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概述
调研大纲

技术发展是中国石英石行业进步的关键因素,现有技术在破碎、研磨、提纯和成型等方面各有特点和局限性,而新技术的研发动态,如提纯技术创新和加工工艺改进,将对行业的市场竞争格局和产品应用领域拓展产生重要影响。

一、现有技术水平与特点​

目前,在石英石的生产加工过程中,破碎技术主要依赖于颚式破碎机、圆锥破碎机等设备。这些设备通过挤压、冲击等方式将大块的石英石原料破碎成较小的颗粒,以满足后续加工的需求。其优点在于技术成熟,设备成本相对较低,能够适应不同硬度和粒度要求的石英石破碎任务。然而,传统破碎设备在生产过程中可能会导致石英石颗粒的形状不规则,粒度分布不均匀,这在一定程度上会影响后续产品的质量和性能。​

研磨技术方面,常用的球磨机、雷蒙磨等设备通过研磨介质对石英石颗粒进行研磨,使其达到所需的细度。球磨机具有研磨效率高、适应性强等优点,能够处理不同硬度和性质的石英石原料,并且可以通过调整研磨时间和研磨介质的种类、数量等参数来控制产品的细度。雷蒙磨则具有能耗较低、生产效率较高、产品粒度均匀等特点,适用于大规模生产。但是,研磨过程中可能会引入杂质,影响石英石的纯度,同时研磨设备的能耗较高,生产成本相对较大。​

在提纯技术上,磁选、浮选和酸浸是较为常见的方法。磁选法利用磁场对石英石中的磁性杂质进行分离,具有操作简单、分离效率较高等优点,能够有效地去除石英石中的弱磁性杂质矿物,如赤铁矿、褐铁矿和黑云母等。浮选法则通过添加浮选药剂,使石英石与杂质矿物在浮选机中实现分离,这种方法对于去除石英石中的硅酸盐类脉石矿物效果显著,能够提高石英石的纯度。酸浸法是利用酸性溶液与石英石中的杂质发生化学反应,将杂质溶解去除,从而达到提纯的目的,该方法对于去除石英石中的金属杂质等具有较高的选择性和效率。然而,这些提纯方法也存在一定的局限性,如磁选法对于非磁性杂质的去除效果有限,浮选法需要使用大量的浮选药剂,可能会对环境造成一定的污染,酸浸法在处理过程中可能会对设备造成腐蚀,并且产生大量的废水,需要进行后续的处理。​

成型技术中,真空压制技术较为常用。该技术通过在真空环境下对混合好的石英石原料进行压制,能够有效地排除空气和减少气泡,提高成品的密实度和强度。其生产的石英石产品具有密度高、硬度大、耐磨性好等优点,广泛应用于建筑装饰、工业等领域。但是,真空压制设备投资较大,生产过程对设备的精度和稳定性要求较高,生产效率相对较低,且对操作人员的技术水平要求也较高。​

二、新技术研发动态​

1、提纯技术创新​

近年来,为了满足高端领域对石英石纯度的更高要求,新型提纯技术不断涌现。珈能硅玑(上海)半导体材料有限公司采用气相法人工合成二氧化硅技术,以光伏晶硅为原料,通过高温气相反应生成纳米级二氧化硅颗粒,成功提取到了粒径为纳米级、纯度高达 99.999% 的高纯二氧化硅,打破了中国在高纯度石英材料领域长期依赖进口的局面。该技术避免了天然石英石资源的限制,能够精确控制二氧化硅的粒径和纯度,生产过程中几乎不产生有害废弃物,符合绿色制造的发展趋势。​

中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所利用自主研发的流体包裹体识别与评价、人工智能预选、石英粒度调控、高纯石英原料高纯化评价、杂质元素靶向去除、痕量杂质元素检测等系列专利技术,针对国外某花岗伟晶岩型高纯石英矿开展实验室分选提纯试验研究,最终获得 SiO₂纯度达到 5N2(99.9992%)的高纯石英精矿产品,成功验证了相关高纯石英提纯技术的可靠性和稳定性。​

这些新技术的研发成功,将对产品应用产生积极影响。在半导体领域,高纯度的石英石可用于半导体封装、玻璃基板、掩膜版等关键环节,其高纯度和纳米级粒径能够有效提升半导体器件的性能和可靠性,有助于推动半导体产业的自主化发展。在光伏领域,高纯石英石是制造光伏石英坩埚的核心材料,其纯度直接影响到光伏硅片的质量和光伏组件的效率,新技术生产的高纯度石英石将有助于提高光伏产业的整体水平。​

