石英产品的市场开发与应用

褚 强，张 明

（苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司，江苏 苏州 215004）

石英产品的市场开发与应用

褚 强，张 明

（苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司，江苏 苏州 215004）

本文从传统石英市场和新型石英市场的角度，对前景较好的石英产品类型、规格要求、市场规模等进行了综合分析。随着国内各项科技进步政策的出台以及各项科技产品规范的拟定，为高科技企业以及市场良性发展奠定基础，高科技产业用石英(硅)材料产品的比重逐渐提高。

石英原料；石英材料；新兴市场；开发前景

1 石英砂在传统市场的应用

石英矿在传统市场，如玻璃、铸造、陶瓷及耐火材料、冶金、建筑、化工、塑料、橡胶、磨料等方面的应用情况见表1。

表1 石英砂的传统应用领域

石英砂的用途非常庞杂,各自对石英砂的成分、粒度要求千差万别。表2列出了几种常见传统用途石英砂产品质量要求。

不同用途的石英砂的基本需求情况如下：①各类硅酸盐玻璃制品使用的石英砂，约占其总产量的41%，其中平板玻璃用砂约占20%；②机械制造行业所用的铸造砂，约占其产量的33%；③水处理用石英砂和油井压裂支撑砂，约占其产量的6%；④高科技产业用的高纯超纯石英砂(粉)，约占其产量的1.5%；⑤其他用途的约占总产量的18.5%。普通石英砂虽占绝大多数但其供需供求总态势是基本平衡，其中优质砂略有缺口，而高纯超纯砂货紧价昂。为了满足各个工业部门特别是高新技术产业对石英砂的纯度、粒度、结构、外形及性能要求，发达国家早已在选矿提纯、精细分级、超细粉碎、改性处理及精粉粒化技术等方面取得了许多成果，石英砂加工技术的研究仍将是发展重点。

就玻璃产业而言，目前我国年产各种玻璃制品约2 500多万t，其中平板玻璃约1 000多万t，瓶罐玻璃及器皿玻璃约1 400万t，特种玻璃与艺术玻璃约80万t，玻璃纤维约20万t。以平均每吨玻璃制品需使用合格的玻璃用硅质原料0.70t、开采原矿约1t计算，再扣除瓶罐等玻璃制品使用一部分回收的碎玻璃顶替一部分硅质原料，实际每年开采玻璃用硅质原料的原矿总量约2 000万t。

表2 几种常见传统用途石英砂产品的质量要求

1.1 石英砂在优质浮法、超白玻璃方面的应用分析

据中国建筑玻璃与工业玻璃协会的统计表明，中国约有平板玻璃生产企业240家，其中浮法玻璃企业52家。2007年平板玻璃总产量5.32亿重量箱，其中浮法玻璃占83%，相当于120条浮法线，年产2 160万t浮法玻璃。2008年平板玻璃总产预计5.82亿重箱， 同比增长5.40%。其中浮法玻璃占有83.4%，略有上升。其中优质浮法玻璃占全部浮法玻璃的29%。按照“十一五”规划，优质浮法比例将增至40%。

(1) 国际太阳电池玻璃市场状况。

全球太阳能光伏电池产量从1980年的3MW, 发展到2006年的2 158MW。与此对应, 作为太阳电池封装的必备材料, 太阳电池用玻璃的需求也与日俱增, 2006年全球总需求量约2 800万m2至3 500万m2。国际上主要有圣格戈班、旭硝子、皮尔金顿、PPG等企业从事太阳电池玻璃的生产，总窑数约10条左右，总熔化量大约1000～1 500t/d。

(2) 国内太阳电池玻璃行业现状。

国内目前玻璃生产企业约有10多家，大部分为几十吨日熔化量的小窑。2006年，国内一些大企业开始介入太阳电池玻璃生产领域，单条生产线的生产能力在250～400t。我国光伏领域玻璃的需求量以每年50%的速度递增，2010年将达到2 500万m2。从发展趋势看，我国将成为未来太阳电池玻璃重要的生产基地。

1.2 石英砂在陶瓷坯、釉料中的市场分析

石英在陶瓷坯釉中最大使用量达40%，一般都是就地就近取材，用商品石英砂的情况很少。在色釉料的基本成分中，由于对配方要求比较精准，故需要选用成分较纯的石英砂作为配方。所以石英砂一般用在陶瓷釉料和成分要求较高的坯料中。石英砂在釉料中的使用量为10%～30%。

