二氧化硅的光明1.doc

二氧化硅的光明太阳能电池的需求提升了熔融石英坩埚市场，而电子、精密铸造、耐火材料市场保持趋向增长。Si02是地球表面蕴涵最丰富的氧化物之一，大概它以广泛的矿物种类来证明自己的存在。市场对Si02矿石的需求，主要是高纯度的Si02需求，通常天然Si02砂的不同等级和石英。然而，更多的热处理和多种合成物工艺已经发展为在Si02产品范围内的生产加工，通过提高其存在性而应用于高科技领域中。在这篇文章中，我们主要讨论经过融合的天然Si02砂通常在炭电极炉中，并被称熔化硅（熔融石英）。熔融石英和颗粒等级中Si02纯度范围在99.4%-99.9%，并提供-4目到5的粒度范围。它具有耐高温，耐高压，耐腐蚀的特性，用于电子工业中环氧树脂材料（EMC）、耐火材料、精密铸造。在现阶段，太阳能电池市场正处于成长中，或者光电池的市场需求量增加，都提高了专门陶瓷生产者对熔融石英的需求量。熔融石英不能与高纯度石英玻璃（99.999% Si02）相混淆，熔融石英玻璃，特别纯净的天然石英，Si02使或人造Si02混合而成，并被用于加热，照明，光学仪器，半导体，纤维组织等方面。没有必要将熔融石英与人造熔融石英区分开，用综合技术从高纯度化合物中提取的，应用高级别的光学产业中。供应摘要在熔融石英产生中有两个主要的生产商：美国的C-E Minerals和 Minco INC。然而随着该市场在东亚的发展，和中国生产者的扩张，正呈现出新的市场和竞争者。据统计，这两家公司的容量是全世界200，000 tpa的一半还要多。从世界范围来看，只有很少的生产商提供熔融石英，并且虽然市场在扩大，但生产供应还是可以满足需求的，Bernd Durs,COO of C-E Minerals，对IM说：供应/需求在世界范围内还是平衡的。C-E Minerals没有生产压力，紧接着在1997年，我们综合性厂房的大量扩充，我们没有发现原材料短缺或能源利用率问题。关于来自替代和竞争材料的预兆，熔融石英相对来说并没有受什么影响，Durst berger说：“我们所生产的熔融石英的市场被替代的可能性很小，因为我们的产品是独一无二的”。我们通过最近的矿山工业可以看见，不断上涨的能源价格继续冲击产品价格。矿山熔融产品的供应企业要依靠充足的电力供应（因此矿山设备应位于有充足水力的发电中心，尼亚加拉瀑布，田纳西洲，和Puerto Ordaz），但这些地方特别难以遭受打击。Durste berger说：在美国电力价格的提高，直接与全球范围能源价格的提高有关，它影响工业产品的价格“。C-E矿产（C-E Minerals）C-E矿产的田纳西洲电气矿产厂，叫做TECO，位于Gren ville（田纳西洲），是世界上高纯度熔融石英的领先生产商和最大销售商，注册商标为TEC0-SiL和TECO-Sphere。C-E拒绝透漏它的生产能力和最近的产量。融化混淆？根据美国特种光学玻璃制造商BES光学公司，“熔融石英玻璃“是地球上天然石英或石英砂矿石的开采中提取来的。产品制造商用氢-氧火焰喷射设备来对粉末结晶石英来进行提纯，最终选择不同纯度规格的产品。IM称这个级别为：”高纯度熔石英“，并在文本里几行中描述，不是这篇要评述的主题。然而，关于“熔融石英玻璃”，BES认为这是一种人造无定形的二氧化硅，是将卤化硅通过火焰蒸汽下的水解作用生产出来的。这是极高纯度无定形材料，是一种最透明的光学材料制造，这种材料是产生远紫外线的最佳选择”。光和通用熔融石英棒和管可从化合物的溶解制造中被拉长。纤维光导由高纯度气态硅中所含化合物的热分解制成。IM称上述的生产为“以人造熔融石英”（比“熔融石英“更标准）同样不在本文中进行讨论。这里提及的“熔融石英”来自天然、高纯度石英砂，从Si02比例为99.4%-99.9%的颗粒和粉碎提取。