我国高纯石英产业现状及资源保障分析

　　我国高纯石英产业现状及资源保障分析

　　    高纯石英应用领域十分广泛，其产品种类繁多，主要应用于电光源、半导体工业、石英玻璃、光通讯、航空航天等行业。由于这些行业关系到国家的长远发展，因此高纯石英的战略性地位十分重要。我国是高纯石英消费大国，中低端产品自给有余，部分出口，高端产品仍然依赖进口。高纯石英的进口量远大于出口量，对外依存度较高，近年来进口量总体呈上升趋势。我国石英矿存在资源分散、以中小型为主、品位低等特点，决定了制备高纯石英石只能利用脉石英、石英岩等石英原料。近年来，由于国家有关部门逐步重视石英矿的找矿勘查工作，并取得了一些勘查成果，但尚未发现具备制备高纯石英产品的花岗伟晶岩型石英矿床。

　　    1.高纯石英的应用

　　    世界石英制品的生产已有170多年的历史。1839年，法国人采用氢氧燃烧制造石英制品。1902年，英国人用石墨棒通电高温制造石英制品。20世纪50年代，随着半导体技术和新型电光源对石英制品用量的激增，石英制品行业得到迅速发展。

　　石英制品具有一系列优良的物理、化学性能，包括极低的热膨胀系数，优异的耐温性，良好的化学稳定性，优良的电绝缘性，低而稳定的超声延迟性，最佳紫外线、可见光及近红外光谱透过率，高于普通玻璃的机械性能等优点，可以制作石英锭材、管材、棒材、板材、坩埚、器皿和器件、石英纤维和织物等产品，这些产品被广泛应用于需要提供高温、洁净、耐蚀、透光、滤波等各种特定的高新产品生产工艺环境，如航空航天、核能激光、半导体、光通讯、冶金、化工、电光源等行业。

　　    2.高纯石英产业现状

　　    2.1 国际高纯石英产业现状

　　    目前，国际上高纯石英制品的产地有中国、美国、德国、日本、韩国等国家。国际上石英制品的发展特点：一是石英制品市场保持每年3%～5%的低速增长；二是半导体硅工业市场将保持每年7%左右的增速，随着半导体芯片向大尺寸发展，配套的石英制品的尺寸也越来越大，氧化及扩散用的石英大管也由200mm直径发展到300mm、450mm；三是随着光伏产业的发展，石英坩埚将成为全球石英制品的重要增长点。

　　    2.2 我国高纯石英产业现状

　　    我国高纯石英产品生产早期选用的原料主要为水晶，随着我国主要水晶产地资源的枯竭，我国开展了以含量为2N左右的其他石英矿物原料替代天然水晶加工高纯石英的研究工作，取得了一定的成果，主要矿物原料有脉石英，但受矿石品质的限制，生产出来的主要为低端高纯石英产品。市场上Si02含量为99.998%(4N8)及以上的高纯石英产品几乎被美国尤尼明公司垄断。目前，我国水晶加工企业主要有石英股份、江苏凯达、东海金孚、福东石英等。脉石英加工企业主要有江苏凯达石英公司与武汉理工大学，可生产Si02含量99.998%(4N8)的高纯石英产品。另外，连云港太平洋石英公司利用东海脉石英矿，综合采用浮选、磁选、化学浸出、高温氯化等选矿提纯工艺，可生产Si02含量达99.995%(4N5)的高纯石英产品。

　　    近十年来，由于国内各类石英市场需求旺盛，石英产业发展较快，特别是2015年以来，发展更为迅猛，我国从事石英生产和加工的企业一直在增加，从2011年的528家增加到2015年的713家，2020年底达到1576家，目前企业数量仍在增加。国内最为知名的高纯石英生产企业为江苏太平洋石英股份有限公司，也是我国唯一通过TELL认证的高纯石英生产企业，2020年高纯石英产量接近1.6万t，达到了历史最高值。其生产的高纯石英产品主要用于电光源和光伏行业，其中石英坩埚、电光源、光纤的产量居世界前位。国内江苏太平洋石英有限公司，江苏凯达石英有限公司在高纯石英提纯技术和产品质量方面处于国内领先地位，占国内产量的70%～80%，已经可以生产4N的高纯石英，但4N5以上的高端制品主要需要进口来满足，4N8以上的高纯石英仍需国外进口。

　　    3.高纯石英原料资源现状概况

　　    3.1 国际高纯石英原料资源现状

　　    高纯石英一般都是以天然水晶为原料，但由于储量很小，开采技术条件差以及资源枯竭等，以脉石英和花岗岩石英为原料制备高纯石英成为一种趋势。

　　    20世纪80～90年代，美、日、德等少数发达国家采用脉石英、花岗岩石英加工高纯石英，如日本和美国采用花岗岩石英，俄罗斯和德国用脉石英和变质石英岩加工高纯石英，全球能够加工成高纯石英原料资源分布较少，且不均匀。巴西是世界水晶主要产出国，水晶资源总量有1556万t，占全世界的90%；次之为马达加斯加和危地马拉。