中国是世界上日用陶瓷(包括工艺美术瓷)的生产大国，也是世界上建筑陶瓷和卫生陶瓷的生产大国。据相关统计资料报道，2007年，中国建筑陶瓷砖的产量超过50亿m2，卫生陶瓷产量超过1.2亿件；日用陶瓷(包括工艺美术陶瓷)的产量超过180亿件。作为陶瓷产品装饰材料的色釉料年生产量和消费量也相当可观。2007年中国生产陶瓷色釉料(包括部分熔块、色料、部分成釉)约60余万t，国内消费量约58万t。2008年我国色釉料的生产和消费量与2007年相比略有下降。

从20世纪90年代起，中国陶瓷色釉料的生产和供应作为一个独立的产业从陶瓷生产厂家中分离出来，成为陶瓷生产厂家的原辅材料供应商和陶瓷色釉料的专业生产厂家。目前稍具规模的厂家有150 家。主要集中在广东佛山和广东潮洲两大地区。这两大产区的色釉料产值占到色釉料总产值的65%以上，此外还有华东地区等。

1.3 石英砂在玻璃纤维方面的应用分析

我国玻纤行业属于快速发展的朝阳产业。近年我国的玻璃纤维年产量平均增长速度大大超过世界玻纤年产量平均增长速度，未来五年将保持18%快速增长。

2008年上半年全国玻璃纤维产量达108万t，比上年同期增长44.5%，玻璃纤维及制品出口64万t，比上年同期增长26%。然而2008年8月份后，随着国际金融危机的不断加深，国际市场需求减少，库存大幅增加、经济效益下滑成为突出问题。2008年1～11月全国玻璃纤维产量为215万t，比上年同期增长45.8%；其中池窑玻璃纤维产量为160万t，比上年同期增长56.2%。2009年上半年,全国玻璃纤维产量为102万t，比2008年同期增长2.8%，增速同比回落41.6个百分点，其中池窑玻璃纤维产量为76.7万t，比2008年同期下降0.3%。

“十一五”期间，国内主要应用市场需求预测：玻璃钢30万t，代替石棉3万t，电子、电器8万t，过滤材料1.5万t，工程塑料8万t，耐热材料2万t，防水材料6万t，增强橡胶1.5万t，建筑领域8万t，土工材料3万t，其他2万t。出口量57～87万t。

E-玻璃中石英砂做配合料，使用量2.65%左右。根据珠海玻纤厂研制的E-玻璃配方，每吨E-玻璃原料矿物使用量(kg)为：叶蜡石630.4，石英砂93.2，硼钙石172.7，方解石274.1，萤石28.7，芒硝7.57。由于叶蜡石矿一般含石英，实际每吨E-玻璃原料需要石英砂10～50kg。但按照玻璃纤维发展趋势，用高岭土替代叶蜡石是比较理想的方向，如果用高岭土配制玻纤原料，每吨要高岭土350～400 kg，需要石英砂超过300kg。因此石英砂在玻纤行业有广阔的应用前景。

(1) 在电子玻璃纤维行业中的市场分析。

电子纤维布市场与覆铜板行业及印制电路板行业发展关联性很大。由于电子信息产业的迅猛发展，带动了覆铜板的飞跃发展，我国大陆年平均递增速度为36.3%。

1994年以前，全国只有13家覆铜板厂，2004年发展到31家。2000～2004年中国(大陆)池窑拉丝产量及电子布产量见表3。2005～2007年中国(大陆)电子纱与电子布新建投产情况见表4。

表3 2000～2004年中国(大陆)池窑拉丝产量及电子布产量

表4 2005～2007年中国(大陆)电子纱、布投产情况

目前我国大陆已成为全球玻璃纤维及覆铜板第一生产大国，是全球最大的电子级玻纤生产中心，今后将会进入一个持续稳步发展新阶段，平均增长率为18.8%。综合国内外最近统计资料，2006年，全球纺织细纱的生产总量约77万t。2005年，中国大陆(主要为台资企业)细纱产量占全球总量的25%、中国台湾占40%、日本占9.5%。

我国台湾地区是全球电子玻纤生产与应用的主要市场之一，台湾当局对大陆玻纤制品采取关闭市场的政策。2006年1～9月，大陆从台湾进口玻纤及制品，主要是电子级玻纤6.74万t。

我国玻璃布基覆铜板增长快速，国内玻璃布基覆铜板的市场需求量在1亿m2以上，需要电子布6.2亿m2，折玻纤电子纱18.6万t。而2005年玻纤电子纱产量约8万t、电子布3亿m2，产需矛盾较大。

