我國高純石英砂產業發展現狀及趨勢

導讀：高純石英砂是于光伏行業、電子行業及高端電光源行業不可或缺的原材料。但是，由于不同產業需要不同質量的石英，使得高純石英質量沒有統一的標準，目前國內通常將二氧化硅含量大于99.95%、氧化鐵含量小于0.0001%、氧化鋁含量小于0.01%的石英砂劃歸為高純石英砂。

石英砂分類

石英是一種天然礦物，需要經粉碎、篩選、酸洗、水洗、煅燒等工序制成石英砂，作為石英玻璃原料通過熔煉工藝做成石英玻璃及其制品。我國一般通過石英砂的二氧化硅及氧化鐵含量的不同對其進行細分，主要分為普通石英砂，精制石英砂，高純石英砂和超高純石英砂。

圖表1：石英砂產品及規格

*數據來源：《石英砂焙燒—酸洗除雜工藝研究》

高純石英砂產業鏈

1.上游：原料

石英砂上游原材料包括脈石英、石英石、石英砂巖、石英砂礦、泥質石英砂礦、長石石英砂礦、其他硅質原料。我國石英資源儲量豐富，有約150處礦產地，產品種類多，但是質量不高，多為石英巖、石英砂巖和天然石英砂，資源分布廣泛，相同種類的石英礦分布又相對集中，石英巖礦主要多分布于青海及遼寧、山西等地；石英砂主要巖礦分布于四川、湖南、江蘇、浙江及山東等地；天然石英砂主要分布于福建、廣東、廣西的南部和海南西北部及山東北部等沿海地帶，還有西遼河東部、黃河中游及鄱陽湖、駱馬湖畔。

根據中國粉體網，按照石英礦的成礦時間和中國石英資源的分布及主要礦床，可將石英礦資源劃分為8大成礦區，分別是：

（1）遼-翼-豫石英（砂）巖分布區

（2）長江流域砂巖分布區

（3）南沿海砂礦分布區

（4）通遼砂礦分布區

（5）黃河沿岸砂礦分布區

（6）宿遷、南寧、當陽砂礦分布區

（7）沂南石英砂巖分布區

（8）遼南-鳳陽石英巖分布區

2.中游：制造

歐美等發達國家在1970s就開始研究使用低品位的石英礦經提純制備高純石英砂，發展至今，這些國家技術成熟、設備先進，生產的高品質石英砂質量穩定。我國直到1980s才開始進行高純石英砂的制備研究，并且只能生產中低端產品，高端石英砂仍需從國外進口。然而，進口石英砂要消耗大量的外匯儲備，且會在數量上受到歐美等國家的限制，使我國在下游領域的發展受到嚴重影響。近年來，我國開始重視石英砂提純技術的研究工作，目前在技術上可以采取以下工藝[ 數據來源：《高純石英砂制備技術研究現狀》]

（1）焙燒-水淬：高溫煅燒使石英晶體膨脹，經水淬后，晶體表面和內部會產生大量裂紋。裂紋通常出現在界面處以及晶體結構的缺陷處，通過改變煅燒的溫度和時間，使包裹體爆裂，其內部的雜質遷移至表面，易于在后續處理中被除去。

（2）水洗-分級脫泥-擦洗：水洗后，采用螺旋分級機對其進行分級脫泥，經過脫泥處理，原礦中的氧化鐵和氧化鋁的含量明顯下降，顯示出一定的除雜效果。然而，對于石英砂表面粘附性較強的物質，采用這種方法很難去除干凈，需要進一步擦洗處理。擦洗是借助機械外力除去石英砂表面的粘附性較強的雜質礦物的過程，但也與擦洗機的結構、擦洗時間、擦洗次數、樣品的濃度等因素有關。

