摘要：5N级高纯石英砂是指二氧化硅（SiO2）含量达到99.999%以上的高纯度硅基材料。这种材料几乎不含任何杂质元素，保证了高纯度硅材料的特殊物理和化学性质。5N级高纯石英砂是当今高科技领域中不可或缺的材料，广泛应用于多个高科技领域。半导体领域主要是用于制造半导体
5N级高纯石英砂是指二氧化硅（SiO2）含量达到99.999%以上的高纯度硅基材料。这种材料几乎不含任何杂质元素，保证了高纯度硅材料的特殊物理和化学性质。5N级高纯石英砂是当今高科技领域中不可或缺的材料，广泛应用于多个高科技领域。半导体领域主要是用于制造半导体器件，如集成电路、芯片等，对纯度要求极高。光伏领域，用于制造太阳能电池板，提高光电转换效率。液晶显示领域，用于制造液晶显示器中的关键部件，提高显示效果和稳定性。在其他高科技领域如光电子、通信等领域也有广泛应用。
5N级高纯石英砂具有出色的电学性能，适用于对电学性能要求极高的场合。这种材料能够在高温环境下保持稳定，不易发生变形或失效。对多种腐蚀性物质具有良好的抵抗力，延长了使用寿命。具有低热膨胀性和高度绝缘性，适用于各种极端环境。
2023年，硅料为产业链供给瓶颈环节，5N级高纯石英砂作为制造石英坩埚、半导体和太阳能电池等高科技产品的重要原料，随着5G、人工智能、物联网等新兴技术的快速发展，高纯石英砂需求量进一步提升。据市场研究机构的数据，全球高纯度硅基新材料市场规模已经超过100亿美元，预计未来几年全球高纯度硅基新材料市场将保持10%以上的年增长率。
资金、技术工艺壁垒
高纯石英砂提纯拥有“两高一长”的特征：高纯度要求、高端设备投资以及较长扩产周期。从纯度要求来看，纯度是衡量硅基材料产品质量的关键因素，并且硅料企业需在工艺流程、包装及运输过程均需具备较强的技术优化及管控能力；从设备投资额来看，据 CPIA 统计，高纯石英砂提纯生产线设备投资成本约在 10.3 亿元/万吨，处于较高水平，产线的重资产属性也因此导致了硅料行业较长的扩产周期。
美国、挪威、日本、俄罗斯、英国、德国等国家制备出5N级别高纯石英产品:目前可规模化量产的最高纯度可以达到99.999%(5N)及以上，全球能规模化量产5N级别的的国家有限。
我国5N级高纯石英砂提纯项目属于国家“卡脖子”项目，低、中端高纯石英砂已实现国产化，而5N级以上高纯石英砂以海外进口为主。主要是由于5N级高纯石英砂提纯生产具备较高技术及资金壁垒。
高纯石英砂的制备
高纯石英砂的制备方法分为物理法（也称机械粉碎法）和化学合成法两种。机械粉碎法是以天然水晶为原料，将其粉碎后经过磁选、浮选、酸浸、干燥、焙烧后，得到成品石英，该种工艺主要受到提纯工艺技术成熟程度、天然水晶纯度的限制和储量日渐枯竭的制约。
化学合成法是用含硅化合物（如SiCl4、CH3SiCl3和Na2SiO3等）进行化学合成，其又可分为气相合成法和液相合成法（化学沉淀法、溶胶-凝胶法、四氯化硅液相水解法等）工艺过程。相较于天然高纯石英提纯后的产品，合成石英砂可以实现更高的纯度，有望达到6N-7N级别，但工艺较为复杂、设备要求高，影响了大规模工业应用的发展。目前化学合成法制备高纯石英砂包括气相合成法、化学沉淀法、溶胶-凝胶法、四氯化硅液相水解法。
5N级高纯石英砂的企业
美国矽比科（原尤尼明）
代表着世界高纯石英砂生产的最高水平。长期垄断着国际高纯石英砂市场，产品广泛应用于电光源、光伏、半导体、光纤、光学等各个领域。具备生产5N级高纯石英砂的能力。
挪威TQC
由法国Imerys SAS公司和挪威Norsk Mineral AS公司合资成立，原料主要产自美国的花岗伟晶岩和挪威的德拉格花岗伟晶岩，其生产的高纯石英砂主要应用于半导体、光伏、光学等领域，部分产品也可达到5N级别。
三菱化学
日本最大的化学公司之一。是目前唯一大规模量产合成石英砂的企业。是目前唯一大规模量产合成石英砂的企业，其合成石英砂采用硅醇盐法制得，纯度可达到7N级，虽然成本较高，但品质卓越，被用作半导体器件、光伏用石英坩埚等产品的原料，可生产5N级别高纯石英砂。
俄罗斯Russian Quartz LLC