(2) 在石英玻璃纤维行业中的市场规模分析。

石英玻璃纤维是将高纯硅石或天然水晶通过特殊的工艺方法制成的特种玻璃纤维，其抗冲击强度是普通玻璃纤维的3倍。石英纤维的优异性能取决于产品的高纯度，其二氧化硅(SiO2)含量达到99.9%以上，而原料的颗粒度和气体包裹体决定了生产石英棒气泡的含量。高气泡含量的石英玻璃棒在熔融拉丝中易飞丝，并导致纤维缺陷增加，影响产品质量。荆州市菲利华石英玻璃有限公司，拥有国内最大产能的石英锭和石英纤维生产线，为国家唯一定点的石英玻璃纤维研制生产企业。依据石英玻璃专委会提出的石英玻璃行业“十一五”发展规划草案,国防工业用光学石英、石英纤维产量约5～8万t，产值达3 000万元，其中荆州市菲利华石英玻璃有限公司一家已具5万t规模。

由于石英玻璃纤维价格昂贵，难以大批量生产和在民用产品上推广使用，因此在研究玻璃分相的基础上，生产耐温性和介电性能接近石英纤维的高硅氧玻璃纤维。高硅氧织物的耐温特性可以充分发挥其热屏蔽作用而用作森林放火隔断材料；800℃气体过滤收尘袋；高层建筑放火电线电缆保护套等。我国陕西华特玻璃纤维有限公司、江苏九鼎集团股份有限公司以生产高硅氧布、网络布为主，中材科技股份有限公司生产连续高硅氧玻璃纤维纱为主。

2 石英砂的应用现状

2.1 石英砂在石英玻璃方面的应用

透明石英玻璃分为普通石英玻璃、高纯石英玻璃和参杂石英玻璃。石英玻璃在近几十年发展特别迅速，现其年平均增长率已超过30%，远远高于一般工业产品的增长速度。加工技术方面，由于采用连续熔化工艺制造电光源用石英玻璃管已经形成规模，一些产品已经赶上国外先进水平(见表5)。在半导体工业用石英制品方面，特别是气炼电熔二步法制造的管材、棒材、板材的灯工制品近年来有较大发展。尽管在尺寸规格和质量上较国外还有较大距离，但中低档品种市场供不应求。国内石英玻璃企业生产规模都较小，几十家企业中年产值过亿元的只有两家，产值千万元以上的不超出十家。

表5 石英的应用现状

2.1.1 石英坩埚

集成电路产业的快速发展，对消耗性的关键材料石英玻璃扩散管、坩埚、仪器器皿等石英制品的需求正与日俱增。4～8英寸电路用石英扩散管的需求量将在“十一五”时期达到2万支/a；8～l2英寸也将大幅度增加。国内建成和在建5～8英寸芯片生产线达到20多条，其中8英寸生产线就有6条以上。在集成电路用硅片中以8英寸硅片占主流，约为40%～50%，6英寸硅片占30%。所以石英玻璃仪器器皿生产增长将达到40%左右。

2004年国内石英坩埚产量14万只，2005年底达到l5万只/年实现销售收入近亿元人民币，国内共有10家生产企业，拥有电弧法生产设备26套。产品规格8～18英寸，主要为太阳能用硅材料生产服务。由于国内硅单晶产量大幅度增加，2004年硅单晶产量为1 725t，太阳能电池硅单晶约占58%，市场年增长率为27.5%。石英坩埚的出口量逐年增加，2004年出口12英寸以下石英坩埚为1.5万只，16英寸以上为1.5万只。

2.1.2 半导体技术用石英材料

集成电路用石英玻璃：石英玻璃扩散管和各种高纯石英制品是集成电路生产的关键性消耗材料，占集成电路生产消耗材料费用20%以上，为满足大规模集成电路迅速发展的需要，现全国共有十多家企业生产各类石英玻璃仪器器皿，共有几十个品种几百个规格。国内有两家生产企业也具备较高的技术水平，以及较好的生产条件和市场基础，成为美国GE公司授权生产加工企业，产品大部分出口。

由于地方政府官员身份的特殊性，往往具有比普通民众更大的影响力，他们发布的微博更能引起社会的关注。地方政府官员通过微博成为社会舆论引导者的同时，也常常成为舆论的焦点。基于微博传播的快捷性和其影响的广泛性，地方政府官员必须对自己的微博给予高度的重视，树立起良好的公信力，从而使官员微博发挥正确的导向作用。在以往的微博事件中，民众在对政治制度信任的同时表现出对官员个体行为的不信任，在对中央政府信任的同时表现出对地方政府的不信任。所以，加强对地方政府官员微博公信力的建设十分必要。

半导体工业用石英锭、筒、片、管、棒：这类产品是加工石英玻璃仪器器皿的基体材料。过去大部分依赖从国外进口，近几年国内石英行业通过加大研发力度，整合资源优势，在石英材料生产技术上有了很大的突破，在满足国内市场的基础上，还大量出口到国外。采用二步法拉制高质量高精度的石英棒及大直径石英玻璃管，质量完全可以与进口产品媲美，在规格上也取得了很大的突破。

