半导体行业:用于制造集成电路、硅片等。需要超高纯度的石英砂,一般要求二氧化硅含量达到 99.99% 以上,甚至更高。杂质含量极低,尤其是碱金属、重金属等杂质,因为即使微量的杂质也可能影响半导体器件的性能和可靠性。此外,对石英砂的粒度分布、形状也有严格要求,通常要求粒度均匀,形状规则,以保证在芯片制造过程中的均匀性和一致性。
光伏行业:主要用于生产太阳能电池板中的硅片、石英坩埚等。制作硅片的光伏石英砂,二氧化硅含量应大于或等于 99.9%,铁、铝、钙等杂质含量应低于 0.1%,纯度等级需达到 3N 以上(SiO₂=99.98%)。同时,要求粒度分布均匀,粒径一般在 0.1 - 0.3mm 之间,且在该粒径范围的累积质量分数应大于或等于 90%,还需具备良好的抗析晶性,在高温下不易析出晶体,以保证光伏电池板的性能和寿命。
光纤通信行业2:用于制造光纤预制棒等。光纤制程用高纯石英砂按杂质元素含量分为 Ⅰ 级、Ⅱ 级、Ⅲ 级,对杂质含量控制极为严格,因为石英中的羟基、过渡金属离子等杂质会导致光纤衰减超标、信号失真等问题。此外,还要求石英砂费雷特最长直径与费雷特最短直径之比不大于 2:1 的颗粒数量占比 90% 以上,以满足不同光纤制备工艺的要求。
玻璃行业:如石英玻璃、超白玻璃、光伏玻璃等对石英砂品质要求较高。石英玻璃被誉为玻璃材料中的 “皇冠”,是一种以 SiO₂为单组分的玻璃,具有超强的机械力学性能、热性能、光学性能和电学性能,通常采用高纯石英砂为原料。超白玻璃和光伏玻璃则要求低铁含量,超白玻璃用石英砂对铁含量的要求一般是 ρFe₂O₃≤150×10⁻⁶,ρFe≤80×10⁻⁶;光伏玻璃要求石英砂的含铁量不超过 100ppm,含钛量不超过 300ppm,粒度为 0.71 - 0.104mm,且 0.104mm 以下占比不超过 5%,难熔重矿物的总量要求≤5ppm(以 Cr₂O₃计)。
精密铸造行业:特别是一些高端精密铸件,如航空航天、汽车发动机等领域的零部件铸造。要求石英砂具有高的耐火度和热稳定性,能承受高温金属液的冲刷而不软化、变形或开裂。同时,对石英砂的粒度、形状和纯度也有一定要求,颗粒形状规则、粒度均匀有助于提高铸型的精度和表面质量,低杂质含量可以减少铸件的缺陷。例如,3D 打印砂通常要求石英颗粒强度高,SiO₂≥90%,Al₂O₃≤10%,CaO + MgO<0.6%,Na₂O + K₂O<0.4%,含泥量≤0.2%,粒度 0.053 - 0.3mm1。