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【大咖报告】战略性硅基产业对石英材料的需求及最新研究成果
2020年06月15日 发布 分类:行业要闻 点击量:460
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石英地球上最丰富的矿物之一,从二战时期开始就具备极为重要的战略意义,如通信电话和军用无限电话的电子元件都是用石英制成的。而到了今天,以石英为物质基础的硅基材料已发展成为电子信息、新能源、节能环保等战略性新兴产业不可或缺的关键核心材料,需求量持续增长是近年来重点新材料之一。

石英材料 

以下是石英材料近年来比较受关注的一些应用领域:

1.电子领域

在该领域,硅微粉主要作为无机填料用于覆铜板和封装材料环氧模塑料(EMC)中。当添加在覆铜板时,硅微粉可起到提升板材的绝缘性、热传导性、热稳定性、耐酸碱性(HF除外)、耐磨性、阻燃性,提高板材的弯曲强度、尺寸稳定性,降低板材的热膨胀系数,改善覆铜板的介电常数等作用;而添加到EMC时,则能有效改善EMC的某种参数与特性,如减少收缩、增强韧性、增强耐磨性、减少吸水性、提高热形变温度、提高热导率、减小热膨胀系数、降低成本等。

石英材料用于电子领域 

2.光伏领域

太阳能电池通常采用光伏玻璃通过EVA和背板进行封装,它是一种低铁含量的硅酸盐玻璃,能在光伏组件中起到保护电池不受水气侵蚀、阻隔氧气防止氧化、耐高低温、良好的绝缘性和耐老化性能。主要原料成分包括石英砂、纯碱、石灰石、白云石、硝酸钠、芒硝、焦锑酸钠、氢氧化铝等,其中石英砂主要是起着网络形成体的作用,用量通常占据玻璃组分的大半。

石英材料用于光伏领域 

3.光电显示领域

基板玻璃是TFT-LCD显示器面板的薄膜晶体管阵列基板和彩色滤光片的关键玻璃材料,也是液晶显示产业的关键基础材料之一,其品质直接影响到整个工程的合格率,因此对原料石英砂有着大量的需求和相当高的要求。

石英材料用于光电显示领域 

4.家装领域

由于具有无毒无辐射、无须保养、不怕燃烧和刀刮等优势,石英板材作为一种绿色室内装饰材料正大受欢迎。而且由于石英板材对原料的质量要求更为苛刻(需要没有黄斑或者淡黄斑,黑点,白点或者其他杂点),因此其价格相比其它石材要高出很多。

石英材料用于家装领域 

除了以上这些外,石英材料还能用来制造高档酒瓶、5.0中性硼硅药用玻璃等产品附加值较高的产品,同样也是很不错的出路。但无论是哪种应用,优质的原料和工艺都是生产高品质产品的先决条件——比如说原材料的纯度不够,就会使生产出的石英玻璃产生气泡气线、杂质、羟基含量高、析晶严重等问题;工艺上控制不严格,就会出现羟基、内应力、条纹及微观结构缺陷,这些都会降低玻璃的性能指标。

针对不同的应用,到底该如何通过控制选材和工艺得到理想的石英材料,这里面藏着太多太多的学问,很难用只言片语解释清楚。但在7月2-3日于广州举办的2020全国二氧化硅材料创新与应用技术交流会上,来自凯盛科技的兄弟公司的中建材蚌埠玻璃工业设计研究院矿产资源所的吴建新所长将在其报告“战略性硅基产业对石英材料的需求及最新研究成果”中分享众多相关精彩内容,包括:高纯石英砂制备研究、IC/EMC高纯超细球形硅微粉制备技术、石英细(尾矿)砂制备TFT-LCD基板用硅微粉技术、光伏玻璃用低铁石英砂技术、板材砂浮选技术进展、5.0高硅硼中性药用玻璃用石英材料制造技术等。吴建新所长一直从事硅质原料及其它非金属矿的选矿加工技术研究工作,是玻璃行业原料选矿和深加工领域的核心专家,由他分享的报告,绝对值得期待。感兴趣的话就请扫描下方图片中的二维码进行报名吧!

 

关于报告人

中建材蚌埠玻璃工业设计研究院矿产资源所的吴建新所长 

吴建新,教授级高级工程师,中建材蚌埠玻璃工业设计研究院矿产所资源所所长,安徽省战略新兴产业技术领军人才,安徽省115硅基产业创新技术团队负责人,分管浮法玻璃新技术国家重点试验室。在硅质资源选矿工艺与工程应用的优化集成、浮选药剂、专用选矿设备、低品位资源及石英尾(细)砂综合利用、石英深加工等方面具有扎实的理论知识、实践经验和独到见解。

曾主持了约150项国内外非矿资源的试验研究工作,主持或参与了国内大部分有影响力的硅质原料基地建设工程,获得国家发明专利3项,实用新型专利4项。作为项目负责人或技术负责人,先后完成了以下项目的开发和工程化推广应用

1、“新型浮选捕收剂在石英尾砂提纯中的应用及成套技术开发” 

该技术利用石英尾砂通过“一步法”选矿提纯,大幅度提高其内在品质:SiO2≥99.60%,Fe2O3≤0.020%,替代优质粉石英资源广泛应用于电子玻璃纤维、高级陶瓷釉料、硅微粉及高白器皿玻璃等传统及高技术行业,大幅度提高了石英尾砂的综合利用价值,较好地解决了长期困扰我国硅质原料企业石英尾砂堆放占用大量土地和由此造成的环境污染问题,为行业的可持续发展打下了坚实的基础。

