石英砂は重要な工業鉱物です。水処理に広く用いられているほか、ガラス、セラミックス、冶金にも使用されています。さらに、充填剤、超硬質材料、化学薬品、石油にも使用されています。ガラス繊維、ケイ酸カルシウム板、太陽光発電にも用いられています。また、半導体、照明、光ファイバー、航空宇宙、光学分野にも使用されています。.
これらには、太陽光発電、半導体、照明、光ファイバーケーブル、航空宇宙、光学などが含まれる。これらはハイエンド分野である。原材料は主に高純度および超高純度の石英砂である。.
私の国には石英が豊富にあります。しかし、主にガラス、板材、充填材といった伝統的な分野で使用されています。通常の石英の需給バランスは取れていますが、需要がやや高い程度です。高品質で、ある程度純度の高い石英であれば自給自足が可能です。これらの産業は戦略的に重要で、太陽光発電、半導体、光源などが含まれます。しかし、これらの産業では依然として非常に純度の高い石英砂を大量に輸入する必要があります。高純度石英と超高純度石英の両方です。.
石英砂の伝統的な用途分野
水処理産業
石英砂は最も古いろ過材であり、廃水処理において最も広く使用されています。石英砂は主に水処理業界でろ過媒体として使用され、井戸水から無機物や有機物の不純物をろ過することができます。また、汚染物質の除去にも非常に優れています。.
石英砂粒子の大きさや厚さは非常に重要です。これらはろ過性能に大きく影響します。一般的な石英砂はほとんどの水ろ過用途に適していますが、発電所で使用される石英砂は高度に精製・高純度化されています。そのため、純白で粉塵がなく、強度も高い必要があります。石英砂フィルターは、処理が困難な廃水に対応できるよう改良されており、ろ過性能が向上しています。.
ガラス
二酸化ケイ素はガラスの主成分であり、ガラスの高い強度と優れた安定性を確保する役割を担っています。そのため、石英砂は最も重要な工業鉱物であり、ガラス産業の原料となっています。ガラスには、板ガラス、日用ガラス、超白色ガラス、太陽光発電用ガラス、石英ガラスなどが含まれます。.
ケイ酸塩ガラス用の石英砂は、全石英砂の401トン以上を占めています。板ガラス用の石英砂は約201トンです。ガラス製品の種類によって、石英砂の組成に対する要求は異なります。.
機械鋳造
シリカ砂（石英砂）は、鋳物砂の中で最も広く使用され、最も多く使用されている砂です。鋳物用シリカ砂は耐熱性のある粒子で、石英（SiO2）からできており、粒径は0.020mm～3.350mmです。シリカ砂には2種類あります。洗浄、研磨、選別された天然シリカ砂と、人工シリカ砂です。.
鋳型砂や中子砂には、主に天然珪砂が使用されます。非鉄合金、鉄、中小鋼の鋳造に用いられます。当社では主に厳選された天然珪砂を使用し、様々な鋳型や中子の製造に用いています。これらの砂は有機物を結合剤として使用しています。人工珪砂は主に鋼鋳造の鋳型砂や中子砂として使用されます。.
人工石英石
人工水晶石は天然水晶石から作られています。これには砂、粉末、その他の無機材料が含まれます。これらの材料は主に二酸化ケイ素です。これらが主な原材料です。高分子ポリマー、セメント、またはその混合物が結合材として使用されます。これは水晶石、または人工水晶石と呼ばれます。一般的にはクォーツと呼ばれています。装飾用として使用される人工石です。.
人工石英石は、90%天然石英砂を主成分としています。残りは着色剤、樹脂、その他の添加剤で構成され、これらは結合と硬化の調整に使用されます。石英原料の要件に関する統一規格はありません。石英鉱石であれば、人工石英石に使用できます。これには、脈状石英、砂状石英、風化石英などが含まれます。現在、市場では脈状石英が主な原料となっています。.
冶金産業
冶金において、石英はシリコンレンガと呼ばれる耐火材料の製造に使用できます。また、シリコン合金の精錬にも使用できます。これには、フェロシリコン、シリコンマンガン、シリコンクロムが含まれます。さらに、フラックスとしても使用できます。石英は二酸化ケイ素を多く含んでいます。工業用シリコンの製造に使用できます。そのため、冶金用のシリカ（石英）は意図的に分割できます。耐火材料用のシリカ、フェロアロイ用シリカ、工業用シリコン用シリカに分割できます。フェロシリコン製錬用シリカのSiO2含有量は97%を超えています。高温爆発に効果的に耐える必要があります。.
