無(wú)論是電子工業(yè)，還是眾多的高科工業(yè)，都離不開(kāi)由石英砂和離純、超純精細(xì)石英砂支撐的石英玻璃，周邊國(guó)家和原料基本自足，超純石英砂世界少有出口進(jìn)口，1噸超純石英砂需要6萬(wàn)元人民幣，進(jìn)口1噸更精細(xì)的超純石英砂的價(jià)格則達(dá)到了16萬(wàn)元的天文數(shù)字。令人尷尬的是，我國(guó)石英砂的提純和規(guī)模化開(kāi)采目前依然處于艱難的探索階段。

一、石英玻璃的戰(zhàn)略地位

石英玻璃具有一系列優(yōu)良的物理化學(xué)性能，熱膨脹系數(shù)很小，理論上可達(dá)到零膨脹。石英玻璃的透光性能良好，不僅能透過(guò)可見(jiàn)光，還能透過(guò)紫外線和紅外線。石英玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和電真空性能良好，是很好的耐酸材料，高溫真空度可達(dá)1×10^-5。

正由于具備這些優(yōu)良的特性，石英玻璃才被廣泛地應(yīng)用于高新技術(shù)領(lǐng)域，如半導(dǎo)體技術(shù)集成電路制造、光纖通訊、激光技術(shù)、航天技術(shù)以及國(guó)防軍工部門(mén)。在民用領(lǐng)域，石英玻璃被廣泛應(yīng)用于家電、照明光源、紫外線殺菌、紅外線加熱、光固化、化工合成、鋼鐵工業(yè)連鑄技術(shù)玻璃窯爐和玻璃深加工工業(yè)紡織造紙、食品工業(yè)熱工以及電工材料等領(lǐng)域。

石英玻璃是以二氧化硅單一組織構(gòu)成的特種工業(yè)技術(shù)玻璃，二氧化硅含量高達(dá)99.995%。并且，隨著高新技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，更多領(lǐng)域使用的石英玻璃對(duì)于硅材料的要求越來(lái)越高。以DRAM為代表的集成電路基本上是每3年集成度要提高4倍。IC復(fù)雜度以及規(guī)模的提高，使得管心面積不斷大。因而需要大直徑的硅片，這就對(duì)硅材料的純度和幾何精度特別是平整度要求越來(lái)越高。石英玻璃材料被普遍要求所含顆粒的尺寸也相應(yīng)減小，一般遵守1/3法則，即采用顆粒與缺陷的尺寸大于1/3的石英玻璃都是有害的，對(duì)硅片的位錯(cuò)、電阻率、缺陷等也都提出更高要求。

趨向于越來(lái)越高集成度要求的現(xiàn)代工業(yè)，對(duì)石英坩堝、石英大管及其他石英玻璃制品的質(zhì)量要求自然越來(lái)越高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)石英玻璃的需求也越來(lái)越大。相應(yīng)地對(duì)制造石英玻璃的石英砂原料的要求自然越來(lái)越高, 需求量也越來(lái)越大。

研究解決石英砂的提純和規(guī)模化開(kāi)采，尤其是盡快突破用于制造石英玻璃產(chǎn)品的超純精細(xì)石英砂的提取技術(shù)瓶頸，已成為具有非同尋常意義的重大問(wèn)題。

二、國(guó)內(nèi)對(duì)超純石英砂的需求

伴隨著國(guó)內(nèi)電子業(yè)、IT產(chǎn)業(yè)以及家電、電光源對(duì)于石英玻璃需求用量的不斷增加，相應(yīng)地對(duì)于超純石英砂的需求量也在逐年增加。預(yù)計(jì)石英玻璃的年增長(zhǎng)率是30%左右，到2005年我國(guó)大陸石英玻璃器皿的銷售額是4億~5億元人民幣，而我國(guó)臺(tái)灣2002年石英制品銷售額是10億~2億元人民幣，韓國(guó)2002年石英制品銷售額是6億~8億元人民幣，日本是15億元人民幣。

硅材料是大規(guī)模集成電路的基礎(chǔ)材料，未來(lái)5年被認(rèn)為是中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)遇之年。據(jù)介紹，2005年集成電路市場(chǎng)的需求額是2000億元，到2010年大約為4000億元。

據(jù)預(yù)測(cè)，國(guó)內(nèi)集成電路芯片2003年對(duì)超純石英砂的需求量是1140噸，2004年上升到1560噸，2005的需求量是2880噸，2006年將猛增到7200噸。硅單晶2003年對(duì)超純石英砂的需求量是1386噸，2004年是1664噸，2005年是1940噸，2006年是4850噸。

2003年電光源對(duì)較低純度的超純石英砂的需求量是1.3萬(wàn)噸，2004年是1.7萬(wàn)噸。到2006年我國(guó)對(duì)超純石英砂的需求量至少在1.3萬(wàn)噸以上。由于研究開(kāi)發(fā)不夠，我國(guó)高純精細(xì)石英砂長(zhǎng)期依賴從美國(guó)進(jìn)口。按照每進(jìn)口1噸6萬(wàn)元人民幣計(jì)算，需要花費(fèi)約8億元人民幣，即約1億美元。

錢(qián)財(cái)并不是主要的。如果超純石英砂的采礦和提純技術(shù)不得以突破，將間接制約我國(guó)電子、通訊等許多重要行業(yè)的發(fā)展。

三、國(guó)際市場(chǎng)石英砂現(xiàn)狀

從天然巖石礦物直接提取超純石英砂是目前世界生產(chǎn)超純石英砂的先進(jìn)技術(shù)。俄羅斯、日本和德國(guó)等基本上可以實(shí)現(xiàn)自給自足。除了巴西出口未經(jīng)加工的水晶原礦外，世界高純石英砂出口市場(chǎng)基本上被美國(guó)尤尼明公司控制。

