中國粉體網(wǎng)訊  10月初，美國的一場颶風(fēng)“海倫妮”使美國一個(gè)不足2000人的小鎮(zhèn)出現(xiàn)在大眾眼前，許多媒體紛紛報(bào)道，小鎮(zhèn)被淹可能影響全球芯片和太陽能行業(yè)。

來源：央視財(cái)經(jīng)

這個(gè)小鎮(zhèn)，到底是何來歷？

Spruce Pine，最優(yōu)質(zhì)的高純石英礦床

上文提到的美國小鎮(zhèn)，名為斯普魯斯派恩（Spruce Pine），有“石英小鎮(zhèn)”之稱，它位于北卡羅來納州的西部地區(qū)，是世界上僅有的、為數(shù)不多的幾個(gè)可以開采高純度石英的地方。

來源：矽比科

根據(jù)現(xiàn)有資料，全球高純石英原料礦床分布于美國、挪威、澳大利亞、俄羅斯、毛里塔尼亞、中國、加拿大等7個(gè)國家。除中國外，共有14處礦床，其中，有生產(chǎn)礦山的7處，尚未開采生產(chǎn)的7處。美國斯普魯斯派恩礦的高純石英原料資源規(guī)模最大，超過1000萬噸。

當(dāng)下，全球范圍內(nèi)高純石英砂的主要生產(chǎn)廠商有美國尤尼明（矽比科）、挪威TQC等。美國尤尼明（矽比科）是世界上領(lǐng)先的高純石英生產(chǎn)商，公司IOTA高純石英系列產(chǎn)品能獲得國際壟斷地位的根本原因，在于其擁有世界上迄今為止唯一發(fā)現(xiàn)的獨(dú)特高純石英優(yōu)質(zhì)原料——花崗偉晶巖石英。該原料為產(chǎn)自美國北卡羅來納州斯普魯斯派恩地區(qū)的花崗偉晶巖（曾稱為白崗巖），其具有礦體規(guī)模大、石英中流體雜質(zhì)少、礦石品質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是美國和挪威4N8高純石英高端產(chǎn)品的生產(chǎn)原料，其產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異，穩(wěn)定性高而成為高純石英高端產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，壟斷了全球石英坩堝內(nèi)層砂和半導(dǎo)體級高純石英市場。

挪威TQC是全球另一家大型高純石英砂生產(chǎn)企業(yè)，其主要原材料來源自美國北卡羅來納州斯普魯斯派恩地區(qū)的高品質(zhì)石英礦資源，生產(chǎn)的產(chǎn)品主要用來滿足半導(dǎo)體和太陽能產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)需求。

而我國生產(chǎn)高純石英的原料為脈石英和水晶，由于國內(nèi)水晶資源接近枯竭，因此，國內(nèi)主要采用脈石英為原料生產(chǎn)高純石英，但受礦石品質(zhì)的限制，生產(chǎn)出來的品質(zhì)主要為低端高純石英，高純石英目前被少數(shù)企業(yè)壟斷。

高純石英的戰(zhàn)略性地位

那高純石英為何如此重要？它的緊缺又將給全球帶來什么樣的影響呢？要回答這些問題，就不得不提起高純石英的戰(zhàn)略性地位。

高純石英是石英玻璃、硅材料及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于電子信息、光伏、光通信和電光源等行業(yè)，在新材料、新能源戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中具有重要地位和作用。其中，SiO2純度≥99.998%（4N8）的高純石英高端產(chǎn)品不僅是一種新材料和礦物功能材料，而且是半導(dǎo)體、光伏、電子信息和高端電光源等生產(chǎn)必不可少的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，也是我國芯片發(fā)展（晶圓制造與芯片封裝等）不可或缺的關(guān)鍵材料之一，在電子信息、新材料和新能源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)以及國防軍工、國家安全中具有非常重要的作用和地位。

來源：石英股份

以高純石英砂為原料熔煉拉制出的各種石英玻璃管，具有有熔點(diǎn)高、抗熱震性能優(yōu)異和易于壓縮加工等優(yōu)勢，主要用于芯片和光伏半導(dǎo)體硅片加工處理的擴(kuò)散爐管等，在航天航空、武器裝備領(lǐng)域用來制作整流罩、雷達(dá)罩、隔熱罩、透玻材料及耐高溫材料等，還可用于制造鹵素?zé)舻雀鞣N光電源器件。

以高純石英砂為原料、經(jīng)真空電熔法和氫氧氣煉法生產(chǎn)的石英砣是呈圓砣狀的透明石英玻璃原材料，具有透明度高、氣泡少、膨脹系數(shù)低、抗熱震性能優(yōu)異和可加工性等優(yōu)勢，主要用于生產(chǎn)半導(dǎo)體石英玻璃制品，包括石英舟、石英法蘭和石英鐘罩等產(chǎn)品，以及各種光學(xué)石英玻璃制品。

在直拉法拉制單晶硅棒的生產(chǎn)過程中，以4N8高純石英砂為原料制備的石英坩堝是必不可少且一次性使用的耗材，對單晶硅棒的產(chǎn)量、質(zhì)量、成本和生產(chǎn)安全都有重要影響。芯片和光伏等行業(yè)的高速發(fā)展和國家重大需求，帶動了4N8高純石英產(chǎn)品的旺盛需求。而我國用于生產(chǎn)單晶硅棒的石英坩堝通常采用三層結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)層砂仍需高價(jià)從美國、挪威等國進(jìn)口，而質(zhì)量要求略低的中外層砂，其礦石原料也需要從印度等國進(jìn)口。