它主要用于耐火材料、精密铸造、电子（EMC）和环氧树脂中的成型，既然熔融石英生产过程中没有除杂质过程，这就要求原材料中的Si02含量必须极高。四种方法可用于熔融石英：碳弧、等离子弧、燃气火焰持续加热，还有最普通的碳电极电熔法。在碳电极熔融过程中，原材料二氧化硅矿石装入炉中，炉中有两根碳棒用来产生电流。加热到2300，融合过程需要4-5个小时，主要视硅矿石而定。一旦全部融合，将熔融二氧化硅浇铸成块，有一个熔融石英芯和一个方石英外层。将熔融石英在球磨机中粉碎，通常粉碎尺寸在-4号筛到5范围内。熔融石英的生产是同融融过程一起开始的。炉的高速旋转引起熔砂在金属壳内壳摊开。当进行加热时，铸块由里向外融合，当完全融合后，铸块从炉中移出并在冷却区域进行冷却。冷却后，铸块脱去其外壳并送入初破碎系统。在这部分，熔融石英直接进行破碎，筛分生产颗粒，或对进料称重，进入连续陶瓷球磨机或断续磨机生产熔融石英粉。由于原材料和加工过程中的质量控制对融合材料来说是极其重要的，因此质量控制是不可缺少的。TEC0-SiL颗粒和粉产品用多层纸包装或用超线袋包装，用于窑制品，冶炼环氧树脂成型，金属铸管和耐熔品。TECO-Sphere粉末，是C-E于1999年开始，运用其专利工艺进行生产，使每个粒成球状。TECO-Sphere主要用于电子工业和其他特殊工业中。C-E是法国Imery公司的子公司，并通过C-E矿产公司在波多黎哥和委内瑞拉的建厂投资新设备，在对熔融石英几逆行能够填加辅助材料后生产出自铝和尖晶石的融合物产品。（C-E公司也生产矾土矿陶土，富铝红柱石和耐熔黏土）。Minco（明科）Minco位于美国田纳西洲中部。Minco早期属于英国人的白瓷土PLC，后来被Imery收购(ImeryS前称Imetal)在1999年。同时C-E矿产也为Imetal的子公司，在美国，反垄断组织正在研究其是否对熔融石英生产已形成垄断。垄断组织发现有两家公司在国内的产量超过了80%，在美国有超过95%的溶解石英用于冶炼，占美国熔融石英总销量的2/3。Hence Minco需要从Imetal中分离出来，并于2000年归熔模铸造经济组织所有。Minco于1970年后期的一种新型炉设计法现已成为工业标准。它将生产率提高了十倍，质量也有相当大的改善，Minco宣称：“这是世界上最有效和最实用的系统。”最近几年Minco投巨资对其产品设备进行升级，并提高其产量。Minco精密融合和研磨能力来增加产量。“改善还包括将方石英的含量降到不可探测的水平，和大范围强磁性吸收的分离设备用来降低强磁性到PPM水平上。Minco还拥有先进的现代化粒度分析系统，发展研磨和混合工艺。Minco生产出的熔融石英Si02含量99.7%，主要供应三种产品的市场需求，熔融铸造、耐火材料和环氧树脂铸膜的混合形成。在增添镁矿石条件下，Minco可生产出高纯度融合氧化镁，用于有关电的，摩擦和耐熔产品市场。PEMCO在美国，小百分比的熔融石英的供应市场是PEMCO，它位于纽约尼亚加拉大瀑布。PEMCO是获得ISO9002认证的熔融石英供应商，从1989年开始为冶炼和其他工业生产提供产品服务。这家公司用高纯度硅矿石和“独特融合技术“生产标准产品，正如用传统工艺生产出客户所要求的规格的产品。2001年，PEMCO耗资100万美圆建起三座新的建筑，一个5000平方尺的仓库装置，一个5000平方尺的炉控制设备，和一个2400尺的维修车间。中国中国的熔融石英市场，据统计大约在30-50，000tpa，在中国东部江苏省北部的东海是高纯度Si02的重要产地且是中国Si02和石英的重要生产基地之一。2004年，国家科学与技术部评定东海的Si02原材料工业基地是国家级的工业基地。