中國粉體網訊 高純石英因其產品具有耐高溫、耐腐蝕、低熱膨脹性、高度絕緣性和透光性等優(yōu)異的物理化學性質，廣泛應用于光伏、電子信息、光通訊和電光源等高新技術產業(yè)，在戰(zhàn)略性新興產業(yè)中具有重要地位和作用。
我國高純石英砂的資源概況
目前國內對高純石英的定義并沒有統(tǒng)一的國家標準。通常將SiO2含量大于99.95%、Fe2O3含量小于0.0001%、Al2O3含量小于0.01%的石英砂劃歸為高純石英砂。作為一種雜質含量極低的高純石英，是一種稀有礦物，只有在滿足特定的化學和物理參數的地質條件下才能形成，只有為數不多的礦床能夠為高純石英的加工提供原材料。國際上分布在美國北卡羅來納州Spruce Pine地區(qū)的花崗質偉晶巖，是全球唯一受到阿樂漢尼綠片巖運動影響的高純石英礦床。
對于國內，石英資源儲量豐富、種類多，但是質量不高，多為石英巖、石英砂巖和天然石英砂。以前高純石英產品生產選用的原料主要為水晶，分布在四川、廣西、貴州、黑龍江等地區(qū)；但截至2017年底，天然水晶資源資源儲量僅為0.69萬t。隨著我國水晶資源的枯竭，國內開展了以SiO2含量為2N左右的其他石英礦物原料替代天然水晶加工高純石英的研究，如脈石英、石英巖等，仍未發(fā)現具有工業(yè)價值的大型花崗偉晶巖礦床。
我國具有工業(yè)價值的高純石英（水晶、脈石英）礦床按其成因主要可分為：熱液含晶石英脈型礦床、碳酸鹽巖中熱液型水晶礦床、變質流體含晶脈石英礦床三種。印支、燕山期巖漿活動發(fā)育地區(qū)和強烈變質巖發(fā)育地區(qū)是水晶、脈石英礦成礦有利地帶。根據我國已有水晶、脈石英礦床分布特征，劃分了庫衛(wèi)－清河、東昆侖、東秦嶺－大別、東海－贛榆、吉中—延邊、阿拉善、遼東、魯西隆起、武夷山、湘中等10個高純石英重點成礦遠景區(qū)。
高純石英砂的主要應用概況
由高純石英砂生產的石英管、單晶石英坩堝及石英器件等石英制品，是電光源行業(yè)中生產高端照明產品、光伏行業(yè)及半導體行業(yè)生產單晶硅過程中不可或缺的重要支撐材料。
半導體領域
高純度石英材料是半導體硅片生產過程中的關鍵材料，在硅片制造過程中的擴散、蝕刻等環(huán)節(jié)發(fā)揮關鍵作用。
石英材料在半導體行業(yè)產業(yè)鏈中的應用
近年來，隨著物聯網、區(qū)塊鏈、汽車電子、無人駕駛、5G、AR/VR及AI等多項創(chuàng)新應用發(fā)展，半導體行業(yè)保持高景氣度。根據HIS Markit的統(tǒng)計，2017年全球半導體市場營收規(guī)模為4290億美元，而近年來預計維持在3%左右的年增長率。
全球半導體營收預測
數據來源：IHDMarkit，AMFT，4Q17，西南證券整理
光伏領域
在光伏領域中，由于高純石英砂的耐高溫性及熱穩(wěn)定性良好，被主要用于制造拉制單晶硅用的石英坩堝。我國光伏產業(yè)目前已經基本掌握太陽能電池制造、多晶硅生產等關鍵工藝技術，主要裝備逐漸實現自動化，產業(yè)規(guī)模快速提升，生產成本持續(xù)下降，已形成完整的產業(yè)鏈。在太陽能電池行業(yè)快速增長的帶動下，單晶硅石英坩堝的原料高純石英砂，市場規(guī)模也不斷擴大。預計到2020年光伏產業(yè)規(guī)模將達到1370億美元。石英坩堝作為光伏組件的生產原料，隨著光伏產業(yè)的發(fā)展，石英坩堝的市場需求不斷增加。
2011—2019年全球光伏市場規(guī)模(億美元)
電光源領域
