中国粉体网讯 熔融石英又称石英玻璃。石英玻璃是玻璃态SiO2的统称，英文称作“Silica Glass”、“Quartz Glass”或“Vitreous Silica”,是以天然石英，包括硅石、水晶为原料，经高温熔融而制得的一种过冷液体，我国的石英玻璃产业随着我国国防科技和军事工业的发展而快速发展，石英玻璃的产量和质量得到很大提高。江苏省东海县的石英原料储量大，纯度高，是中国的硅材料产业基地。作为我国熔融石英原料生产基地，东海年产优质熔融石英原料20万余吨。
一、熔融石英的分类
按照分类方式的不同，石英玻璃可分为多种类型。比如从应用的角度，石英玻璃可分为不透明石英玻璃、透明石英玻璃、光学石英玻璃、特种石英玻璃等；根据产品形状，石英玻璃可分为棒材、管材、板材、坩埚、纤维及其制品、灯工制成品及其他异形件等。根据国内外普遍使用的石英玻璃分类方式，可按制备工艺将石英玻璃分为以下几类:
透明石英玻璃中SiO2含量大于99.95%，是以高纯石英粉或四氯化硅等为原料经高温熔制而成；不透明石英玻璃中SiO2含量大于99.80%，是以普通石英粉和石英砂为原料高温熔制而成。
二、熔融石英的性质
熔融石英石氧化硅的非晶态。熔融石英块体的外观为无色透明，而颗粒呈白色粉末状，这是因为光线在小颗粒间的折射和衍射造成的。
石英玻璃网络结构图
熔融石英具有耐酸、耐高温、化学纯度高等特性，是生产化工设备的理想材料，实验室精馏水制取采用的就是石英玻璃精馏塔。
石英玻璃具有高度紧密的结构网络，同时原子间具有很高的键强，因而其具有非常低的热膨胀系数、电导率和较高的机械强度、耐热温度、抗热冲击性、抗腐蚀性、介电性能、化学稳定性。
石英玻璃主要的电学特性是高介电强度、很低的介电损耗和导电性，所以其被广泛用于制造高频高压绝缘子，特别是在高温和承受较高机械应力的环境中。
三、熔融石英的应用
熔融石英因其具有优良的物理化学性能，被广泛应用于电子、电器、军事、航空航天、光通讯、电光源、化学工程、冶金、仪器仪表、光学镜头、防腐材料、耐火材料、半导体集成电路、核工业、激光技术等高科技领域。
（1）电光源行业中的应用
电光源将电能转化为光能，在日常照明、工农业生产、国防和科研等方面被广泛应用。常见的低强度的节能灯、杀菌灯以及高强度的莱灯、钠灯、金属卤化物灯、红外线等、紫外线杀菌灯都是熔融石英电光源产品，杀菌灯被广泛应用于饮食行业和医疗卫生行业。
（2）光纤行业中的应用
熔融石英材料不仅是光纤预制棒的重要基础材料，而且光纤生产的全过程也离不开熔融石英制品，好的原材料是生产质量稳定的光纤产品的保障。高纯熔融石英基管作为MCVD、PCVD及其衍生工艺技术中的重要原材料尺寸和纯度都有严格要求，比如说新层的沉积基管，要求为光导级。
（3）航空航天行业中的应用
熔融石英具有热膨胀系数低、优良的耐辐照性能，因此，在航空航天中被广泛应用。美国康宁公司研制的代号7971熔融石英在0~200℃范围平均线性热膨胀系数为零，热稳定性好，密度低、刚度好、磨光性能好，用此熔融石英可制作直径3.96m镜坯用于大型天文望远镜。滤紫外线耐辐照熔融石英可以过滤紫外线保护内部传感器，熔融石英作为结构件在太空飞船和航天飞机上被广泛应用。
（4）电子信息、半导体行业中的应用