获得部级认可的“第一批基地里的主要公司：是“太平洋石英产品有限公司，和连云港福东征友照明与电力机械有限公司，和连云港东海硅微粉有限公司。”然而，中国严重的能源短缺问题，使内地熔融石英工业仍停留在原有水平。从2005年5月1日起，东海县每度电价格上升到0.54元，（合0.06美圆），这严重影响了Si02的价格，现在每吨价格增加200元人民币（24.7美圆）。东海地区周围有200个电力熔融炉，生产容量大约在40，000tpa。较旧的炉尺寸较小，大约在1.10-1.2吨容量，熔融时间在8-12个小时。然而，由于明显提高的电力价格（并且是在市场需求没有提高的情况下提升的），实际运转的炉数只有80台，总容量是在20，000tpa。青岛亚星矿产有限公司总经理James Zhang告诉IM：“在过去的几年里，越来越多的炉已经装好，（熔融石英）的供应已严重过剩，将引起严重的产品积压。虽然一些炉已经停止生产，但仍像处于待转状态。在最近一段时间内，很难期望熔融石英价格会上涨，除非有更多的价格在上涨（如电力），因为一些已停产的炉在电力价格上升以后，很快会再运转起来。青岛亚星矿产有限公司（QAM），成里于1995年，是一家矿产生产和出口公司，它主要厂房在青岛胶洲。在它的矿业投资组合中，熔融石英是处于稳定增长的业务。2005年，QAM建立起一些新的用于融合生产加工的厂房，目的就是增加矿产的生产，比如熔融石英。且还有整体制造。天津黄河冶炼厂需要高纯度天然石英做它的熔融石英原料。起初于2000年在江苏连云港开始投产，三个炉，总计达到300TPM。2004年，其又新建六个炉，生产能力达到900tpm。更有的是这家公司还安装了一个“全方位“的粉碎和磨机系统，包括锤式粉碎机，Barmac粉碎机，成粒打磨机，锆石/铝球磨机和气流分级机。Max Hou黄河冶炼的市场部经理告诉IM：市场现在很稳定。大部分生产商规模小，且产品质量良莠不齐。主要用于耐熔和铸件的内地市场，同时还有传统的日本和南韩市场，且从日本获得很多熔融石英技术。此刻，中国已关闭同日本市场的联系。“就在最近，公司已转让过去的停转的三个熔炉和几个新炉同时运行起来，以便达到较高的电量利用率和较低的生产价格。黄河还安装了空气分离器且能够生产出较高质量的超细粒，如600mesh和1000mesh大小。最近熔融石英的产量是9000吨/年，今年年底准备新建三个炉，我们正在寻找合作伙伴。冶炼的第一级是仔细分类和手工选择。融合后，锭块被粉碎并制成玻璃，从融合石英中进行手工和检查杂志。Hou说：“从纯度的观点，是不可匹配的。”黄河冶炼的主要市场是耐熔材料，电子工业，铸造行业，传统上供应于中国，南韩，日本，美国和欧洲。在更广泛的经济领域，黄河冶炼同中国其他矿产生产商一样面对同样的问题，要处理未来的电力价格上涨，几乎全部矿产和矿产生产的税退还的整体取消，还有人民币升值问题。这家公司还生产棕色融合铝，白色莫来石和融合尖晶石，这些都在位于河南义马的分厂进行生产。另一个中国熔融石英生产商着手准备发掘它的销售潜力，这家公司就是Q矿产（新沂）有限公司。Q矿产专用于制造行业且供产Si02材料，（融合与水晶），比如熔融研磨剂颗粒。这家公司的生产车间位于江苏北部的新沂市。被看作是中国重要生产商之一熔融石英的出口商，Q矿业已建有18个熔炉和必须的工艺设备，生产容量达到1500tpa。Qmin-SIL熔融石英系列产品，由高纯度中国水晶在电熔（1800-2000）下生成的无定形Si02制成，生产的特种工程玻璃，颗粒和粉末的级别可提供不同的最终生产用户所需。通过99.9% Si02的生产,可具有低的热传导率和极好的抗震性。Q矿业的产品主要出口日本，南韩和新加坡，用于EMC填充物；一小部分出口欧洲，用于陶瓷和冶炼所需的添加物。