成立于1966年，位于俄罗斯南乌拉尔地区的克斯特姆（Kyshtym）镇，地处乌拉尔山脉东麓，接近欧洲和亚洲的地理边界。是全球市场上高纯度石英砂的主要竞争者之一，拥有丰富的石英矿藏和先进的提纯技术。生产的高纯度石英砂系列产品以“Russian Quartz”（RQ）为品牌名，其高纯度石英产品因化学纯度高、透明度高而备受推崇，广泛应用于太阳能和半导体工业等领域。
澳大利亚Creswick Quartz
自1996年以来一直在开展石英业务，致力于生产高质量的高纯石英砂。公司产品因杂质含量极低而备受市场青睐，广泛应用于光伏、半导体、光学玻璃等多个领域。Creswick Quartz生产高纯石英的原料主要来自澳大利亚Creswick/Smeaton Victoria金矿废石。该矿地表尾矿中预测的高纯石英资源量可达100万吨，矿石质量优异，杂质元素尤其是B和P含量低。这些特点使得Creswick Quartz能够生产出高质量的高纯石英砂产品。高纯石英砂产品经过严格的选矿加工，形成CQL系列产品。档次最高的产品可以达到粒度约6mm，杂质元素含量极低，如Al
江苏太平洋石英
一家集科研、生产、销售为一体的高端石英材料深加工企业，是国内第一家、全球第三家具备规模化生产高纯石英砂的企业。生产的石英材料广泛应用于光源、光伏、光纤、光学及半导体等领域。具备生产高纯度石英砂的技术实力，包括5N级高纯石英砂。
菲利华
立足于石英玻璃领域，专注于开发气熔石英玻璃、合成石英玻璃等材料。是国内外具有较大影响力和规模优势的石英材料及石英纤维制造企业。生产的高纯石英砂品质优良，满足5N级要求。
凯盛科技
凯盛科技合成石英砂项目目前已完成主体工程建设，静设备、动设备安装完成，电气、仪表、阀门安装基本完成。产品纯度可达 6N - 7N。公司合成石英砂项目正按计划进行建设，部分工段涉及化工领域，安装建设要求高。凯盛科技的合成石英砂项目在履行相关手续后，可进行带料试生产。
润优新材料
专注于高纯石英砂及石英制品的研发及生产。原矿主要来自于印度、俄罗斯、巴基斯坦等地，品质稳定、均一性较好。能够生产光伏坩埚用4N8级高纯石英砂，部分型号的纯度能够稳定达到5N级别。
江瀚新材
江瀚新材的6N级石英砂是一种采用化学合成工艺制备的超高纯合成石英砂，具有广阔的市场前景。该石英砂已经实现中试质量目标，公司计划全力推进项目建设，预计将于2025年12月建成投产，该项目拟投资 3.75 亿，设计产能为 2000 吨。2024 年 5 月中试结果已达到预期技术指标和质量指标，目前处于产业化阶段，但面临国内缺乏满足合成技术高温高压需求设备的问题，正在寻求解决方案以实现规模化生产 。
壹石通的高纯石英砂制备技术是一种新型的制备工艺，有别于传统依赖稀缺优质矿石资源的技术路线，可通过 “人工模拟自然过程” 的合成技术实现高端高纯石英砂的量产，且已取得相关发明专利，拥有完整的自主知识产权210. 其产品纯度能够突破 4N8 级别（SiO₂含量≥99.998%），平均纯度可达 5N 及以上（SiO₂含量≥99.999%），同时可根据客户需求将铝（Al）含量有效控制在 10±2ppm 范围内，主要用于光伏石英坩埚内层砂以及半导体相关领域。
中旗新材
专业从事人造石英石装饰材料研发、生产、销售和服务的高新技术企业。具备生产高纯石英砂的能力，包括5N级高纯石英砂。
江苏鑫亿鼎
鑫亿鼎攻克了电子级石英砂的提纯难题，成为国内首家可以将石英砂纯度提高到 “6 个 9” 的企业，实现了电子级石英砂的自给自足，打破国内主流石英砂80%纯度“天花板”，打破国外技术壁垒解开“卡脖子”难题。
新金路
新金路石英砂生产线采用国产矿制出了 99.99897% 纯度的石英砂，已具备接近 5N 高纯半导体级石英砂的技术，下游市场开拓正在积极推进。
中触媒新材料股份有限公司
中触媒承担的 “液相合成法制备高纯石英砂技术工艺及放大项目” 入选 2023 年大连市重点科技研发计划项目拟立项名单。该技术不仅增加了市场产能，促进半导体、光伏等相关产业链的整体、协同发展，还有效解决了“卡脖子”关键环节，有望在高纯石英砂（>5N）领域实现国际领先，做到国产化替代。同时，该技术具有环境友好的特点，可实现硅资源循环利用，符合国家节能减排及“双碳”政策，走可持续发展的“双赢”路线。
来源：石英产业
