石英產品的市場開發與應用

褚 強，張 明

（蘇州中材非金屬礦工業設計研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004）

石英產品的市場開發與應用

褚 強，張 明

（蘇州中材非金屬礦工業設計研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004）

本文從傳統石英市場和新型石英市場的角度，對前景較好的石英產品類型、規格要求、市場規模等進行了綜合分析。隨著國內各項科技進步政策的出臺以及各項科技產品規范的擬定，為高科技企業以及市場良性發展奠定基礎，高科技產業用石英(硅)材料產品的比重逐漸提高。

石英原料；石英材料；新興市場；開發前景

1 石英砂在傳統市場的應用

石英礦在傳統市場，如玻璃、鑄造、陶瓷及耐火材料、冶金、建筑、化工、塑料、橡膠、磨料等方面的應用情況見表1。

表1 石英砂的傳統應用領域

石英砂的用途非常龐雜,各自對石英砂的成分、粒度要求千差萬別。表2列出了幾種常見傳統用途石英砂產品質量要求。

不同用途的石英砂的基本需求情況如下：①各類硅酸鹽玻璃制品使用的石英砂，約占其總產量的41%，其中平板玻璃用砂約占20%；②機械制造行業所用的鑄造砂，約占其產量的33%；③水處理用石英砂和油井壓裂支撐砂，約占其產量的6%；④高科技產業用的高純超純石英砂(粉)，約占其產量的1.5%；⑤其他用途的約占總產量的18.5%。普通石英砂雖占絕大多數但其供需供求總態勢是基本平衡，其中優質砂略有缺口，而高純超純砂貨緊價昂。為了滿足各個工業部門特別是高新技術產業對石英砂的純度、粒度、結構、外形及性能要求，發達國家早已在選礦提純、精細分級、超細粉碎、改性處理及精粉粒化技術等方面取得了許多成果，石英砂加工技術的研究仍將是發展重點。

就玻璃產業而言，目前我國年產各種玻璃制品約2 500多萬t，其中平板玻璃約1 000多萬t，瓶罐玻璃及器皿玻璃約1 400萬t，特種玻璃與藝術玻璃約80萬t，玻璃纖維約20萬t。以平均每噸玻璃制品需使用合格的玻璃用硅質原料0.70t、開采原礦約1t計算，再扣除瓶罐等玻璃制品使用一部分回收的碎玻璃頂替一部分硅質原料，實際每年開采玻璃用硅質原料的原礦總量約2 000萬t。

表2 幾種常見傳統用途石英砂產品的質量要求

1.1 石英砂在優質浮法、超白玻璃方面的應用分析

據中國建筑玻璃與工業玻璃協會的統計表明，中國約有平板玻璃生產企業240家，其中浮法玻璃企業52家。2007年平板玻璃總產量5.32億重量箱，其中浮法玻璃占83%，相當于120條浮法線，年產2 160萬t浮法玻璃。2008年平板玻璃總產預計5.82億重箱， 同比增長5.40%。其中浮法玻璃占有83.4%，略有上升。其中優質浮法玻璃占全部浮法玻璃的29%。按照“十一五”規劃，優質浮法比例將增至40%。

(1) 國際太陽電池玻璃市場狀況。

全球太陽能光伏電池產量從1980年的3MW, 發展到2006年的2 158MW。與此對應, 作為太陽電池封裝的必備材料, 太陽電池用玻璃的需求也與日俱增, 2006年全球總需求量約2 800萬m2至3 500萬m2。國際上主要有圣格戈班、旭硝子、皮爾金頓、PPG等企業從事太陽電池玻璃的生產，總窯數約10條左右，總熔化量大約1000～1 500t/d。

(2) 國內太陽電池玻璃行業現狀。

國內目前玻璃生產企業約有10多家，大部分為幾十噸日熔化量的小窯。2006年，國內一些大企業開始介入太陽電池玻璃生產領域，單條生產線的生產能力在250～400t。我國光伏領域玻璃的需求量以每年50%的速度遞增，2010年將達到2 500萬m2。從發展趨勢看，我國將成為未來太陽電池玻璃重要的生產基地。

