• 2024-10-18 10:16:53
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不同领域石英消费量及产值

     2021年,我国消费石英砂总量约为1.17亿t(不含砂石骨料),矿石初步加工而成的石英砂原料总产值约390亿元(不含下游产业延伸),其中4N5级以上高纯石英砂产量8万t,产值约32~40亿元,约占整个石英产业总产值的8.4%。

     在石英的各个应用领域中石英砂消费量较大的领域有玻璃(约3400万t)、铸造(约3300万t)、硅铁冶炼(约1050万t)、压裂砂(超过1500万t)、工业硅(约582万t)以及陶瓷(约500万 t)等,累计消耗量超过了整体用量的 88%,见图1。

     石英砂产值较大的消费领域有玻璃用石英砂(约114亿元)、高纯石英砂(32亿元)、铸造石英砂(约49.5亿元)、压裂砂(约45亿元)、工业硅用石英砂(约34.92亿元)以及硅铁冶炼用石英砂(约31.47亿元)等,累计产值超过整体产值的 80%,见图2。其中,高纯石英砂在整个石英产业中,产量占比不到1%,产值却达到了14.9%,高纯石英砂体现出产量小、产值大、附加值高的特点。

主要应用领域产业现状分析

1、玻璃行业

     玻璃行业是石英资源消费量最大的领域，广泛应用于建筑、汽车、新能源等领域，2021年我国玻璃产量为101665万重量箱，合计石英砂消耗约 3406万t。玻璃行业主要产品类型有平板玻璃、器皿玻璃、钢化玻璃、光伏玻璃、电子玻璃等。

     目前我国制造平板玻璃、钢化玻璃等常规玻璃所用石英资源要求较低，可从规模大易开采加工的石英砂岩、石英岩等资源中获得,不同用途玻璃用砂价格并不一致,目前整体砂的价格在200~300元。制作光伏玻璃等低铁超白玻璃的石英砂要求较常规玻璃稍高(见表1),可以通过对部分优质的石英砂岩、脉石英、石英岩、天然石英砂等资源加工获取,光伏玻璃用砂价格500~700元/t。

     玻璃下游需求主要来自于房地产、汽车、家电、光伏日用器皿和电子等行业,其中地产以及与地产相关的需求占到了玻璃下游需求的75%,受房地产等行业需求不振的影响,未来常规玻璃需求增长缓慢;在“双碳”目标推动下,我国光伏产业快速发展,新增装机量不断提升,新增装机量年复合增长率为23%,未来光伏玻璃将持续高速增长。

2、铸造

     铸造砂是除玻璃外石英资源的第二大消费领域,石英砂年消耗约3300万t,主要资源来源为石英砂岩天然石英砂等。铸造用石英砂要求价廉易得、铸型制造简便、具有高的耐火度和热稳定性,通常要求铸造砂中含泥量低,Si0,含量在90%以上(较大的铸钢件则要求SiO,含量在 97%以上),适宜的颗粒形状和颗粒组成,不易被液态金属润湿。2021年我国铸造砂产量达到3300万t,铸造砂价格在 100~200元/t之间3D 打印砂为铸造型砂中较为特殊的型砂,随着3D打印技术快速发展,是目前铸造砂中用量增长较快的新类型，3D打印砂通常要求石英颗粒强度高，Si0,>90%，AL0:<10%,CaO+MgO<0.6%,Na,O+K,O<0.4%含泥量≤0.2%,粒度 0.053~0.3 mm。

3、工业硅

     工业硅是由硅石和碳质还原剂在矿热炉内冶炼而成的产品,位于硅基新材料产业链的初始端,通过工业硅可以加工制造单晶硅、多晶硅、有机硅、铝合金等基础材料,是光伏、半导体、有机硅、硅合金等下游产业的重要原料(图3)。由于利用化学冶炼方法获得,因此工业硅可以从各类品质石英资源获得，2021年我国工业硅产量达到261万t,消耗石英砂580万t主要从石英砂岩、石英岩、石英砂、脉石英等资源获取。

4、硅微粉

     硅微粉是由天然石英或熔融石英经破碎、球磨浮选、酸洗提纯、高纯水处理等工序加工而成的微粉具有硬度大、导热系数低、耐高温、绝缘和化学性能稳定等优点,广泛用于覆铜板、环氧塑封料、涂料、建筑、电路板、陶瓷等领域。

     大部分硅微粉可以利用石英砂岩、石英岩、脉石英、天然石英砂以及粉石英等资源加工制得;优质的高纯球形硅微粉多用于半导体电子等封装材料,这些产品要求纯度高、放射性低绝缘等特点,通常需要利用纯度>99.99%的高纯石英加工制备,并且对Th、U等要求严格,通常利用优质的脉石英加工制得。2021年我国各类型硅微粉产量达到60万t(含混凝土、耐火材料等领域用硅微粉)结晶硅微粉、熔融硅微粉、球形硅微粉等中高端产品也达到了近30万t。

5、治金行业

     冶金行业是石英的主要消费领域,石英可以作冶炼添加剂、熔剂炼制各种硅铁合金,炼钢时加入硅铁合金,能够节能、去氧等,2021年冶金行业消耗石英砂约1049万t。炼铁用硅石通常要求 SiO,>97%A1O:<1%、P,0,<0.03%、Ca0<0.8%,各类杂质中,磷含量是最重要的指标,会对后期钢铁冶炼产生影响,特级硅铁除P外,TiO,也为必检项目。此外,利用石英制造的碳化硅具有硬度高、化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好等特点,广泛用于磨料、耐磨剂、磨具、高级耐火材料等领域。

6、化工行业

     化工领域主要利用纯碱和石英砂为原料制作硅酸钠。硅酸钠又称水玻璃,是制造硅胶、白炭黑、沸石分子筛、偏硅酸钠、硅酸钾钠等各种硅酸盐类产品的重要原料,广泛应用于轻工业、机械、建筑、石油催化等领域。目前,在硅酸钠各应用领域中,洗涤剂及制皂工业的用量最高,约占33%; 其次是白炭黑,用量约为25%; 造纸业用量约为13%,黏合剂约占10%(见图4)。

     生产硅酸钠对石英砂要求纯度较高,至少达到容器玻璃级石英砂标准,通常硅酸钠要求SiO,>99.5%、ALO:<0.01%、Fe,0,<0.03%、Zr0,<0.01%。2021年中国硅酸钠产量约为464万t,消耗石英311万t。石油压裂砂支撑剂是随同高压溶液进人到地层中,充填在岩层裂隙中,以起到支撑裂隙作用的材料,填充支撑剂后油气通道通畅,能够增加油气产量。

     目前国内外使用的石油压裂支撑剂主要有石英砂、陶粒支撑剂和覆膜支撑剂。与传统的陶粒支撑剂和覆膜支撑剂相比,石英压裂砂具有化学性质稳定、强度高,密度适中、价格低廉、环保等优点,但受运距影响较大。压裂砂支撑剂对石英要求通常为:粒度(各种规格 106~3350um,各规格压裂砂粒径要求相对均一)球度(不低于0.6)、酸溶解度(<5%)、抗破碎度等; 石英纯度无要求。

     中国目前已投入开发的压裂用石英砂主要分布于宁夏青铜峡、河北围场、内蒙古赤峰和通辽等地区,国内重大油田气田附近压裂砂市场供不应求，2021年，我国压裂砂产量约1500万t,预计2024年全球压裂砂需求将达到 1.81亿t,2019-2024年年均增长 8%(复合年增长率,CAGR),市场前景广阔。

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