今年初,进口的高纯石英砂价格已经涨至每吨4.5万元至5万元。6月,国产高纯石英砂价格也达到每吨5万元!近期甚至有传言隆基因缺少石英坩埚,即将面临减产,引得隆基官方不得不澄清传言。

高纯石英砂市场火爆

高纯石英砂市场火爆,原矿领域也备受关注,最近各大上市企业大手笔拿矿消息层出不穷。

5月31日晚间,中旗新材公布投资进展,宣布拟投资10亿元建设罗城硅晶新材料研发开发制造一体化项目。根据公告,本次项目投资规模约10亿元,项目一期建设期18个月,在罗城县的经营期限不低于20年。项目依靠罗城县的脉石英矿为原材料保障,分期建设,罗城仫佬族自治县人民政府依法出让不低于2000万吨储量的脉石英矿采矿权,项目全部建成达产后年产高端石英硅晶产品100万吨。7月,中旗新材在接受调研时表示,该矿源为最高等级品位的脉石英矿石,经过提纯成为高纯石英砂及纳米级高纯石英粉,可用于光伏多晶硅、半导体晶圆等战略性新兴产业。
6月,凯盛科技在接受机构调研时表示,在合成高纯石英砂业务上,其5000吨产线尚在建设中,计划于2023年底建成,产品主要针对电子级硅溶胶、半导体、光伏用二氧化硅,可以用于光伏坩埚内层。未来将根据量产项目的具体情况规划扩建计划。
6月24日,安彩高科公告称,公司与自然人景陆松签署石英砂矿山《合作协议》,拟收购其及其一致行动人持有长治市正庆合矿业有限公司(简称“正庆合矿”) 控股权及采矿区域内相关资产。
7月5日晚间,福莱特公告称,全资子公司安徽福莱特光伏玻璃有限公司(以下简称“安徽福莱特”)以最高报价33.8亿元,竞得“安徽省凤阳县灵山-木屐山矿区新13号段玻璃用石英岩矿”采矿权。此前,福莱特于今年2月宣布完成收购大华矿业100%股权和三力矿业100%股权。福莱特称,上市公司需要通过收购优质的石英岩矿山获取持续、稳定的石英砂供应,保障公司战略目标的实现。
高纯石英砂火爆背后的供与求
当前,光伏是推动高纯石英砂供不应求的重要下游之一。高纯石英砂是生产光伏硅片所使用石英坩埚的主要原材料,随着近年来光伏硅料、硅片产能大规模投放,以及TOPCon等电池技术推广,高纯石英砂需求迅速提升,目前高纯石英砂尤其是内层砂供不应求。

2022年至2024年,全球光伏坩埚高纯石英砂需求量分别为6.75万吨、8.96万吨、11.00万吨,供需缺口将分别达到0.45万吨、1.36万吨、2.05万吨。据行业人士测算,今年国内光伏石英坩埚对高纯石英砂的需求量在4.5万吨,其中0.5万吨至1万吨依靠进口。

