石英砂18大應(yīng)用領(lǐng)域，你了解幾種？

石英砂是重要的工業(yè)礦物原料，廣泛用于水處理、玻璃、機(jī)械鑄造、人造石英石、冶金、陶瓷、功能填料、超硬材料、化工、石油、玻璃纖維、硅酸鈣板、光伏、半導(dǎo)體、照明、光纖光纜、航空航天、光學(xué)等領(lǐng)域。

其中，光伏、半導(dǎo)體、照明、光纖光纜、航空航天、光學(xué)為高端應(yīng)用領(lǐng)域，原料以高純、超高純石英砂為主。

我國石英資源豐富，但多數(shù)只是用于玻璃、板材、填料等傳統(tǒng)領(lǐng)域，普通石英供求基本平衡，需求略勝，優(yōu)質(zhì)乃至準(zhǔn)高純石英可以自給。光伏、半導(dǎo)體、光源等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)仍需大量進(jìn)口高純、超高純石英砂。

石英砂傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

1、水處理工業(yè)

石英砂是使用最早，也是應(yīng)用較廣泛的廢水處理濾料。石英砂在水處理行業(yè)主要作為過濾介質(zhì)使用，可以高效濾除水中的無機(jī)雜質(zhì)和有機(jī)雜質(zhì)，具有較強(qiáng)的截污能力。

石英砂濾料的粒徑和厚度對(duì)過濾性能的好壞有著至關(guān)重要的作用。大部分水過濾中使用普通石英砂即可，但在電廠樹脂墊層中使用的石英砂是高精制提純石英砂，要求純白、無粉塵、強(qiáng)度大。對(duì)于比較難處理的廢水，有時(shí)也會(huì)對(duì)石英砂濾料進(jìn)行改性處理提高過濾性能。

2、玻璃

二氧化硅是玻璃的結(jié)構(gòu)主體，能夠保證玻璃有較高的強(qiáng)度和較好的化學(xué)穩(wěn)定性。因此，石英砂是玻璃行業(yè)的最主要工業(yè)礦物原料，包括平板玻璃、日用玻璃、超白玻璃、光伏玻璃、石英玻璃等。

各類硅酸鹽玻璃用石英砂，約占石英砂總產(chǎn)量的40%以上，平板玻璃用砂約占20%。不同玻璃制品對(duì)石英砂的成分要求各不相同。

3、機(jī)械鑄造

硅砂（石英砂）是應(yīng)用最廣、用量最大的鑄造用砂。鑄造用硅砂是以石英為主要礦物成分，粒徑為0.020mm-3.350mm的耐火顆粒物，按其開采和加工方法的不同，分為水洗砂、擦洗砂、精選砂等天然硅砂和人工硅砂。

天然硅砂主要用于有色合金鑄件、鑄鐵件及中小型鑄鋼件的型砂和芯砂。精選天然硅砂主要用于以有機(jī)物作為粘結(jié)劑的各種型砂和芯砂。人工硅砂主要用于鑄鋼件的型砂和芯砂。

4、人造石英石

人造石英石是以天然石英石（砂、粉）、硅砂、尾礦渣等無機(jī)材料（其主要成分為二氧化硅）為主要原材料，以高分子聚合物或水泥或兩者混合物為粘合材料職稱的人造石，簡稱石英石或人造石英石，俗稱石英微晶合成裝飾板或人造硅晶石。

人造石英石中骨料天然石英砂（粉）約占90%以上，色料、樹脂和其它調(diào)節(jié)粘接、固化等的添加劑占10%左右。其對(duì)石英原料的要求并沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，可以說只要是石英礦都可以做人造石英石的原料，如脈礦石英、砂（巖）礦石英、風(fēng)化（粉）石英等，目前市場(chǎng)上以脈石英為主。

5、冶金工業(yè)

在冶金工業(yè)中，石英可用于制造耐火材料（硅磚）、冶煉硅質(zhì)合金（硅鐵、硅錳、硅鉻）或作熔劑，二氧化硅含量較高的可作為工業(yè)硅的生產(chǎn)原料。所以按用途可冶金用硅石（石英）分為耐火材料用硅石、鐵合金用硅石、工業(yè)硅用硅石。冶煉硅鐵的硅石的SiO2含量大于97%，而且必須有良好的高溫抗爆性能。

6、陶瓷

石英是陶瓷生產(chǎn)的主要原料之一，在陶瓷坯和瓷釉中均起到至關(guān)重要的作用，包括日用陶瓷、高硅質(zhì)瓷等。石英在陶瓷坯釉中最大使用量達(dá)40%，一般都是就地就近取材，用商品石英砂的情況很少。在色釉料的基本成分中，由于對(duì)配方要求比較精準(zhǔn)，故需要選用成分較純的石英砂作為配方。所以石英砂一般用在陶瓷釉料和成分要求較高的坯料中。石英砂在釉料中的使用量為10%～30%。