1.2 石英砂在陶瓷坯、釉料中的市場分析

石英在陶瓷坯釉中最大使用量達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，由于對配方要求比較精準，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%。

中國是世界上日用陶瓷(包括工藝美術瓷)的生產大國，也是世界上建筑陶瓷和衛生陶瓷的生產大國。據相關統計資料報道，2007年，中國建筑陶瓷磚的產量超過50億m2，衛生陶瓷產量超過1.2億件；日用陶瓷(包括工藝美術陶瓷)的產量超過180億件。作為陶瓷產品裝飾材料的色釉料年生產量和消費量也相當可觀。2007年中國生產陶瓷色釉料(包括部分熔塊、色料、部分成釉)約60余萬t，國內消費量約58萬t。2008年我國色釉料的生產和消費量與2007年相比略有下降。

從20世紀90年代起，中國陶瓷色釉料的生產和供應作為一個獨立的產業從陶瓷生產廠家中分離出來，成為陶瓷生產廠家的原輔材料供應商和陶瓷色釉料的專業生產廠家。目前稍具規模的廠家有150 家。主要集中在廣東佛山和廣東潮洲兩大地區。這兩大產區的色釉料產值占到色釉料總產值的65%以上，此外還有華東地區等。

1.3 石英砂在玻璃纖維方面的應用分析

我國玻纖行業屬于快速發展的朝陽產業。近年我國的玻璃纖維年產量平均增長速度大大超過世界玻纖年產量平均增長速度，未來五年將保持18%快速增長。

2008年上半年全國玻璃纖維產量達108萬t，比上年同期增長44.5%，玻璃纖維及制品出口64萬t，比上年同期增長26%。然而2008年8月份后，隨著國際金融危機的不斷加深，國際市場需求減少，庫存大幅增加、經濟效益下滑成為突出問題。2008年1～11月全國玻璃纖維產量為215萬t，比上年同期增長45.8%；其中池窯玻璃纖維產量為160萬t，比上年同期增長56.2%。2009年上半年,全國玻璃纖維產量為102萬t，比2008年同期增長2.8%，增速同比回落41.6個百分點，其中池窯玻璃纖維產量為76.7萬t，比2008年同期下降0.3%。

“十一五”期間，國內主要應用市場需求預測：玻璃鋼30萬t，代替石棉3萬t，電子、電器8萬t，過濾材料1.5萬t，工程塑料8萬t，耐熱材料2萬t，防水材料6萬t，增強橡膠1.5萬t，建筑領域8萬t，土工材料3萬t，其他2萬t。出口量57～87萬t。

E-玻璃中石英砂做配合料，使用量2.65%左右。根據珠海玻纖廠研制的E-玻璃配方，每噸E-玻璃原料礦物使用量(kg)為：葉蠟石630.4，石英砂93.2，硼鈣石172.7，方解石274.1，螢石28.7，芒硝7.57。由于葉蠟石礦一般含石英，實際每噸E-玻璃原料需要石英砂10～50kg。但按照玻璃纖維發展趨勢，用高嶺土替代葉蠟石是比較理想的方向，如果用高嶺土配制玻纖原料，每噸要高嶺土350～400 kg，需要石英砂超過300kg。因此石英砂在玻纖行業有廣闊的應用前景。

(1) 在電子玻璃纖維行業中的市場分析。

電子纖維布市場與覆銅板行業及印制電路板行業發展關聯性很大。由于電子信息產業的迅猛發展，帶動了覆銅板的飛躍發展，我國大陸年平均遞增速度為36.3%。

1994年以前，全國只有13家覆銅板廠，2004年發展到31家。2000～2004年中國(大陸)池窯拉絲產量及電子布產量見表3。2005～2007年中國(大陸)電子紗與電子布新建投產情況見表4。

