硅砂,又名二氧化硅或石英砂。是以石英為主要礦物成分、粒徑在 0.020mm-3.350mm 的耐火顆粒物,根據開采和加工方法的不同分為人工硅砂及水洗砂、擦洗砂、精選(浮選)砂等天然硅砂。硅砂是一種堅硬、耐磨、化學性能穩定的硅酸鹽礦物,其主要礦物成分是SiO2 ,硅砂的顏色為乳白色或無色半透明狀,硬度7,性脆無解理,貝殼狀斷口,油脂光澤,相對密度為2.65,其化學、熱學和機械性能具有明顯的異向性,不溶于酸,微溶于KOH溶液,熔點1750℃。顏色呈乳白色、淡黃、褐色及灰色,硅砂有較高的耐火性能。
硅砂和石英砂不屬于同類物質,兩種物質均以二氧化硅為主要成分,但石英砂是結晶體,是由石英石制備而成,硅砂由含二氧化硅的沙子砂礫制備而成,兩者外觀差異較較大,制成方法也存在差異,之所以被中國人以含量百分比來區分是因為我國石英砂較易獲得,另外我國的石英砂含量高于我國硅砂含量,故我國錯誤的稱石英砂又名硅砂,或硅砂又名石英砂,是制作玻璃的主要原料。硅砂有普通硅砂、精制硅砂和高純硅砂。普通硅砂中二氧化硅的含量90%至99%之間,氧化鐵含量小于0.02%;精制硅砂中二氧化硅的含量在99%至99.5%之間,氧化鐵含量小于0.015%;高純石英砂中二氧化硅的含量在99.5%至99.9%之間,氧化鐵含量小于0.001%。
純度較高的硅砂為乳白色的,當雜質含量較多時,硅砂會呈現褐紅色、淺棕色等顏色,硅砂的熔點約為1750℃,粒徑在0.02mm~3.35mm之間,不溶于除氫氟酸以外的酸,具有良好的化學穩定性、電絕緣性、耐磨性等特點。世界上主要的玻璃生產國,如蘇聯、美國、比利時等國玻璃硅質原料大部分用的是天然硅砂。我國的天然硅砂質量比較差,一般用石英砂巖粉碎加工的硅砂作為玻璃的原料。
二氧化硅作為硅原料的核心原料在硅原料的生產與供應中起著不可替代的重要基礎作用。它所具有的獨特的物理、化學特性,使得其在航空、航天、電子、機械以及當今飛速發展的IT產業中占有舉足輕重的地位,特別是其內在分子鏈結構、晶體形狀和晶格變化規律,使其具有的耐高溫、熱膨脹系數小、高度絕緣、耐腐蝕、壓電效應、諧振效應以及其獨特的光學特性,使得其在許多高科技產品中發揮著越來越重要的作用,如,IT行業的核心技術產品——計算機芯片,光導纖維,電子產業的諧振器,新型電光源,高絕緣的封接材料,航空航天儀器,軍工技術產品,特種光學玻璃,化學分析儀器等等,都離不開這些基礎原料。
天然硅砂分為水洗砂、擦洗砂、精選(浮選)砂等,水洗砂主要用于鑄造業,擦洗砂主要用于建筑級玻璃和玻璃容器的生產,浮選砂是生產浮法玻璃的原料。全球硅砂市場規模龐大。近年來,隨著建筑、玻璃、電子等行業的發展,對硅砂的需求不斷增加,全球硅砂市場規模持續增長,2022年全球工業硅砂市場規模從2017年的66.57億美元增至123.04億美元。2022年,亞太地區是全球工業硅砂最大市場,亞太工業硅砂市場規模占全球比重達57.49%,北美占18.44%,歐盟占15.91%。
近年來,我國工業硅砂行業產能、產能利用率逐漸增長,2022年我國工業硅砂行業產能從2019年的9270萬噸增長至11775萬噸,行業產能利用率從2015年的73.2%擴大至79.9%。隨著下游玻璃和冶金等領域整體需求持續增長,我國工業硅砂產量呈穩步增長趨勢,2022年我國工業硅砂行業產量從2015年的6786萬噸增長至9407萬噸,工業硅砂需求總量從2015年的6814.3萬噸增長至9789.0萬噸。
2022年我國工業硅砂市場規模為289.17億元,其中普通級工業硅砂規模為75.37億元;精制級工業硅砂規模為145.43億元;高純級工業硅砂規模為68.37億元。預計2023年我國工業硅砂市場規模為303.96億元,其中普通級工業硅砂規模為81.57億元;精制級工業硅砂規模為145.43億元;高純級工業硅砂規模為74.69億元。
根據中研普華產業研究院發布的《2023-2028年中國硅砂行業供需形勢分析及發展前景預測研究報告》顯示:
硅砂的另一個重要用途就是作為水處理的濾料、濾池。隨著我國經濟的發展,各種工廠不斷出現,水污染問題不斷顯現出來:工業廢水隨意排放,城市垃圾堆到河里,農村噴灑的農藥隨雨水流到河里等等,致使水中含有許多有害物質,人類無法飲用這些被嚴重污染的水。
我國工業廢水有些未經處理直接排放到河里,一些處理后的廢水未達到國家標準也直接排放到河里,污水的處理能力很低。針對這種情況,我國進行了許多研究,各種可吸附廢水中有害金屬離子及有機物的納米材料、多孔碳材料等不斷被研究出來。用固體吸附劑去除廢水中有害離子是廢水處理的重要手段,但是用過的吸附劑再生又成為難題。而且,效果好的吸附劑成本很高,無法普遍應用到日常生活中去。硅砂分布廣泛,價格便宜,研究以硅砂為主要成分的吸附劑為解決水污染問題提供了依據。因此,以硅砂為原料研究其表面狀況、吸附性能等性質對處理水污染改善環境方面具有重要意義。
我國從事工業硅砂業務的企業數量眾多,但大多規模較小,目前行業內競爭力較強的企業有江蘇太平洋石英股份有限公司、金昌矽砂有限公司、登封龍德硅砂有限公司、東源縣新華麗石英砂有限公司等。隨著工業硅砂需求的不斷增長,加上我國礦業開發及加工的產業政策調整,助推了工業硅砂價格的提升。2022年我國工業硅砂均價從2015年的146元/噸增長至295元/噸。其中:普通級均價增長至143元/噸,精制級均價增長至330元/噸,高純級均價增長至5940元/噸。
據海關數據統計,2022年我國工業硅砂出口數量4.14萬噸,較2021年減少4.16萬噸;出口金額92.60萬美元,較2021年減少55.97萬美元。進口數量386.14萬噸,較2021年增長40.67萬噸;進口金額20717.12萬美元,較2021年增長3627.35萬美元。中國臺灣、中國香港是我國工業硅砂主要出口目的地,2022年我國向中國臺灣省出口工業硅砂金額占全國工業硅砂出口總額的57.03%;向中國香港出口工業硅砂金額占比達41.32%。2022年,我國工業硅砂進口地區主要為澳大利亞、馬來西亞、印度尼西亞、中國臺灣、埃及等,工業硅砂進口金額分別占全國的43.71%、26.43%、18.65%、3.55%、2.96%。
未來,硅砂市場將繼續保持穩定增長的趨勢。隨著全球經濟的發展和工業化進程的加速,硅砂的需求量將繼續增加。同時,隨著環保和節能要求的提高,硅砂行業將更加注重綠色生產和可持續發展。此外,隨著新技術的不斷涌現和應用,硅砂行業也將迎來新的發展機遇和挑戰。
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