十余位專家思想大碰撞，石英砂行業(yè)發(fā)展正當(dāng)時 承德人和礦業(yè)
2017年12月12~13日，中國粉體網(wǎng)在安徽鳳陽國際大酒店主辦了石英砂精細(xì)加工與應(yīng)用技術(shù)交流會。本次會議圍繞石英砂的提純、表面改性、終端應(yīng)用以及高純石英砂的制備與發(fā)展現(xiàn)狀前景為主題，邀請了十余位專家于鳳陽“論劍”，吸引了近400位代表齊聚“石英之鄉(xiāng)”！
會議旨在方便業(yè)內(nèi)人士了解石英砂行業(yè)現(xiàn)狀，助力石英砂產(chǎn)品向高附加值轉(zhuǎn)化；促進(jìn)企業(yè)學(xué)習(xí)先進(jìn)生產(chǎn)工藝，明確企業(yè)產(chǎn)品加工潛力；同時聯(lián)通產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，面對面溝通交流，合作共贏！會議期間，十余位石英砂專家各抒己見，新思路層出不窮，共促石英砂產(chǎn)業(yè)將會開啟新的篇章！
一、國內(nèi)外高純石英砂的現(xiàn)狀
石英砂是自然界最常見、應(yīng)用最廣泛的非金屬礦物原料，但石英砂產(chǎn)業(yè)也是典型的壟斷市場，全球CR5約為70%，來自中國建筑材料科學(xué)研究總院石英院王玉芬院長指出目前國內(nèi)高純石英砂主要用來做航空航天的玻璃，其次還可以用來制造玻璃原料硅膠化工產(chǎn)品的原料等，市場前景非常巨大，但是目前國內(nèi)的高純石英砂主要依賴進(jìn)口。
對于國外的高純石英砂供應(yīng)商，來自南京大學(xué)陳培榮教授提到了長期以來一直壟斷著國際高純石英砂市場的美國UNIMIN公司，其產(chǎn)品主要有IOTA-CG、IOTA-4、IOTA-6和IOTA-8四種規(guī)格，IOTA系列是國際著名的高純石英玻璃原料。另外，還有挪威的TQC公司生產(chǎn)的兩種規(guī)格高純石英砂：NC-4A和NC-4X，主要用來生產(chǎn)單晶硅拉制用石英玻璃坩堝。
目前國際公認(rèn)的高純石英砂是等于或高于UNIMIN公司IOTA-CG標(biāo)準(zhǔn)，即十二種元素雜質(zhì)（Al，K，Na，Li，Ca，Mg，F(xiàn)e，Mn，Cu，Cr，Ni，B）的總含量小于20ppm，其中堿金屬（K，Na，Li）分別小于1ppm。
而就國內(nèi)而言，太陽能光伏行業(yè)的蓬勃發(fā)展，激發(fā)了國內(nèi)生產(chǎn)高純石英砂的熱情和激情。其中太平洋公司生產(chǎn)的高純石英砂分為三個級別：太陽能級、光源級和半導(dǎo)體級，產(chǎn)品應(yīng)用到電光源等各個行業(yè)。
二、高純石英砂的提純與改性
我國能用于生產(chǎn)高純石英砂的礦源很多，但是由于加工處理手段落后以及缺少石英玻璃原料礦相關(guān)的礦物學(xué)及地質(zhì)成因等地球科學(xué)方面的基礎(chǔ)研究，產(chǎn)品不能達(dá)到高純石英原料的要求。這是制約我國高純石英砂產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要原因之一。
針對這個問題，來自蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院段樹桐所長在石英砂綠色生產(chǎn)方面提出了自己的看法，并就目前環(huán)保的要求設(shè)計(jì)出適應(yīng)綠色生產(chǎn)的思路，在高純石英砂制備新技術(shù)方面提出高溫真空處理技術(shù)、氯化煅燒技術(shù)以及浮選和中性浮選新藥劑新技術(shù)。
另外，在石英砂除鐵方面，長沙礦冶研究院礦冶裝備研究所李小靜副所長指出，目前磁選除鐵設(shè)備向大型化和高磁場化發(fā)展；更加趨向精細(xì)化、自動化。同時李副所長還提出重磁拉（內(nèi)筒式）磁選機(jī)分選原理以及具有自動疏通功能的斜長孔給料裝置的新思路。
石英原料的提純除鐵是制備高純石英砂的關(guān)鍵，而石英砂的改性則是實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵。未改性石英用作樹脂的填料，分散性差容易產(chǎn)生團(tuán)聚，流動性變差，影響加工工藝性能；與樹脂的親和性差，影響制品的力學(xué)等機(jī)械性能。
對此，來自東華理工大學(xué)余志偉教授在報(bào)告中指出具有雙官能團(tuán)的硅烷是石英最理想的改性劑；石英改性過程中，硅烷的水解和調(diào)整石英表面性質(zhì)是改性的核心，改性工藝條件是改性的關(guān)鍵，必須引起重視；改性設(shè)備是最終獲得理想改性產(chǎn)品的重要手段，切不可將就。
三、高純石英砂研磨與檢測