表3 2000～2004年中國(大陸)池窯拉絲產量及電子布產量

表4 2005～2007年中國(大陸)電子紗、布投產情況

目前我國大陸已成為全球玻璃纖維及覆銅板第一生產大國，是全球最大的電子級玻纖生產中心，今后將會進入一個持續穩步發展新階段，平均增長率為18.8%。綜合國內外最近統計資料，2006年，全球紡織細紗的生產總量約77萬t。2005年，中國大陸(主要為臺資企業)細紗產量占全球總量的25%、中國臺灣占40%、日本占9.5%。

我國臺灣地區是全球電子玻纖生產與應用的主要市場之一，臺灣當局對大陸玻纖制品采取關閉市場的政策。2006年1～9月，大陸從臺灣進口玻纖及制品，主要是電子級玻纖6.74萬t。

我國玻璃布基覆銅板增長快速，國內玻璃布基覆銅板的市場需求量在1億m2以上，需要電子布6.2億m2，折玻纖電子紗18.6萬t。而2005年玻纖電子紗產量約8萬t、電子布3億m2，產需矛盾較大。

(2) 在石英玻璃纖維行業中的市場規模分析。

石英玻璃纖維是將高純硅石或天然水晶通過特殊的工藝方法制成的特種玻璃纖維，其抗沖擊強度是普通玻璃纖維的3倍。石英纖維的優異性能取決于產品的高純度，其二氧化硅(SiO2)含量達到99.9%以上，而原料的顆粒度和氣體包裹體決定了生產石英棒氣泡的含量。高氣泡含量的石英玻璃棒在熔融拉絲中易飛絲，并導致纖維缺陷增加，影響產品質量。荊州市菲利華石英玻璃有限公司，擁有國內最大產能的石英錠和石英纖維生產線，為國家唯一定點的石英玻璃纖維研制生產企業。依據石英玻璃專委會提出的石英玻璃行業“十一五”發展規劃草案,國防工業用光學石英、石英纖維產量約5～8萬t，產值達3 000萬元，其中荊州市菲利華石英玻璃有限公司一家已具5萬t規模。

由于石英玻璃纖維價格昂貴，難以大批量生產和在民用產品上推廣使用，因此在研究玻璃分相的基礎上，生產耐溫性和介電性能接近石英纖維的高硅氧玻璃纖維。高硅氧織物的耐溫特性可以充分發揮其熱屏蔽作用而用作森林放火隔斷材料；800℃氣體過濾收塵袋；高層建筑放火電線電纜保護套等。我國陜西華特玻璃纖維有限公司、江蘇九鼎集團股份有限公司以生產高硅氧布、網絡布為主，中材科技股份有限公司生產連續高硅氧玻璃纖維紗為主。

2 石英砂的應用現狀

2.1 石英砂在石英玻璃方面的應用

透明石英玻璃分為普通石英玻璃、高純石英玻璃和參雜石英玻璃。石英玻璃在近幾十年發展特別迅速，現其年平均增長率已超過30%，遠遠高于一般工業產品的增長速度。加工技術方面，由于采用連續熔化工藝制造電光源用石英玻璃管已經形成規模，一些產品已經趕上國外先進水平(見表5)。在半導體工業用石英制品方面，特別是氣煉電熔二步法制造的管材、棒材、板材的燈工制品近年來有較大發展。盡管在尺寸規格和質量上較國外還有較大距離，但中低檔品種市場供不應求。國內石英玻璃企業生產規模都較小，幾十家企業中年產值過億元的只有兩家，產值千萬元以上的不超出十家。

表5 石英的應用現狀

2.1.1 石英坩堝

集成電路產業的快速發展，對消耗性的關鍵材料石英玻璃擴散管、坩堝、儀器器皿等石英制品的需求正與日俱增。4～8英寸電路用石英擴散管的需求量將在“十一五”時期達到2萬支/a；8～l2英寸也將大幅度增加。國內建成和在建5～8英寸芯片生產線達到20多條，其中8英寸生產線就有6條以上。在集成電路用硅片中以8英寸硅片占主流，約為40%～50%，6英寸硅片占30%。所以石英玻璃儀器器皿生產增長將達到40%左右。