2.1.3 光纤通讯、激光技术和国防工业用石英材料及石英纤维制品

石英玻璃沉积管是光导纤维的结构材料、占光纤组分的90%。激光技术及国防工业用光学石英、石英纤维产量为5～8万t，产值达3 000万元人民币。

国内光纤市场以每年12%速度递增。2004年沉积管和套管的需求量为300t，国内仅能生产20t，93%依靠进口，“十一五”期间光通讯用石英玻璃材料需求增长率大于12%，沉积管和套管达到530t/a，辅助管(头、尾管)约210t/a。

2.1.4 电光源、家电、加热器、杀菌灯用石英玻璃原料

电光源是消耗石英玻璃最大的市场。目前国内已拥有300台连熔炉，2004年产量达到1.8万t。其中透明管为1.5万t，乳白管为0.35万t。销售收入近4.1亿元人民币。

我国电光源石英玻璃生产企业已有40多家，由于产品质量已达到世界先进水平，而价格仅为国际市场的1/3，因此除了供应国内市场外，还大量出口。在国际市场上，中国已占重要席位，“十一五”期间的市场平均增长率在20%左右，石英管的总产量约53 500t。

2.1.5 台面板市场

人造石英石在国际上已经成为一种新兴的台面材料，在欧美越来越多进入消费者家庭。特别是2006年在米兰国际橱柜展上，世界各国名牌橱柜推出的新品上，可以明显感觉到这种趋势。

国内先后出现了赛丽石、喜仕隆、赛诺司通石英石等进口品牌和贝弗龙、东剑等国内品牌。在市场渠道方面，各品牌都采取自建渠道和批发为主，贝弗龙石英石率先引进特许经营的营销理念，与广大经销商共同分享石英石广阔市场。贝弗龙石英石目前处在国内领先地位，2007年贝弗龙石英石市场占有率为10%，年销售总量为8 000万人民币。目前石英石产品市场与20年前石材市场，10年前人造石市场状况相似，在未来3年石英石产品将以每年500%的速度递增，具有巨大的市场空间。

2.2 石英砂在其他方面的应用

2005年我国对集成电路的需求量达到360只，国内生产量只能达到100亿只，2010年需求量将增至800亿只，国内的产量可升到250亿只，为适应我国生产集成电路的需求，2005年国内市场对熔融型硅微粉的需求量达到15万t，到2010年预测要超过30万t。

球形硅微粉：球形硅微粉用于集成电路封装，长期依赖进口。为了满足国内电子行业的需求，国内许多单位开展化学法、火焰法、高频等离子法生产球形硅微粉的研发工作。经过几年攻关，国内企业自主开发成功高频等离子法制备球形硅微粉，并建成50t/a的中试生产线，于2005年3月投入生产运行，其技术和工艺目前处于国内领先地位。

角型硅微粉：目前国内市场的角型硅微粉包括结晶硅微粉和熔融硅微粉两大类。其中以结晶硅微粉为主导产品，大多数生产厂家生产规模很小、品种单一，产品一般在600目以下，全国大约有500家企业，年产总量在30万t左右。生产出来的产品主要用于玻璃、陶瓷、冶金等领域。用于硅橡胶、油漆、涂料、封装二极管、三极管和电工及电子元件的塑封料。

方石英：方石英粉是采用高纯石英为原料经高技术制备而成的系列粉状产品，其特点是具有优良的光学性能。高纯硅微粉是硅含量在99.9%以上、铁含量小于0.006%的高纯硅材料，主要用于集成电路、高级玻璃、石英玻璃、陶瓷、涂料、塑封料等。低铁石英砂是铁含量低于万分之一的石英砂，主要用于超白浮法玻璃生产企业。

合成石英石：合成石英石是一种由94%以上的石英晶体加上树脂及少量颜料人工合成的一种新型装饰板材，它是通过特殊的机器在一定的物理、化学条件下压制而成的大规格板材。

石英石采用精选的天然石英结晶矿产，其SiO2的含量超过99.9%以上，并在制造过程中去杂提纯，原料中不含任何可能导致辐射的重金属杂质，94%的石英结晶体和其他的树脂添加剂使得石英石无辐射污染。

[1]王承遇,陶瑛.玻璃材料手册[M].北京:化学工业出版社,2008.

[2]刘属兴,刘维良,夏光华.陶瓷矿物原料与坯釉配方应用[M].北京:化学工业出版社,2008.

[3]中国玻协石英玻璃专委会.石英玻璃行业“十一五”发展规划草案(讨论稿)[J].建筑玻璃与工业玻璃,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