高纯石英砂技术指标要求介绍

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申昙集团

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高纯石英砂广泛用于电光源、光纤通信、太阳能电池、半导体集成电路、精密光学仪器、医用器皿、航天航空等高科技行业，对一个国家的科技发展具有重要作用，是具有战略性意义的资源。而受制于高品质矿源，国内高纯石英砂市场在下游产业带动下，处于供不应求的状况，市场长期被国外垄断着。尤其近些年半导体、光伏产业的发展，使得高纯石英砂供需矛盾凸显，成为业内热议的话题，高纯石英砂产业链备受业内追捧，目前国内对于高纯石英砂的标准界定大致有以下几类：

标准的角度

湖南省曾于2016年公布地方标准DB43/T1167-2016高纯(SiO2≥99.997)石英砂，标准适用于以天然石英矿物为原料，经酸浸、煅烧、水淬、烘干、粉碎、筛分、提纯、色选、磁选等工序加工而成的石英砂。产品按二氧化硅的含量分为一级、二级、三级。并对产品技术指标做了如下要求。

高纯(SiO2≥99.997)

石英砂产品指标

国家标准GB/T32649-2016光伏用高纯石英砂于2016年11月1日开始实施，标准适用于光伏用高纯石英砂，产品用于多晶硅、单晶硅光伏生产用的扩散管、承载器及电弧法坩埚等石英制品。该标准从外观、粒度、二氧化硅含量、杂质元素含量等方面作出了如下技术要求。

光伏用高纯石英砂

技术要求

此外，行业标准SJ/T3328-2016电子产品用高纯石英砂标准中规定了电子产品的技术条件、分析方法通则、灼烧矢量的测定、二氧化硅的测定、铁的测定、铜的测定、铬的测定、铝的测定以及铅的测定。

高纯石英砂系列

其中，SJ/T3328.1-2016电子产品用高纯石英砂第1部分技术条件适用于电子产品用高纯石英砂，可用于制造半导体石英器件的管、棒、块、板、片以及坩埚等器件。

技术要求如下：

外观：电子产品用高纯石英砂为具有一定透明度的白色颗粒，应无异色、肉眼可见的杂质。

二氧化硅含量：应符合表1规定。

表1

二氧化硅含量

粒度：粒径应在70μm～350μm。

杂质元素含量：应符合表2规定。

表2

杂质元素含量

业内专家的角度

国外学者主要根据石英中的有害元素含量对高纯石英进行分类。国内一部分学者基于SiO2的纯度和有害杂质元素含量的上限对高纯石英进行分类。

陈培荣教授2017年在《高纯石英砂的生产现状和前景》报告中提出高纯石英砂是指由天然石英矿物经过一系列物理-化学提纯技术生产的粒度集中分布在0.1~0.45mm的高纯石英玻璃原料。国际公认的高纯石英砂是等于或高于UNIMIN公司IOTA-CG标准，即12种元素杂质（Fe、Mn、Cr、Ni、Cu、Mg、Ca、Al、Na、Li、K、B）的总含量小于20ppm，其中碱金属（K、Na、Li）分别小于1ppm。

汪灵教授等提出高纯石英是SiO2纯度大于99.9％的石英系列产品的总称。其产品等级可按SiO2纯度进行划分，即低端ｗ（SiO2）≥99.9％（3N），中端ｗ（SiO2）≥99.99％（4N），高端ｗ（SiO2）≥99.998％（4N8）；也可以按产品中Fe、Mn、Cr、Ni、Cu、Mg、Ca、Al、Na、Li、K、B、Ti等杂质元素总量进行划分，即低端≤1000×10-6，中端≤100×10-6，高端≤20×10-6。每个等级的高纯石英可按粒度分为40～80目、80～140目、80～200目、80～300目等品种。

纵观国内对高纯石英砂的研究，业内对普通石英砂与高纯石英砂的SiO2纯度的下限、有害元素的类别及含量上限的确定尚有分歧。尤其是近年来，新兴起的光伏玻璃、Low-E玻璃、超白浮法玻璃等新型玻璃产业，降低了对SiO2的纯度要求。而且不同杂质元素对石英性能的影响不同，如Al影响石英中的光传导速率，Fe、Mn 等金属元素降低石英的光透过率，P和 B含量过高的石英不能用于光伏产业。由于不同产业需要不同质量的石英，使得高纯石英砂质量没有统一的标准。结合不同的角度来界定高纯石英砂，从外观上，应该是具有一定透明度的白色颗粒，无异色。从粒度上，40-160目。从纯度上，SiO2含量高于99.99%。Fe、Mn、Cr、Ni、Cu、Mg、Ca、Al、Na、Li、K、B、Ti杂质元素总含量小于22ppm，其中碱金属（K、Na、Li）分别小于1ppm。