中国粉体网讯 熔融石英又称石英玻璃，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，但与国外先进技术水平相比，在石英玻璃的高纯度、熔制设备和节能控制方面还有较大差距。
熔融石英行业现状
熔融石英分为透明和不透明两大类。透明熔融石英又可分为普通石英玻璃、高纯石英玻璃和掺杂石英玻璃。按照产品形状可分为：管材、棒材、板材、坩埚、钟罩以及石英玻璃纤维石英棉。从特殊功能方面还有低温膨胀熔融石英、耐辐照熔融石英、透紫外线或红外线熔融石英玻璃等。
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。
熔融石英工业在近几十年发展特别迅速，国内外各熔融石英企业为适应不同领域的需要开发了许多新品种。如德国HERAEUS公司开发的低羟基熔融石英玻璃、粉料光学级熔融石英玻璃、合成光学级熔融石英玻璃以及不透明熔融石英玻璃。美国GE QUARTZ公司开发的用于紫外线杀菌灯的掺钛管、用于特种电光源的掺铈管以及具有超高纯宽紫外线透过能力的熔融石英玻璃等。
国内方面，釆用连续熔化工艺制造电光源用熔融石英玻璃管已经形成规模，一些产品已经赶上国外先进水平，且由于价格较低具有很强的竞争力。但目前熔融石英生产过程中的能耗问题导致了企业的生产成本在不断增加，利润空间减少，行业发展受阻。据中国粉体网编辑了解，能源消耗占熔融石英生产成本的50%以上，能耗问题已成为制约硅材料产业发展的瓶颈。
除了能耗问题，另一主要技术难题是选择保温效果好且不与熔融石英反应和选择设计研究不影响熔融石英质量的耐火材料。目前国内对熔融石英生产用耐火材料的报道几乎为零，极少数的报道也主要是针对石英玻璃管连熔炉用耐火材料方面进行的研究。因此，优化熔融石英生产过程的运行及结构、设计研究耐火材料和对关键设备研制改造，降低生产过程的能耗，提高熔融石英的品质，是我国石英玻璃行业亟待解决的问题。
熔融石英应用前景
熔融石英突出的优越性是其具有其他材料所没有的独特的综合性能，即非常低的热导率、极好的抗热振性，很高的变形温度和软化温度，很低的热传导能力，很低的介电损失和从紫外线到红外线的极宽的光谱范围内的光学透过能力。
在电光源行业中的应用
电光源是将电能转化为光能的器件，广泛用于日常照明、工农业生产、国防和科研等方面。熔融石英电光源主要产品包括低强度的节能灯、杀菌灯以及高强度的汞灯、钠灯、金属卤化物灯等，除此之外还包括红外线灯、紫外线杀菌灯等。杀菌灯主要用于医疗卫生、饮食行业、消毒处理。汞灯、钠灯主要用于大型广场及道路照明。
在光纤行业中的应用
熔融石英材料是生产光纤预制棒和光纤生产过程中主要的辅助配套材料，没有质量优异的原材料就无法生产出质量稳定的光纤产品，从而无法进行规模化生产。高纯熔融石英基管是MCVD、PCVD及其衍生工艺技术中重要的原材料之一，它有严格的尺寸和纯度要求，在光纤制造过程作为新层的沉积基管，要求为光导级，由此可见对材料的纯度和内在质量要求很高。
熔融石英材料是光纤预制棒的重要基础材料，而且熔融石英制品也贯穿于制棒和拉丝等光纤生产的全过程，目前我国的部分光纤用石英玻璃制品已达到了一定的水平，但缺少尖端产品，如高精度、高纯度的石英玻璃基管、外套管。
在电子信息、半导体行业中的应用
我国电子信息、半导体制造发展迅速，与此同时对关键材料也提出了明确的要求，促进了相关产业的迅猛发展，熔融石英制造业成为电子信息、半导体、集成电路行业发展的受益者。因石英玻璃的高纯度、耐高温、低的热膨胀等优良性能而被大量采用。如：在对单晶硅片进行掺杂、扩散、氧化、退火等关键工序中使用的熔融石英扩散管；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。
在光学行业中的应用
由于熔融石英的各项优良性能，所以在各种光学系统中、高、低温光谱测试系统中，广泛用作透镜、棱镜、照相机镜头、天文望远镜等。因熔融石英的高透过和耐高温性能而广泛用于工业窑炉、锅炉及其他高温场合的高温观测窗口。在激光技术方面，各类石英光纤、滤紫外线石英玻璃等广泛用于激光医疗、工业激光加工、激光测距、传感、仪器仪表等领域。
在航空航天行业中的应用
熔融石英具有很低的热膨胀系数和优良的耐辐照性能，因此，它在航空业有广泛用途。美国康宁公司研制的代号7971熔融石英具有超低膨胀系数，在0~200℃范围平均线性热膨胀系数为零，热稳定性特别好，密度低、刚度好、磨光性能好。用该类熔融石英制作大型天文望远镜坯料，可制作直径3.96m镜坯。滤紫外线耐辐照熔融石英具有很好的抵御高能射线的能力，同时可以过滤紫外线以保护内部传感器。熔融石英还可以作为结构件被用在太空飞船和航天飞机上。
在其他行业中的应用
在雷达上作为超声延迟玻璃，超声信号在熔融石英中的传播速度要比金属小十倍，并且具有延迟温度系数低的特性。如果将大型熔融石英加工成多边形，超声波在多边形玻璃中多次反射后可以延迟1微秒以上，这样可以从一系列反射中识别移动目标的雷达信号，并可测定移动目标方位，具有现实意义。
在化工行业中，由于熔融石英具有耐酸、耐高温、化学纯度高等特性，是一些化工生产设备的理想材料。实验室精馏水制取也一般采用石英玻璃精馏塔。
在冶炼行业中，熔融石英也是必不可少的材料。为测定钢铁液面温度，外罩为透明熔融石英。工业窑炉上，熔融石英通常被作为高温观察窗以观察炉内熔化情况。可抵御300℃的温差。
另外熔融石英具有热膨胀系数极低、化学稳定性极好的特点，因此可用来制造精密仪器，如：波长表、干涉仪、重力仪、陀螺仪等高精仪器。
总之，熔融石英由于其优越的性能，被广泛用于各行业。随着科学技术发展，其应用前景必将更广阔。
参考资料：
慎舟：熔融石英块状石英原料浸出提纯技术及机理研究，武汉理工大学
蒋丽微，等: 熔融石英行业现状与发展前景，河南科技大学东海硅产业节能技术研究院
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