中國粉體網訊  10月初，美國的一場颶風“海倫妮”使美國一個不足2000人的小鎮出現在大眾眼前，許多媒體紛紛報道，小鎮被淹可能影響全球芯片和太陽能行業。

來源：央視財經

這個小鎮，到底是何來歷？

Spruce Pine，最優質的高純石英礦床

上文提到的美國小鎮，名為斯普魯斯派恩（Spruce Pine），有“石英小鎮”之稱，它位于北卡羅來納州的西部地區，是世界上僅有的、為數不多的幾個可以開采高純度石英的地方。

來源：矽比科

根據現有資料，全球高純石英原料礦床分布于美國、挪威、澳大利亞、俄羅斯、毛里塔尼亞、中國、加拿大等7個國家。除中國外，共有14處礦床，其中，有生產礦山的7處，尚未開采生產的7處。美國斯普魯斯派恩礦的高純石英原料資源規模最大，超過1000萬噸。

當下，全球范圍內高純石英砂的主要生產廠商有美國尤尼明（矽比科）、挪威TQC等。美國尤尼明（矽比科）是世界上領先的高純石英生產商，公司IOTA高純石英系列產品能獲得國際壟斷地位的根本原因，在于其擁有世界上迄今為止唯一發現的獨特高純石英優質原料——花崗偉晶巖石英。該原料為產自美國北卡羅來納州斯普魯斯派恩地區的花崗偉晶巖（曾稱為白崗巖），其具有礦體規模大、石英中流體雜質少、礦石品質穩定等優點，是美國和挪威4N8高純石英高端產品的生產原料，其產品質量優異，穩定性高而成為高純石英高端產品的標準，壟斷了全球石英坩堝內層砂和半導體級高純石英市場。

挪威TQC是全球另一家大型高純石英砂生產企業，其主要原材料來源自美國北卡羅來納州斯普魯斯派恩地區的高品質石英礦資源，生產的產品主要用來滿足半導體和太陽能產業的標準需求。

而我國生產高純石英的原料為脈石英和水晶，由于國內水晶資源接近枯竭，因此，國內主要采用脈石英為原料生產高純石英，但受礦石品質的限制，生產出來的品質主要為低端高純石英，高純石英目前被少數企業壟斷。

高純石英的戰略性地位

那高純石英為何如此重要？它的緊缺又將給全球帶來什么樣的影響呢？要回答這些問題，就不得不提起高純石英的戰略性地位。

高純石英是石英玻璃、硅材料及相關產業發展的物質基礎，廣泛應用于電子信息、光伏、光通信和電光源等行業，在新材料、新能源戰略性新興產業中具有重要地位和作用。其中，SiO2純度≥99.998%（4N8）的高純石英高端產品不僅是一種新材料和礦物功能材料，而且是半導體、光伏、電子信息和高端電光源等生產必不可少的關鍵基礎材料，也是我國芯片發展（晶圓制造與芯片封裝等）不可或缺的關鍵材料之一，在電子信息、新材料和新能源等戰略性新興產業以及國防軍工、國家安全中具有非常重要的作用和地位。

來源：石英股份

以高純石英砂為原料熔煉拉制出的各種石英玻璃管，具有有熔點高、抗熱震性能優異和易于壓縮加工等優勢，主要用于芯片和光伏半導體硅片加工處理的擴散爐管等，在航天航空、武器裝備領域用來制作整流罩、雷達罩、隔熱罩、透玻材料及耐高溫材料等，還可用于制造鹵素燈等各種光電源器件。

以高純石英砂為原料、經真空電熔法和氫氧氣煉法生產的石英砣是呈圓砣狀的透明石英玻璃原材料，具有透明度高、氣泡少、膨脹系數低、抗熱震性能優異和可加工性等優勢，主要用于生產半導體石英玻璃制品，包括石英舟、石英法蘭和石英鐘罩等產品，以及各種光學石英玻璃制品。

在直拉法拉制單晶硅棒的生產過程中，以4N8高純石英砂為原料制備的石英坩堝是必不可少且一次性使用的耗材，對單晶硅棒的產量、質量、成本和生產安全都有重要影響。芯片和光伏等行業的高速發展和國家重大需求，帶動了4N8高純石英產品的旺盛需求。而我國用于生產單晶硅棒的石英坩堝通常采用三層結構，其中內層砂仍需高價從美國、挪威等國進口，而質量要求略低的中外層砂，其礦石原料也需要從印度等國進口。

