高純石英的發(fā)展現(xiàn)狀、消費及市場預(yù)測
來源：絲路印象
2024-07-19 17:34:07
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高純石英作為一種重要的戰(zhàn)略資源和工業(yè)生產(chǎn)原料,是真正“卡脖子”的礦物資源。高純石英是指二氧化硅(SiO2)含量大于99.9%、Fe2O3含量小于0.0001%、Al2O3含量小0.01%的石英砂,是由天然水晶、石英砂巖、脈石英等經(jīng)過加工提純而生成的。高純石英產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于半導體、光纖通訊、光伏、電光源等領(lǐng)域。近年來,隨著我國電子信息等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速增長,我國石英制品行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值保持較快增長[1]。早在2011年,國務(wù)院辦公廳發(fā)布的《找礦突破戰(zhàn)略行動綱要(2011-2020年)》就明確將高純石英等作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)所需的礦產(chǎn)[2]。在《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄(2019年本)》鼓勵類第十二章第8條也明確列出“高純石英原料(純度≥99.999%)、半導體用高端石英坩堝、化學氣相合成石英玻璃等制造技術(shù)開發(fā)與生產(chǎn);航天航空等領(lǐng)域所需的特種玻璃制造技術(shù)開發(fā)與生產(chǎn);高純納米級球形硅微粉與高純工業(yè)硅的生產(chǎn)、應(yīng)用及其技術(shù)裝備開發(fā)與應(yīng)用”[3]。
1.1我國發(fā)展現(xiàn)狀
高純石英產(chǎn)品生產(chǎn)早期選用的原料主要為水晶。但隨著水晶資源的逐步枯竭等原因,近些年逐漸從其他礦物資源入手,比如將脈石英和石英巖、花崗巖等作為原料制備高純石英,且取得了一定的成果[4,5],其中脈石英和花崗巖是替代天然水晶加工高純石英的理想原料。
目前,我國高純石英加工企業(yè)主要分布在江蘇東海、湖北蘄春、浙江湖州等地,主要生產(chǎn)企業(yè)有石英股份、江蘇凱達、東海金孚、福東石英等。江蘇太平洋石英股份有限公司利用東海脈石英礦,綜合采用浮選、磁選、化學浸出、高溫氯化等選礦提純工藝,可生產(chǎn)SiO2含量達99.995%的高純石英產(chǎn)品;江蘇凱達石英有限公司與武漢理工大學聯(lián)合攻關(guān),對江蘇、安徽、湖北、四川等地的脈石英進行選礦提純,可生產(chǎn)SiO2含量99.998%的高純石英產(chǎn)品;連云港福東石英制品有限公司聯(lián)合研究院所解決了用普通石英礫石生產(chǎn)石英玻璃管的技術(shù)難題;東?？h金孚石英制品廠則聯(lián)合相關(guān)高校攻克了高純石英原料生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。我國部分廠家生產(chǎn)的高純石英產(chǎn)品指標見表1。
近年來,我國的高純石英市場發(fā)展很快,在高純石英加工技術(shù)研究方面也開展了較多工作,已具有4N高純石英中端產(chǎn)品的批量生產(chǎn)能力,江蘇太平洋石英股份有限公司在高純石英提純技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量方面處于國內(nèi)領(lǐng)先地位,占有國內(nèi)產(chǎn)量的70%~80%。但總體上,與國際先進水平的差距依然很大,高純石英產(chǎn)品仍不能滿足發(fā)展需求,4N8及以上的高純石英仍主要需要從國外進口。
全球高純石英原料礦床主要分布于美國、巴西、加拿大、澳大利亞、俄羅斯、毛里塔尼亞、中國、印度、挪威等9個國家。目前,美國因其獨特的資源優(yōu)勢、工業(yè)化產(chǎn)量大、檢測水平高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點,基本壟斷高純石英產(chǎn)業(yè),為高純石英砂的主要生產(chǎn)國和出口國。
全球范圍內(nèi)高純石英砂的主要生產(chǎn)廠商有美國尤尼明(UNIMIN)、挪威TheQuartzCorp(TQC)公司等。其中,在生產(chǎn)規(guī)模、工藝技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品精度方面,美國尤尼明公司占據(jù)絕對優(yōu)勢,4N8(SiO2含量為99.998%)及以上的高純石英產(chǎn)品幾乎被其壟斷[7],其“IOTA”商標被世界石英玻璃制造企業(yè)公認為是最為著名的商標,其純度被當作“國際標準純度”,世界上其他廠家的產(chǎn)品皆以此標準衡量質(zhì)量[8]。尤尼明的高純石英砂原礦為美國北卡羅來納州斯普魯斯番(SPRUCEPINE)地區(qū)的花崗偉晶巖礦床,具有礦體規(guī)模大、石英中流體雜質(zhì)少、礦石品質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點。所生產(chǎn)出的高純石英砂,處于世界領(lǐng)先水平,在全球高純石英砂市場具有壟斷優(yōu)勢。據(jù)統(tǒng)計,尤尼明的高純石英保有資源量可滿足數(shù)十年的礦山服務(wù)年限。
