高純石英砂采用高品位的石英石（SiO2含量大于99.80%）經(jīng)過(guò)選礦、顎碎、煅燒、水淬、錘破對輥破、篩分、磁選色選、酸洗、浮選、濕篩分、水洗、固液分離、烤砂、強磁選等工藝生產(chǎn)而成。
　　
　　高純度石英砂產(chǎn)品從中低端到高端一般應用路徑為光源行業(yè)（99.5%~99.99%）、高端光學(xué)器件、激光器件（99.99%以上）、到光纖通信、半導體、光伏、微電子等領(lǐng)域（99.995~99.9999%）。
　　
　　近年來(lái)，隨著(zhù)我國電子信息產(chǎn)業(yè)、電光源產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展、光伏產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長(cháng)，石英制品行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值保持較快增長(cháng)。
　　
　　在半導體領(lǐng)域中，石英是不可或缺的原料。幾乎所有工序從生產(chǎn)輔助部件到用于實(shí)際硅片加工的工具都或多或少的使用著(zhù)石英制品。石英坩堝用于制造單晶硅環(huán)節，石英玻璃鐘罩用于光刻工程，石英管制作的石英舟和石英支架可以用于IC外延、擴散和光刻工程等。半導體行業(yè)的快速發(fā)展將帶動(dòng)上游高純石英材料的需求增長(cháng)。
　　
　　在光纖通信領(lǐng)域，高純石英玻璃產(chǎn)品是光纖生產(chǎn)過(guò)程中的重要材料。廣泛應用于光纖預制棒制成和光纖拉絲工藝中，其中芯棒的純度要求最高（大于5N）。光纖半導體市場(chǎng)對石英材料的純凈度、規格精度、質(zhì)量穩定性要求高，國內大部分石英制品生產(chǎn)企業(yè)不具備生產(chǎn)高純石英砂及電子級石英制品的能力，因此，目前國內光纖半導體廠(chǎng)商仍以向國外企業(yè)進(jìn)口石英制品為主。國際知名石英企業(yè)——賀利氏、邁圖、信越石英等占據了中國大部分光纖半導體應用市場(chǎng)。光纖芯棒以及套管的制造原材料主要由尤尼明壟斷。目前光纖預制棒石英套管產(chǎn)品主要依賴(lài)進(jìn)口，進(jìn)口光纖石英套管成本較高，國產(chǎn)替代需求強烈。
　　
　　目前，國家已經(jīng)制定了多項石英行業(yè)現行國家標準、行業(yè)標準和地方標準。例如對于光伏高純石英砂要求，具有一定透明度的白色顆粒，無(wú)異色；石英砂的粒徑應在70~350μm范圍內，且在該粒徑范圍的累積質(zhì)量分數應大于或等于90%。粒徑小于100μm或大于300μm的累積質(zhì)量分數均應小于1%。二氧化硅含量應大于或等于99.99%，灼燒失量應小于或等于0.01%；雜質(zhì)元素含量應小于或等于25μg/g，其中鉀、鋰、鈉含量總和小于2.5μg/g等具體指標。
　　
　　Harben根據商業(yè)石英產(chǎn)品的純度，將加工后的石英按雜質(zhì)總量的多少進(jìn)行分類(lèi)，在該分類(lèi)方案中，將雜質(zhì)元素總量低于50μg/g的石英定義為高檔石英材料，包括高純石英（雜質(zhì)元素總量：8～50μg/g）、極高純石英（雜質(zhì)元素總量：1～8μg/g）和超純石英（雜質(zhì)元素總量＜1μg/g）。其中，后兩者在自然界中匱乏或無(wú)，需要用純度較高的天然石英原料進(jìn)行加工合成。


　　
　　Müller等在研究挪威不同地區的藍晶石石英巖時(shí)，嘗試根據石英中Al和Ti的含量來(lái)判斷自然產(chǎn)出的石英能否作為高純石英。通常Al和Ti在石英中的元素含量較高，通過(guò)簡(jiǎn)單的提純工藝很難將其除去，而精細的提純會(huì )增加生產(chǎn)成本，因此石英中的Al和Ti的含量是制約石英純度的主要因素。據此，當石英中的Al和Ti的含量分別小于25ug/g和10μg/g的天然石英，可以歸結為為高純石英范疇。
 

　　
　　值得注意的是，Harben對石英的劃分是基于商業(yè)石英產(chǎn)品的，難以適用于天然產(chǎn)出的石英。同時(shí)，石英中的雜質(zhì)元素有多種，每種雜質(zhì)元素在石英中的含量和對提純加工的影響不盡相同，因此有必要考慮主要雜質(zhì)元素含量的上限，而不單純的設置總量上限。Müller等提出的標準雖然可以適用于天然石英，并且主要考慮了Al和Ti含量的影響，但沒(méi)能充分考慮其他雜質(zhì)元素。
 

 

　　
　　基于上述原因以及石英研究的進(jìn)步，Müller等對評判標準進(jìn)行了修正。修正方案主要考察了石英中主要的9種有害元素的含量，包括Na、K、Li、Al、Ca、Fe、Ti、B和P，每種雜質(zhì)元素含量允許的上限分別為Al＜30μg/g、Ti＜10μg/g、Na＜8μg/g、K＜8μg/g、Li＜5μg/g、Ca＜5μg/g、Fe＜3μg/g、P＜2μg/g和B＜1μg/g，同時(shí)這些元素的總量不能超過(guò)50μg/g，這樣的石英才能夠作為高純石英。Müller等的評價(jià)方案不僅適用于天然的石英，還適用于加工后的石英產(chǎn)品，具有更廣的適用性。另外，Müller等指出，石英的微量元素可通過(guò)原位分析測試得到，如EPMA、LAICP-MS或SIMS，這是為了避免受到外來(lái)礦物和包裹體的影響。理論上，原位分析測試得到的結果是晶格雜質(zhì)元素含量和亞顯微包裹體元素含量的疊加，如果原位分析顯示出石英的雜質(zhì)元素含量過(guò)高，那么天然石英提純成高純石英的潛力相對較小。
 

　　
　　目前，可實(shí)現的規?；a(chǎn)的最高的純度可以達到99.999%（5N）以上。其產(chǎn)品的價(jià)格與純度關(guān)聯(lián)緊密，低端產(chǎn)品二氧化硅含量為99.5～99.99%（2～4N），價(jià)格在600~800元每噸左右。中端產(chǎn)品的純度在99.995~9.999%（4~5N）之間。產(chǎn)品價(jià)格約為30000元每噸左右。而高端的5N以上的高純石英砂價(jià)格在60000元每噸，且市場(chǎng)供不應求。
　　
　　資料來(lái)源：《楊曉勇,孫超,曹荊亞,施建斌.高純石英的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢[J].地學(xué)前緣:2021》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！
　　

　　更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）