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高纯石英砂是指SiO2含量高于99.9%的石英粉体，一般由高品位的天然石英矿物经过提纯技术生产，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物。高纯石英砂拥有独特的晶体结构和晶格变化规律，因而具有耐高温、低热膨胀性、高度绝缘、耐腐蚀等优异的物理化学属性，是石英玻璃和石英坩埚的主要原料，被广泛用于光伏、半导体等行业，是高端制造行业重要的原辅材料。
高纯石英砂行业进入门槛较高，主要体现在资源壁垒和技术壁垒两大方面。资源壁垒方面，全球高纯石英原料矿床资源集中，其中最大的一座美国斯普鲁斯派恩矿主要由挪威TQC和矽比科北美公司持有，长期以来垄断了全球大部分的资源供给。在高纯石英砂制备过程中最为核心的检测技术和提纯技术方面，中国厂商起步较晚，技术较海外先进企业还有较大差距。并且由于中国高纯石英砂矿产资源质量较差，对于中国企业的技术要求也更高。正是因为较高的行业壁垒，中国高纯石英砂资源以及高端成品严重依赖进口，在一定程度上阻碍了下游行业的发展。
1资源壁垒较高
矿产资源集中，稀缺性较强
目前全球高纯石英原料矿床主要集中在美国、挪威、澳大利亚、俄罗斯、毛里塔尼亚、中国、加拿大等7个国家，共计14处矿床，在产的矿山仅有7处。美国斯普鲁斯派恩（SprucePine）矿的高纯石英原料主要为花岗伟晶岩（白岗岩），石英杂质含量极低，资源存量大，超过1000万吨，目前全球已无可与之相比的矿床。该矿由挪威TQC和矽比科北美公司持有，长期以来垄断了全球90%以上的高纯石英砂供给量。
2技术壁垒较高
中国厂商在检测和提纯等核心技术方面落后海外主要厂商
高端高纯石英砂产品对SiO2纯度要求极高，通过优良的检测技术保证矿源优良的质量特性是制备的基础。目前ICP检测分析方法主要掌握在美国尤尼明等少数海外厂家手里，中国的ICP检测效果较为落后。制备技术方面，业内目前主要采用矿物提纯法，需要通过破碎、磁选、浮选、化学、物理等多道复杂步骤，提纯技术较为复杂。目前全球仅有美国尤尼明、挪威TQC和石英股份等极少数公司具备规模化制备高纯石英砂的能力。中国石英资源存在流体杂质较多、品质不稳定等问题，这无疑会给中国提纯技术带来更多挑战，技术壁垒也更高。
高端市场海外依赖程度高
中国高纯石英砂对海外供给依赖严重
中国境内石英矿资源虽然丰富，但是高纯石英资源却很匮乏，绝大部分依赖进口，无法为生产企业提供质量稳定的原材料供应。根据海关总署数据，2021年中国石英砂进口量为345.47万吨，相较2015年需求增长超过10倍。此外，由于高纯石英生产加工门槛较高，中国企业制备工艺起步较晚，受到制备工艺较低和原材料供给有限等多种因素影响，4N级别以上的高纯石英产品几乎全部依靠进口。
高纯石英砂发展历程
中国高纯石英砂行业一共经历了三个主要阶段，目前已迈入成熟时期。19世纪70年代，随着水晶资源的枯竭，欧美等国家率先开始了新的高纯石英砂提纯制备技术的研发。相比之下，中国从80年代才开始技术研发，起步相对落后。由于中国高纯度矿产资源匮乏以及下游高端制造行业发展较为缓慢，因此技术研发进展相对落后。美国尤尼明和挪威TQC凭借资源和技术优势长期垄断全球高纯度石英砂市场，直至2009年中国方才实现高纯石英砂的技术突破，填补了这方面的技术空白。2018年以后，全球贸易摩擦加剧，国产替代助力中国高纯石英砂行业快速发展。石英股份作为中国唯一一家实现规模化量产高纯石英砂的企业，市场份额不断提升，预计2022年就将超越美国尤尼明和挪威TQC，首次主导全球市场。
高纯石英砂产业链分析
金刚线行业的产业链结构较短，涉及环节较少。产业链上游为花岗岩石英和脉石英为代表的矿床资源，产业链中游为高纯石英砂提纯制备企业，下游则主要用于石英玻璃以及石英坩埚原料使用。
产业链中上游壁垒较高，参与者较少。上游优质矿产资源较为集中，主要分布在美国、挪威、澳大利亚、俄罗斯等少数海外国家全球14处矿床，仅有7处在产。中国石英砂资源较为丰富，但是纯度较高的矿产资源却较为匮乏。中游石英股份在中国市场一家独大，是全球唯三可大批量供应高纯石英砂的企业。除此之外，全球范围内并不存在其它技术成熟且具有一定生产规模的高纯石英砂供应商存在。产业链下游的应用场景较为丰富，涵盖集成电路、半导体芯片、光伏、光纤等多个高端制造行业。在光伏领域，受益于光伏新增装机量的持续提升、N型电池以及双玻组件的普及，光伏玻璃和单晶坩埚的需求增长迅速，带动高纯石英砂市场不断放量。