セラミックス
石英は陶磁器製造の主要な原料の一つです。陶磁器の素地や釉薬に不可欠です。これには、日常使いの陶磁器や高シリカ磁器が含まれます。陶磁器の素地や釉薬における石英の最大使用量は40%です。一般的に、地元で調達され、市販の石英砂が使用されることは稀です。着色釉薬にはいくつかの基本成分が必要です。これらの成分が必要なのは、配合に厳しい要件があるためです。必要な成分の一つが石英砂です。純粋な組成でなければなりません。そのため、陶磁器の釉薬や素地には一般的に石英砂が使用されます。これらの要件はより高い基準を持っています。釉薬における石英砂の使用量は10%から30%です。.
セラミック産業では、一般的な原材料が使用されます。これには、脈状石英、珪岩、粉末石英などが含まれます。セラミックにおいては、石英の純度、鉄分、チタン含有量が重要です。また、粒子の大きさや形状も重要です。.
機能性充填剤
石英砂は粉砕されてシリコン微粉末となる。これは銅被覆積層材の充填材として使用できる。また、エポキシ成形材料にも使用される。断熱材、ゴム、プラスチック、塗料、接着剤、化粧品など、幅広い用途に用いられている。.
例えば、EMC業界はシリコン微粒子の主要市場です。これは従来からの応用市場です。EMCの充填材には主にシリコン微粒子が使用され、充填量は60%から90%です。現在、エポキシ成形コンパウンド（EMC）における球状シリコン微粒子の最高充填率は90%を超えており、世界最高水準です。.
超硬質材料
現在、私の国では炭化ケイ素を工業的に生産しています。炭化ケイ素には黒色と緑色の2種類があります。黒色炭化ケイ素は石英砂と石油コークスから作られ、主原料として高品質のシリカも使用されます。抵抗炉で高温で精錬されます。緑色炭化ケイ素は石油コークスと高品質のシリカから作られ、添加物として塩が加えられます。こちらも抵抗炉で高温で精錬されます。.
化学工業
化学製品の加工において、石英砂は主要な原料です。ケイ酸カリウムやケイ酸ナトリウムの製造に使用されます。また、さまざまな形態の二酸化ケイ素の製造にも使用されます。ケイ酸ナトリウムは水ガラスとしても知られています。これは、砂とアルカリを一定の割合で混合して作られる可溶性ケイ酸塩です。その後、高温で溶融します。現在、ケイ酸ナトリウムはケイ素系列の主要製品です。その生産量は、すべての可溶性ケイ酸塩の90%を超えています。ケイ酸ナトリウムは主要な無機ケイ酸塩です。これは、すべての産業にとって不可欠な原料化学品であり、溶融します。.
ケイ酸ナトリウムには、非常に純度の高い石英砂が必要です。少なくとも容器ガラス用砂の基準を満たしていなければなりません。例えば、鉄（Fe2O3）は0.03%未満、重鉱物は5×10⁻⁶未満でなければなりません。ただし、Al2O3とCaOについては厳しい制限があり、0.1%未満でなければなりません。場合によっては、要求される含有量がさらに高く、0.01%から0.02%の間となることもあります。.
石油産業
現在、石油業界では主に天然石英砂が使用されています。また、人工セラミックやコーティングされたプロパントも使用されています。石英砂は80%、セラミックは10%、コーティング樹脂は10%を構成しています。.
現在、ペトロチャイナは主に石英砂プロパントを使用している。2022年には、同社は834万トンのプロパントを使用した。そのうち石英砂は714万トン、すなわち8561万トンであった。中でも、深度3500メートル以下の浅層シェールガスにおける石英砂の割合は341万トンから751万トンに増加した。大慶古龍と新疆シェールオイルには、約1001万トンの石英砂が使用されている。.
ガラス繊維
ガラス繊維は無機材料から作られます。これらの材料には、パイロフィライト、石英砂、石灰石、ドロマイト、コールマナイト、ホウ砂などの鉱物が含まれます。ホウ酸やソーダ灰などの化学原料も使用されます。ガラス繊維は、建築や電子機器の材料として広く使用されています。また、鉄道、化学薬品、自動車、航空機、風力発電にも使用されています。さらに、フィルター、環境工学、海洋工学などにも使用されています。.
ガラス繊維の製造コストは、原材料費21.71トン（3トン当たり）です。原材料には、葉ろう石、石英砂、石灰石が含まれます。葉ろう石はこのうち約3分の1を占めます。石英砂と石灰石も、製造コストのかなりの部分を占めています。.
ケイ酸カルシウム板
ケイ酸カルシウム板は無機建築用板材です。強度が高く、非常に安定しています。シリカ、カルシウム、繊維を主原料として作られ、これらをスラリー状に成形し、圧縮して板状にし、オートクレーブ処理を施します。壁の断熱装飾材として幅広く使用でき、住宅の内外装、天井、キャビン間仕切り、看板などにも使用できます。石英砂はケイ酸カルシウム製品の主要原料であり、ケイ酸カルシウム板の原料の40%を占めています。.
