2022年高纯石英砂行业发展现状及竞争格局分析

1、2022年高纯石英砂行业发展现状及竞争格局分析1.纯度标准严苛，各应用领域有明显梯度物化特性优异，各纯度标准产品应用领域不同，价格差异大高纯石英砂物化特性优异，应用领域广泛。高纯石英砂通常是指w(SiO2 )99.9%的石英粉体，一般由高品位的天然石英矿物经 过提纯技术生产。高纯石英砂独特的晶体结构和晶格变化规律，使其具有耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀等特点。低、中端高纯石英砂已实现国产化，高端以海外进口为主。国内学术界当前将高纯石英砂定义为：SiO2含量99.9%，Fe2O3 含量10ppm，Al2O3含量25ppm的石英产品。按产品标准可细分为低端（3N）、中端（4N） 、高端（4

2、N8）产品，低、中 端产品已实现国产化，而高端产品则主要从海外进口。高纯石英砂纯度高，杂质含量低于20ppm高纯石英砂纯度高，杂质含量低于20ppm。高纯石英砂中的高端产品是以尤尼明（北美）公司的IOTA-STD为标准， 十二种元素杂质的含量小于20ppm，其中碱金属（K，Na，Li）分别小于1ppm的高技术产品。尤尼明公司生产的高纯 石英砂系列产品占据全世界大部分市场，其石英产品纯度被称为“高纯石英砂世界标准纯度”。单晶坩埚用高纯石英砂标准较光伏玻璃石英砂更严苛坩埚生产环节用高纯石英砂标准较光伏玻璃石英砂更严苛。光伏坩埚用石英砂纯度需达到99.998%，光伏生产环节用 （如清洗环节）石英制品

3、纯度要求为99.99%以上，均高于光伏玻璃石英砂98.55%的纯度要求，且对杂质含量要求标准也 远高于光伏玻璃。坩埚环节为保证坩埚熔制效果，严格控制各金属杂质含量。若高纯石英砂纯度不足：1）熔制过程造成坩埚本身形变，导 致坩埚使用寿命降低；2）影响拉制单晶硅的纯度，从而导致硅棒良品率的降低。2.“原矿”资源属性+“提纯”工艺筑行业壁垒可用于高纯石英砂生产的矿品类有限高纯石英砂矿源以花岗岩石英、脉石英为主。天然水晶纯度较高、包裹体少，曾是高纯石英原料，现在主要用作水晶 工艺原料；天然水晶储量少且分布不均匀，我国高品位水晶较少。目前花岗岩石英和脉石英为生产高纯石英砂主要原 料，其中花岗岩石英矿床规

4、模大，石英纯度高，但石英含量较低，伟晶岩含有大约40%的更长石、25%石英、20%微 斜长石（一般为条纹长石）和15%的白云母；脉石英矿床分布广泛，但规模相对较小。全球高纯石英矿储量、品质分布不均全球高纯石英原料矿床分布于美国、挪威、澳大利亚、俄罗斯、毛里塔尼亚、中国、加拿大、印度、巴西等9个国家。美国斯普鲁斯派恩矿拥有独特的白岗岩型高纯石英原料矿，曾提供全球90%的高纯石英砂，尤尼明公司也垄断了IOTA超纯 石英的生产和销售，其他国家难以发现类似的矿床。但近年来各国加大勘查找矿力度，已发现10多处可用作高纯石英原 料的矿床，生产低-中档高纯石英砂，逐渐打破斯普鲁斯派恩矿在高纯石英砂产业的垄断

5、格局。原矿优劣与纯度、包裹体特征、元素存在形式有关原矿要求高：质量优劣与杂质元素含量高低不是简单的对应关系，而与原料包裹体特征、元素的赋存状态和存在形式 有关。石英股份石英石原矿储备充足石英股份原矿储备充足，可满足约4.7万吨高纯石英砂的生产。从石英股份2016-19H1石英石采购价格来看，单价逐年上 升。2021年末石英股份原材料账面余额为23621万元，根据石英股份近年石英石采购单价趋势，假设以2500元/吨单价计 算，石英股份21年石英石库存约9.4万吨。按照每2吨原矿可生产1吨高纯石英砂进行估算，我们预计石英股份21年底石 英石库存可满足近4.7万吨高纯石英砂的生产。高纯石英砂生产方式

6、主要采用矿物提纯法高纯石英砂提纯法主要工艺流程为：原矿硅石经洗矿机洗去泥 沙 ， 破 碎 机 粗 破 后 ， 将 合 格 石 英 料 投 入 焙 烧 炉 中 ， 在 850980温度下焙烧6个小时，焙烧后将石英料拖入清水中 进行水淬，再经人工拣选出去除杂质后送入破碎机进行破碎并 过筛，再将通过筛网的石英砂送入磁选机，磁选后石英砂投入 到配有HCl和HF混合酸的酸缸中浸泡一周，再经浮选、脱水、烘 焙、冷却、包装，制得高纯石英砂。化学合成法：包含气相合成法、液相合成法、氟硅酸法等化学合成法技术路线包含气相合成法、液相合成法、氟硅酸法等。合成石英具有纯度更高（6N）、光学性能更优等特 性，正逐步成为