美國(guó)尤尼明公司代表著世界超純石英砂生產(chǎn)的較高水平。尤尼明公司生產(chǎn)的IOTA-標(biāo)準(zhǔn)砂二氧化硅含量為99.9992%，雜質(zhì)是8ppm（雜質(zhì)含量單位）產(chǎn)品純度高，性能穩(wěn)定。二氧化硅的純度目前正在由99.9992%向99.9994%的方向發(fā)展。

四、國(guó)產(chǎn)石英砂原料面臨的窘境

目前我國(guó)石英玻璃采用的中低檔高純石英砂大部分是從水晶中制取的。水晶在我國(guó)的儲(chǔ)量很有限，并且由于分布呈現(xiàn)不規(guī)則狀態(tài)，價(jià)格昂貴質(zhì)地不均勻有些礦物雜質(zhì)和工藝過(guò)程中的混雜物質(zhì)不可能除掉，導(dǎo)致由水晶中生產(chǎn)的超純石英砂批量小，質(zhì)量也不穩(wěn)定。江蘇連云港地區(qū)目前屬于用水晶作原料制取超純石英砂的國(guó)內(nèi)較高水平，當(dāng)?shù)氐乃Я系闹旅觞c(diǎn)是軟化點(diǎn)低。就水晶礦物的純度而言,單上的一塊、幾塊、幾十塊甚至幾十噸基本上可以達(dá)到世界先進(jìn)水平，但是大量的工業(yè)化生產(chǎn)就很難保證礦物組織的均勻性和內(nèi)在品質(zhì)的化學(xué)含量的一致性了。多年的努力說(shuō)明，從水晶中制取高純石英砂是行不通的。

由于目前我國(guó)生產(chǎn)石英玻璃的原料水晶粉和高純石英砂的質(zhì)量差，大口徑石英管、高質(zhì)量石英棒和石英錠以及光通信使用的石英玻璃仍需要大量進(jìn)口。

因?yàn)槲覈?guó)還沒(méi)有解決從天然巖石礦物提取石英砂的工藝技術(shù)問(wèn)題，還沒(méi)有突破高純度提純技術(shù)瓶頸，所以一方面是高新技術(shù)對(duì)應(yīng)著石英玻璃的需求量越來(lái)越大和需求條件越來(lái)越高，另一方面對(duì)應(yīng)的則是制造石英玻璃的硅質(zhì)原料的開(kāi)采和提純技術(shù)面臨著嚴(yán)重短腿的掣肘。這就是目前國(guó)產(chǎn)石英原料所面臨的窘境。

六、石英砂行業(yè)的出路

正是因?yàn)槊绹?guó)公司長(zhǎng)期以來(lái)一直壟斷著我國(guó)超純石英砂市場(chǎng)，超純石英砂的價(jià)格也一漲再漲。2002年的價(jià)格是4.8萬(wàn)元人民幣/噸，2003年是5.4萬(wàn)元噸，2004年的價(jià)格是6萬(wàn)元/噸雜質(zhì)含量為8ppm的超純精細(xì)石英砂的價(jià)格更是高達(dá)16萬(wàn)元/噸。

問(wèn)題還不僅是高昂的成本付出，如果由于某些原因?qū)е逻M(jìn)口高純石英砂的渠道被阻斷，我國(guó)許多石英玻璃的制造將面臨著無(wú)米下鍋的局面，并直接影響一些重要行業(yè)和領(lǐng)域。由此導(dǎo)致對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響是巨大的。

石英砂行業(yè)的出路在于：盡快解決從天然巖石礦物提取石英砂的工藝技術(shù)問(wèn)題，突破高純度提純技術(shù)瓶頸。為解決這個(gè)具有戰(zhàn)略意義的問(wèn)題，我國(guó)石英砂行業(yè)迫切期待政府的扶持，通過(guò)政府和有關(guān)機(jī)構(gòu)的有力協(xié)調(diào)，共同組織國(guó)內(nèi)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等協(xié)同攻關(guān)。

盡快突破高純精細(xì)石英砂的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題，目前在國(guó)內(nèi)是具備一些基本條件的。我國(guó)有著豐富的石英天然巖石礦物資源，品位較好。一些企業(yè)和機(jī)構(gòu)多年來(lái)在這個(gè)問(wèn)題上已經(jīng)持續(xù)地進(jìn)行了不懈努力，并且有的公司如哈爾濱晶華硅材料制造有限公司生產(chǎn)的石英砂二氧化硅含量已經(jīng)接近99.995%，接近美國(guó)IOTA-標(biāo)準(zhǔn)砂二氧化硅含量99.998%的水平。

另外，中國(guó)建筑玻璃與工業(yè)玻璃協(xié)會(huì)對(duì)于解決高純精細(xì)石英砂的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題也十分重視，并積極組織國(guó)內(nèi)處于較先進(jìn)水平的企業(yè)和有關(guān)機(jī)構(gòu)探討聯(lián)合攻關(guān)與開(kāi)發(fā)。專家認(rèn)為，用石英巖替代水晶生產(chǎn)超純石英砂是我國(guó)石英行業(yè)實(shí)現(xiàn)趕超世界先進(jìn)水平的較佳途徑，通過(guò)采用分離晶核內(nèi)異類礦物及氫基的有關(guān)技術(shù)，解決原料純度問(wèn)題，同時(shí)解決二次污染問(wèn)題。

我們呼吁有關(guān)政府機(jī)構(gòu)對(duì)高純精細(xì)石英砂的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題給予高度重視，我們對(duì)盡快解決這個(gè)問(wèn)題寄予希望，這也是國(guó)內(nèi)石英砂行業(yè)期盼已久的夙愿。