2、加工工艺改进​

在加工工艺改进方面,不少企业和研究机构取得了显著进展。例如,一些企业通过优化磨矿工艺,采用阶段磨矿阶段选别的工艺流程,有效降低了能耗,提高了选矿效率。这种工艺根据石英石的嵌布粒度,将磨矿过程分为多个阶段,每个阶段进行相应的选别,避免了过度磨矿,减少了能源消耗,同时提高了石英石的回收率和精矿质量。​

在设备效率提升方面,采用高效节能的选矿设备成为趋势。新型的磁选机和浮选机在设计上进行了优化,采用了先进的磁场技术和浮选原理,能够提高选矿效率,降低能耗。例如,一些磁选机通过提高磁场强度和梯度,增强了对磁性杂质的吸附能力,提高了磁选的精度和效率;新型浮选机则通过改进浮选槽的结构和充气方式,使浮选药剂与石英石和杂质矿物充分接触,提高了浮选的选择性和效率。​

智能化选矿控制也是加工工艺改进的重要方向。通过引入智能化选矿控制系统,实现了选矿过程的自动化和智能化。该系统可以实时监测选矿过程中的各项参数,如矿石的品位、粒度、流量,以及设备的运行状态、能耗等,根据这些参数自动调整选矿工艺,如调整磨矿时间、浮选药剂的用量、磁选的磁场强度等,从而提高选矿的稳定性和效率。智能化选矿控制系统还可以对生产数据进行分析和处理,为企业的生产决策提供依据,实现生产过程的优化管理。加工工艺的改进对提高生产效率、降低成本和提升产品质量具有重要作用。优化的磨矿工艺和高效节能设备的应用,能够提高生产效率,减少能源消耗,降低生产成本。智能化选矿控制则可以提高生产过程的稳定性和产品质量的一致性,减少人为因素对生产的影响,降低废品率,从而提升产品质量。这些改进将有助于企业在市场竞争中占据优势地位,推动石英石行业的健康发展。​

三、技术发展对行业的影响​

技术发展对石英石行业的市场竞争格局产生了深远的影响,一方面,掌握先进技术的企业在市场竞争中占据明显优势。随着提纯技术和加工工艺的不断创新,能够生产出高纯度、高性能石英石产品的企业,更容易满足高端市场的需求,从而获得更高的市场份额和利润空间。例如,在半导体、光通信等高端领域,对石英石的纯度和性能要求极高,只有具备先进提纯技术的企业才能进入这些市场,为相关企业提供优质的石英石产品。这些企业凭借技术优势,在市场竞争中脱颖而出,逐渐扩大市场份额,形成强者恒强的局面。​

另一方面,技术发展促使企业不断加大研发投入,提升自身的技术实力。为了在市场竞争中不被淘汰,企业纷纷加大对技术研发的投入,引进先进的生产设备和技术人才,开展技术创新活动。这种竞争压力推动了整个行业技术水平的提升,促使企业不断优化产品结构,提高产品质量,降低生产成本,以适应市场的变化。同时,技术发展也为新企业进入市场提供了机会。一些拥有新技术、新工艺的初创企业,可能凭借独特的技术优势,迅速在市场中崭露头角,打破原有的市场竞争格局,加剧市场竞争的激烈程度。​

在产品应用领域拓展方面,技术发展为石英石开辟了更广阔的应用空间。随着石英石纯度和性能的不断提升,其在高端领域的应用不断拓展。在半导体领域,高纯度石英石在芯片制造中的应用越来越广泛,随着芯片制造技术的不断升级,对石英石的纯度和性能要求也越来越高,先进的提纯技术能够生产出满足更高要求的石英石产品,为半导体产业的发展提供了有力支持。在光通信领域,石英石是制造光导纤维的主要原料,其高纯度、低损耗的特性能够保证光信号的高效传输。随着 5G 通信和未来 6G 通信技术的发展,对光通信设备的性能要求不断提高,石英石在光通信领域的应用也将更加广泛。​

此外,技术发展还推动了石英石在新兴领域的应用探索。例如,在新能源汽车领域,石英石可用于制造电池管理系统、电机控制系统等电子设备中的石英晶体振荡器等电子元件,随着新能源汽车产业的快速发展,对这些电子元件的需求也将不断增加,为石英石在新能源汽车领域的应用提供了机遇。在航空航天领域,石英石因其优异的性能,也有望在一些关键部件中得到应用。技术发展使得石英石能够满足这些新兴领域对材料的特殊要求,从而拓展了其应用领域,为行业的发展带来了新的增长点。

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