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高纯石英质量分类及工业标准

文章作者:高纯石英 发布时间:2022-04-08 17:24:53 浏览次数:0

  高纯石英砂是以高品位石英石(SiO2含量大于99.80%)为原料,经选矿、颚式破碎、煅烧、水淬、锤击破碎、轧辊破碎、筛分、磁选分色、酸洗、浮选、湿法筛分、水洗、固液分离、砂焙烧、强磁选等工艺生产而成。

  高纯石英砂产品从中低端到高端的一般应用路径是光源产业(99.5%~99.99%)、高端光学器件和激光器件(99.99%以上),到光纤通信、半导体、光伏、微电子等领域。

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  近年来,随着我国电子信息产业、电光源产业和光伏产业的快速发展,石英制品产业的工业总产值保持了快速增长。

  石英是半导体领域不可或缺的原材料。从辅助零件的生产到实际硅片加工所用的工具,几乎所有的工艺都或多或少地使用石英产品。石英坩埚用于制造单晶硅链路,石英玻璃钟罩用于光刻工程,石英管制成的石英舟和石英支架可用于IC外延、扩散和光刻工程。半导体行业的快速发展将推动上游高纯石英材料的需求增长。

  在光纤通信领域,高纯石英玻璃制品是光纤生产过程中的重要材料。它广泛应用于光纤预制件的制作和光纤拉伸工艺中,其中芯轴的纯度上限(大于5N)。光纤半导体市场对石英材料的纯度、规格精度和质量稳定性有很高的要求。大多数国内石英产品制造商不具备生产高纯石英砂和电子级石英产品的能力。因此,目前国内光纤半导体制造商仍主要从国外企业进口石英产品。

  目前,国家已经制定了一系列现行的石英行业国家标准、行业标准和地方标准。例如,对于光伏高纯石英砂,需要具有一定透明度且不需要不同颜色的白色颗粒;石英砂的粒度应为70~350μM,该粒度范围内的累积质量分数应大于或等于90%。粒径小于100μM或大于300μM。M的累积质量分数应小于1%。二氧化硅含量应大于或等于99.99%,着火损失应小于或等于0.01%;杂质元素含量应小于或等于25μG/G,其中钾、锂、钠的总含量应小于2.5μG/G及其他特定指标。

  根据商用石英产品的纯度,对加工过的石英进行分类。在该分类方案中,杂质元素总量小于50μG/G石英被定义为高纯度石英材料,包括高纯石英(杂质元素总量:8~50μG/G)、极纯石英(杂质元素总量:1~8μG/G)和超纯石英(杂质元素总量<1μG/G),后两者在自然界中稀缺或缺失,因此需要用高纯度的天然石英原料进行加工和合成。

  石英中含有多种杂质元素,每种杂质元素的含量及其对提纯和加工的影响是不同的。因此,有必要考虑主要杂质元素含量的上限,而不是简单地设定总量的上限。虽然Mü勒勒等人提出的标准可以应用于天然石英,但主要考虑Al和Ti含量的影响,不能完全考虑其它杂质元素。

  目前,大规模生产的较高纯度可达99.999%(5N)以上。其产品的价格与纯度密切相关。低端产品的二氧化硅含量为99.5~99.99%(2~4N),价格约为每吨600~800元。中间产物的纯度为99.995~9.999%(4~5N)。产品价格约为每吨3万元。5N以上高端高纯石英砂价格为每吨6万元,市场供不应求。

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