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[机构评论] 资源与提纯技术构建高纯石英砂领域的“双壁垒”

2024-05-07 15:13:13   来源:中国有色金属工业协会硅业分会   编辑:程波   查看:160
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简介:[机构评论] 资源与提纯技术构建高纯石英砂领域的“双壁垒”

(本文节选自《全面解析:高纯石英砂应用、技术壁垒和行业格局》,文章刊载于中国有色金属工业协会硅业分会 微信公众号)

可用于高纯石英砂生产的矿品类有限

高纯石英砂矿源以花岗岩石英、脉石英为主。天然水晶纯度较高、包裹体少,曾是高纯石英原料,现在主要用作水晶 工艺原料;天然水晶储量少且分布不均匀,我国高品位水晶较少。目前花岗岩石英和脉石英为生产高纯石英砂主要原 料,其中花岗岩石英矿床规模大,石英纯度高,但石英含量较低,伟晶岩含有大约40%的更长石、25%石英、20%微斜长石(一般为条纹长石)和15%的白云母;脉石英矿床分布广泛,但规模相对较小。

全球高纯石英矿储量、品质分布不均

全球高纯石英原料矿床分布于美国、挪威、澳大利亚、俄罗斯、毛里塔尼亚、中国、加拿大、印度、巴西等9个国家。

美国斯普鲁斯派恩矿拥有独特的白岗岩型高纯石英原料矿,曾提供全球90%的高纯石英砂,尤尼明公司也垄断了IOTA超纯石英的生产和销售,其他国家难以发现类似的矿床。但近年来各国加大勘查找矿力度,已发现10多处可用作高纯石英原 料的矿床,生产低-中档高纯石英砂,逐渐打破斯普鲁斯派恩矿在高纯石英砂产业的垄断格局。

原矿优劣与纯度、包裹体特征、元素存在形式有关

原矿要求高:质量优劣与杂质元素含量高低不是简单的对应关系,而与原料包裹体特征、元素的赋存状态和存在形式有关。

高纯石英砂生产方式主要采用矿物提纯法

高纯石英砂提纯法主要工艺流程为:原矿硅石经洗矿机洗去泥沙, 破碎机粗破后,将合格石英料投入焙烧炉中,在850℃~980℃温度下焙烧6个小时,焙烧后将石英料拖入清水中进行水淬,再经人工拣选出去除杂质后送入破碎机进行破碎并过筛,再将通过筛网的石英砂送入磁选机,磁选后石英砂投入 到配有HCl和HF混合酸的酸缸中浸泡一周,再经浮选、脱水、烘 焙、冷却、包装,制得高纯石英砂。

化学合成法:包含气相合成法、液相合成法、氟硅酸法等。

化学合成法技术路线包含气相合成法、液相合成法、氟硅酸法等。合成石英具有纯度更高(6N)、光学性能更优等特性,正逐步成为7纳米以下的半导体产品生产中的替代材料。

气相法:以SiCl4等为原料,在氢-氧气流高温下(1200-1600℃)水解制得烟雾状的SiO2,经冷却、分离、脱酸等过程 后即得到成品的SiO2颗粒。通过控制温度、分两步的气相水解方法制备合成SiO2粉,但其技术工艺较复杂,效率低, 技术还不成熟,目前也仅适于实验室的研制,大规模工业化生产困难。

提纯检测:国外领先,国内企业追赶

海外巨头拥有更完整的研发、检测体系,在产品稳定批量供应方面具备领先优势。

检测技术:试剂纯度、加工环节的材料、生产环境对产品品质有影响,每个环节的在线检测可以有效把控产品品质。对于IOTA标准的高纯石英,化学分析法和X射线荧光光谱法(XRF)检测难以满足其质量检测要求。目前ICP-OES 已经成为检测高纯物料微量化学成分的有效方法。

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