超高纯石英砂

一、产品简介：

　　中文名：石英砂，石英;二氧化硅

　　英文名：silica sand，quartz sand;silicon dioxide

　　相对密度：2.319～2.635 熔点：1750℃

　　分子式：SiO2 分子量：60.08

　　性质：石英砂是中性无机填料，不含结晶水，不参与被填充物的化学反应，是一种非常稳定的矿物填料。高纯石英砂(Fine silica powder)制作的石英玻璃，具有一系列优良的物理化学性能：耐温可达1200℃或更高;是透明的耐火材料，其热膨胀系数小，0～1000℃之间仅为5.5×10-7/℃；具有极佳的透光性能，紫外线、可见光、红外线等都可以良好地透过;具有良好的电绝缘性，20℃ 时电阻率为1018Ω/cm，绝缘强度为250kV/cm，真空度可达10～6Pa;化学稳定性好，除氢氟酸外，不溶于其他任何酸。超高纯石英砂具有优于高纯石英砂的理化性能，具有更小的热膨胀系数、更高的电阻、绝缘强度等。

　　用途：高纯石英砂一般是指SiO2 含量高于99.9%的石英微粉，其低端产品二氧化硅含量为99.9～99.999%(3N～5N)，高端产品SiO2 含量高于99.999%(即超高纯石英砂,大于5N)。

　　高纯石英砂可广泛用于：照明行业，半导体，电子，光学行业，光纤，坩埚，各类管、棒、片以及特殊要求的细丝和薄纸状等不同石英制品。

　　超高纯石英砂应用于半导体、电子、光纤等行业，可保证这些行业获得更高等级的产品。例如超高纯石英坩埚，是半导体行业的辅助工具，是生产多晶硅、单晶硅的主要辅助消耗材料。为了生产高质量半导体原料，多晶硅被放置于石英坩埚内高温加热直至溶化，通过提拉法形成单晶硅。由于这个生产过程需要高纯度和抗高温，石英是可供使用的材料之一；随着对多晶硅、单晶硅的质量要求越来越高，对石英砂的质量要求也越来越高，其纯度要求达到99.9995%甚至更高。

　　目前，多晶硅、单晶硅行业的石英坩埚均采用超高纯石英砂为原料;随着近年来光伏产业的迅猛发展，石英坩埚的使用数量也在快速增长，超高纯石英原料供不应求。

　　市场分析：据统计，中国国内应用于超大集成电路芯片和光纤行业的高纯石英砂，2006 年国内消耗量达到1.6 万吨，消耗近8 亿美元的外汇。2006 年后，我国对高纯石英砂的需求量以年均18%的速度快速增长，特别是应用于晶硅石英坩埚的超纯石英砂，至今仍然依赖进口，产品供不应求，价格逐年上涨，最高价格达15 万元/吨。2011 年进口量达到3.5万吨。

二、技术和工艺原理：

　　1、技术原理

　　1)氟硅酸精制H2SiF6(aq,原料) + 金属离子沉淀剂→ H2SiF6(aq,精品) + 沉淀物H2SiF6(aq,原料) + 去杂剂→ H2SiF6(aq,纯品) + 沉淀物

　　2)二氧化硅合成

　　H2SiF6(aq,纯品) + 6NH3(aq) →[SiO2(s) +6NH4F(aq)](二氧化硅料浆)

　　3)高纯二氧化硅制备

　　SiO2(粗品) + 酸洗剂→ 超高纯二氧化硅 + 酸洗废液

　　4)冰晶石合成

　　6NH4F(aq) + Al3+(aq) + 3Na+(aq) → Na3AlF6 + 6NH3(aq)

　　5)氟化氢铵合成

　　NH4F(aq) + HF(aq) → NH4HF2(aq)

　　2、 工艺流程简图

三、吨产品原材料与公用工程消耗量：

四、鼎盛公司的技术优势

　　1) 本项目采用以氟硅酸为主要原料生产超高纯石英砂产品，与其它化学合成法生产工艺相比较，具有原料成本低廉的优势：其它化学合成法采用的原料是有机氯硅烷或正硅酸酯类，原料价格高，原料预处理困难;而本项目采用氟硅酸为原料，原料易得、价格低，消耗了磷化工、氢氟酸行业的副产氟硅酸，可以部分缓解氟硅酸的去向问题，调整了氟硅酸下游产品结构；氟硅酸精制技术成熟、简单，使制造高品位石英砂的生产成本降低。

　　2) 本项目采用以氟硅酸为主要原料生产超高纯石英砂产品，与目前物理法生产工艺相比较，具有原料易得、工艺相对简单、生产路线短的优势：目前，国外超高纯石英砂生产所需要的水晶或石英砂，其品位要求非常高，而国内却缺乏这样的水晶或石英砂，采用目前国内富产的普通石英砂或水晶生产超高纯石英砂，尚未突破技术瓶颈，还需要很长的研发、工业化时间；而采用氟硅酸为原料生产超高纯石英砂，则可避开目前物理法对原料的特殊要求。

　　3) 本项目采用以氟硅酸为主要原料生产超高纯石英砂产品，是一项在“原子”层面进行化学合成的高新技术，对原料的利用达到了极致，而且没有污染物。本项目具有“原子经济”的效用：以氟硅酸为原料，生产超高纯石英砂，充分利用了氟硅酸中的硅资源；副产氟化氢铵和冰晶石，又充分利用了氟硅酸中的氟资源。在合成氟化氢铵时，采用有机氟化工企业产生的废氢氟酸(10%～40%含量)为原料，可解决10%～40%废氢氟酸的出路问题。

　　因此，本项目选择以氟硅酸为原料生产超高纯石英砂，同时副产氟化氢铵、冰晶石的工艺路线，该工艺路线是适合我国实际情况的超高纯石英砂生产工艺路线。