[發明專利]制備高純石英砂的方法

無效

• 申請號: 201010284139.5
• 申請日: 2010-09-14
• 公開（公告）號: CN101948235A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 鄭運嶺;范中峰
• 申請（專利權）人: 山東海友工貿有限公司
• 主分類號: C03B20/00
• 分類號: C03B20/00
• 代理公司: 泰安市泰昌專利事務所 37207
• 代理人: 姚德昌

一、技術領域

本發明涉及一種制備高純石英砂的方法，尤其是一種適用于石英坩堝的高純石英砂的制備方法。

二、背景技術

石英玻璃因為它具有一系列特殊的物理、化學性能，如耐高溫性能、熱膨脹率極小性能、極佳的光譜特性能、耐酸性能和極好的電絕緣性能，石英玻璃被廣泛地應用在制造集成電路中，石英玻璃的主要產品為大規模集成電路用高純耐高溫石英玻璃管、電弧法石英坩堝(太陽能級和半導體級)、光通訊用石英玻璃和電光源用石英玻璃。

石英玻璃的主要原材料是高純石英砂，高純石英砂具有極好的化學穩定性、高絕緣耐壓能力和極低的體膨脹系數。是電子核心器件、光導通訊材料、太陽能電池等高新技術產業不可缺少的重要原材料，是生產石英坩堝、制造單晶硅棒容器、芯片的基礎原料，高純石英砂一般是指SiO₂，含量高于99.99％的石英粉，是石英玻璃和石英坩堝的主要原料，其高檔產品被廣泛應用在大規模集成電路、太陽能電池、光纖、激光、航天、軍事等行業中。

特別是應用在石英坩堝中，石英坩堝是拉制單晶硅的消耗性器皿，每生產一爐單晶硅就用掉一只石英坩堝，因為單晶硅是生產大規模集成電路和太陽能電池的主要原料，所以對石英坩堝的要求十分苛刻，按照使用范圍不同，石英坩堝可分為：太陽能級硅單晶坩堝和集成電路級硅單晶坩堝。石英坩堝的幾何尺寸和外觀是生產工藝確定的，而純度是由原料確定的。石英坩堝用的原料要求純度高、一致性好、粒度分布均勻，有害成分高時會影響坩堝的熔制，影響其耐溫性，還會出現氣泡、色斑、脫皮等現象，嚴重影響石英坩堝的質量，隨著能源日益緊缺和環保的壓力促使各國都掀起了開發、利用太陽能和可再生能源的熱潮，開發和利用太陽能已成為各國可持續發展戰略的重要組成部分，太陽能利用技術在研發、產業化、市場開拓方面都取得了長足的發展，成為世界快速、穩定發展的新興產業之一。

由于高純石英砂關系到國家的長遠發展，是一個國家高新技術可持續發展的必要條件，因此高純石英砂的戰略地位非常重要，其高端產品的制備技術被美國、德國、俄羅斯等少數國家所壟斷、并限制技術和產品出口。我國石英砂的提純和規?；_采目前依然處于艱難的探索階段。隨著國內太陽能電池產業的迅猛發展，預計未來五年內我國石英玻璃行業將保持15-20％以上的速度持續增長，我們預測至2012年我國石英玻璃用石英原料用量將達到20萬噸，其中高檔石英原料將占的比重越來越大。預計至2012年我國石英玻璃行業的總體市場規模將超過70億元，其中高純石英砂的缺口市場規模約在21億元左右。這對我國高純石英砂行業來說是一個機遇也是一個挑戰。因此高純石英砂是一種重要的原材料

最初高純石英砂是由一、二級水晶加工而成，隨著一、二水晶資源的逐步枯竭，自上世紀70年代，各國家開始探索用普通石英礦代替水晶制備高純石英砂，到20世紀90年代，用普通石英已加工成了高檔石英玻璃使用的石英粉。國外早在20世紀70年代就開始研究利用普通石英制備高純石英砂的技術，目前美國處于領先水平，其特點是工業化產量大、制備專業化、自動化程度高、檢測水平高、產品質量穩定現有的高純石英砂被美國、德國、俄羅斯等少數國家所壟斷。

我國從20世紀80年代末開始研究石英玻璃的普通石英原料，已經取得一定進展，所研究的產品能夠達到二、三、四級水晶的水平，但是只適合于中、低檔石英玻璃，高純低羥基石英原料的技術距離世界先進水平還有一定的距離，還沒有形成具有自主創新、自主知識產權的技術，工業化生產的石英玻璃原料純度不能達到高純石英砂玻璃原料的要求，高品質石英玻璃原料基本依賴進口，制約了我國石英砂玻璃行業的發展。