由此，不難看出，美國小小的一個(gè)鎮(zhèn)遭受氣候?yàn)?zāi)害，其影響為何能波及全球的半導(dǎo)體及光伏產(chǎn)業(yè)。然而，值得慶幸的是，10月10日，矽比科宣布，在颶風(fēng)“海倫”造成的中斷后，其Spruce Pine高純度石英開采和加工業(yè)務(wù)將恢復(fù)生產(chǎn)。公司還宣布，它已重新開始向客戶發(fā)貨，并且生產(chǎn)和出貨量正在逐步提高到滿負(fù)荷生產(chǎn)。

如何解決“卡脖子”問題？

雖然此次美國“石英小鎮(zhèn)”后續(xù)的漣漪效應(yīng)已經(jīng)及時(shí)遏制住，但這也適時(shí)提醒我們，要如何提高我國在高純石英行業(yè)的話語權(quán)？

來源：菲利華

其一，是提升找礦和原料選擇技術(shù)：首先，如何在復(fù)雜多樣的石英礦中發(fā)現(xiàn)和選擇高純石英高端產(chǎn)品的原料，已成為實(shí)現(xiàn)高純石英技術(shù)突破的前提和保證。目前，在石英的7種礦床工業(yè)類型中，能夠加工高純石英的原料有天然水晶、脈石英和花崗偉晶巖石英 3種，其中脈石英是我國目前高純石英生產(chǎn)的主要原料，因此，要致力于實(shí)現(xiàn)脈石英和花崗偉晶巖等高純石英優(yōu)質(zhì)原料找礦和應(yīng)用的突破。

另外，高純石英的質(zhì)量與雜質(zhì)含量并不是簡單的線性關(guān)系，而是取決于其雜質(zhì)的工藝礦物學(xué)特征。不同石英礦的雜質(zhì)特征及含量不盡相同，因此對于高純石英原料，分析其純度、脈石礦物雜質(zhì)、包裹體雜質(zhì)、晶格雜質(zhì)等特征是確定提純工藝及應(yīng)用方向的前提。

其二是深度研究提純加工技術(shù)：石英的選礦提純技術(shù)可以分為物理提純和化學(xué)提純兩個(gè)階段。不同石英提純技術(shù)所去除的雜質(zhì)類型是有針對性的。物理提純主要包括水洗-分級脫泥、擦洗、重選、磁選、浮選、煅燒-水淬、色選等，目的是石英與共伴生礦物的分離和石英表面附著膜、泥樣礦物的分離，解決石英礦物外部雜質(zhì)問題；化學(xué)提純主要包括酸浸、氯化焙燒、高溫爆裂、微波輻射、微生物等方法，目的是去除石英內(nèi)部的微小礦物包裹體、氣液包裹體和晶格雜質(zhì)，解決石英內(nèi)部礦物雜質(zhì)問題。

必須根據(jù)不同成因、不同產(chǎn)地、不同種類石英礦原料的礦物材料學(xué)特征，尤其是根據(jù)礦物原料中雜質(zhì)礦物、氣液包裹體和類質(zhì)同像雜質(zhì)3類雜質(zhì)的特點(diǎn)及其賦存狀態(tài)，做到一礦一策，提出有針對性的加工工藝與方法。

其三是加工裝備技術(shù)：石英加工提純離不開相關(guān)的裝備，根據(jù)不同的提純工藝流程，高純石英的加工設(shè)備有水洗分級設(shè)備、研磨設(shè)備、重選設(shè)備、色選機(jī)、浮選機(jī)、磁選機(jī)、電選裝備、酸洗反應(yīng)釜、高溫氯化爐、焙燒爐等。由于高純石英加工工藝具有試劑純度高、腐蝕性強(qiáng)、材料標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)、環(huán)境要求苛刻和安全要求高等特點(diǎn)，這就決定了高純石英加工生產(chǎn)裝備要求很高，研發(fā)安全、環(huán)保、高效的生產(chǎn)裝備是能否實(shí)現(xiàn)規(guī)�；�、產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵條件。

最后是質(zhì)量檢測技術(shù)：礦床成因研究、高純石英用硅質(zhì)原料品級劃分和高純石英砂產(chǎn)品質(zhì)量情況需要實(shí)驗(yàn)分析測試技術(shù)支撐。目前，在高純石英檢測行業(yè)還沒有統(tǒng)一的檢測標(biāo)準(zhǔn)，高純石英的主要成分是SiO2，針對于SiO2檢測技術(shù)，主要有分為兩大類，即化學(xué)分析法和儀器分析法，必須要選擇可靠的質(zhì)量檢測技術(shù)作為保障。

結(jié)語

高純石英是半導(dǎo)體芯片、太陽能光伏、光纖通信、航空航天、精密光學(xué)和特種玻璃等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不可缺少且無法替代的重要功能性材料。而我國半導(dǎo)體和光伏行業(yè)所需要的高純石英高端產(chǎn)品仍然受制于人，因此，必須正確認(rèn)識高純石英的戰(zhàn)略地位，實(shí)現(xiàn)高純石英優(yōu)質(zhì)原料找礦突破，加強(qiáng)對高純石英技術(shù)的研究，減少我國高純石英的對外依存度。

參考來源：

汪靈等.純凈勝瑾瑜 貴若冠上珠——解讀高純石英

央視財(cái)經(jīng)：颶風(fēng)突襲！美國“石英小鎮(zhèn)”暫停采礦，或波及全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)

汪靈.高純石英的概念及其原料品級劃分

中國粉體網(wǎng).高純石英作為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)的意義及必要性分析

中國粉體網(wǎng).需求激增！價(jià)格飛漲！高純石英為何如此搶手？

中國粉體網(wǎng).“超級硅”的大本事

矽比科官網(wǎng)等

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

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