石英选矿提纯的主要方法
近年来,石英选矿提纯备受行业关注,国内外对石英提纯工艺研究主要围绕以下几个方面进行:
(一)水洗、分级脱泥
石英中中二氧化硅的品位随着石英粒度的变细而降低,铁质和铝制等杂志矿物的品位则正好相反,这种现象在含有大量粘土性质矿物石英中尤为明显。所以在入选前对石英原矿进行水选,分级脱泥是非常必要,而且效果也是较为明显。水洗、分级脱泥作为一种矿石入选前的预处理方法,应用的较早也很普遍,但对于存在于石英表面的薄膜铁和粘连性杂质矿物,其脱除效果尚不显著。
(二)擦洗
擦洗是借助机械力和砂粒间的磨剥力来除去石英砂表面的薄膜铁、粘结及泥性杂质矿物和进一步擦碎未成单体的矿物集合体,再经分级作业达到石英砂进一步提纯的效果,目前,主要有棒摩擦洗和机械擦洗两种方法,对于机械擦洗,一般认为影响擦洗效果的因素主要是来自擦洗机的结构特点和配置形式,其次为工艺因素,包括擦洗时间和擦洗浓度,研究表明,砂矿擦洗浓度在50%-60%之间效果最好,而且在一定程度上反而加大了石英提纯的难度;擦洗时间原则上以初步达到产品质量要求为基准,不宜过长,因时间过长,会加大设备磨损,提高能耗和造成选矿提纯成本的增加。由于对于某些石英矿,机械擦洗擦除效果不太理想,因此,在我国棒磨擦洗工业应用较为普遍和相对成熟。
(三)磁选
磁选原理是根据石英矿物的磁性不同,从石英矿中分离磁性矿物杂质的一种选别杂质手段。在高纯石英的提纯工艺中,磁选的用途和目的是为了去除带有磁性的石英原矿包裹体中的一些磁性矿物,如磁性钛铁矿、黄铁矿、褐铁矿和石榴石等,一些带有磁性的矿物包裹体的粒子也可以通过磁选去除。含铁的杂质尤其是属于磁性的物质易被有效的磁化,而石英矿物尤其是非金属磁性的物质不能被有效的磁化,利用这一差异磁选方法可将大量的磁性石英杂质从高纯石英金属矿物中分离和去除。
(四)浮选
考虑到含氟废水对环境的严重影响,国外于70年代出现了“无氟有酸浮洗法”如日本在实现长石与石英的分离中,采用硫酸或盐酸(PH=2)调浆,加高级脂肪族胺盐和石油磺酸钠混合捕收剂浮选获得成功,无氟无酸浮选法是近年来大力开发的石英长石浮选分离新工艺。
(五)微生物浸出
用微生物浸除石英颗粒表面的薄膜铁或浸染铁,据国外研究结果表明,用黑曲霉素、青霉、假单胞菌、多粘菌素、杆菌等微生物对石英表面薄膜铁进行浸除时,均取得了良好的效果。其中以黑曲霉素浸除铁效果最佳,氧化铁的去除率多 在75%以上,精矿氧化铁的品位低达0.007%。目前微生物除铁处于实验室研究阶段,规模化工业的生产尚需作进一步的实验研究。
(六)酸浸
酸浸是利用石英不溶于酸(HF除外),其他杂质矿物能被酸液溶解的特点,从而可以实现对石英的进一步提纯。酸浸常用有机酸与无机酸,通常使用有机酸,环保安全;如用无机酸类:硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸等,需经国家审批批准,主要对环境保护设施及生产过程严格管控;部分优质矿源经过酸浸处理后的石英,可获得纯度达99.999%的高纯石英。
石英砂酸洗设备在石英砂提纯中十分重要,必须根据矿品试验工艺科学选型。酸洗石英砂工艺主要设备是反应设备,反应罐有多种结构型号,有锥底、斜底,其内部结构特殊。主要功能是促进酸液与石英砂充分循环清洗反应,使酸液连续循环加温并不断沉淀过滤,达到除杂增白效果。
佛山市塑博塑料防腐设备有限公司自主研发了一种石英搅拌设备,通过动力设备使石英砂相互磨擦翻滚、恒温酸洗反应,去除表面顽固杂质,提高硅含量,主要应用于高纯砂提纯。
配套设备有:锅炉、换热器、储酸罐、配酸计量设备、循环清洗装置、过滤器、酸雾吸收塔、各种规格专用耐酸高效滤酸装置,进、出料输送设备,酸泵、设备相互连接的酸、水、气管网等,组合成一个完整的酸洗系统。
佛山市塑博塑料防腐设备有限公司石英砂酸洗生产线

佛山市塑博塑料防腐设备有限公司酸洗设备

经生产线酸洗后的石英砂
佛山市塑博塑料防腐设备有限公司始终坚持 “ 质量第一,以信为本,以诚待人,以客户为中心、以科学创新发展为动力 ” 的宗旨,真诚欢迎各界朋友前来参观指导、洽谈合作,业务咨询:189-2591-4778(唐工)。
(七)其他提纯方法
由于不同石英制品对杂质矿物含量的不同要求,有时也采用一些其他的提纯方法作进一步提纯。如电选是利用石英与杂质矿物在电性上微小的差别,可选出微量金属杂质矿物;热氯化方法可除去石英中的气、液相杂质和杂质矿物金属包裹体对工艺过程中的表面污染,达到对石英砂进一步提纯的目的。
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