陶瓷工業(yè)常用石英原料有脈石英、石英巖、粉石英等類型。在陶瓷應(yīng)用中，石英的純度、鐵和鈦含量、顆粒度、顆粒形狀等都是比較重要的質(zhì)量指標(biāo)。

7、功能填料

石英砂經(jīng)粉磨加工后制成硅微粉，可作為功能填料廣泛應(yīng)用于覆銅板、環(huán)氧塑封料、電工絕緣材料、橡膠、塑料、涂料、膠黏劑、化妝品等多個(gè)領(lǐng)域。

例如，環(huán)氧塑封料（EMC）行業(yè)是硅微粉傳統(tǒng)的應(yīng)用市場(chǎng)，EMC的填充料主要用硅微粉，填充量為60%~90%。目前，國際上球形硅微粉在環(huán)氧塑封料（EMC）中的最高填充率已達(dá)90%以上。

8、超硬材料

目前，我國工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種。黑碳化硅是以石英砂，石油焦和優(yōu)質(zhì)硅石為主要原料，通過電阻爐高溫冶煉而成。綠碳化硅是以石油焦和優(yōu)質(zhì)硅石為主要原料，添加食鹽作為添加劑，通過電阻爐高溫冶煉而成。

9、化工行業(yè)

在化學(xué)用品加工領(lǐng)域，石英砂是生產(chǎn)硅酸鉀、硅酸鈉和各種形態(tài)二氧化硅的主要原料。硅酸鈉（又稱水玻璃、泡花堿）是由石英砂、堿按一定比例混合后在高溫下熔解而制成的可溶性硅酸鹽。目前，以硅酸鈉為硅系列的主要產(chǎn)品，其產(chǎn)量占整個(gè)可溶性硅酸鹽的90%以上。硅酸鈉是無機(jī)硅化物的母體，也是各行各業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)化工原料。

生產(chǎn)硅酸鈉對(duì)石英砂要求純度較高，至少達(dá)到容器玻璃級(jí)石英砂標(biāo)準(zhǔn)，比如鐵（Fe2O3）小于0.03%，重礦物含量應(yīng)小于5×10-6，不過其對(duì)Al2O3和CaO要求比較高，其含量均要小于0.1%，有些情況下，要求更高，其含量各為0.01%-0.02%。

10、石油行業(yè)

目前，石油行業(yè)廣泛使用的支撐劑主要有天然石英砂、人造陶粒以及覆膜支撐劑3種，其中石英砂占80%，陶粒支撐劑占10%，覆膜樹脂砂占10%。

目前，中石油石英砂支撐劑的應(yīng)用成為主流，2022年公司支撐劑共用834萬噸，其中石英砂714萬噸，比例達(dá)到了85.6%。其中3500米以淺頁巖氣石英砂比例由34%提高到75%，大慶古龍和新疆頁巖油幾乎100%石英砂。

11、玻璃纖維

玻璃纖維是以葉臘石、石英砂、石灰石、白云石、硼鈣石、硼鎂石等主要礦物原料和硼酸、純堿等化工原料生產(chǎn)的無機(jī)非金屬材料，廣泛應(yīng)用于建筑建材、電子電器、軌道交通、石油化工、汽車制造、航天航空、風(fēng)力發(fā)電、過濾除塵、環(huán)境工程、海洋工程等領(lǐng)域。

從玻纖生產(chǎn)成本構(gòu)成看，葉臘石、石英砂、石灰石等礦石原材料約占成本的21.7%，其中葉臘石約占三分之一，石英砂和石灰石兩個(gè)之和也占據(jù)一定份額。

12、硅酸鈣板

硅酸鈣板是以硅質(zhì)材料、鈣質(zhì)材料及增強(qiáng)纖維為主要原材料，經(jīng)流漿成型、板坯壓實(shí)、蒸壓養(yǎng)護(hù)制成的強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定的無機(jī)建筑板材，可廣泛用于房屋建筑內(nèi)外墻保溫裝飾、吊頂及船艙隔板、廣告牌等領(lǐng)域。石英砂是硅酸鈣制品中最重要的原材料之一，占硅酸鈣板原材料質(zhì)量的40%。

石英砂高端應(yīng)用領(lǐng)域

13、光伏產(chǎn)業(yè)