　　    2014年以来，全球能够加工成Si02含量≥99.9%高纯石英砂的资源量呈减少趋势，截止2019年底，减少率达到29.62%。按照能够加工成Si02含量≥99.9%高纯石英砂的资源统计：巴西为全球第一大资源量国，2019年资源量为2111万t，在全球中占比28.97%，矿石类型主要为天然水晶。美国是第二大资源量国，2019年资源量为1822万t，在全球中仍占比25.0%，矿石类型主要为花岗岩石英，分布在北卡罗来纳州SprucePine地区。加拿大位列全球第三，2019年资源量为1000万t，占比13.72%，矿石类型主要为脉石英，主要分布在魁北克省东南部约翰比兹湾(JohanBeetzBay)的海岸带。

　　    3.2 我国高纯石英原料资源现状

　　    我国以往未将高纯石英原料资源作为单独的矿种进行地质勘探，也没有相应的矿床工业技术指标，因此目前国内没有高纯石英原料矿产资源储量的准确数据。根据地质成矿特点和找矿经验，通常在高品位的硅质岩矿床中寻找，尤其在脉石英、伟晶岩石英、各种水晶矿床类型石英矿床中，有一部分石英的品质可以满足加工高纯石英要求。

　　    长期以来，我国以水晶作为高纯石英首选原料，随着需求量的快速增长和水晶源的消耗殆尽，已经不能满足工业需求，而伟晶岩型矿床由于其成矿地质条件以及石英加工提纯技术的限制，目前尚未找到该类型的矿床。所以脉石英成为加工提纯高纯石英的主要原料之一。脉石英资源包括玻璃用脉石英、水泥配料用脉石英，冶金用脉石英，本文重点研究Si02含量较高的玻璃用脉石英和水晶。

　　    玻璃用脉石英：截至2019年我国玻璃用脉石英矿床215个，主要分布于江西、四川、新疆、安徽、黑龙江等地，品位较高的代表性脉石英矿床分布在湖北蓟春县、江苏东海县、安徽旌德县等地，Si02含量为98.45%～99.35%，查明脉石英资源总量11809.12万t。

　　    水晶：我国探明的各类水晶资源不多，主要分布在广东、广西、四川、贵州、山西、黑龙江、海南、福建、吉林、青海、西藏和新疆等省（区）。据自然资源部发布的《全国矿产资源储量通报》，截至2019年我国查明的水晶资源总量6648.526t。但保有量仅有175.52t。

　　    4.我国高纯石英原料资源保障性分析

　　    4.1 高纯石英原料资源需求量预测

　　    根据我国高纯石英产业现状分析，由此推测至2025年石英制品需求量将达到41.3万t，2035年将达到73.5万t。

　　    4.2 高纯石英原料资源保障性分析

　　    调研认为，制约我国高纯石英产业发展的因素主要为资源和加工提纯技术两个方面。随着高纯石英矿产资源找矿力度的不断加大以及加工提纯技术的不断提高，为高纯石英原料资源的可供性提供了保障。

　　    (1)截至2019年，我国玻璃用脉石英查明资源储量为11809.12万t，由于各矿床矿石质量的差异及现有加工提纯技术限制，仅有5%～10%的矿石资源量能够满足加工高纯石英要求。按此推算，我国可供高纯石英矿产资源储量为500～1000万t左右。我国石英资源种类多，包括石英岩、石英砂岩、天然石英砂、粉石英及脉石英等。据国外相关研究，花岗岩型石英因成矿环境稳定，矿体规模大，经提纯的高纯石英质量更容易控制。如美国、日本、瑞士等的高端高纯石英产品原料均来源于花岗岩，而我国花岗岩型高纯石英矿产资源的找矿工作尚处于起步阶段。我国地域辽阔，花岗岩分布十分广泛，通过研究高纯石英原料矿床的赋存构造单元、含矿建造、成矿时代、成矿物质来源、成矿温度、控矿因素、成矿阶段、成矿流体特征等，探讨优质高纯石英原料矿床的成矿地质环境和成矿过程，查明涉及高纯石英原料找矿突破的关键地质要素。花岗岩型高纯石英矿产资源的找矿工作一定能够取得突破性成果，扩大高纯石英原料资源储量应具有较大的潜力。

　　    (2)高纯石英和高纯石英矿产资源为两个不同概念，前者指Si02>99.9%，Fe203

　　    (3)目前包括中国建材集团在内的多家科研机构致力于高纯石英选矿、加工及提纯试验研究，采用煅烧、水淬、磨矿、分级、水洗脱泥、擦洗、电选、磁选、浮选、酸浸、碱浸、高温（气氛）焙烧、醇去离子水清洗等工艺，去除高纯石英原料伴生的脉石矿物杂质、流体包裹体杂质、晶体结构杂质等，不断建立我国高纯石英原料质量评价体系，形成可制备4N5(Si02含量99.995%)高纯石英工艺。

　　                                                 摘自：《中国非金属矿工业导刊》2023年第1期