（3）重選-磁選-浮選：利用不同礦物的密度各不相同和重力對礦物顆粒的影響，使不同礦物分離的選礦方法即為重選，但是重選難以達到生產要求，因此多用于粗選。磁選是利用磁力剔除石英礦中帶有磁性的雜質的過程；浮選可以用來除去顆粒細小的雜質礦物，并輔以超聲波處理。

（4）酸洗：無論是焙燒、脫泥、擦洗，還是重選、磁選、浮選，都屬于物理處理，這些方法只能達到初步提純的效果，若想達到高純石英砂的質量標準還需要進一步的處理。除了氫氟酸和熱磷酸以外，二氧化硅幾乎不溶于所有的酸，利用這一特點對石英砂進行酸浸處理可以進一步剔除石英砂中的 鐵、鋁、鎵、鎂、鈉、鉀等金屬雜質離子，使其中雜質離子的含量降低至高純石英砂的標準。

（5）生物浸出：是利用微生物代謝產生的有機酸與礦物雜質反應生成可溶性絡合物進行分離提純的新工藝，常用的微生物有青霉、黑曲霉、草分支桿菌、假單胞菌等。該方法具有無污染、能耗低等優點，但是培養微生物的環境條件要求較高，為了達到除雜效果需要較長時間，限制了其在工業上的應用。

（6）微波法：利用微波選擇性加熱的特點，不同介電常數的物質在加熱過程中局部會產生較大的溫度差，在界面處產生熱應力，使石英晶體產生更多裂縫，能有效地促進礦物的單體解離并且增加雜質礦物的反應面積，有利于除去石英中的包裹體。

縱觀全球生產高純石英砂的廠家并不多，國外知名的廠商主要有美國尤尼明Unimin、挪威石英TQC等，而國內的廠商，如最為知名的江蘇太平洋石英股份有限公司，是全球少數掌握規模化量產高純石英砂技術的企業之一。

3.下游：應用

高純石英砂是集成電路、半導體芯片、光伏、光纖、新型玻璃（如超白玻璃）等產業必不可少的關鍵原料，具有較高的附加值。其中，高純石英砂在光伏產業的具體應用為：高純石英砂作為光伏玻璃的主要原材料，而光伏玻璃作為光伏發電中重要的輔件，經常用于覆蓋在太陽能電池片外部，作為封裝面板，其強度、透光率直接決定了光伏組件的壽命和發電效率。

圖表2：高純石英砂應用領域

*數據來源：《中國高純石英資源開發利用現狀及供需形勢》

在光伏玻璃行業中，市場集中度非常高，形成了以信義光能、福萊特為雙寡頭，彩虹新能源、金信、南玻這五家企業占據光伏玻璃行業中產能的80%的局面。

趨勢

隨著國家“碳中和”、“十四五規劃”和《中國2050年光伏發展展望》等政策的提出，光伏產業日益突顯其國家戰略地位。目前階段，光伏行業屬于需要國家財政予以補貼的新能源行業。國家對光伏裝機容量、補貼規模、補貼力度的宏觀調控政策和措施將直接影響行業內公司的生產經營。隨著國家相關金融幫扶政策的完善和產業中其他扶持政策的持續推動，光伏及其配件行業將朝著產業鏈更加完善、產品更加高質量的方向發展。而這種發展，勢必會帶動光伏產業鏈上游的光伏玻璃和高純石英砂產業發展。

同時，因為石英砂的品質對于光伏玻璃的品質有著重要影響，而且從成本端考慮，石英砂的供應價格會對光伏玻璃產品的成本產生重要影響，近期如隆基股份、晶科能源、福萊特、福斯特、東方日升等企業紛紛選擇在安徽滁州落址新建項目，正是看中了當地優質的石英砂資源、便宜的運輸成本和日趨完整的產業鏈。由此可以看出，光伏玻璃企業更愿意與優質石英砂資源地毗鄰而建，而這一趨勢想必在未來會日益凸顯。

正所謂用小小石英砂，翹起千億級產業鏈。