2004年國內石英坩堝產量14萬只，2005年底達到l5萬只/年實現銷售收入近億元人民幣，國內共有10家生產企業，擁有電弧法生產設備26套。產品規格8～18英寸，主要為太陽能用硅材料生產服務。由于國內硅單晶產量大幅度增加，2004年硅單晶產量為1 725t，太陽能電池硅單晶約占58%，市場年增長率為27.5%。石英坩堝的出口量逐年增加，2004年出口12英寸以下石英坩堝為1.5萬只，16英寸以上為1.5萬只。

2.1.2 半導體技術用石英材料

集成電路用石英玻璃：石英玻璃擴散管和各種高純石英制品是集成電路生產的關鍵性消耗材料，占集成電路生產消耗材料費用20%以上，為滿足大規模集成電路迅速發展的需要，現全國共有十多家企業生產各類石英玻璃儀器器皿，共有幾十個品種幾百個規格。國內有兩家生產企業也具備較高的技術水平，以及較好的生產條件和市場基礎，成為美國GE公司授權生產加工企業，產品大部分出口。

由于地方政府官員身份的特殊性，往往具有比普通民眾更大的影響力，他們發布的微博更能引起社會的關注。地方政府官員通過微博成為社會輿論引導者的同時，也常常成為輿論的焦點。基于微博傳播的快捷性和其影響的廣泛性，地方政府官員必須對自己的微博給予高度的重視，樹立起良好的公信力，從而使官員微博發揮正確的導向作用。在以往的微博事件中，民眾在對政治制度信任的同時表現出對官員個體行為的不信任，在對中央政府信任的同時表現出對地方政府的不信任。所以，加強對地方政府官員微博公信力的建設十分必要。

半導體工業用石英錠、筒、片、管、棒：這類產品是加工石英玻璃儀器器皿的基體材料。過去大部分依賴從國外進口，近幾年國內石英行業通過加大研發力度，整合資源優勢，在石英材料生產技術上有了很大的突破，在滿足國內市場的基礎上，還大量出口到國外。采用二步法拉制高質量高精度的石英棒及大直徑石英玻璃管，質量完全可以與進口產品媲美，在規格上也取得了很大的突破。

2.1.3 光纖通訊、激光技術和國防工業用石英材料及石英纖維制品

石英玻璃沉積管是光導纖維的結構材料、占光纖組分的90%。激光技術及國防工業用光學石英、石英纖維產量為5～8萬t，產值達3 000萬元人民幣。

國內光纖市場以每年12%速度遞增。2004年沉積管和套管的需求量為300t，國內僅能生產20t，93%依靠進口，“十一五”期間光通訊用石英玻璃材料需求增長率大于12%，沉積管和套管達到530t/a，輔助管(頭、尾管)約210t/a。

2.1.4 電光源、家電、加熱器、殺菌燈用石英玻璃原料

電光源是消耗石英玻璃最大的市場。目前國內已擁有300臺連熔爐，2004年產量達到1.8萬t。其中透明管為1.5萬t，乳白管為0.35萬t。銷售收入近4.1億元人民幣。

我國電光源石英玻璃生產企業已有40多家，由于產品質量已達到世界先進水平，而價格僅為國際市場的1/3，因此除了供應國內市場外，還大量出口。在國際市場上，中國已占重要席位，“十一五”期間的市場平均增長率在20%左右，石英管的總產量約53 500t。

2.1.5 臺面板市場

人造石英石在國際上已經成為一種新興的臺面材料，在歐美越來越多進入消費者家庭。特別是2006年在米蘭國際櫥柜展上，世界各國名牌櫥柜推出的新品上，可以明顯感覺到這種趨勢。