在光伏產(chǎn)業(yè)中，高純石英砂主要用于多晶硅、單晶硅光伏生產(chǎn)用的擴(kuò)散管、承載器及電弧法坩堝等石英制品。

國產(chǎn)石英坩堝用外層砂、中層砂、內(nèi)層砂最新報(bào)價(jià)分別為5萬元/噸、10-12萬元/噸、19-22萬元/噸；進(jìn)口砂最新報(bào)價(jià)為60萬元/噸。

單晶硅拉制對(duì)石英砂中金屬雜質(zhì)的含量有嚴(yán)格要求，以高純石英砂為原料的石英坩堝具有良好的耐熱性能，且石英坩堝與晶硅材料同屬硅質(zhì)材料，在高溫提煉硅晶體的過程中能夠避免坩堝對(duì)硅晶體造成污染。

14、半導(dǎo)體領(lǐng)域

在半導(dǎo)體領(lǐng)域，高純石英砂主要用于生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體級(jí)石英管、石英棒、石英坩堝和超高純半導(dǎo)體級(jí)石英管、石英棒。半導(dǎo)體級(jí)別高純砂主要是依靠國外進(jìn)口，價(jià)格在100萬元/噸左右。

半導(dǎo)體級(jí)高純石英砂要求以低鐵含量和低堿金屬含量為其顯著特征，石英砂粒度分布集中，羥基含量低。用該類石英砂生產(chǎn)的石英玻璃中氣泡、氣線、色線等缺陷極少。

15、照明行業(yè)

石英玻璃從紫外光、可見光到紅外光（160nm~4500nm）均具有良好的透過率，是工業(yè)照明領(lǐng)域的重要原材料。由于電光源產(chǎn)品一般會(huì)產(chǎn)生高強(qiáng)度氣體放電，其泡殼材料的表面需要承受高溫和高壓，為了保證燈管的質(zhì)量，泡殼一般采用石英管，具體產(chǎn)品包括鹵素?zé)?、HID燈、汽車燈等照明產(chǎn)品以及紅外加熱燈、紫外殺菌燈等特種光源。

美國矽比科（原尤尼明）IOTA6、IOTASTD、IOTACG系列高純石英砂是生產(chǎn)照明設(shè)備的主要原料，可以用來生產(chǎn)汽車疝氣燈、鹵素?zé)?、高?qiáng)度氣體放電燈和超高性能燈。

16、光纖光纜

高純石英砂在光通訊領(lǐng)域主要用于制造光纖預(yù)制棒和輔材。光纖生產(chǎn)用高純砂價(jià)格在4.5-5.5萬元/噸左右。

光纖預(yù)制棒是制造光纖光纜的核心原材料，被譽(yù)為光纖產(chǎn)業(yè)“皇冠上的明珠”，占據(jù)了光纖產(chǎn)業(yè)70%的價(jià)值。高純石英套管是光纖預(yù)制棒的不可或缺的外皮材料，石英靶棒、尾棒等則是光纖拉絲用的支撐材料。芯棒和石英套管對(duì)材料純度、羥基含量等技術(shù)參數(shù)的要求非常高。

17、航空航天

中國建筑材料科學(xué)研究總院石英與特種玻璃研究院研制的耐輻照石英玻璃與高純石英玻璃，具有特定的光學(xué)特性、耐宇宙射線輻照、抗熱沖擊性能等，成為航天飛行器姿控系統(tǒng)太陽敏感器不可替代的光學(xué)元件。高純石英砂是目前取代水晶礦，熔煉石英玻璃的主要原材料。

石英纖維是由高純石英砂通過特殊工藝制成的無機(jī)非金屬纖維，廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈、飛機(jī)、衛(wèi)星雷達(dá)罩，衛(wèi)星、軍艦天線，電磁窗（干擾、反干擾設(shè)備），隱身技術(shù)的結(jié)構(gòu)材料（飛行器、軍艦、潛艇）等。

18、光學(xué)領(lǐng)域

電熔工藝、氣煉工藝生產(chǎn)的石英玻璃均是采用高純石英砂為原料。

石英玻璃構(gòu)成的部件是光學(xué)儀器中的關(guān)鍵性元件。透明石英玻璃的光學(xué)性能好，折射率低，可以滿足185-3500mμ波段范圍內(nèi)任意透光波段，因此既可以作為光學(xué)儀器的透紫外材料也可以作為透紅外材料，主要產(chǎn)品為制造攝譜儀、紅外照相機(jī)、棱鏡以及透鏡。

同時(shí)，石英玻璃具有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，數(shù)值在800~1000℃之間，光學(xué)石英玻璃還廣泛應(yīng)用于高空高溫照相，比如：高溫作業(yè)窺視窗口、高精度測(cè)距儀以及大型天文望遠(yuǎn)鏡。

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