• 2024-11-15 09:54:39

高纯石英砂主要应用在航空航天、‌生物工程、‌高频率技术、‌电子技术、‌光纤通信和军工等领域，‌是高新技术产业重要的工业原料，‌具有广泛的应用领域和发展潜力‌。

目前石英砂生产路径主要有三类：分别为从石英矿物中深度提纯得到（提纯法）、以天然水晶为原材料进行加工得到（天然水晶加工法）、以含硅化合物为原材料生产得到（合成法）。

其中提纯法是目前国内石英砂主流生产方法，通过该方法来生产高纯石英砂需要以高纯石英砂原矿为原材料，但我国高纯石英砂原矿储量极低，无法提供充足的原材料供应。据统计，美国尤尼明和挪威TQC 共占据全球80% 以上的4N8 级纯度以上市场，国内需求主要依赖于进口，市场总体呈现出供不应求局面。

半导体、光伏行业、光学技术要求提高，对石英砂要求不断提升。合成石英砂因其纯度更高、光学性能更良等特性，除了在高端光学领域得到广泛应用以外，也符合半导体制程对石英制品高纯、无污染、耐高温的要求。在天然砂纯度不满足要求的情况下，例如半导体单晶炉坩埚内涂层、高端光学玻璃应用等方向，可以考虑用合成砂进行替代。

在此背景下，化学合成石英砂的工艺逐渐得到重视和研究。相关资料显示，合成砂的技术路线主要分为气相合成法、液相合成法（化学沉淀法、溶胶-凝胶法、四氯化硅液相水解法等）和氟硅酸法。

受限于合成成本、设备材质、生产周期、产品稳定性等因素，国内合成砂技术处于实验室、小试或中试阶段，未有稳定的产业化量产商品。目前，市场上仅有日本三菱一家生产的合成非晶体石英砂产品。日本三菱化学是日本最大的化学品制造商，与美国陶氏、德国巴斯夫等企业齐名，属于全球化工新材料领域第一梯队的企业。据日本三菱化学的介绍，他们由硅醇盐法制成的超纯合成石英砂（纯度为7N），具有更少的金属杂质和气泡，是半导体制造用高纯度石英部件的理想原料，特别适用于半导体制造过程中的热处理、蚀刻和沉积工艺，能够避免不利的金属和杂质污染并抑制颗粒的产生，从而提高半导体器件的性能。因其优异的品质和纯度，还被用作半导体级高纯度石英坩埚和硅片制造的原材料。

据了解，当前国内已有不少企业将目光转向合成石英砂，提前布局、拓展人工合成石英砂领域。

石英股份：在投资者互动平台称，合成石英砂因为在纯度方面的优势，与天然高纯石英砂的应用场景会有不同，目前公司也储备有合成石英砂相关技术。

江瀚新材：依托现有硅烷产品为原料合成超高纯6N级石英砂，金属离子总量＜0.1ppm，羟基含量＜60ppm，可用于生产包括石英坩埚在内的各种石英制品。公司称目前中试线成功，预计于2025年12月建成投产。

江苏德鑫科技：江苏德鑫科技是行业内首家实现人工合成石英砂量产的企业，目前5N9纯度的合成砂已经得到头部光伏企业认证，并且开始批量供货，成为人工合成石英砂方向的破局者，其产品应用效果和天然砂一样的水平。德鑫合成石英砂具有纯度高、包裹体少、低羟基、可进行均匀有效掺杂等特点。是高性能石英玻璃的原料，可将各种金属元素控制在极低水平，亦可对金属元素进行精准杂以满足产品特殊需求。

中建材金格兰石英：在合成石英砂纯度方面达到6N级，建有年产50吨合成石英砂中试线，目前在筹建扩产合成砂生产线，合成砂产品已开展熔制石英坩埚和石英碇的批量应用。

江苏亨芯硅基材料有限公司：公司电子级高纯石英砂项目总投资10.5亿元，建成后形成年产电子级高纯石英砂30000吨、超高纯合成石英砂2000吨生产规模，

仕净科技：与无锡惟忻元电力合作的6N石英砂项目，其产品应用范围包括但不限于芯片的抛光材料、光伏坩埚材料、半导体用封装材料和医药制作材料等。

凯盛科技：用工业硅制备有机硅烷，再以溶胶-凝胶法，制备纳米级石英粉和微米级石英砂，公司开发的合成石英砂产品纯度可达6N-7N，目前正在建设5000吨生产线。

三丰智能：公司与武汉工程大学签署《关于人工合成超高纯硅溶胶及超高纯石英项目合作协议》，双方拟充分发挥各自优势，资源共享，共同在超高纯（6N以上级别）硅溶胶制备、人工合成超高纯石英材料研发及生产领域开展深入合作。三丰智能在投资者互动平台表示，公司超高纯石英砂项目目前正处于实验室批次送检验证阶段。

晶芯源新材料公司：年产4000吨高纯合成石英砂生产项目总投资5亿元，项目高纯石英砂主要用于光伏系列产品。

硅研电子公司：主营产品包括超高纯硅溶胶、电子级硅酸酯高纯合成石英砂等，其高纯合成石英砂SiO2含量在99.999%以上，杂质含量极低，具有强度大、纯度高、耐腐蚀性能强、化学稳定性好等优点，可用于工业、电子、光学、半导体、机械、航空等领域。

在产业化工程技术方面，实验室技术要扩大产能至工业级，仍然要在反应器、提纯设备等设计方面继续深入研究，解决工程技术问题、降低能耗成本。由于合成砂属于高纯工业品，其生产线的自动化、生产车间的洁净程度直接影响产品质量，在工艺设计时要参照半导体工厂的洁净、安全标准进行设计施工。同时产业化生产成本、副产物利用、三废处理等问题也是制约产业化的重要因素，直接决定了合成技术的应用范围，制造成本越低，应用范围将会越大。

总之，合成石英砂的技术前景可观，实现低成本产业化后能一定程度上解决石英砂紧缺的问题。从技术的长期持续性看，天然砂提纯在去除铝、钛元素方面存在瓶颈，利用合成工艺可以提高石英玻璃产业的质量水平，探索更尖端、更精密的应用。