Q矿业的总经理ShuHui说：“我们认为欧洲和北美市场在陶瓷和冶炼耗材上对熔融石英有很大的需求，所以我们准备扩大那里的销售量。印度环球融合石英与联合制造（UFQ），位于Gokula,Bangalore提供200和325mesh的熔融石英粉末。这些可用于耐熔，冶炼和用于电子产品环氧树脂添加剂。熔融石英粉耐熔颗粒和粉末用于钢的耐熔外壳制造（像浇水盘和洗水包之间的遮盖物，浇水盘和铸摸之间的管与喷管）。熔融石英还用于煤焦的制造和冶金（钢板热处理中的滚筒）。粉末还用于玻璃制造，如玻璃瓷中的添加物，浮化玻璃热加工炉的滚动。另外，UFQ的产品还用于玻璃工业，热加工炉，有色金属铸造厂，精密铸造，化学工业，原子工业，和航天工业，UFQ有两个工厂，一个产量为400tpa的在Bangalore，一个在3000tpa 的Kunigal,大约Banglore西40公里。位于Kanchipuram地区，Chengleput,Taluk,的Chettinad石英制造二等有限公司，是一个主要的石英资源拥有者，制造商和融合石英产品在更大的出口商。Chettinad称拥有一个巨大的石英资源，可满足近20年的生产之用。这家公司从Tamil Nadu 和Audhra Pradesh全靠它自己的资源地进口石英只需90多分钟的路程。原料石英通过自磨，干法无铁研磨被粉碎，且由日本进口的技术设备进行尺寸上的分选。Chettinad成功推出75m和45m不含金属杂质的产品。这家公司还有一台高复杂度的测试设备，用于针对客户要求而进行的产品试制。这家公司专门进行玻璃片，颗粒和熔融石英的生产制造，这些产品满足专门用途的需要，包括：高压变压器的制造，电子变压器，干燥变压器电焊工业，热防护套的应用，耐熔，环氧树脂压缩，精密冶炼，橡皮挤压玻璃，铸模冶炼，玻璃坩埚，和光学纤维。电子工业中对硅片的需求，促使Chettinad建立唯一的超工厂专门进行高纯度超级硅的生产，以供应全球半导体市场。M/S Chettinad MB-F和日本的FukuShima Yoghyo公司共同加盟成立。高纯度Si02粉末由天然可利用纯石英经过加工粉碎成粉末，粒的大小为不同微米等级的尺寸大小。经扩充，最近其生产量达到3，500tpa。日本在日本，Denki Kagaku,Kogyo,Kabushiki Kaisha所生产的各种等级的熔融石英，都是用Omi，Niigata当地的高纯度天然资源，并利用当地低价格的水力发电的电能和其本身溶解技术进行生产的。Denki声称要分享EMC中融合石英填充物在全球的巨大市场。Denki的FR和FS级别的产品，由无定形Si02制成，具有任意结晶断口，由溶解炉中制造。这个级别是一种破碎类型，用于耐熔，精密冶炼应用，树脂填充应用。低铀（低射数）级别的产品Denki公司也同样生产，用于像静态寸储器中所需的封胶一类的应用。作为液态型封胶的填充物，Denki公司还生产粗粒级的产品，像底端填充和球体顶端，各种复合树脂的填充。这些尺寸在30,20,10和5的破碎（有尖角的）和球型颗粒都是可利用的。Denki公司FBX和FB级的球状无定形的Si02粉末，具有低热膨胀性，由高温溶解的粉碎Si02块制成，并且通过溶解材料在表面电压作用下形成球体。由于它球状的外形，可获得各种益处，比如在树脂填充物应用中提高其流动性，高容量填充，提高其耐用性，应用包括半导体封胶的填充物，树脂填充物的各种类型，化妆品，和轻苏打玻璃球（Si02球）。Denki公司的SFP和UFP级的极细球体Si02颗粒，是用Denki公司的专利技术生产的。这些包括微米到纳米级的产品，使树脂的各种类型达到高内容填充，而且随着尺寸精度的提高，降低热膨胀性。