我國雖硅質(zhì)資源豐富,但大部分礦床只是普通硅石礦。從20世紀90年代初開始,我國就進口美國尤尼明公司的石英砂(昆特砂QUINTUSSAND),然后相關(guān)企業(yè)繼續(xù)進口該公司的高純石英砂(IOTA-STAND/ARD標準料、IOTA-2、IOTA-4、IOTA-6、IOTA-8超高純)。
挪威TheQuartzCorp(TQC)公司是全球另一家大型高純石英砂生產(chǎn)企業(yè),是法國和挪威合資成立的公司,其主要原材料來源自美國北卡羅來納州普魯斯番(SPRUCEPINE)地區(qū)的高品質(zhì)石英礦資源(與尤尼明的石英礦為同一礦脈)。生產(chǎn)的產(chǎn)品主要用來滿足半導體和太陽能產(chǎn)業(yè)的標準需求。據(jù)統(tǒng)計,TQC公司擁有的高純石英原料資源量大于1000萬t。
目前,國際上高純石英制品生產(chǎn)企業(yè)主要有東曹、賀利氏、Covalent、信越、昆希等,其中半導體石英坩堝主要被賀利氏、信越、邁圖等企業(yè)壟斷。國際高純石英制品主要產(chǎn)地見表2,國際高純石英制品主要生產(chǎn)企業(yè)及業(yè)務(wù)范圍見表3。
2消費結(jié)構(gòu)
2.1我國消費結(jié)構(gòu)
隨著下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展,我國石英砂產(chǎn)量也在逐年增長。2021年我國石英砂產(chǎn)量為9123萬t,較2020年相比增長了4.08%。2015-2021年我國石英砂產(chǎn)量情況見圖1。
從細分產(chǎn)品看,我國石英砂生產(chǎn)仍以普通石英砂為主,高品質(zhì)產(chǎn)品較少。在2021年的9123萬t中,普通石英砂產(chǎn)量為4534.1萬t(占比約49.7%)、精制石英砂產(chǎn)量3886.4萬t(占比約42.6%)、高純及超高純石英砂產(chǎn)量702.5萬t(占比約7.7%)。
我國是高純石英消費大國。隨著我國電子、信息、通訊等高科技產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,對高純石英的需求量逐年增長。我國高純石英消費整體呈不斷上漲趨勢。其中,新興產(chǎn)業(yè)消費占據(jù)主要消費領(lǐng)域。在近年的高純石英消費中,半導體領(lǐng)域消費量約占據(jù)總消費量的一半,其次是光纖領(lǐng)域和光伏領(lǐng)域消費量。半導體、光伏、光纖等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的消費量約占消費總量的90%。我國高純石英的消費結(jié)構(gòu)如圖2所示。
2.2進出口情況
從整體上看,近幾年我國石英砂進口量明顯高于出口量。2021年我國石英砂進口量為345.47萬t、出口量為8.29萬t。2015-2021年我國石英砂進出口情況見圖3。
我國在高純石英加工技術(shù)研究方面開展工作較多,但受礦石品質(zhì)和高純石英精深加工技術(shù)的限制,與國際先進水平仍有一定差距。整體而言,中低端產(chǎn)品能夠自給,部分出口;高端產(chǎn)品仍主要依賴進口[9,10]。我國高純石英供應(yīng)量在全球僅占7%左右,進口量始終是出口量的多倍,差距非常大。近幾年來,我國高純石英的進口量一直保持在每年14萬多t左右,是全球第一大高純石英進口國。全球主要地區(qū)(企業(yè))高純石英供應(yīng)比例見圖4。
高純石英具有極好的化學穩(wěn)定性、高絕緣耐壓能力和極低的體膨脹系數(shù),應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,其產(chǎn)品種類繁多。隨著新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,高純石英需求量持續(xù)增長,特別是半導體、光纖通訊、光伏領(lǐng)域的應(yīng)用增長更是迅速。
1)半導體領(lǐng)域
半導體用石英主要有石英坩堝、石英砣、石英管和石英舟等。據(jù)測算,每生產(chǎn)1億美元的電子信息產(chǎn)品,平均需要消耗價值50萬美元的石英玻璃材料。據(jù)美國電子材料研究機構(gòu)Techcet統(tǒng)計,近年來全球每年90%的超高純石英原料均用在電子信息產(chǎn)業(yè)。國內(nèi)半導體需求旺盛,半導體市場規(guī)模不斷增長,現(xiàn)已成為全球經(jīng)濟的重要支柱行業(yè)之一。自2020年開始,半導體市場迎來新一輪的發(fā)展高潮,對高純石英需求旺盛,預(yù)計2022年我國半導體領(lǐng)域高純石英的市場規(guī)模約為53億元。
2)光纖通訊領(lǐng)域