1）天然水晶资源枯竭，石英矿物逐渐替代水晶成为高纯石英砂的主要原料。早期高纯石英是从天然水晶深度提纯得到，工艺较为简单。随着天然水晶自上世纪70年代开始资源逐年减少，已几近枯竭。
2）矿源质量对下游高纯石英提纯有直接影响，然而中国境内优质矿源稀缺，在一定程度上导致了中游对海外矿源的依赖。由于石英矿中存在晶格杂质、流体包裹体、品质不稳定等问题，按照当前加工技术水平，仅有极少数石英矿物能够被加工成高端产品。目前，中国境内尚未发现高品质大规模的矿床。品位相对较高的代表性脉石英矿床主要分布在湖北蕲春（SiO2含量为99.35％）、江苏东海（SiO2含量为99.19％）、安徽旌德（SiO2含量为99.01％）和太湖等地区，另外在安徽凤阳、江苏新沂、新疆阿勒泰地区也有分布。
产业链中游说明
1）高纯石英砂全球产能有限，高端产品稀缺性较强。目前中国境内仅有石英股份一家可以大规模批量化生产高纯石英砂。全球范围内也仅有尤尼明、TQC、石英股份三家企业具备量产高纯石英砂的能力。中国凯盛石英太湖公司、江苏阳山、以及东海和辽宁锦州等地部分企业有一定量产能力，但受到提纯技术的影响无法稳定批量供应。
2）中国海外矿源依赖严重，存在一定的供应链稳定风险。由于开采出的石英并不能直接使用，还需要通过酸洗降低石英砂中铁含量。然而酸洗提纯会产生大量的含氟废水，会对环境造成严重破坏。在中国优质石英矿资源较少且环保要求趋严的情况下，石英股份石英石严重依赖外购。2021年海外采购占比超过90%，并且大部分来自于印度地区，供应链稳定性有待进一步考证。
产业链下游说明
1）高纯石英产品下游应用领域广泛。高纯石英砂凭借优良的物理化学属性逐渐成为包括光伏、半导体等高端制造业的核心原辅材料。在光伏领域，高纯石英砂主要作为光伏玻璃和单晶坩埚生产的主要原材料。
2）下游需求增长旺盛，带动高纯石英砂市场规模持续扩大。在碳达峰及碳中和大战略的指导下，中国清洁新能源占一次能源消费比重不断扩大，目前中国已经是世界上光伏装机最大的国家，预计2026年中国光伏装机将达约1000GW。光伏装机的放量上升将带动高纯石英砂需求快速增长。
高纯石英砂行业规模
未来几年中国高纯石英砂市场保持稳定增长。根据头豹研究院测算，2022年中国光伏用高纯石英砂市场需求约为3.12万吨。预计到2027年，市场需求将会增长至3.94万吨，2022-2025年复合增速为10.2%。
过去两年光伏用高纯石英砂市场规模受到硅料价格抑制增长相对受限。2021年开始硅料价格大幅上涨，价格传导不畅，导致光伏产业链下游盈利能力受到严重不利影响，在一定程度上限制了光伏装机规模。2020年，中国光伏新增装机48.2GW同比增长81.7%。2021年，中国光伏发电新增装机54.88GW，同比增长13.9%，增速下滑明显。
随着光伏各环节产能逐步释放，光伏新增装机量必然将带动高纯石英砂市场规模的继续扩大。光伏产业链各环节新增产能将在2023年陆续释放，光伏产品价格将会逐渐回落，叠加“双碳”目标的持续进行，必然将带动光伏新增装机规模的快速提升。根据国家能源局发布的全国电力工业统计数据显示，2022年光伏新增装机规模为87.4GW，同比增长60.3%，增长迅速。受此影响，石英坩埚的需求也将大大提高，必然会带动核心原材料高纯石英砂需求的增加。
高纯石英砂竞争格局
全球高纯石英砂市场份额高度集中，呈现“一超两强”竞争格局。2021年，美国尤尼明、中国的石英股份和挪威TQC高纯石英砂产品合计出货量约为5.6万吨，全球行业CR3市占率约为85%.
尤尼明和TQC两家海外企业凭借先发优势以及资源优势一马当先。美国尤尼明和挪威TQC依靠美国斯普鲁斯派恩（SprucePine）矿的优质高纯石英原料花岗伟晶岩在很长时间里基本垄断全球市场。石英股份在2009年方才掌握高纯石英砂先进的提纯制备技术，并逐渐拥有批量供应能力。
高纯石英砂“国产替代”逻辑助推中国相关厂商快速发展。2018年以后，受到贸易摩擦等因素影响，国家开始扶持包括石英股份在内的高端制造业企业进行“国产替代”攻坚，石英股份市场份额逐年攀升。在光伏应用领域。根据公开数据统计，海外高纯石英砂几乎没有扩产计划，而石英股份2023年产能预计将达到10.8万吨，上升势头明显。江苏阳山和凯盛石英太湖公司，产量较小，目前还不具备批量化供应能力，未来增长潜力相对前面三家较差。
x轴为现有产能排名，反映企业生产规模；y轴为公司发展潜力，反映企业未来增长空间；气泡大小代表市场份额排名，反映企业行业竞争地位。
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