我国脉石英资源开发利用现状及供需分析

焦丽香

（中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队，山东 济南 250100）

高纯石英最初是以一、二级天然水晶为原料，再经精选提纯加工而成。我国水晶资源相对资源匮乏，脉石英和花岗岩石英是替代天然水晶、加工高纯石英中高端产品的理想原料。由于脉石英岩中SiO2含量一般大于99%(2N)，而且与天然水晶相比，其资源储量相对比较丰富，所以成为研究的重点。例如韩宪景[2]以SiO2含量为99.6%的脉石英为原料，提纯加工3N高纯石英砂(40～70目，70～140目)；张凌燕等[3]介绍了以三种岩性特征各异的脉石英岩为原料，经浮选、酸处理制取3N高纯石英微粉的可能性；刘理根等[4]以SiO2含量为99.76%的脉石英为原料，提纯加工粒度为80～140目的4N高纯石英粉；张明等[5]公开了一种以SiO2含量为99.0%～99.6%的脉石英为原料，提纯加工粒度为800～2 500目的3N～4N高纯石英粉的方法。

脉石英是加工提纯高纯石英的原料之一，高纯石英的产品质量要求SiO2含量99.9%(3N)～99.999 9%(6N)，Fe2O3＜0.001%；它具有独特的物理、化学特性，特别是内在的晶体结构、晶体形状和晶格变化规律使其具有耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、抗磨、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性。

1 我国脉石英资源现状

我国脉石英资源包括玻璃用脉石英、水泥配料用脉石英、冶金用脉石英。由于冶金用脉石英矿是作溶剂用、铁合金硅铁的优质原料；脉石英硬度大，一般不勘查用以作水泥硅质校正原料[6]。本文重点研究SiO2含量较高的水晶、玻璃用脉石英。

(1) 玻璃用脉石英：截至2017年底，玻璃用脉石英查明资源量9 204.39万t，其中基础储量2 038.52万t，资源量为7 165.87万t[7]。但其中能够提纯高纯石英高端产品的比例极低。我国玻璃用脉石英矿主要分布于江西、四川、安徽、新疆、黑龙江、陕西、浙江等地的变质岩区(图1)。玻璃用脉石英以中小型为主，其中大型矿仅1处，中型矿12处，小型矿184处。中小型矿区数占99.49%，保有资源储量占84.52%。2008～2017年玻璃用脉石英资源储量总体呈增长态势。我国脉石英矿品位较高的代表性矿床，湖北省蕲春县灵虬山脉石英矿(SiO2含量为99.35%)，江苏省东海县水晶矿区(石英脉)(SiO2含量为99.19%)，安徽旌德县版书乡龙川脉石英矿(SiO2含量为99.01%)。

图1 2017年全国玻璃用脉石英资源分布

(2) 水晶：我国水晶类资源储量仅0.69万t，2008～2017年，我国水晶资源储量变化较小，基本在0.73万t左右，2017年水晶类资源量下降较多，为0.69万t。我国水晶资源主要分布在四川、广西、贵州、黑龙江等地区(图2)。

图2 2017年全国水晶资源分布

(3) 高纯石英资源：我国玻璃用脉石英资源矿产地品位在98.8%及以上(可提纯高纯石英)的矿产地仅有25处，保有资源储量709.9万t，平均品位99.07%。矿产地数量仅占我国脉石英矿产地的12.69%，保有资源储量仅占我国总保有资源储量的7.81%，由此可以看出我国可提纯高纯石英的玻璃用脉石英资源非常紧缺。

2 我国脉石英资源开发利用现状

据《全国矿产资源储量数据库》[7]统计，我国玻璃用脉石英矿地质工作程度一般，已有探明储量195处矿产地中，勘探83处(占42%)，详查30处(占15%)，普查82处(占42%)。目前，我国玻璃用脉石英矿近半数规模极小，大型矿极少。我国玻璃用脉石英百万吨以上的矿床19处，其中大型矿仅有1处。

玻璃用脉石英矿开发利用程度较低，矿产地195处，仅有95处矿区开采，占总矿区数的48.22%；近期计划利用与推荐近期利用66处，占总矿区数的33.45%；停采矿区19处，占总矿区数的9.64%；闭坑矿区、基建区和未利用矿区占总矿区数的8.13%(图3)[7]。开采矿区矿石保有资源储量3 434.4万t，占总保有资源储量的37.88%；停采矿区矿石保有资源储量464.7万t，占总保有资源储量的5.11%。近期计划利用与推荐近期矿区矿石保有资源储量4 088.8万t，占总保有资源储量的45.00%(图4)[7]。

图3 玻璃用脉石英矿开发利用占比

图4 玻璃用脉石英矿保有资源储量开发利用占比

3 脉石英国内外需求结构现状

3.1 世界脉石英需求结构现状

脉石英用途广泛，但因其SiO2的含量比较高，通常以脉石英、石英岩为原料加工生产高纯石英中高端产品，主要用于生产石英玻璃。据石英专业委员会和石英行业协会报告，全球石英玻璃消费中，2015年全球石英玻璃市场规模超过200亿元，半导体市场规模占整个石英市场60%，光纤行业占比约20%，太阳能占比约6%，光学、电光源分别占比约7%(图5)。

