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          高純石英砂的發展現狀與趨勢
          發布時間:2022-03-15   瀏覽:204次

            高純石英砂一般是指SiO2含量高于99.99%的石英粉體,是石英玻璃和石英坩堝的主要原料。其高端產品被廣泛應用在大規模及超大規模集成電路、光纖、太陽能電池、激光、航天、軍事等行業中。

            由于這些行業關系到國家的長遠發展,是一個國家高新技術可持續發展的必要條件,因此高純石英砂的戰略地位非常重要,其高端產品的制備技術被美國、德國等國壟斷,并限技術和出口。

            目前我國石英砂的提純和規?;_采依然處于艱難的探索階段。高純石英砂具有獨特的物理、化學特性,特別是其內在晶體結構、晶體形狀和晶格變化規律,使其具有耐高溫、熱膨脹系數小、高度絕緣、耐腐蝕、壓電效應、諧振效應以及獨特的光學特性。

            石英砂制品的質量要求,一般來說和其實際工業用途直接相關。若用于電子材料、石英坩堝等精細、高性能材料,則對原料質量要求嚴格,需要高純和超純石英砂,雜質總含量要低。具體地說,石英砂的質量要求主要體現在化學成分和粒度組成等方面:①外觀為白色、無可見機械雜質;②純度要求:二氧化硅的含量大于99.99%;③根據不同行業的要求,可加工成不同規格型號的系列產品,滿足用戶要求。

            高純石英砂的應用

            高純石英砂還是石英玻璃的主要原料。石英玻璃被人們稱為“玻璃網”,因為它具有一系列優良的物理化學性能,如耐溫性高達1100~1200℃,比普通玻璃高800℃;是透明的耐火材料;熱膨脹系數小,僅為5.5×10-7/℃,相當于普通玻璃的1/20,理論上可以到零膨脹;具有透光性能,紫外線、可見光、紅外線等都可以良好地透過;具有良好的電絕緣性,20℃時電阻率為1018Ω/cm,絕緣強度為250kV/cm,真空度可達10-6Pa;化學穩定性好,除氫氟酸外,不溶于其他任何酸。石英玻璃屬脆性材料,耐壓強度很好,但抗張強度要小一些,石英玻璃不耐氫氟酸,高溫條件下(1000℃以上)會轉變為方石英,這是它的兩個缺點。

            石英玻璃的主要產品包括:大規模集成電路用高純耐高溫石英玻璃管、電弧法石英坩堝(太陽能級和半導體級)、光通訊用石英玻璃、電光源用石英玻璃。石英玻璃的品種和用途是密切相關的,用戶可根據石英玻璃的特性及要求制造不同的石英玻璃。

            國內高純石英砂的研發現狀

            我國從20世紀80年代末開始研究石英玻璃的普通石英原料,已經取得一定進展,所研究產品能夠達到二、三、四級水晶的水平,但是只適合于中、低檔石英玻璃,高純、低羥基石英原料的技術難關還未完全攻克。工業生產的石英玻璃原料純度不能達到高純石英砂玻璃原料的要求,高品質石英玻璃原料基本以進口為主,制約了我國石英砂玻璃行業的發展,這已引起國內石英玻璃及原料生產企業和相關科研單位的關注。

            我國是石英儲量豐富的國家之一,目前開采利用石英礦比較好的地區有江蘇東海、安徽鳳陽、湖北紅安、江西修水、內蒙烏海等地,這些地區石英礦儲量大、品位高、易開采,但由于國內石英砂相關加工利用技術落后,開采的大多數石英礦只是用作經濟附加值低的低端石英制品,如硅微粉、玻璃、耐火材料、硅鐵、碳化硅、熔融石英等。

            其實我國能用于生產高純石英砂的礦源很多,但是由于加工處理手段落后以及缺少石英玻璃原料礦相關的礦物學及地質成因等地球科學方面的基礎研究,產品不能達到高純石英原料的要求。目前我國石英玻璃采用的中低檔高純石英砂大部分是從水晶中制取的。水晶在我國的儲量有限,價格昂貴,質地不均勻,有些礦物雜質和工藝過程中的混雜物質不可能除掉,導致由水晶中生產的超純石英砂批量小,質量也不穩定。

            高純石英砂未來發展趨勢

            隨著優質水晶資源的枯竭,解決我國高端石英砂自給能力不足的問題主要集中在地質找礦、工藝礦物學和礦物加工等技術的提高上。首先要尋找晶體較純、類質同相置換和氣液包裹體少的礦石,其次要綜合采用現代先進的物理與化學選礦提純技術與裝備研發高 效、穩定的高純石英選礦提純技術。高純石英原料砂已經成為國民經濟的戰略性產品。

            努力尋求我國高純石英砂礦提純技術的進步和產業的發展,實現高端次(高純和超高純)石英砂的自給是我國石英玻璃產業發展所迫切需要的,對于我國相關高新技術產業的發展有重要意義。

            


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