和耐热性,从而提高了光刻的精度和效率。
在半导体封装过程中,高纯石英砂是主要的塑封材料之一。与环氧树脂、固化剂、各种添加剂等复合使用,高纯石英砂可以显著提高封装材料的耐热性、耐化学腐蚀性和机械强度,从而节约封装成本并提高封装质量。
高纯石英砂也用作电子基板材料,用于制备单晶硅和多晶硅。这些材料是半导体器件制造的基础,对纯度、杂质含量和晶体结构有着极高的要求。高纯石英砂的应用使得电子基板具有优异的电学性能和热学性能,为半导体器件的稳定性和可靠性提供了有力保障。

光纤通信

光纤通信是一种利用光波在光导纤维中传输信息的通信技术,具有高速、大容量、低损耗、抗干扰能力强、安全性高等优点,是现代通信网络的重要组成部分。
在光纤通信领域,高纯石英玻璃是生产光纤预制棒和光纤拉丝过程中的主要消耗材料。石英玻璃的折射率极低,吸光系数小,透光波段范围宽,非常适合用于光纤制造。随着全球对高速、大容量通信需求的增加,光纤通信行业对高纯石英的需求也在不断扩大。
光纤预制棒生产中用石英制造光纤预制棒(又称适应玻璃化棒),简而言之就是制造一根外面附着着二氧化硅的大试管。目前市面上有许多不同的制造工艺,如之前推送提及的CVD(化学气相沉积)、MCVD(改良化学气相沉积)、PCVD(引入等离子体技术的化学气相沉积)。光纤预制棒制备用二氧化硅原料采用合成石英,即以高纯四氯化硅为原料制得高纯二氧化硅。其特点为纯度高,杂质元素总含量在2ppm以下,是生产光纤预制棒的重要原料。目前四氯化硅代表性供应商包括三孚股份、富士特、武汉新硅科技等。
光纤拉丝过程中用石英光纤拉丝流程是指将光纤预制棒经过一个调速系统,缓缓进入高温炉(其内部温度由控温设备精确控制)。预制棒端头在2000度高温下软化,粘度减小,在表面张力作用下迅速收缩变细。收丝轮用合适张力向下拉成细丝。光纤拉丝过程中用靶材主要采用天然高纯石英。一般的石英矿石里面含杂质钾长石、钠长石、黑云母、白云母等,除杂质达到高纯度难度较大。因此以天然石英矿为原料生产的石英砂不能制备光纤预制棒,但可作为光纤拉丝过程中的辅助材料光纤辅助靶材。目前天然高纯石英砂生产企业包括美国矽比科、挪威TQC、石英股份等。
光纤生产过程中用石英辅助材料光纤生产过程中用到光纤级石英套管、炉芯管、石英管、石英棒等。目前光纤用石英制品生产企业包括德国贺利氏、美国迈图、日本东曹、菲利华、石英股份、久智科技等。
资源稀缺,高纯石英价值高

目前,全球高纯石英砂资源主要集中在少数几个国家,如美国、挪威、澳大利亚俄罗斯等。由于高纯石英资源的稀缺性和提纯技术的复杂性,全球能够规模化量产供应高纯度石英砂的企业数量有限。在中国,虽然石英资源丰富,但真正适用于提纯光伏及半导体用高纯石英砂的石英矿床数量极少,大部分仍需依赖进口。

近年来,随着新能源产业的快速发展,高纯石英砂的价格也水涨船高。特别是在光伏和半导体行业的强劲需求推动下,高纯石英砂的价格持续上涨。然而,由于原材料依赖外部、供给不足等因素,中国高纯石英砂的产量远低于产能。

高纯石英砂的提纯技术壁垒较高,需要经过预处理、物理处理和化学处理等多个复杂过程。由于全球石英矿杂质存在差异,需要不同的提纯技术来应对不同的矿源。这使得高纯石英砂的生产更加复杂和困难,也进一步加剧了其稀缺性。



当然,随着新能源产业的持续发展和技术的不断进步,高纯石英在新能源和新兴产业领域的应用将更加广泛和深入。一方面,光伏、半导体和光纤通信等行业对高纯石英的需求将持续增长;另一方面,随着提纯技术的不断突破和成本的降低,高纯石英的供应量也有望逐步增加。同时,中国政府也在积极推动新能源产业的发展,加大对高纯石英等关键材料的研发和生产支持力度,这将为高纯石英产业的发展提供有力保障和广阔空间。高纯石英在新能源领域和新兴产业的应用发展及市场前景十分广阔。





石英砂采购


采购项目:石英砂

用途:用于净化水

采购地:贵州赤水

水处理中石英砂滤料的技术要求:

1、石英砂滤料的破碎率和磨损率之和不应大于1.5%;

2、石英砂滤料的密度不应小于2.55g/cm3,使用中对密度有特殊要求都除外;

3、石英砂滤料应不含见泥土、云母和有机杂质,滤料的水浸出液不含有毒物质。含泥量不应大于1%,密度小于2g/cm3的轻物质的含量不应大于0.2%;

4、石英砂滤料的灼烧减量不应大于0.7%;

5、石英砂滤料的盐酸可溶率不应大于3.5%;

6、单层或双层滤料池的石英砂滤料粒径范围,一般为0.5~1.2mn。三层滤料池的石英砂滤料粒径范围,一般为0.5~0.8mn;

7、在各种粒径范围的石英砂滤料中,小于制定下限粒径的大小应大于3%,大于制定上限粒径的不应大于2%;

8、石英砂滤料的有效粒径和不均系数,都使用单位确定。

联系方式:13228188222  李先生



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