在光纖通訊領(lǐng)域中,光纖預(yù)制棒中95%以上的組分為高純度的石英制品。石英制品還用于光纖預(yù)制棒和光纖拉絲等生產(chǎn)過程,包括MCVD、PCVD工藝中的頭管、尾管,OVD、VAD工藝中使用的把持棒、石英玻璃燒結(jié)管,預(yù)制棒拉絲過程使用的把手棒、把手管、石英罩杯等。
近年來,我國光纖光纜行業(yè)發(fā)展迅速,形成了世界最大的光纖光纜產(chǎn)業(yè),并形成了完整的光棒、光纖、光纜產(chǎn)業(yè)鏈。根據(jù)英國商品研究所(CRU)統(tǒng)計數(shù)據(jù),我國市場出貨量占據(jù)全球的一半,已連續(xù)多年成為世界最大的光纖光纜消費市場。預(yù)計在未來幾年,國內(nèi)外光纖行業(yè)對石英棒和石英管產(chǎn)品的需求將會以每年8%~10%左右的速度增長。預(yù)計2022年我國光纖領(lǐng)域?qū)Ω呒兪⒌氖袌鲂枨鬄?3.1億元。
3)光伏領(lǐng)域
光伏產(chǎn)業(yè)需要消耗大量的高純石英,生產(chǎn)1kg適合制造太陽能電池的硅,需要約15kg高純石英。在單晶硅的生產(chǎn)過程中高純石英砂的消耗要高出單晶硅產(chǎn)量的5%左右[11]。近年我國光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速提高,市場占有率穩(wěn)居世界前列。我國在提交給聯(lián)合國氣候變化秘書處的應(yīng)對氣候變化國家自主貢獻文件中,正式確定了2030年行動目標:2030年非化石能源占一次能源消費比重達20%左右。要達到上述行動目標,到2030年時,我國光伏總裝機量需達到400GW;依此計算,未來年均增長空間超過20GW。未來5年,光伏行業(yè)的復(fù)合增長率高達30%以上。預(yù)計2022年我國光伏領(lǐng)域用高純石英的市場需求為35.4億元。
4)電光源
近年來,我國電光源用石英管發(fā)展迅速,以東海縣為主要生產(chǎn)基地,不僅滿足了國內(nèi)用戶的需要,還大量出口,已在世界上占主導地位。目前,全國共有電光源石英玻璃生產(chǎn)企業(yè)40多家,年生產(chǎn)能力超過3萬t,占世界總量的70%以上。隨著電光源技術(shù)的進步及生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大,將對電光源用石英玻璃的市場產(chǎn)生較大影響,未來電光源用石英玻璃的需求將基本保持平穩(wěn)。
因此,在“十四五”時期,隨著我國半導體、光纖、光伏、電光源等產(chǎn)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,將為高純石英帶來非常廣闊的市場前景。
4結(jié)論
高純石英是半導體、光纖通訊、光伏、航天、電光源、光學儀器等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要原材料。隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,對高純石英的需求也在持續(xù)增長。
我國是當今世界高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的國家之一,與高純石英相關(guān)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模較大,但目前我國在高純石英提純和加工技術(shù)方面,與國際先進水平依然存在不小的差距,高純石英產(chǎn)品及其原料均需要大量進口。當今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局,國際形勢和外部環(huán)境復(fù)雜演變,再加上新冠肺炎疫情在世界多地爆發(fā),全球產(chǎn)業(yè)鏈和經(jīng)濟的不穩(wěn)定性和不確定性顯著上升,未來我國高純石英及其原料的來源也將受到相應(yīng)影響,高純石英相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展也將面臨巨大挑戰(zhàn)。
因此,我國亟需尋求高純石英開采和提純加工先進技術(shù),生產(chǎn)高純石英,促進資源利用。保障我國高純石英的供應(yīng),將為我國國民經(jīng)濟發(fā)展提供堅實的物質(zhì)保障,有利于推動國民經(jīng)濟和社會持續(xù)健康發(fā)展,對實現(xiàn)我國建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟體系、提高全要素生產(chǎn)率、不斷提高經(jīng)濟創(chuàng)新力和競爭力的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略目標具有重要的戰(zhàn)略意義。
2026-2031年澳大利亞基礎(chǔ)建設(shè)行業(yè)投資前景及風險分析報告
報告頁數(shù)：109頁
圖表數(shù)：112
報告類別：前景預(yù)測報告
最后修訂：2025.01
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