高纯石英与高纯石英产业链——高新产业的基石

导语：

高纯石英是石英玻璃、硅材料及相关产业发展的物质基础，广泛应用于电子信息、光伏、光通信和电光源等行业，在电子信息、新材料、新能源战略性新兴产业及国防军工、国家安全中中具有重要地位和作用。其中，SiO2纯度≥99.998%（4N8）的高纯石英高端产品不仅是一种新材料和矿物功能材料，而且是半导体、光伏、电子信息和高端电光源等生产必不可少的关键基础材料，也是我国芯片发展（晶圆制造与芯片封装等）不可或缺的关键材料之一。

【高纯石英的基本概念与用途】

高纯石英是以天然石英矿为原料，经过比较复杂的提纯工艺加工获得的SiO2纯度极高的石英砂产品。关于高纯石英的概念，应同时具备纯度、粒度、物相三个特征，即SiO2纯度高、具有一定粒度要求以及物相为晶相，即石英矿物晶体。地壳中SiO2主要以石英等矿物的形式存在，石英在地壳中分布是仅次于长石的矿物，占到地壳质量的12.6%。石英的成因多种多样，但其矿床工业类型有天然水晶、石英砂岩、石英岩、粉石英、脉石英、天然石英砂和花岗伟晶岩石英等7种。目前，能够用作高纯石英原料的矿床工业类型只有其中的天然水晶、脉石英和花岗伟晶岩石英等3种。

高纯石英中杂质元素和流体包裹体含量极低，具有耐高温、耐腐蚀、强度高、透光率高、热膨胀系数低、绝缘性好等优异的物理化学性质，是制造石英坩埚、石英管、石英法兰、石英钟罩、石英锭、光学器件、光纤等石英玻璃制品、电子级工业硅（多用4N级左右石英制造）和电子级硅微粉的重要原料。高纯石英玻璃制品作为原材料或者辅助生产材料广泛用于电光源、光纤通信、光伏、半导体和光学玻璃行业等高新技术领域。电子级工业硅是制造单晶硅、多晶硅的原料，单晶硅多晶硅被广泛用于电子、半导体等领域。此外，高纯石英的另一应用方向是生产高纯度球形硅微粉，用于高端覆铜板、芯片封装材料等领域。

【高纯石英产业链的构成】

上游是石英原矿资源及石英砂上游原材料，包括脉石英、石英石、石英砂岩、石英砂矿、泥质石英砂矿、长石石英砂矿、其他硅质原料等。我国石英资源储量丰富，但是质量不高，真正适用于提纯光伏及半导体用高纯石英砂的石英矿床数量极少。

中游是高纯石英砂的制备以及各类石英制品的生产，制备方式主要包含天然水晶加工、矿物提纯、化学合成三种。我国高纯石英砂优质原矿资源匮乏，在上游资源受限的情况下，化学合成法成为行业发展的方向。合成石英砂纯度更高(6N)，光学性能更优，且不受原矿资源限制，但目前合成砂制备成本较高，制备工艺处于发展初期，暂未有企业进行大规模生产。

下游领域中，石英玻璃材料一般会以锭、筒、棒、管等形态保存，高纯石英玻璃制品是以石英玻璃为材料制成的一系列器件，包括石英坩埚等。石英玻璃质量主要受制备方法、工艺等影响，国外龙头企业掌握高端玻璃市场。例如，美国迈图在熔炼法制备石英玻璃处于国际领先地位，贺利氏掌握气炼法制备石英玻璃技术已有120余年历史。中国的太平洋石英公司和菲利华石英公司已逐渐突破生产工艺制约，但在高纯度和大尺寸石英玻璃制备等与国外领先企业存在一定差距。

【全球高纯石英资源分布与市场格局】

到2023年底，全球高纯石英原料资源量为6900万吨，主要分布在美国、挪威和澳大利亚等国家，主要为花岗伟晶岩型、热液脉石英型和风化残积型等。花岗伟晶岩型原料矿以美国斯普鲁斯派恩矿最为著名，资源量约为1 000万吨，该矿床曾供给了全球90%以上高纯石英砂的需求量。目前在产的热液脉石英型原料矿以澳大利亚白泉矿最为著名，矿石的SiO2纯度>99.99%，年产4N及以上高纯石英3万吨。我国的高纯石英原料矿床主要分布在湖北蕲春(灵虬山脉石英矿Si02含量为99.35%)、江苏东海(Si02含量为99.19%)、安徽旌德(版书乡龙川脉石英矿Si02含量为99.01%)和太湖等地区，其中以江苏东海的水晶品质最为优越，但保有资源量已接近枯竭。另外在安徽凤阳、江苏新沂、新疆阿勒泰地区也有分布。

我国目前还没有高纯石英资源储量统计，之前国内制备高纯石英砂主要利用水晶资源和脉石英资源，但水晶资源接近枯竭（资源量仅为0.69万吨），脉石英是高纯石英加工生产的主要原料。根据自然资源部全国矿产资源储量统计表，截至2019年，我国玻璃用脉石英资源储量3020.07万吨，脉石英矿床的规模小、数量多，脉石英主要分布在江西（1681.5万吨）、四川（561.1万吨）、湖南（325.9万吨）、新疆（133.39万吨）、黑龙江（86.29万吨）和浙江（168.4万吨）等省（自治区），上述六省脉石英资源约占全国总储量的97%以上。国内脉石英可以加工为高纯石英产品的比例极低，品位较高的代表性矿床有湖北省蕲春县灵虬山脉石英矿、江苏省东海县水晶矿区、安徽旌德县龙川脉石英矿等，经过多年的开发利用，这些地区资源也基本开采殆尽，寻找高品质高纯石英替代资源尤为重要。

【高纯石英产业链中的关键企业】

中国的石英制品工业发展较晚，20世纪70年代以后，随着国家改革开放，我国从发达国家引进了一些先进技术和装备，石英制品行业才得到了长足的发展。而20世纪80年代左右，我国才开始研究石英砂的提纯工艺，但总体来说仍普遍简单粗糙、缺乏技术含量。2009年，石英股份成为第一家成功实现了高纯石英砂产业化的中国企业，之后，我国石英砂行业进入快速发展阶段。

上游原材料生产代表性企业包括鲁滨砂业、晋江西峰、杜氏矿业等;中游高纯石英砂生产企业包括石英股份、菲利华、凯盛科技等;下游石英坩埚生产商包括天宜上佳、环球晶圆股份等;光伏领域高纯石英砂制品应用企业包括华民股份、通威股份、精工科技等;半导体领域高纯石英砂制品应用企业包括神工股份、上海合晶、有研硅等。

【高纯石英产业链的未来趋势】

高纯石英砂的未来发展趋势呈现出多方面的积极态势。随着光伏、半导体等新兴产业的快速发展，高纯石英砂的需求将持续增长，特别是在光伏领域，新增装机规模不断扩大，对高纯石英砂的需求量也呈现爆发式增长。此外，技术突破将成为行业发展的重要驱动力，提纯技术的不断进步将推动高纯石英砂向更高纯度、更高性能的方向发展，进一步实现高端产品的国产化替代。在政策层面，国家对高纯石英砂行业的支持不断加强，将其列入鼓励类产业目录，为行业发展提供了有力保障。同时，随着环保意识的增强，绿色生产将成为未来的发展重点，企业将更加注重资源的循环利用和生产过程中的节能减排。未来，高纯石英砂行业将在技术创新、产能扩张、应用拓展以及环保升级等多方面协同发展，迎来更广阔的发展空间。