这些级别还可用于表面处理的各种类型和作为表面改进的填充物。超细粉末-SFP（亚微型Si02）是与降低黏度提高流动性，降低树脂和油漆各种类型的浮华相配的。极细粉末-UFP（纳米Si02）的凝集（结构）要比传统的烟/沉淀物Si02的要少，这点可由其极还要的可加工性看出。SFP和UFP级别可用于半导体封胶树脂，碳粉表面添加材料，矽橡皮填充和烧结材料/矿渣的作用剂。市场摘要精确指出熔融石英的消费市场主要来自三方面：电子市场，铸模冶炼和耐熔材料，都是难以获得。然而，最普通的看法是电子市场是分额最大的，可能在70%-75%前下来是另外两个市场分额的均分。当然，电子市场正表现出对电子供应增加的强烈期盼，和对技术的提高。随着航空业和自动化工业的兴起将增加对铸模冶炼的需求；对耐火材料来说，主要是玻璃市场，特别是对特种耐熔产品的需求。就现在，玻璃市场和光电市场坩埚所需的特种陶瓷工业市场正 表现出强劲的增长势头。C-E矿业的Bernd Durstberger对国际市场这样评价：由于表现在航空业的市场状况，铸模冶炼的市场表现得最好；在美国，耐火行业多少有点下降，除了保留下来的一些坚固的基础，这主要是钢产业的形式一片大好；由于对电子商品的需求，电子市场非常具有周期性和规律性。“健康的需求正在经历专门的耐熔/制陶业（见下）。美国Ceradyne公司销售与市场部经理Joh Giggs对IM来说；玻璃工业的增长，特别是在亚洲，在调制和熔解工业对熔融石英和呀连的需求仍在继续增长。标准大小和熔融石英的商业级别都在稳定增长，原材料代理商，特别是中国以外的，每年超过10%的增加。整个市场在扩大，主要是在亚洲，特别是中国，内地熔融石英浇铸和外形定形市场每年以6%-8%速度增长。“然而，Groggs增加说，在专门飞弹雷达市场，极其复杂的混合陶瓷正逐渐替代熔融石英。Minco公司精密冶炼销售副总裁Jim Wrtght对IM说：最近对熔融石英的需求有去年的水平是一致的。在世界市场上，精密冶炼市场正以10-15%速度增长，而且这也是美国的水平。环氧树脂模型混合市场是最大的，但变化速度最快，因为熔融石英的球型等级的需求在增加。电子电子产业显然是石英最大消费行业，这种材料具有良好的绝缘性和隔离性，它主要用于环氧树脂压缩电图的惰性，低膨胀铝的填充物，比如，半导体芯片。市场前景呈现出好的态势。根据美国半导体工业协会的统计报告，2005年前6个月中，全球芯片销售总额109，000m，与2004年前6个月相比增加6.5%,当时销售额为1034m,ISA预测2005年全球半导体销售将增长6%达到226,000m的新记录,且在2006年为246,000m,2007年273,000m,2008年为309,000m,关于2005年半导体的预测是根据蜂窝电话,个人计算机,数字电视,和数字照相机进行的。George Scailise，SIA总裁在它协会的预测报告中说：“我们现在希望2005年蜂窝电话销售量增加13%，我们对个人计算机的销售量进行的预测是变化不超过10%，但2004年总体销售是3m,在我们早期预测之上。我们 以将数字电视的预测销售量增加比例由原的50%提升到65%，并且数字照相机由6%提升到15%。芯片销售量潜在的猛增势头反映出半导体产品在大范围内的普遍应用与增加。当增长幅度在预期的范围内，亚太地区的市场分额仍将保持最快增长势头，计划达到在2008年占到全球市场份额的46%。印度的电子市场，20004年为11，500m，这表明以后的几年中它将是全球电子市场发展最快的地方。根据In-Stat的统计，2010年市场增长率有望达到综合增长率（CAGR）的23%，40，000m。虽然印度 出口总额还落后于中国电子市场，2004年为271.970m但这个市场也应被关注。