十余位專(zhuān)家思想大碰撞，石英砂行業(yè)發(fā)展正當時(shí) 承德人和礦業(yè)

 2017年12月12~13日，中國粉體網(wǎng)在安徽鳳陽(yáng)國際大酒店主辦了石英砂精細加工與應用技術(shù)交流會(huì )。本次會(huì )議圍繞石英砂的提純、表面改性、終端應用以及高純石英砂的制備與發(fā)展現狀前景為主題，邀請了十余位專(zhuān)家于鳳陽(yáng)“論劍”，吸引了近400位代表齊聚“石英之鄉”！

會(huì )議旨在方便業(yè)內人士了解石英砂行業(yè)現狀，助力石英砂產(chǎn)品向高附加值轉化；促進(jìn)企業(yè)學(xué)習先進(jìn)生產(chǎn)工藝，明確企業(yè)產(chǎn)品加工潛力；同時(shí)聯(lián)通產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，面對面溝通交流，合作共贏(yíng)！會(huì )議期間，十余位石英砂專(zhuān)家各抒己見(jiàn)，新思路層出不窮，共促石英砂產(chǎn)業(yè)將會(huì )開(kāi)啟新的篇章！

一、國內外高純石英砂的現狀

石英砂是自然界最常見(jiàn)、應用最廣泛的非金屬礦物原料，但石英砂產(chǎn)業(yè)也是典型的壟斷市場(chǎng)，全球CR5約為70%，來(lái)自中國建筑材料科學(xué)研究總院石英院王玉芬院長(cháng)指出目前國內高純石英砂主要用來(lái)做航空航天的玻璃，其次還可以用來(lái)制造玻璃原料硅膠化工產(chǎn)品的原料等，市場(chǎng)前景非常巨大，但是目前國內的高純石英砂主要依賴(lài)進(jìn)口。

對于國外的高純石英砂供應商，來(lái)自南京大學(xué)陳培榮教授提到了長(cháng)期以來(lái)一直壟斷著(zhù)國際高純石英砂市場(chǎng)的美國UNIMIN公司，其產(chǎn)品主要有IOTA-CG、IOTA-4、IOTA-6和IOTA-8四種規格，IOTA系列是國際著(zhù)名的高純石英玻璃原料。另外，還有挪威的TQC公司生產(chǎn)的兩種規格高純石英砂：NC-4A和NC-4X，主要用來(lái)生產(chǎn)單晶硅拉制用石英玻璃坩堝。

目前國際公認的高純石英砂是等于或高于UNIMIN公司IOTA-CG標準，即十二種元素雜質(zhì)（Al，K，Na，Li，Ca，Mg，Fe，Mn，Cu，Cr，Ni，B）的總含量小于20ppm，其中堿金屬（K，Na，Li）分別小于1ppm。

而就國內而言，太陽(yáng)能光伏行業(yè)的蓬勃發(fā)展，激發(fā)了國內生產(chǎn)高純石英砂的熱情和激情。其中太平洋公司生產(chǎn)的高純石英砂分為三個(gè)級別：太陽(yáng)能級、光源級和半導體級，產(chǎn)品應用到電光源等各個(gè)行業(yè)。

二、高純石英砂的提純與改性

我國能用于生產(chǎn)高純石英砂的礦源很多，但是由于加工處理手段落后以及缺少石英玻璃原料礦相關(guān)的礦物學(xué)及地質(zhì)成因等地球科學(xué)方面的基礎研究，產(chǎn)品不能達到高純石英原料的要求。這是制約我國高純石英砂產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要原因之一。

針對這個(gè)問(wèn)題，來(lái)自蚌埠玻璃工業(yè)設計研究院段樹(shù)桐所長(cháng)在石英砂綠色生產(chǎn)方面提出了自己的看法，并就目前環(huán)保的要求設計出適應綠色生產(chǎn)的思路，在高純石英砂制備新技術(shù)方面提出高溫真空處理技術(shù)、氯化煅燒技術(shù)以及浮選和中性浮選新藥劑新技術(shù)。

另外，在石英砂除鐵方面，長(cháng)沙礦冶研究院礦冶裝備研究所李小靜副所長(cháng)指出，目前磁選除鐵設備向大型化和高磁場(chǎng)化發(fā)展；更加趨向精細化、自動(dòng)化。同時(shí)李副所長(cháng)還提出重磁拉（內筒式）磁選機分選原理以及具有自動(dòng)疏通功能的斜長(cháng)孔給料裝置的新思路。

石英原料的提純除鐵是制備高純石英砂的關(guān)鍵，而石英砂的改性則是實(shí)現規?；瘧玫年P(guān)鍵。未改性石英用作樹(shù)脂的填料，分散性差容易產(chǎn)生團聚，流動(dòng)性變差，影響加工工藝性能；與樹(shù)脂的親和性差，影響制品的力學(xué)等機械性能。

