天然高纯石英砂提纯工艺升级
多元组合提纯工艺普及:传统单一酸洗法逐步被淘汰,酸洗 - 氯化联合提纯、高温真空熔融及等离子体提纯等组合工艺成为研发重点。这类工艺能高效去除天然矿石中铝、铁、钛等顽固杂质,助力国产砂向 4N8 及以上高纯度突破,满足光伏内层坩埚和半导体基础器件的纯度需求。比如头部企业正优化氯化焙烧的温度、气氛参数,进一步降低杂质残留。
选矿与预处理工艺优化:针对国内高品位原矿占比不足 5% 的问题,研发适配低品位矿的选矿技术成为关键。通过优化浮选、磁选的药剂配比和磁场参数,提前分离矿石中的伴生杂质矿物;同时改进煅烧 - 水淬工艺,减少石英晶格中的包裹体,为后续深度提纯降低难度,以此提升江苏东海、安徽凤阳等地低品位矿的利用率。
合成石英制备技术突破
高端合成工艺规模化落地:化学气相沉积(CVD)、化学还原法等合成技术持续精进。像扬州晶固新材料科技通过化学还原法实现了>8N 级超高纯石英材料的中试稳定产出,2026 年相关企业会进一步优化该类工艺的量产参数,解决量产中的成本控制、批次稳定性问题。此外,氢氧焰熔融、连续电弧熔融工艺也在升级,旨在降低合成石英中的羟基含量和气泡密度,适配光刻机透镜等高端场景。
摆脱天然矿依赖的合成路径拓展:研发团队会持续探索从高纯硅源出发的合成方案,通过密闭化学体系反应,彻底规避天然矿杂质缺陷。同时,合成原料的多元化研发也会推进,比如利用工业硅废料等再生原料制备合成石英,既降低成本又实现资源循环,保障产业链自主安全。
功能化石英材料研发
掺杂改性石英材料创新:为适配新兴应用场景,掺钛、掺氟等功能化改性技术成为研发热点。掺钛石英可用于制作高稳定性谐振器,掺氟石英能提升耐高温和抗辐射性能,适配航空航天传感器、新能源汽车激光雷达等场景。研发重点在于精准控制掺杂元素的含量和分布,确保材料性能稳定。
特种形态石英材料开发:纳米石英、多孔石英等特种形态产品的制备技术加速推进。纳米石英凭借小粒径、高比表面积的优势,在催化、储能领域具有潜力,研发方向聚焦于规模化制备过程中的粒径均一性控制;多孔石英则瞄准生物传感器载体等场景,重点攻克孔隙结构可控、孔径分布均匀的制备工艺。
配套技术与装备升级
高端检测与控制技术研发:针对高纯石英砂杂质含量、羟基含量等关键指标,研发更高精度的在线检测设备。比如开发能实时监测 ppb 级金属杂质的检测系统,确保生产过程中产品纯度的稳定性;同时优化自动化控制系统,实现提纯、熔融等环节工艺参数的精准调控,减少人为操作误差。
环保与节能装备改进:契合环保约束趋严的要求,研发低污染、低能耗的生产装备。例如,优化提纯环节的酸碱废液回收装置,提高资源利用率;改进高温熔融设备的保温与加热系统,降低能耗,同时减少废气排放,助力行业绿色化发展。
回收再利用技术探索
石英砂相关制品的回收技术逐步进入研发视野。光伏废弃坩埚、半导体石英部件等含有石英成分的废弃物,通过研发专用的拆解、提纯回收工艺,实现石英资源的循环利用。这既能降低对原生矿的依赖,又能解决废弃物处理难题,预计 2026 年会有更多企业开展相关中试实验,探索规模化回收的可行路径。