湿蜡浇铸湿蜡浇铸中，熔融石英用粉浆浇铸，或（粉饰）灰泥，在它外面覆盖几层（形成一个壳），组件的蜡铸造成形。耐熔（粉饰）灰泥加热到1，000，脱蜡，溶解金属，投入到模子中。冷却后，将铸形从壳上打掉，脱离金属铸造外形，为完成做准备。当然有一些矿物质用于（粉饰）灰泥，比如Z形铁，硅酸铝，熔融石英，可使敲落阶段显得容易。这个市场的主要动力包括控航动力引擎的铸造，工业气体涡轮是现在表现出对熔融石英需要最明显的。依旧，中国的湿蜡浇铸市场预测会有显著增长。在中国，有超过12，000铸造厂，根据中国铸造协会的统计，它们中的一部分规模都很小。据统计，中国需要发展，1000家现代化铸造厂，以满足内地经济建设的需求，以便抓住全球贸易中期这个时机。耐火/陶瓷在耐火/陶瓷工业中主要用来两个产品种类：密集性熔融块或由它制成的零件；和用粒状熔融石英压估，铸造，或粉浆浇铸而成的定形零件，这都在1.050时去火或重火。熔融石英产品的主要耐熔特性是极低的热膨胀率（1000时，大约在0.06%），这是无裂缝构造的热速度和冷却速度。玻璃工业是融合石英产品主要用户，特别是对硼硅玻璃，热修补材料或温玻璃的传送滚轴的加工制造。其产品包括燃烧器部件，双管口和连动铸造喇叭喷管，非铁工业中的喷管，化学工业中的抗酸炉衬。RHI AG，世界上最大耐火产品生产商，已将活动范围扩展到玻璃市场，包括新加盟的中国风险投资。中国平面玻璃的总需求量预测每年增加11.5%，2005年重量达360M，未来五年内，产量和需求量都将随着汽车工业而被持续发展，同时建筑行业仍将是玻璃产品的最大需求客户。预测显示建筑业和汽车业的玻璃市场将以每年10%的速度增长。领导耐火产品的生产商维苏威，它的玻璃公司可提供多方面的玻璃耐熔制品，Eyrock和Hepsil类别由位于威尼斯的厂房所加工的融合石英制成，它受控于威苏威法兰西。另外，大部分领头耐火耐熔制造商都购买它们的熔融石英。2003年，威苏威在中国夸塘（音译）建立了一家新的玻璃锻造滚动厂房威苏威Zyarock Cermic（苏州）有限公司。光电的成长还有一个熔融石英耐熔市场的高额的高产值行业，包括特种陶瓷或耐熔应用，比如光电市场所需的熔炉，导弹自动瞄准头整流罩，各种混合陶瓷组建。在这个行业中具有领先水平的是Ceradyne公司，美国。圣Gobain石英，法国和威苏威，比利时。Ceradyne公司位于加利福尼亚，哥斯达黎加台地，是一家十分整合的先进的专门进行陶瓷生产的生产商，并于2005年八月被财富杂志评为第三名快速增长的企业。Cerayne的Thermo矿业公司成立于1967年，从事商用熔融石英技术开发生产，这是由公司创始人所确定的，同时成立了乔治亚洲的亚特兰大建了四家工厂，主要生产干燥器（火炉），处理磨机，同位测量机器和专门设计的研磨设备，包括CNC圆筒研磨机，用于加工雷达和其他一些高科技应用。这家公司在熔融石英方面具有世界先进水平，主张一线生产线，其中包括：用于玻璃锻炼炉的熔融石英滚筒，防御用的高科技陶瓷雷达，高温金属的陶瓷解决方案，和玻璃工业。Ceradyne还在可铸行业内全面熔融石英。Ceradyne的Thermo矿业公司将2000tpa的熔融石英加工成特殊领域内的混合涛形产品。还按照熔融石英的不同比例加工制成具有不同外形的产品，从小于1kg到超过500kg，这些特定的外形用于精密设备的制造。融合石英粉末被制成未经熔烧的外形，用于滑落冶炼或其他陶瓷的密集型加工。这些未经熔烧的“绿色”外形在穿越温度在1300和15英尺的长隧道干燥器被培烧。这家公司从C-E矿业，Minco和Pemco购买的粉碎和阻隔熔融石英原材料。和通过其他渠道购买的纯度极高的熔融试映用PV熔炉。在专用陶瓷市场，太阳能电池和光电电池（PV）