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一篇文章了解石英资源的特点、应用及行业预测
石英是自然界最常见的造岩矿物之一,是由硅原子(Si)和氧原子(O)组成的、具有架状结构的氧化物矿物,广泛存在于岩浆岩、变质岩、沉积岩及热液脉体中。不同的工业产品利用石英的物理化学性质不同(如硬度、透光性、绝缘性等),对石英原料和资源的要求和用量也不同。本文系统梳理了石英资源的开发利用特点,总结了不同行业主要石英原料技术指标和参考标准、市场现状等,以期为全方位了解我国石英产业概况、提高我国石英资源开发利用水平提供参考。
目前可以利用的硅质原料的矿石类型主要有脉石英、石英砂岩、石英岩、天然石英砂、粉石英、水晶以及花岗伟晶岩(主要用于加工高纯石英)等。2022 年全国石英岩储量约 13.64 亿t,石英砂岩 13.62 亿t,脉石英 7927 万t,水晶约 541 万t, 粉石英 631 万t,花岗伟晶岩型高纯石英国内尚未发现相关矿床。总体上来说,玻璃、冶金、铸造等大宗硅质原料供应充足,但优质的脉石英、水晶资源相对匮乏。
石英矿石类型及主要应用方向
不同成因岩石类型的石英矿石特点和应用方向并不一样:
(1)脉石英主要由富硅的岩浆热液或变质热液充填于裂隙中形成,通常脉石英原矿 SiO2 品位高,可达 98% 以上。因此脉石英多用作生产高端玻璃、硅微粉、工业硅、高纯石英等高附加值产品的原料。
(2)石英砂岩是由各类源岩(如花岗岩、花岗伟晶岩、脉石英等)经 过风化剥蚀、搬运、沉积、胶结后形成的一类沉积岩。石英砂岩剥蚀搬运过程中,大多数易风化矿物会被天然风化、剥蚀掉,因此石英砂岩整体原矿 SiO2 品位较高,通常>90%。因此石英砂岩整体加工提纯上限有限很难加工为高纯石英,但其原矿品位高、规模大、易开采,被广泛用于玻璃、陶瓷、冶金、耐火材料、板材等大宗应用行业。
(4)天然石英砂是海相(或河相、湖相)搬运形成的、未胶结的石英砂粒,原矿 SiO2 品位>90%,含少量长石、云母、电气石、岩屑等。主要应用于冶金、陶瓷、铸造砂、石油压裂砂等行业。
(5)粉石英是硅质灰岩或硅质岩等风化残积形成的细粒石英,原矿 SiO2 品位>95%。粉石英具有原矿品位高、易粉碎、品质稳定等特点,主要用作耐磨材料、硅微粉、耐火材料、陶瓷、板材等领域。
(6)水晶是一种以 SiO2 结晶体形式产出的石英,目前主要用作压电水晶、光学、天然装饰品等领域。
(7)花岗伟晶岩主要由岩浆演化晚期富含挥发分的花岗质岩浆形成,由于伟晶岩的开采、破碎加工成本远高于其余硅质原料,目前主要利用特殊条件下形成的伟晶岩中的石英矿物制作高纯石英,是目前全球最重要的高纯石英矿石类型。
2021 年,我国消费石英砂总量约为 1.17 亿t(不含砂石骨料),矿石初步加工而成的石英砂原料总产值约 390 亿元(不含下游产业延伸),其中 4N5 级以上高纯石英砂产量 8 万t,产值约 32~40 亿元,约占整个石英产业总产值的 8.4%。
在石英的各个应用领域中,石英砂消费量较大的领域有玻璃(约3400万t)、铸造(约3300万t)、硅铁冶炼(约1050万t)、压裂砂(超过1500万t)、工业硅(约582万t)以及陶瓷(约500万t)等,累计消耗量超过了整体用量的 88%。石英砂产值较大的消费领域有玻璃用石英砂(约114亿元)、高纯石英砂(32亿元)、铸造石英砂(约49.5亿元)、压裂砂(约45亿元)、工业硅用石英砂(约34.92亿元)以及硅铁冶炼用石英砂(约31.47亿元)等,累计产值超过整体产值的 80%。其中,高纯石英砂在整个石英产业中,产量占比不到 1%,产值却达到了14.9%,高纯石英砂体现出产量小、产值大、附加值高的特点。
高纯石英是指 SiO2 含量达到99.99%,杂质元素、包裹体、粒度等达到半导体、光纤通信、光伏、光学、电光源等领域要求的石英产品。
高纯石英具有耐高温、耐腐蚀、强度高、透光率高、热膨胀系数低等优异的物理化学特性,利用高纯石英制成的光伏半导体级坩埚、半导体晶圆石英隔热锭、超高功率光源玻璃、光纤、汽车光源玻璃、特种光源玻璃、精密光学仪器、航空玻璃等高技术产品,是新一代信息技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保及航空航天、海洋装备等战略性新兴产业不可或缺的关键基础材料,对于战略性新兴产业健康发展具有重要意义。随着战略性新兴产业的快速发展,全球高纯石英需求量增长。
我国是全球高纯石英最大消费国,预计到 2025年我国4N5级及以上高纯石英用量将超过25万t,年复合增长率约20%,国内高纯石英供需缺口将超过10万t,资源安全保障问题亟待解决,国内针对高纯石英调查评价研究工作正越来越被重视,相关评价方法也正积极推进。