该项目荣获2005年度建材行业(部级)科技进步二等奖;研制出的选择性强、耐低温、耐泥浆、水溶性好的专用浮选捕收剂获得发明专利并在本行业中得到广泛应用。

2、“太阳能超白玻璃用低铁石英砂浮选技术”

开发了“ppm级低鉄石英砂浮选”提纯技术及成套装备并实现了工业规模化生产,实现了对石英岩或低品质脉石英的深度提纯,用相对低品质的硅质资源(石英岩、粉石英岩或低档脉石英)获得高品质低铁石英砂:SiO2≥99.80%,Fe2O3≤0.0060%(60ppm),为我国光伏玻璃、光学玻璃等高技术产业提供了稳定可靠的高品质硅质原料,在一定程度上降低了上述行业对优质脉石英资源的依赖程度,解决了上述行业原料的安全和稳定供应难题,为行业的发展奠定了基础。

该项目2008年获中国建材联合会 “金隅杯”全国建材行业技术革新奖技术开发类二等奖,并在荣获国家科技进步二等奖的“太阳能电池用微铁高透过率玻璃成套技术及产业化开发”项目中以“低铁硅质原料选矿技术”成为重要的创新点之一。

3、高纯石英和硅微粉深加工产品技术研究

3.1“代水晶高纯石英砂项目”研发:对原矿标准及地质找矿条件、高纯石英砂工艺研发及试制、石英玻璃管气泡问题研究、高温高压氯化煅烧纯化及脱气试验、花岗岩、白岗岩、火山凝灰岩选矿提纯、高纯砂脱气处理等进行深入研究,取得了总杂质含量≤25ppm的高纯石英砂;

3.2利用石英尾砂制备高档硅微粉研发:利用光伏玻璃原料行业产生的石英尾砂(一般占20~30%),通过“二步法深度提纯”后制备陶瓷色(釉)料、化工填料、电工、电子填料等高档硅微粉,在实现石英尾矿(细砂)综合利用的基础上,为企业创造良好的经济效益,实现资源、环境和企业效益的良性互动,为行业的可持续发展提供技术支撑。

4、安徽省科技重大专项——硅质原料深度提纯及综合利用技术开发(编号:15czz02044)

项目利用安徽省内的石英资源,研究硅质原料的深度提纯、超细磨矿、粒度控制、球型化、表面改性和综合利用技术,在合理配置资源的基础上,开发TFT-LCD玻璃基板用石英粉、半导体用高纯石英材料、低铁(超白)石英砂、超纯超细球形电工电子环氧塑封(IC/EMC)用硅微粉等产品的生产工艺、成套装备和综合利用技术,为安徽省千亿元硅基新材料产业集聚发展基地原料建设提供技术支撑。

5、专用非标设备研发

硅质资源使用行业对石英精砂的粒度级配要求十分严格,不允许粗细颗粒相互混杂,粒级越集中,使用价值就越高,因此,硅质原料加工过程中的粒度控制及分级技术尤其重要。传统筛分工艺,因振动筛筛网极易堵塞和破损,生产效率低下,无法满足本行业对粒度的严格控制要求。为此,利用不同比重、不同粒度和形状的矿物在水中干涉沉降的行为差异,研究开发的“水力分级粒度控制技术”和“受阻沉降机和水力分级机关键设备”,解决了这一行业难题。生产实践表明,该技术尤其适应规模化生产优质硅质原料,提高了分级效率,为硅质资源基地建设提供了强有力的技术保证,改变了国内以前的一厂一原料加工厂的粗放型模式,为传统的玻璃、水泥、铸造行业硅质原料的质量保障和稳定性供应做出了重要贡献。目前,国内硅质原料基地建设85%以上的技术市场采用此技术并成套出口国外。

6、主持和承担的重点工程项目

福耀集团海南文昌50万t/a硅砂基地工程;

禄思伟矿业(安徽)有限公司白云石破碎工程(150万t/a);

台玻汉中二线30万t/a石英精砂选矿工程;

印度HNG-Puducherry 15t/h石英砂改造工程;

神木瑞诚浮法玻璃有限公司30万t/a选矿工程;

衡阳中建材矿业公司15万t/a光伏玻璃原料生产线工程;

华尔润集团长兴华林90万t/a石英砂改造工程;

凤阳富源8万t/a低铁砂示范线工程项目;

山东沂南润启矿业25万t/a石英精砂选矿工程;

安徽台玻ATM石英10万t/a尾砂制备电子玻纤粉综合利用工程;

安徽台玻60万t/a高纯石英材料精加工工程;

宜昌当玻硅矿有限公司40万t/a硅砂改造工程;

孟加拉Nasir Glass Industries LTD 600t/d浮法原料选矿项目;

龙泰新能源材料生产项目60万t/a选矿一期工程(第一、二条生产线);

本溪玉晶南芬5000t/d石英精砂选矿工程;

旗滨集团(马来西亚)有限公司马来西亚BANTING矿3万t/月低铁石英精砂选矿工程;

凯盛石英材料(黄山)有限公司10万t/a石英砂及硅微粉精加工技改工程;

山东益新矿业科技10000t/a球形硅微粉科技创新工程;

……

粉体圈 小榆

 

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