電光源石英制品可以用于生產紫外管，高純石英管，透明管燈，廣泛運用于照明及特種光源行業(yè)，比如白熾燈、鹵素燈、HID燈、殺菌設備以及半導體行業(yè)所用的LED燈等。隨著LED對白熾燈的替代加快，LED市場規(guī)模和滲透率不斷提升，預計到2020年滲透率將達63.9%。石英管作為LED的制作原料，市場需求也會不斷增加。
2009—2018年全球LED照明市場規(guī)模
我國高純石英砂的供給概況
據中國建筑玻璃與工業(yè)玻璃協(xié)會數據，我國石英產量逐年上升，2018年中國石英砂產量8255萬t，其中，普通石英砂產量3518萬t，精制石英砂產量3518萬t，普通高純石英砂(SiO2≥99.5%)產量達到636萬t，占比較低。
2014—2018年中國石英砂分品種產量圖(萬t)
高純石英砂產能嚴重不足，目前國內僅有石英股份可以批量化生產高純石英砂。石英股份2009年投產高純石英砂，一舉打破了國外壟斷，成為國內石英行業(yè)的龍頭企業(yè)。2017年公司實現高純石英砂銷售10677噸，營收達到0.36億元，同比增速108.04%，發(fā)展勢頭良好。盡管如此，礙于國內高純度石英資源匱乏的緣故，石英股份所用的礦石基本來自國外采購。據公告披露，石英股份通過美國Unimin公司中國獨家代理商北京雅博進口高純石英砂。
高純石英砂產能不足與需求的增長導致國內高純石英砂不能滿足發(fā)展需求，目前主要依賴進口。2018年高純石英(SiO2＞99.99%的硅)進口量14萬t，出口量僅0.18萬t。
2009—2018年我國含硅量≥99.99%的硅(HS28046190)進、出口量統(tǒng)計(萬t)
我國高純石英砂產業(yè)發(fā)展中的問題與展望
1.高純石英砂資源匱乏
我國高純石英砂資源匱乏，產能不足，嚴重依賴進口。而其又是高端產業(yè)的支撐材料。是否可以考慮將高純石英納入關鍵礦產或戰(zhàn)略性非金屬礦產目錄清單，從政策法規(guī)和國家戰(zhàn)略層面，在高純石英找礦勘查、加工工藝、產業(yè)發(fā)展等方面給予有力支持。
2.高純石英原料選擇與分級分類評價體系缺失
石英原料質量評價體系不完善，至今尚未出臺統(tǒng)一產品標準。國內對高純石英砂原料選擇也具有一定的盲目性，單純的認為純度2N的石英原料就能夠簡單的選出高純石英砂，但往往投入大量財力物力也難以實現目標。純石英砂產品質量優(yōu)劣與其原料中雜質元素含量高低并非簡單對應關系，而是與原料中雜質的可選性有關。高純石英砂原料不能僅以SiO2含量為標準，必須結合石英的嵌布特性、結晶特性、包裹體含量及大小、雜質離子的分布等性質綜合考慮。
3.加工技術與國際先進水平仍有較大差距
我國的高純石英制品主要應用于半導體、光伏和電光源等行業(yè)，但大多數企業(yè)并未掌握高純石英制品精細加工的核心技術，產品基本處于中低端水平，難以滿足高端電光源、半導體及光伏行業(yè)的品質要求。綜合加工技術、裝備起步較晚、技術保密等原因，我國高純石英技術與國際先進水平差距依然很大。
小結
高純石英已成為新能源、光導纖維、激光、信息技術、航空航天、微電子等高技術領域不可替代的關鍵原材料。隨著中國制造2025的不斷推進，突破高純石英砂資源、加工技術及裝備的困境也愈發(fā)重要。
參考資料：
賈德龍等.高純石英全球資源現狀與我國發(fā)展建議
郭文達等.高純石英砂資源及加工技術分析
西南證券.借力半導體，石英欲騰飛
長城證券.擴產電子級石英項目，石英龍頭加速邁向光纖與半導體市場
（中國粉體網編輯整理/三昧）
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