對此，來(lái)自東華理工大學(xué)余志偉教授在報告中指出具有雙官能團的硅烷是石英最理想的改性劑；石英改性過(guò)程中，硅烷的水解和調整石英表面性質(zhì)是改性的核心，改性工藝條件是改性的關(guān)鍵，必須引起重視；改性設備是最終獲得理想改性產(chǎn)品的重要手段，切不可將就。

三、高純石英砂研磨與檢測

目前，高純超細石英粉存在市場(chǎng)需求量越來(lái)越大、純度要求越來(lái)越高、粒度要求越來(lái)越細、顆粒形態(tài)要求越來(lái)越球形化、粒度分布要求越來(lái)越窄的趨勢。蘇州中材非金屬礦工業(yè)設計研究院的沈君麟教高建議國內高純超細石英粉生產(chǎn)企業(yè)，應該根據自身原料的特性和市場(chǎng)需求及發(fā)展趨勢，適當增加不同類(lèi)型的超細研磨和超級分級設備。包括生產(chǎn)100nm—200nm的超細研磨設備，以適應市場(chǎng)需求發(fā)展的需要。

針對設備問(wèn)題，來(lái)自華南理工大學(xué)的王燕民教授在會(huì )上提到了新型無(wú)軸封立式介質(zhì)攪拌磨，此設備比現代介質(zhì)攪拌精細化加工超細設備具有更多的優(yōu)點(diǎn)，如φ0.1-2.0mm微珠研磨，管網(wǎng)離心分離，無(wú)機封結構三大優(yōu)點(diǎn)，目前已有多家企業(yè)采用該設備并產(chǎn)生企業(yè)附加值。

對于石英砂產(chǎn)品的檢測，來(lái)自中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院陳健研究員提到，美國Unimin公司的超高純石英砂產(chǎn)品是經(jīng)過(guò)反復大量測試才能給客戶(hù)供貨；相比之下，國內的硅料提純加工企業(yè)只進(jìn)行了非常少的最終產(chǎn)品純度檢測甚至只是抽檢，提純中間過(guò)程幾乎沒(méi)有檢測的。

有鑒于此，陳老師自行開(kāi)發(fā)了獨特硅料ICP-OES測試樣品制樣設備和檢測技術(shù)，該檢測技術(shù)的產(chǎn)品硅料純度比生產(chǎn)過(guò)程中不進(jìn)行檢測的提高50%~90%，合格率從30%提高到99%。另外，該技術(shù)有效解決了石英砂提純過(guò)程不檢測所帶來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大的問(wèn)題，而且具有測試速度快、成本低的優(yōu)勢。

四、高純石英砂的應用技術(shù)

隨著(zhù)國民經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，石英砂的應用己不再局限于玻璃制品、建筑材料等對原料質(zhì)量要求不高的傳統領(lǐng)域，而更多的開(kāi)始涉入高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，如半導體技術(shù)、薄膜材料、原子能、光纖通訊電纜材料以及國防科技尖端等諸多方面。

傳統領(lǐng)域，濟南大學(xué)的陶珍東教授提出硅微粉在耐火材料及不定形耐火澆注料中的應用，認為耐火材料的耐壓強度和抗渣性能隨著(zhù)硅微粉加入量的增加而增大，但其線(xiàn)變化率也增大，不利于筑爐，所以應該控制硅微粉的加入量，一般為1%～3%。硅微粉能夠提高不定性耐火材料的耐高溫性和耐久性。

高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，來(lái)自山東工業(yè)陶瓷研究院設計院欒強高工指出石英材料可以實(shí)現飛行器通訊、探測、制導等信號傳輸，以及為突破超高聲速下的氣動(dòng)加熱提供防熱/隔熱/透波/承載一體化材料。目前主要是將熔融石英陶瓷石英纖維增強石英陶瓷、碳纖維增強石英陶瓷、石英纖維隔熱材料等材料應用到天線(xiàn)罩/窗、隔熱罩/瓦、燒蝕帽、空氣舵前緣等產(chǎn)品中。

五、會(huì )議總結

高純石英砂是大規模及超大規模集成電路、光纖、激光、航天、軍事中的基礎材料，其需求量越來(lái)越大，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的戰略性產(chǎn)品。隨著(zhù)優(yōu)質(zhì)水晶資源的枯竭，需要優(yōu)先進(jìn)行高純石英砂制備技術(shù)的深入研究，盡快掌握石英砂的提純改性以及檢測技術(shù)，打破國外壟斷，形成自己具有獨立知識產(chǎn)權的技術(shù)。

石英砂精細加工與應用技術(shù)交流會(huì )，十余位專(zhuān)家幾乎囊括了石英砂產(chǎn)業(yè)鏈的上中下游，專(zhuān)家們的思維碰撞產(chǎn)生了層出不窮的石英砂精細加工新思路、新技術(shù)，為企業(yè)及研究人員提供了明確的研究方向?？登f大道已鋪好，石英砂行業(yè)發(fā)展正當時(shí)！