高纯石英砂提纯研究与项目可行性报告

高纯石英砂研究报告

目 录

概述 (1)

高纯石英砂的主要技术指标 (1)

高纯石英砂的应用领域和主要用途 (2)

国内外行业现状与发展趋势 (3)

单晶硅生产用石英坩埚 (5)

1500吨/年高纯石英砂生产线项目建设要点 (5)

第一章产品方案及生产规模 (5)

第二章原料、能源及公用设施 (6)

第三章项目实施单位情况 (6)

第四章主要生产设备用途及技术指标 (7)

第五章质量管理与控制 (12)

第六章高纯石英砂生产线的实施方案及工艺说明 (14)

第七章高纯石英砂生产对环境的影响 (16)

第八章高纯石英砂生产线投资概算及成本分析 (17)

概 述

高纯石英砂一般是指SiO2，含量高于99.99%的石英粉，是石英玻璃和石英坩埚的主要原料，其高档产品被广泛应用在大规模集成电路、太阳能电池、光纤、激光、航天、军事等行业中。由于这些行业关系到国家的长远发展，是一个国家高新技术可持续发展的必要条件，因此高纯石英砂的战略地位非常重要，其高端产品的制备技术被美国、德国、俄罗

斯等少数国家所垄断、并限制技术和产品出口。

我国石英砂的提纯和规模化开采目前依然处于

艰难的探索阶段。

高纯石英砂具有极好的化学稳定性、高绝

缘耐压能力和极低的体膨胀系数。是电子核心

器件、光导通讯材料、太阳能电池等高新技术产业不可缺少的重要原材料，是生产石英坩埚、制造单晶硅棒容器、芯片的基础原料。

高纯石英砂的主要技术指标

1、外观为白色和无可见的机械杂质。

2、纯度要求：二氧化硅的含量大于99.99% 。

3、根据不同行业的使用，可加工成不同规格型号系列产品，适应用户要求。其他杂质含量参考如下：

高纯石英砂杂质含量（单位：1×10-6）

Al Fe Ca Mg Ti Ni Cu K

2.67 0.23 0.51 0.05 0.23 0.004 0.05 0.12

Na Li B P Mn Cr SiO2

0.13 0.05 0.11 0.25 0.05 0.05 99.99%

粒 度 分 布 表 格

用 途 粒度分布（目）

石英管用砂 40—100

石英坩埚用砂 60—160

石英砣用砂 80--180

高纯石英砂的应用领域和主要用途 高纯石英砂是石英玻璃的主要原料。石英玻璃被人们成为“玻璃王”，因为它具有一系列特殊的物理、化学性能。它具有优良的耐高温性能，耐温性高达1100～1200℃，比普通玻璃高800℃，其熔点与白金（铂）的熔点相近。热膨胀率极小，在0～1000℃之间的平均热膨胀系数a＝5.4×10-7，相当于陶瓷的1/6，相当于普通玻璃的1/20，石英玻璃中掺入一定量的钛，可抑制成膨胀系数接近零的超低膨胀石英玻璃。石英玻璃具有极佳的光谱特性，不仅可以透过可见光，而且可以透过红外线、紫外线。石英玻璃是良好的耐酸材料，相当于耐酸陶瓷的30倍，相当于不锈钢（镍铬合金）的150倍。石英玻璃是极好的电绝缘材料，它的电阻相当于普通玻璃的1万倍，20℃时电阻率为1018Ω·cm，绝缘强度为250KV/㎝,真空度可达（10-6Mpa）。石英玻璃属脆性材料，耐压强度很好，但抗张强度要小一些，石英玻璃不耐氢氟酸，高温条件下（1000℃以上）会转变成方石英，这是它的两个缺点。石英玻璃可以制成高纯材料，合成石英玻璃金属离子总量仅为1PPM。石英玻璃的可贵之处在于它的综合性能好。例如：它耐高温而且膨胀系数小，把它烧红了投入水中不炸裂；它耐高温、透光性好、密闭性好，是新型电光源的最佳材料；它耐高温、高纯是制造集成电路的最佳材料------等等。

石英玻璃的主要产品包括：大规模集成电路用高纯耐高温石英玻璃管、电弧法石英坩埚（太阳能级和半导体级）、光通讯用石英玻璃、电光源用石英玻璃。石英玻璃的品种和用途是密切相关的，用户根据石英玻璃的特性、要求制造不同的石英玻璃，便产生了石英玻璃的品种，新的品种又提高了石英玻璃的性能和质量，促进了石英玻璃行业的发展。各行各业几乎都用石英玻璃，但是因为石英玻璃制品工艺复杂，原料价格贵，造成石英玻璃的价格也贵，限制了石英玻璃的大量使用。这里简要介绍的主要品种和用途。

国内外行业现状与发展趋势

行业发展现状：

最初超高纯石英砂是由一、二级水晶加工而成，随着一、二水晶资源的逐步枯竭，自上世纪70年代，发达国家开始探索用普通石英代替水晶制备高纯石英砂，到20世纪90年代，Kemmochi和Stato用普通石英加工成了高档石英玻璃使用的石英粉。国外早在20世纪70年代就开始研究利用普通石英制备高纯石英砂的技术，目前美国处于领先水平，其特点是工业化产量大、制备专业化、自动化程度高、检测水平高、产品质量稳定。

从天然岩石矿物直接提取高纯石英砂是目前世界上生产高纯石英砂的最先进技术。俄罗斯、日本和德国等基本上可以实现自给自足，除了巴西出口未经加工的水晶原矿外，世界高纯石英砂出口市场基本被美国尤尼明（UNIMIN Corporation）公司控制。

我国从20世纪80年代末开始研究石英玻璃的普通石英原料，已经取得一定进展，所研究的产品能够达到二、三、四级水晶的水平，但是只适合于中、低档石英玻璃，高纯低羟基石英原料的技术距离世界先进水平还有一定的距离，还没有形成具有自主创新、自主知识产权的技术，工业化生产的石英玻璃原料纯度不能达到高纯石英砂玻璃原料的要求，高品质石英玻璃原料基本依赖进口，制约了我国石英砂玻璃行业的发展，这已引起国内石英玻璃及原料生产企业和相关科研单位的关注。

我国是石英储量最为丰富的国家之一，已开采利用石英矿较好的有江苏东海、安徽凤阳、湖北红安、江西修水、内蒙乌海等地，这些石英矿储量大、品位高、易开采，但目前开采的大多数石英矿均用做生产低档的石英制品：如硅微粉、玻璃、耐火材料、碳化硅、硅铁、熔融石英、石英玻璃管等。

能用于高纯石英砂的矿源很多，但是由于加工处理手段落后，产品不能达到高纯石英砂原料的要求，从而使高品位矿石用做低品味产品，造成了资源的严重浪费。

我国是石英玻璃生产和应用大国，但高档石英原料基本依靠进口，据海关统计2007年我国从美国进口的高纯石英砂有3万多吨，我国石英玻璃行业所用的高纯石英砂原料主要是美国尤尼明公司生产的IOTA石英砂，其标准砂价格目前在国内市场已高达6.5万元/吨，IOTA-4、IOTA-6价格更大。每年从国外进口大量高纯石英砂，价格昂贵不说，石英行业的生命线掌握在国外公司的手里，受制于人，对我国石英玻璃产业及后继产业的发展都极为不利。

2007年我国国内石英玻璃制品生产消耗石英原料为12万多吨，绝大部分是中低档产