熔融石英制造业迅速崛起。在对单晶硅片进行掺杂、扩散、氧化、退化等关键工序中使用熔融石英扩散管；硅片外延工序使用的石英钟罩；硅片酸洗和超声波清洗工序使用的支架；控制单晶硅工序中使用的石英坩埚等。
（5）熔融石英在人造花岗石中的应用
人造花岗石是用树脂、填充料、增强剂、硬化剂、内部脱模剂等配料，调制混合料，注入所需形状的模具，加热固化而成，现已商品化，广泛用于洗面和橱柜台面、洗面盆、浴盆等。
周忠华曾在《熔融石英在人造花岗石中的应用》中介绍了一种熔融石英并进行试验，得出结论：在丙烯酸树脂液中配合钠离子浓度在2ppm以下、平均粒径为3~50μm熔融石英填充料和硬化剂配料，制成的人造花岗石色调稳定，透明性好，而且不降低耐水性和耐沸水性，表面硬度高，耐损伤性好。此外，海外一家企业利用熔融的取代原用石英，生产出耐水性和耐沸水性不降低，表面硬度和耐损伤性又高的人造花岗石。
（6）其他行业中的应用
超声信号在熔融石英中的传播速度比金属小，延迟温度系数低，可作为超声延迟玻璃应用在雷达上。超声波经大型多边形熔融石英多次反射可以延迟1微秒以上。通过被反射的雷达信号测定移动目标的方位，具有实际应用价值。
四、熔融石英制备工艺
将精选的优质硅石原料（SiO2含量＞99%），如脉石英等破碎成小颗粒，在石墨棒加热炉（用优质钢板卷制成一定容积的圆柱形炉体）内熔融，直接冷却后破碎、分级成块状。在熔融石英熔制设备方面，我国大部分企业仍在沿用单碳棒电阻加热的初级生产设备，在控制上仍是恒功率加热，熔制过程中的能耗较高。
熔融石英的制造工艺特殊，与一般玻璃制品不同。生产熔融石英有两大难点：一是熔化温度高、黏度大，气泡很难排除；二是熔融石英要获得优良性能必须提高纯度，杂质总量小于万分之一。
石磊等在《一种节能型连续熔融石英炉的设计》一文中，针对传统石英熔融炉以石英自身熟料为隔热材料导致熔融炉外温度高、能量耗散大、不能够连续生产的缺点设计了一种节能型连续熔融石英炉，该炉采用三层保温材料可有效降低散热能耗。同时对在连续生产过程中出现的堵料现象分析了原因，然后有针对性的进行了加热功率以及保温材料结构等方面的优化调整，并且通过仿真模拟得到了较理想的温度场，避免了生产过程出现的堵料现象，从而使石英炉的出料更加顺畅，达到连续生产和节能的目的。
五、不同熔点对熔融石英的影响
朱经纬等在《不同熔点对熔融石英的影响》一文中，通过实验获取粒径为75μm的原料石英砂的熔点，对比原料自身物性，分析出如何获得优质的熔融石英。文中的原料石英砂先被前置处理，以获取粒径大小不同的石英砂原料，以方便对比其熔融后的产物，发现粒径在6~50mm的石英砂，在电炉中持续0.5h被加热到1800℃以上可以得到符合企业采购标准的熔融石英。
原料石英砂先经过破碎和磨粉的前置处理，用实验对其熔点和比热容进行测定，石英砂样品熔点约在1722.15℃，并对不同加热工况下的熔融石英进行了研究，发现粒径在6~50mm的石英砂，在电炉中持续0.5h被加热到1800℃以上可以得到符合企业采购标准的熔融石英。
参考文献：
周忠华.熔融石英在人造花岗石中的应用
蒋丽微等.熔融石英行业现状与发展前景
石磊等.一种节能型连续熔融石英炉的设计
朱经纬等.不同熔点对熔融石英的影响
孙元成等.惯性导航系统用石英玻璃材料