由此，不難看出，美國小小的一個鎮遭受氣候災害，其影響為何能波及全球的半導體及光伏產業。然而，值得慶幸的是，10月10日，矽比科宣布，在颶風“海倫”造成的中斷后，其Spruce Pine高純度石英開采和加工業務將恢復生產。公司還宣布，它已重新開始向客戶發貨，并且生產和出貨量正在逐步提高到滿負荷生產。

如何解決“卡脖子”問題？

雖然此次美國“石英小鎮”后續的漣漪效應已經及時遏制住，但這也適時提醒我們，要如何提高我國在高純石英行業的話語權？

來源：菲利華

其一，是提升找礦和原料選擇技術：首先，如何在復雜多樣的石英礦中發現和選擇高純石英高端產品的原料，已成為實現高純石英技術突破的前提和保證。目前，在石英的7種礦床工業類型中，能夠加工高純石英的原料有天然水晶、脈石英和花崗偉晶巖石英 3種，其中脈石英是我國目前高純石英生產的主要原料，因此，要致力于實現脈石英和花崗偉晶巖等高純石英優質原料找礦和應用的突破。

另外，高純石英的質量與雜質含量并不是簡單的線性關系，而是取決于其雜質的工藝礦物學特征。不同石英礦的雜質特征及含量不盡相同，因此對于高純石英原料，分析其純度、脈石礦物雜質、包裹體雜質、晶格雜質等特征是確定提純工藝及應用方向的前提。

其二是深度研究提純加工技術：石英的選礦提純技術可以分為物理提純和化學提純兩個階段。不同石英提純技術所去除的雜質類型是有針對性的。物理提純主要包括水洗-分級脫泥、擦洗、重選、磁選、浮選、煅燒-水淬、色選等，目的是石英與共伴生礦物的分離和石英表面附著膜、泥樣礦物的分離，解決石英礦物外部雜質問題；化學提純主要包括酸浸、氯化焙燒、高溫爆裂、微波輻射、微生物等方法，目的是去除石英內部的微小礦物包裹體、氣液包裹體和晶格雜質，解決石英內部礦物雜質問題。

必須根據不同成因、不同產地、不同種類石英礦原料的礦物材料學特征，尤其是根據礦物原料中雜質礦物、氣液包裹體和類質同像雜質3類雜質的特點及其賦存狀態，做到一礦一策，提出有針對性的加工工藝與方法。

其三是加工裝備技術：石英加工提純離不開相關的裝備，根據不同的提純工藝流程，高純石英的加工設備有水洗分級設備、研磨設備、重選設備、色選機、浮選機、磁選機、電選裝備、酸洗反應釜、高溫氯化爐、焙燒爐等。由于高純石英加工工藝具有試劑純度高、腐蝕性強、材料標準嚴、環境要求苛刻和安全要求高等特點，這就決定了高純石英加工生產裝備要求很高，研發安全、環保、高效的生產裝備是能否實現規模化、產業化的關鍵條件。

最后是質量檢測技術：礦床成因研究、高純石英用硅質原料品級劃分和高純石英砂產品質量情況需要實驗分析測試技術支撐。目前，在高純石英檢測行業還沒有統一的檢測標準，高純石英的主要成分是SiO2，針對于SiO2檢測技術，主要有分為兩大類，即化學分析法和儀器分析法，必須要選擇可靠的質量檢測技術作為保障。

結語

高純石英是半導體芯片、太陽能光伏、光纖通信、航空航天、精密光學和特種玻璃等高新技術產業不可缺少且無法替代的重要功能性材料。而我國半導體和光伏行業所需要的高純石英高端產品仍然受制于人，因此，必須正確認識高純石英的戰略地位，實現高純石英優質原料找礦突破，加強對高純石英技術的研究，減少我國高純石英的對外依存度。

參考來源：

汪靈等.純凈勝瑾瑜 貴若冠上珠——解讀高純石英

央視財經：颶風突襲！美國“石英小鎮”暫停采礦，或波及全球半導體產業

汪靈.高純石英的概念及其原料品級劃分

中國粉體網.高純石英作為戰略性礦產的意義及必要性分析

中國粉體網.需求激增！價格飛漲！高純石英為何如此搶手？

中國粉體網.“超級硅”的大本事

矽比科官網等

（中國粉體網編輯整理/初末）

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