國內先后出現了賽麗石、喜仕隆、賽諾司通石英石等進口品牌和貝弗龍、東劍等國內品牌。在市場渠道方面，各品牌都采取自建渠道和批發為主，貝弗龍石英石率先引進特許經營的營銷理念，與廣大經銷商共同分享石英石廣闊市場。貝弗龍石英石目前處在國內領先地位，2007年貝弗龍石英石市場占有率為10%，年銷售總量為8 000萬人民幣。目前石英石產品市場與20年前石材市場，10年前人造石市場狀況相似，在未來3年石英石產品將以每年500%的速度遞增，具有巨大的市場空間。

2.2 石英砂在其他方面的應用

2005年我國對集成電路的需求量達到360只，國內生產量只能達到100億只，2010年需求量將增至800億只，國內的產量可升到250億只，為適應我國生產集成電路的需求，2005年國內市場對熔融型硅微粉的需求量達到15萬t，到2010年預測要超過30萬t。

球形硅微粉：球形硅微粉用于集成電路封裝，長期依賴進口。為了滿足國內電子行業的需求，國內許多單位開展化學法、火焰法、高頻等離子法生產球形硅微粉的研發工作。經過幾年攻關，國內企業自主開發成功高頻等離子法制備球形硅微粉，并建成50t/a的中試生產線，于2005年3月投入生產運行，其技術和工藝目前處于國內領先地位。

角型硅微粉：目前國內市場的角型硅微粉包括結晶硅微粉和熔融硅微粉兩大類。其中以結晶硅微粉為主導產品，大多數生產廠家生產規模很小、品種單一，產品一般在600目以下，全國大約有500家企業，年產總量在30萬t左右。生產出來的產品主要用于玻璃、陶瓷、冶金等領域。用于硅橡膠、油漆、涂料、封裝二極管、三極管和電工及電子元件的塑封料。

方石英：方石英粉是采用高純石英為原料經高技術制備而成的系列粉狀產品，其特點是具有優良的光學性能。高純硅微粉是硅含量在99.9%以上、鐵含量小于0.006%的高純硅材料，主要用于集成電路、高級玻璃、石英玻璃、陶瓷、涂料、塑封料等。低鐵石英砂是鐵含量低于萬分之一的石英砂，主要用于超白浮法玻璃生產企業。

合成石英石：合成石英石是一種由94%以上的石英晶體加上樹脂及少量顏料人工合成的一種新型裝飾板材，它是通過特殊的機器在一定的物理、化學條件下壓制而成的大規格板材。

石英石采用精選的天然石英結晶礦產，其SiO2的含量超過99.9%以上，并在制造過程中去雜提純，原料中不含任何可能導致輻射的重金屬雜質，94%的石英結晶體和其他的樹脂添加劑使得石英石無輻射污染。

[1]王承遇,陶瑛.玻璃材料手冊[M].北京:化學工業出版社,2008.

[2]劉屬興,劉維良,夏光華.陶瓷礦物原料與坯釉配方應用[M].北京:化學工業出版社,2008.

[3]中國玻協石英玻璃專委會.石英玻璃行業“十一五”發展規劃草案(討論稿)[J].建筑玻璃與工業玻璃,2005,(6):17-21.

[4]Tang Jingyan, Chu Qiang.Chinese glass raw materials[J].Asianglass,2009,(2,3):38-43.

The Market Development and application of Quartz Products

Chu Qiang, Zhang Ming
(Suzhou Sinoma Design & Research Institute of Non-metallic Minerals Industry Co., Ltd., Suzhou 215004, China)

The paper's research contains traditional quartz product markets and emerging market. The studies is made in this article that of the product classification of good market prospect and the requirements of the standard and the size of the market.When various technological progress policies establishment and various tech-product specifications making, with which lays the foundation for high tech enterprise and the benign development of the technology market, the market proportion of the quartz(silica) products used in high-tech industry improves gradually.

raw quartz material; quartz materials;emerging market; development prospect

P619.233;F407.1

A

1007-9386(2010)01-0017-05

2009-11-06