中国粉体网讯 目前高纯石英砂主要通过天然石英矿石提纯得到，产能与高品质矿源密切相关，高纯石英砂 ( 二氧化硅纯度＞ 99.998%) 产业主要被拥有高品质、高纯石英原料矿的海外企业垄断。据统计，美国尤尼明和挪威 TQC 共占据全球 80% 以上的 4N8 级纯度以上市场。随着全球范围内天然水晶和高品质石英矿脉的逐渐枯竭，化学合成石英砂的工艺逐渐得到重视和研究。
合成高纯石英砂技术现状
相关资料显示，合成砂的技术路线包含气相合成法、化学沉淀法、溶胶-凝胶法、四氯化硅液相水解法等。国内合成石英砂尚处于研究阶段，几种方法均处于实验室小试阶段，目前仍没有大型生产线建成生产。
气相合成法制备SiO2流程图
沉淀法制备SiO2流程图
天然高纯石英砂与合成石英砂存在生产工艺技术和所用原料方面的诸多差异，合成石英砂目前在一些领域短期内很难替代天然高纯石英砂。但是合成石英砂因为在纯度方面的优势，与天然高纯石英砂的应用场景会有不同。
应用领域
合成石英砂具有高硬度、高耐磨性和化学稳定性等良好的物理和化学性质，其物理性质与天然石英砂相似，具有良好的耐高温性能、耐磨损性能、耐腐蚀性能、耐压强度高、绝缘性能强等优点。
在半导体制造领域，主要用于制造晶圆和LCD基板等关键部件，对于半导体行业的发展起到了重要的推动作用。
在光电领域，合成石英砂因其出色的折射率和透过率，被广泛应用于光学薄膜、光学仪器以及激光器等设备中。
在太阳能电池制造方面，可以作为电池背板和电池支撑基座等关键部件，帮助提高太阳能电池的性能和稳定性。
在化工行业，用于制造催化剂和吸附剂等。其高硬度和化学稳定性也使其成为制造耐酸玻璃器皿、化学仪器和实验器材的理想材料。
在光伏领域，生产光伏领域石英坩埚时，由于光伏单晶热场对使用寿命的要求较高，石英坩埚不仅要求石英砂SiO₂含量高，还需要控制杂质元素铝、锂、钠、钾、铁、钛等；此外，羟基含量的控制也至关重要。但从业界进度来看，掺杂工艺并未全面突破。
产业发展方向
工艺难度和高成本都是合成砂亟待解决的问题。所以想量产合成砂，并解决高纯砂的瓶颈约束路还很长，能否完全替代天然砂还有待商榷。首先，合成砂纯度比天然石英更高，但是做坩埚内层砂纯度并不是越高越好，纯度太高反而耐温性会下降。其次，合成砂成本比天然石英砂高出几倍，用在半导体坩埚上有经济性，但用在价格更低的光伏坩埚上，经济性低。
布局、发展高纯合成石英砂的企业
石英股份在投资者互动平台称，合成石英砂因为在纯度方面的优势，与天然高纯石英砂的应用场景会有不同，目前公司也储备有合成石英砂相关技术。
据江苏德鑫科技披露，江苏德鑫科技是行业内首家实现人工合成石英砂量产的企业，目前5N9纯度的合成砂已经得到头部光伏企业认证，并且开始批量供货，成为人工合成石英砂方向的破局者，其产品应用效果和天然砂一样的水平。
壹石通称，可通过“人工模拟自然过程”的合成技术实现高端高纯石英砂的量产，摆脱高纯度石英砂生产对于稀缺优质矿石资源的依赖。
江瀚新材，在超高纯6N级合成石英砂技术研发领域另辟蹊径，采用原料四氯化硅SiCl4和硅酸乙酯及粒径适度的石英砂进行合成，能够满足高端石英应用领域的指标。
仕净科技公司旗下仕净光能与惟忻元电力签署合成高纯度石英砂战略合作框架协议，双方合作目标为实现6N级别高纯度石英砂量产，其产品应用范围包括但不限于芯片的抛光材料、光伏坩埚材料、半导体用封装材料和医药制作材料等。
凯盛科技披露投资者关系活动记录表显示，公司合成石英砂是从工业硅制备有机硅烷，满足不同功能要求，可以应用于电子级硅溶胶、电子封装材料、半导体器件等。
三丰智能消息，公司与武汉工程大学签署《关于人工合成超高纯硅溶胶及超高纯石英项目合作协议》，双方拟充分发挥各自优势，资源共享，共同在超高纯（6N以上级别）硅溶胶制备、人工合成超高纯石英材料研发及生产领域开展深入合作。
近日，三丰智能在投资者互动平台表示，公司超高纯石英砂项目目前正处于实验室批次送检验证阶段。
总结
目前的国际形势决定了石英砂，石英砂原矿属非再生资源。依靠进口高纯砂来弥补国内的短板不是长久之计，肯定可以找到代替品。但是，人造合成石英砂仍在进步，能够替代天然石英砂还为时过早，只能解决部分需求。未来人造合成石英砂的发展方向将是提高其加工性能、降低其脆裂性，以扩大其应用范围。
参考来源：
[1]张鹏远等，合成石英砂工艺概况及几种石英砂的检测数据对比分析
[2]韩静香等，化学沉淀法制备纳米二氧化硅
[3]上海有色网、光储新视界、证券之星、同花顺财经、界面新闻、金融界等
（中国粉体网编辑整理/九思）
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