目前，高純超細(xì)石英粉存在市場需求量越來越大、純度要求越來越高、粒度要求越來越細(xì)、顆粒形態(tài)要求越來越球形化、粒度分布要求越來越窄的趨勢。蘇州中材非金屬礦工業(yè)設(shè)計(jì)研究院的沈君麟教高建議國內(nèi)高純超細(xì)石英粉生產(chǎn)企業(yè)，應(yīng)該根據(jù)自身原料的特性和市場需求及發(fā)展趨勢，適當(dāng)增加不同類型的超細(xì)研磨和超級分級設(shè)備。包括生產(chǎn)100nm—200nm的超細(xì)研磨設(shè)備，以適應(yīng)市場需求發(fā)展的需要。
針對設(shè)備問題，來自華南理工大學(xué)的王燕民教授在會上提到了新型無軸封立式介質(zhì)攪拌磨，此設(shè)備比現(xiàn)代介質(zhì)攪拌精細(xì)化加工超細(xì)設(shè)備具有更多的優(yōu)點(diǎn)，如φ0.1-2.0mm微珠研磨，管網(wǎng)離心分離，無機(jī)封結(jié)構(gòu)三大優(yōu)點(diǎn)，目前已有多家企業(yè)采用該設(shè)備并產(chǎn)生企業(yè)附加值。
對于石英砂產(chǎn)品的檢測，來自中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院陳健研究員提到，美國Unimin公司的超高純石英砂產(chǎn)品是經(jīng)過反復(fù)大量測試才能給客戶供貨；相比之下，國內(nèi)的硅料提純加工企業(yè)只進(jìn)行了非常少的最終產(chǎn)品純度檢測甚至只是抽檢，提純中間過程幾乎沒有檢測的。
有鑒于此，陳老師自行開發(fā)了獨(dú)特硅料ICP-OES測試樣品制樣設(shè)備和檢測技術(shù)，該檢測技術(shù)的產(chǎn)品硅料純度比生產(chǎn)過程中不進(jìn)行檢測的提高50%~90%，合格率從30%提高到99%。另外，該技術(shù)有效解決了石英砂提純過程不檢測所帶來的產(chǎn)品質(zhì)量波動大的問題，而且具有測試速度快、成本低的優(yōu)勢。
四、高純石英砂的應(yīng)用技術(shù)
隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，石英砂的應(yīng)用己不再局限于玻璃制品、建筑材料等對原料質(zhì)量要求不高的傳統(tǒng)領(lǐng)域，而更多的開始涉入高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，如半導(dǎo)體技術(shù)、薄膜材料、原子能、光纖通訊電纜材料以及國防科技尖端等諸多方面。
傳統(tǒng)領(lǐng)域，濟(jì)南大學(xué)的陶珍東教授提出硅微粉在耐火材料及不定形耐火澆注料中的應(yīng)用，認(rèn)為耐火材料的耐壓強(qiáng)度和抗渣性能隨著硅微粉加入量的增加而增大，但其線變化率也增大，不利于筑爐，所以應(yīng)該控制硅微粉的加入量，一般為1%～3%。硅微粉能夠提高不定性耐火材料的耐高溫性和耐久性。
高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，來自山東工業(yè)陶瓷研究院設(shè)計(jì)院欒強(qiáng)高工指出石英材料可以實(shí)現(xiàn)飛行器通訊、探測、制導(dǎo)等信號傳輸，以及為突破超高聲速下的氣動加熱提供防熱/隔熱/透波/承載一體化材料。目前主要是將熔融石英陶瓷石英纖維增強(qiáng)石英陶瓷、碳纖維增強(qiáng)石英陶瓷、石英纖維隔熱材料等材料應(yīng)用到天線罩/窗、隔熱罩/瓦、燒蝕帽、空氣舵前緣等產(chǎn)品中。
五、會議總結(jié)
高純石英砂是大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路、光纖、激光、航天、軍事中的基礎(chǔ)材料，其需求量越來越大，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略性產(chǎn)品。隨著優(yōu)質(zhì)水晶資源的枯竭，需要優(yōu)先進(jìn)行高純石英砂制備技術(shù)的深入研究，盡快掌握石英砂的提純改性以及檢測技術(shù)，打破國外壟斷，形成自己具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。
石英砂精細(xì)加工與應(yīng)用技術(shù)交流會，十余位專家?guī)缀跄依耸⑸爱a(chǎn)業(yè)鏈的上中下游，專家們的思維碰撞產(chǎn)生了層出不窮的石英砂精細(xì)加工新思路、新技術(shù)，為企業(yè)及研究人員提供了明確的研究方向?？登f大道已鋪好，石英砂行業(yè)發(fā)展正當(dāng)時！
