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  • 观点 | 高纯石英原料为什么是战略性矿产和关键矿产?
      • 观点 | 高纯石英原料为什么是战略性矿产和关键矿产?
        • 2021-02-27 00:25:00
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        • 石英
      • 什么是战略性矿产?

        从成都理工大学汪灵教授的研究中了解到,战略性矿产是指对国家的经济、国防和战略性新兴产业发展至关重要的矿产资源,或者并同时是我国有优势可以调控国际市场的矿产资源(可卡别人脖子),或者并同时是我国短缺存在较大安全隐患的矿产资源(可被别人卡脖子)。

        根据目前我国非金属矿产资源在国家经济安全、国防安全和战略性新兴产业(简称战新产业)发展中的重要作用,结合矿产资源的保障能力与特色,并根据前人的研究结果,经汪灵教授与国内同行专家讨论和交流,建议将磷矿、钾盐、萤石、石墨、石英等15种矿产列为我国在当前和今后一段时期内的战略性非金属矿产。

        据汪教授介绍:国内,普通石英原料为优势矿产,高纯石英原料为短缺矿产;目前以高纯石英优质原料加工的高纯石英高端产品还需要进口,因此高纯石英优质原料属依赖进口矿产。所谓高纯石英优质原料是指在一定的工艺条件下,能够提纯加工出SiO2纯度大于99.998%(4N8)的高纯石英高端产品的天然石英矿物原料。

        普通石英是玻璃、陶瓷以及工业硅、石油压裂支撑剂生产的主要原料,高纯石英是信息技术(光通讯等)、光电源等产业用石英玻璃的原料,而高纯石英高端产品则是芯片产业(半导体)、新能源(光伏等)和硅产业等功能材料和关键基础材料生产的原料,在国家战新产业、经济安全和国防安全都具有重要作用。


        什么是关键矿产?

        据自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室王登红研究员的介绍,关键矿产是人类社会发展到关键阶段、在关键场合发挥关键性作用的矿产资源。如铜和锡开启了青铜时代,铁开启了农耕文明时代,锗和硅开启了微电子时代和信息时代。中国目前需要新的关键矿产来支撑战略性新兴产业的发展。

        关于关键矿产资源的的涵义,其要点包含:“可以在关键的时刻发挥关键的作用,在关键的时刻是买不来的,在关键的场合是无法替代的”。为了向大众普及科学知识,王研究员认为,包括锂、稀土、镓、铂族金属、铬、石墨、脉石英等等在内的41个矿种(组)可以列为我国在当前和今后一段时期内必须高度重视的关键矿产。


        高纯石英的战略重要性

        当前,以云计算、大数据、智能制造和5G为代表的新一代信息和通信科学技术(ICT)的发展,加快催生了新一轮科技革命和产业变革,发展战略性新兴产业是解决当今中国产业发展问题的关键。高纯石英与战略性新兴产业中新一代信息技术、新材料产业等九大领域中的八大领域具有密切的关联性,是战略性新兴产业中重要的支撑材料。

        半导体、光通讯、光伏、光学、电光源等行业和领域是支撑战略性新兴产业发展的重要领域,是建设重大工程、改善民生、巩固国防军工的重要保障,在国民经济建设中占有重要的地位,高纯石英被广泛应用在这些行业和领域中,是这些领域所需求的稀缺类共性高增值矿物资源。



        高纯石英制品主要应用领域


        光纤通讯

        光纤是光传输工具,在光纤通信行业中广泛使用,光纤通信抗干扰性高,速度快,传输容量大,已经成为重要的现代通讯支柱。塑料光纤和石英光纤是光纤的两种主要类型。和塑料光纤相比,石英光纤发展早,技术成熟,其优良的性能特征被广泛应用。



        半导体行业

        半导体行业被称为国家工业的明珠,体现着一个国家的综合实力。半导体元件被广泛应用于通讯、3C、计算机等领域。超净工作室晶片的加工、石英坩埚是高纯石英制品在半导体产业的应用,半导体行业要求使用纯度很高的石英砂。



        光伏产业

        石英是光伏行业的关键原材料之一,主要应用形式有石英坩埚、石英管和各种石英器材。光伏行业的单晶硅和多晶硅都是高纯物质,这就要求与其配套的石英材料必须是高纯的。一般要求光伏用石英砂二氧化硅含量应大于或等于99.99%,杂质元素总含量应小于或等于25ug/g。



        光学工业

        光学玻璃具有稳定的光学性质和高度光学均匀性,在光传输、光储存和光电显示领域应用广泛,可用于制造显微光学仪器或机械系统的透镜、棱镜、反射镜、窗口等的玻璃材料。高纯石英砂在玻璃配合料中作为主要原材料起着关键的作用,在玻璃配合料中占到60%-80%。玻璃配合料质量的好坏不仅关系到光学玻璃产品的质量,还影响着玻璃熔制炉的使用寿命,光学玻璃成品的使用环境对杂质含量、折射率、透光率、微观缺陷等要求非常高,所有这些因素对主要原材料石英砂的质量要求非常严格。



        国家对高纯石英的重视

        目前,全球范围内可以供应高纯石英的主要有美国矽比科公司、挪威TQC公司、德国的ANZAPLAN公司、俄罗斯石英公司以及中国江苏太平洋石英股份有限公司等为数不多的几家公司。其中,美国为高纯石英的主要生产国和出口国,世界上4N8及以上的高纯石英产品几乎被美国矽比科公司一家垄断。由此来看,我国生产的高纯石英及其原料所占比例极低,高纯石英及其原料主要集中在美国、挪威、德国及俄罗斯联邦等国家。

        2011年,国务院办公厅发布《找矿突破战略行动纲要(2011~2020年)》,明确将高纯石英等作为战略性新兴产业所需的矿产。

        2012年有关部门发布的《新材料产业“十二五”发展规划》中,涉及的矿种有高纯石英、石英砂。

        2017~2019年版《重点新材料首批次应用示范指导目录》中,多次提到高纯石英及其原料。

        2020年底发布的《鼓励外商投资产业目录(2020年版)》中,超高纯石英原料提纯加工列入。



        最近四部委联合出台的《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见》中,也明确要求聚焦重点产业领域,加快重点材料、关键芯片、高端元器件等核心技术的攻关。

        高纯石英及其原料与这些领域息息相关,目前与高纯石英有关的部分核心技术尚未取得突破,有必要将高纯石英相关的核心技术上升到国家战略的角度进行攻关。

        来源:部分资料来源于高纯石英原料作为战略性矿产的分析及建议,李光惠等

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