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十余位专家思想大碰撞,石英砂行业发展正当时!

中国粉体网讯  2017年12月12~13日,中国粉体网在安徽凤阳国际大酒店主办了石英砂精细加工与应用技术交流会。本次会议围绕石英砂的提纯、表面改性、终端应用以及高纯石英砂的制备与发展现状前景为主题,邀请了十余位专家于凤阳“论剑”,吸引了近400位代表齐聚“石英之乡”!




会议旨在方便业内人士了解石英砂行业现状,助力石英砂产品向高附加值转化;促进企业学习先进生产工艺,明确企业产品加工潜力;同时联通产业链上下游企业,面对面沟通交流,合作共赢!会议期间,十余位石英砂专家各抒己见,新思路层出不穷,共促石英砂产业将会开启新的篇章!

 

一、国内外高纯石英砂的现状

 

石英砂是自然界最常见、应用最广泛的非金属矿物原料,但石英砂产业也是典型的垄断市场,全球CR5约为70%,来自中国建筑材料科学研究总院石英院王玉芬院长指出目前国内高纯石英砂主要用来做航空航天的玻璃,其次还可以用来制造玻璃原料硅胶化工产品的原料等,市场前景非常巨大,但是目前国内的高纯石英砂主要依赖进口。



对于国外的高纯石英砂供应商,来自南京大学陈培荣教授提到了长期以来一直垄断着国际高纯石英砂市场的美国UNIMIN公司,其产品主要有IOTA-CG、IOTA-4、IOTA-6和IOTA-8四种规格,IOTA系列是国际著名的高纯石英玻璃原料。另外,还有挪威的TQC公司生产的两种规格高纯石英砂:NC-4A和NC-4X,主要用来生产单晶硅拉制用石英玻璃坩埚。

 

目前国际公认的高纯石英砂是等于或高于UNIMIN公司IOTA-CG标准,即十二种元素杂质(Al,K,Na,Li,Ca,Mg,Fe,Mn,Cu,Cr,Ni,B)的总含量小于20ppm,其中碱金属(K,Na,Li)分别小于1ppm。

 

而就国内而言,太阳能光伏行业的蓬勃发展,激发了国内生产高纯石英砂的热情和激情。其中太平洋公司生产的高纯石英砂分为三个级别:太阳能级、光源级和半导体级,产品应用到电光源等各个行业。

 

二、高纯石英砂的提纯与改性

 

我国能用于生产高纯石英砂的矿源很多,但是由于加工处理手段落后以及缺少石英玻璃原料矿相关的矿物学及地质成因等地球科学方面的基础研究,产品不能达到高纯石英原料的要求。这是制约我国高纯石英砂产业发展的重要原因之一。

 

针对这个问题,来自蚌埠玻璃工业设计研究院段树桐所长在石英砂绿色生产方面提出了自己的看法,并就目前环保的要求设计出适应绿色生产的思路,在高纯石英砂制备新技术方面提出高温真空处理技术、氯化煅烧技术以及浮选和中性浮选新药剂新技术。



另外,在石英砂除铁方面,长沙矿冶研究院矿冶装备研究所李小静副所长指出,目前磁选除铁设备向大型化和高磁场化发展;更加趋向精细化、自动化。同时李副所长还提出重磁拉(内筒式)磁选机分选原理以及具有自动疏通功能的斜长孔给料装置的新思路。

 

石英原料的提纯除铁是制备高纯石英砂的关键,而石英砂的改性则是实现规模化应用的关键。未改性石英用作树脂的填料,分散性差容易产生团聚,流动性变差,影响加工工艺性能;与树脂的亲和性差,影响制品的力学等机械性能。

 

对此,来自东华理工大学余志伟教授在报告中指出具有双官能团的硅烷是石英最理想的改性剂;石英改性过程中,硅烷的水解和调整石英表面性质是改性的核心,改性工艺条件是改性的关键,必须引起重视;改性设备是最终获得理想改性产品的重要手段,切不可将就。

 

三、高纯石英砂研磨与检测

 

目前,高纯超细石英粉存在市场需求量越来越大、纯度要求越来越高、粒度要求越来越细、颗粒形态要求越来越球形化、粒度分布要求越来越窄的趋势。苏州中材非金属矿工业设计研究院的沈君麟教高建议国内高纯超细石英粉生产企业,应该根据自身原料的特性和市场需求及发展趋势,适当增加不同类型的超细研磨和超级分级设备。包括生产100nm—200nm的超细研磨设备,以适应市场需求发展的需要。

 

针对设备问题,来自华南理工大学的王燕民教授在会上提到了新型无轴封立式介质搅拌磨,此设备比现代介质搅拌精细化加工超细设备具有更多的优点,如φ0.1-2.0mm微珠研磨,管网离心分离,无机封结构三大优点,目前已有多家企业采用该设备并产生企业附加值。



对于石英砂产品的检测,来自中国科学院合肥物质科学研究院陈健研究员提到,美国Unimin公司的超高纯石英砂产品是经过反复大量测试才能给客户供货;相比之下,国内的硅料提纯加工企业只进行了非常少的最终产品纯度检测甚至只是抽检,提纯中间过程几乎没有检测的。

 

有鉴于此,陈老师自行开发了独特硅料ICP-OES测试样品制样设备和检测技术,该检测技术的产品硅料纯度比生产过程中不进行检测的提高50%~90%,合格率从30%提高到99%。另外,该技术有效解决了石英砂提纯过程不检测所带来的产品质量波动大的问题,而且具有测试速度快、成本低的优势。


四、高纯石英砂的应用技术

 

随着国民经济和科学技术的飞速发展,石英砂的应用己不再局限于玻璃制品、建筑材料等对原料质量要求不高的传统领域,而更多的开始涉入高新技术产业领域,如半导体技术、薄膜材料、原子能、光纤通讯电缆材料以及国防科技尖端等诸多方面。

 

传统领域,济南大学的陶珍东教授提出硅微粉在耐火材料及不定形耐火浇注料中的应用,认为耐火材料的耐压强度和抗渣性能随着硅微粉加入量的增加而增大,但其线变化率也增大,不利于筑炉,所以应该控制硅微粉的加入量,一般为1%~3%。硅微粉能够提高不定性耐火材料的耐高温性和耐久性。



高新技术产业领域,来自山东工业陶瓷研究院设计院栾强高工指出石英材料可以实现飞行器通讯、探测、制导等信号传输,以及为突破超高声速下的气动加热提供防热/隔热/透波/承载一体化材料。目前主要是将熔融石英陶瓷石英纤维增强石英陶瓷、碳纤维增强石英陶瓷、石英纤维隔热材料等材料应用到天线罩/窗、隔热罩/瓦、烧蚀帽、空气舵前缘等产品中。

 

五、会议总结


高纯石英砂是大规模及超大规模集成电路、光纤、激光、航天、军事中的基础材料,其需求量越来越大,已经成为国民经济的战略性产品。随着优质水晶资源的枯竭,需要优先进行高纯石英砂制备技术的深入研究,尽快掌握石英砂的提纯改性以及检测技术,打破国外垄断,形成自己具有独立知识产权的技术。

 

石英砂精细加工与应用技术交流会,十余位专家几乎囊括了石英砂产业链的上中下游,专家们的思维碰撞产生了层出不穷的石英砂精细加工新思路、新技术,为企业及研究人员提供了明确的研究方向。康庄大道已铺好,石英砂行业发展正当时!

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