石英砂のハイエンドな応用分野
太陽光発電産業
太陽光発電業界では、純粋な石英砂は主に石英製品の製造に使用されます。これには、拡散管、キャリア、アークるつぼなどが含まれます。これらは、多結晶シリコン太陽電池および単結晶シリコン太陽電池の製造に用いられます。.
国内産石英るつぼの最新価格は、外砂が5万元/トン、中砂が10万～12万元/トン、内砂が19万～22万元/トンです。輸入砂の最新価格は60万元/トンです。.
単結晶シリコンの引き上げには、石英砂中の金属不純物含有量に関する厳しい要件があります。石英るつぼは高純度の石英砂で作られており、耐熱性に優れています。石英るつぼと結晶シリコンはどちらもケイ酸質材料です。シリコン結晶の高温精製プロセスにおいて、るつぼはシリコン結晶の汚染を防ぐことができます。.
半導体分野
半導体製造においては、主に高純度石英砂が用いられる。これは、標準的な石英管、石英棒、るつぼの製造に用いられるほか、超高純度半導体グレードの石英管や石英棒の製造にも用いられる。.
砂は半導体製造に用いられる。高純度のものが主に輸入されており、価格は約100万元/トンである。.
半導体グレードの高純度石英砂は、鉄分とアルカリ金属の含有量が低いことが求められます。これらがその主な特徴です。石英砂は粒度分布が均一で、水酸基含有量が低いという特徴があります。このタイプの石英砂から石英ガラスが製造されます。製造されるガラスは、気泡、ガス線、色線などの欠陥が非常に少ないのが特徴です。.
照明業界
石英ガラスは光透過性に優れています。紫外線、可視光線、赤外線（160nm～4500nm）を透過します。産業用照明の主要原材料です。電灯は通常、強いガス放電を伴います。そのため、電球の表面材料は高温高圧に耐える必要があります。ランプ管の品質を確保するため、電球の筐体には一般的に石英管が使用されます。具体的な製品としては、ハロゲンランプやHIDランプなどがあります。また、自動車用ライトやその他の照明製品、赤外線加熱ランプ、紫外線殺菌ランプなどの特殊照明器具も含まれます。.
IOTA6、IOTASD、IOTACGは、高純度石英砂のシリーズです。これらは米国シベルコ社（旧ユニミン社）製で、照明機器製造の主要原料です。この機器は、自動車用キセノンランプの製造に使用されるほか、ハロゲンランプ、高輝度放電ランプ、超高性能ランプの製造にも使用されます。.
光ファイバーケーブル
この砂は非常に純度が高く、主に光通信分野で使用されています。光ファイバーのプリフォームや材料の製造に用いられ、光ファイバー製造用の高純度砂の価格は1トンあたり45,000～55,000元です。.
光ファイバープリフォームは、光ファイバーケーブル製造の中核となる原材料です。光ファイバー産業の「至宝」とも言えるもので、その価値の70%を占めています。高純度石英スリーブは、光ファイバープリフォームの重要な外皮材料です。石英ターゲットロッド、テールロッドなどは、ファイバー引き抜きの支持材料です。コアロッドと石英スリーブには、材料の純度や水酸基含有量などの技術的パラメータに関して、厳しい要件があります。.
航空宇宙
中国建材科学研究院は、放射線に強い石英ガラスを開発した。また、高純度石英ガラスも製造した。このガラスは特殊な光学特性を持ち、宇宙線や熱衝撃にも耐性がある。そのため、宇宙船の姿勢制御システム用太陽センサーなど、不可欠な光学部品となっている。現在、高純度石英砂が主要な原料となっており、結晶鉱石に代わるものとして、石英ガラスの溶融に用いられている。.
石英繊維は無機繊維の一種です。純粋な石英砂を特殊な製法で加工して作られます。ミサイル、航空機、人工衛星などに広く用いられています。レーダー、軍艦のアンテナ、電磁波遮断窓などにも使用され、干渉防止や耐干渉性の向上に貢献しています。また、航空機、軍艦、潜水艦のステルス技術材料としても利用されています。.
光場
石英ガラスは、電気溶解とガス精製によって製造されます。原料には高純度の石英砂が使用されます。.
石英ガラスは光学機器の重要な構成要素です。透明な石英ガラスは優れた光学特性と低い屈折率を持ち、185～3500μmの範囲のあらゆる光透過帯域に対応できます。そのため、紫外線と赤外線の両方の透過用途に使用できます。これは光学機器用です。主な製品は、分光器、赤外線カメラ、プリズム、レンズの製造です。同時に、石英ガラスは800～1000℃という高い耐熱性も備えています。石英ガラスは高高度写真撮影にも使用されます。これは、高温の覗き窓、距離計、望遠鏡用です。.