图5 全球石英玻璃应用领域占比

3.2 我国脉石英需求结构现状

我国脉石英主要用于提纯高纯石英砂。高纯石英砂一般是指SiO2含量高于99.99%的石英粉，是石英玻璃和石英坩埚的主要原料，其下游应用的领域主要分为三大块：光源照明、光伏行业、半导体及光纤制造。国内半导体行业起步较晚，根据我国半导体协会统计，目前我国90%的芯片依赖进口，且半导体设备自给程度不足5%，对应石英材料的国产化比例也极低。根据石英股份招股说明书，2012年国内石英玻璃市场规模53.16亿元，从需求结构来看，集成电路及分离元件占比23%(包含LED砷化镓、光伏领域的前端器件)、光纤及军工占比7.5%、硅单晶石英坩埚占比35%(主要是光伏)、电光源占比21%、其他类产品占14.5%。整体来看，由于国内石英制品需求结构集中在电光源、光伏等中低端领域，半导体石英材料的国产化拥有巨大空间。随着我国特种玻璃、信息技术等产业的快速发展，高纯石英原料的需求年增长率约为20%。脉石英作为高端石英制品的重要原料需求量将会增长。

4 我国高纯石英进出口现状

4.1 贸易规模情况

高纯石英是生产单晶硅、多晶硅、石英玻璃、光纤、太阳能电池、集成电路基板等高性能材料的主要原料，其主要特征是对SiO2纯度要求极高，几乎不允许铁、钛、铬、锆、锂、钾、钠等杂质及包裹体的存在。目前，对于高纯石英产品还没有统一的国家标准，行业内通常将SiO2含量≥99.99%的归为高纯石英[8]。

根据海关数据[9]及UN Comtrade统计数据[10]，2010～2017年，从进口量方面来看，我国高纯石英年总进口量一直大于总出口量。2017年我国石英类产品进口总量为132.92万t，出口石英类产品87.32万t。2017年1～12月我国高纯石英进口量达15.89万t，占石英类产品总进口量的12%，与上年同期相比增长了11.04%，高纯石英进口量占石英类产品总进口量的12%；总出口量仅0.75万t，占石英类产品总出口量的1%(图6、图7)[9]。

图6 石英类产品进口结构

图7 石英类产品出口结构

2010～2017年，我国高纯石英进口总额一直高于出口总额(图8、图9)[9-10]。

图8 2010～2017年我国高纯石英进口量及增速

2017年我国高纯石英的主要进口国为德国、美国、韩国、马来西亚和其他亚洲地区，占我国总进口量的97.52%(图10)[10]。

图9 2010～2017年高纯石英进出口总额趋势图

图10 高纯石英主要进口国家和地区

4.2 石英类产品贸易价格对比

据中国海关数据[9]，2011～2017年我国高纯石英进出口年平均单价不低于15 000美元/t。2017年进口价格16 144.79美元/t(图11)[9]。2011～2015年我国高纯石英进口年平均单价明显高于出口单价。硅砂及石英砂、石英、石英岩的进口年平均单价明显高于同类产品的出口单价，其中2011～2017年我国硅砂及石英砂出口年平均单价在9～30美元/t、石英出口年平均单价都在70～160美元/t(图12)[9]。2017年我国硅砂及石英砂进口平均单价为49.35美元/t。出口平均单价为9.20美元/t，进口单价为出口单价的5倍之多。2017年石英岩进口平均单价为318.51美元/t，出口单价为33.74美元/t，进口单价为出口单价10倍左右。

图11 2011～2017年我国高纯石英进出口年平均单价对比图

4.3 趋势分析

图12 2011～2017年我国石英类产品进出口年平均单价对比图

通过我国石英类产品进出口总额趋势图和价格对比图，我们可以看到，进出口总额方面，2011～2017年我国高纯石英进口总额一直高于出口总额，石英类高端产品进口主要来自德国、美国、韩国，出口产品以中低端产品为主。2011～2015年我国高纯石英进口单价一直高于出口单价。目前，国内高纯石英主要矿物原料有变质脉石英、伟晶花岗岩、石英岩和石英砂岩等。但在石英矿物种类中，玻璃用脉石英品质最佳，其颜色是纯白色，油脂光泽，纯度极高，矿物组成基本上是石英，其SiO2含量达到了99%以上。国内高端石英产品无法满足国民需求，因此我国应加快脉石英原料评价与提纯技术研发。

5 结论

(1) 我国玻璃用脉石英资源量较少，资源开发原则失衡，开发利用程度较低，矿床规模以中小矿为主。建议加强玻璃用脉石英的勘查工作。

(2) 从我国石英类产品进出口贸易看，我国高纯石英对外依存度高，供应风险大。我国应加快玻璃用脉石英原料评价与提纯技术研发。