7、 7 纳米以下的半导体产品生产中的替代材料。气相法：以SiCl4等为原料，在氢-氧气流高温下（1200-1600）水解制得烟雾状的SiO2，经冷却、分离、脱酸等过程 后即得到成品的SiO2颗粒。通过控制温度、分两步的气相水解方法制备合成SiO2粉，但其技术工艺较复杂，效率低， 技术还不成熟，目前也仅适于实验室的研制，大规模工业化生产困难。提纯检测：国外领先，国内企业追赶海外巨头拥有更完整的研发、检测体系，在产品稳定批量供应方面具备领先优势。检测技术：试剂纯度、加工环节的材料、生产环境对产品品质有影响，每个环节的在线检测可以有效把控产品品质。 对于IOTA标准的高纯石英，化学分析法和X射线荧光光

8、谱法（XRF）检测难以满足其质量检测要求。目前ICP-OES 已经成为检测高纯物料微量化学成分的有效方法。3.供需有望保持紧平衡，价格仍有提升空间石英坩埚是拉制单晶硅的耗材石英坩埚：是光伏单晶炉的关键部件，是拉制大直径单晶硅的消耗性器皿，主要用于盛装熔融硅并制成后续工序所需晶 棒。1978-1988年，我国的电弧法石英坩埚、高纯涂层坩埚同激光用石英玻璃、高纯耐高温石英玻璃管等石英制品已完成 研制并实现规模化生产。1989-2000年，此阶段主要是在引进国外先进技术吸收消化的基础上实现国有化。2000年以后， 随着技术进步，坩埚尺寸从12英寸一直发展到32英寸，少数企业已达到40英寸。石英坩埚分

9、为内中外三层，中内层占比约30%-40%坩埚结构：石英坩埚分为外层（不透明层）、中内层（真空透明层）。外层（不透明层）内部含有大量气泡，受热均 匀，保温效果好；中内层（透明层）均匀致密、表面光滑，可以增强坩埚的强度（抗变形），降低内表面的温度（防 失透）。根据每家坩埚厂商配方差异，中内层砂占比30%-40%不等。石英坩埚中内层对高纯石英砂高纯、低铝、低碱、抗析晶的要求更高石英坩埚中内层对高纯石英砂高纯、低铝、低碱、抗析晶的要求更高。坩埚最内表层是指透明层中最靠近内表面1- 2mm的部分。坩埚对硅液起作用的机理是，由于与硅液接触的内表面不断向硅液中熔解，并且伴随着透明层中的微气 泡不断的长大，靠

10、近最内表面的气泡破裂，伴随着硅液释放石英微颗粒以及微气泡。而这些杂质会以微颗粒以及微气 泡的形式伴随着硅液流遍整个硅熔体，直接影响到硅的成晶（整棒率、成晶率、加热时间、直接加工成本等）以及单 晶硅的质量（穿孔片、黑芯片等）。石英坩埚尺寸大型化，寿命不断提升石英坩埚尺寸大型化：根据欧晶科技招股说明书，单只28英寸单晶坩埚重量超40kg。硅片大型化趋势下，石英坩埚尺 寸不断增大，重量也相应增加。同时考虑到在相同尺寸下，坩埚厚度、高度等也有差异，我们预计32英寸坩埚重量约 70-80kg，36英寸坩埚重量约90-100kg。全球装机量提升+N型占比提升驱动需求快速增长N型硅片占比提升：N型单晶电池效

11、率更高，预计2030年占比有望提升至50%。而N型硅片对于多晶硅原料以及部分辅材 的纯度要求更高，N 型硅片更换石英坩埚频率更高，进而对高纯石英砂的需求量更高。因此，除了光伏下游总量的提升， 结构升级望贡献高纯石英砂行业增量。测算22-24年全球高纯石英砂需求为6.2、8.2、9.9万吨预计22-24年全球高纯石英砂需求为6.2、8.2、9.9万吨。我们预计22-24年全球光伏装机容量240、300、375GW；坩埚 使用寿命为380、400、400小时；大型化趋势下单个坩埚平均重量为80、90、90kg；高纯石英砂制造单晶坩埚损耗系数 0.8；中内层砂需求占比40%，外层砂需求占比60%。2

12、2-24年行业供需保持紧平衡，价格有望继续提升22-24年高纯石英砂供需有望保持紧平衡。预计22-24年高纯石英砂需求约6.2、8.2、9.9万吨，供给约6.0、8.2、9.8万吨， 供需缺口为-0.2、-0.1、-0.1万吨。石英股份产品价格有望继续提升。一方面，行业供需紧平衡下，行业整体均价有所抬升；另一方面，石英股份中内层砂 占比有望逐步提升，而中内层砂均价更高，有望带动整体均价提升。4.“两家海外+国内一大”格局，石英股份国产化率提速“两家海外+国内一大”格局目前全球仅尤尼明、TQC、石英股份三家企业具备量产高纯石英砂的能力，国内其他有江苏阳山、东海几家小工厂、 辽宁锦州几家小厂、凯盛石英太湖公司等，但无法稳定批量供应。高纯石英砂国产化进程加快国产石英砂市占率有望持续提升。石英股份加快产能扩张，2万吨高纯砂项目在22年3月投产（预计22年5-6月达到满产状 态）；此外收购的强邦股份有望贡献6000吨增量；我们预计新建1.5万吨项目有望于23H1投产。我们预计22-24年海外合计 扩产有限，一方面受疫情影响，海外产能扩产进度放缓；另一方面，尤尼明/挪威TQC开采的石英矿来自伟晶岩矿床，而 伟晶岩二氧化硅含量约25%，在开采石英矿时会伴随