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弘涛石英:低放射性高纯石英砂的独门拓新制造
2021年07月13日 发布 分类:企业专访 点击量:194
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高纯石英砂一般是指SiO2含量高于99.99%的石英粉体,是石英玻璃和石英坩埚的主要原料。高纯石英砂具有独特的物理、化学特性,特别是其内在晶体结构、晶体形状和晶格变化规律,使其具有耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及独特的光学特性。其高档产品被广泛应用在大规模及超大规模集成电路、光纤、太阳能电池、激光、航天、军事等行业中。

由于这些行业关系到国家的长远发展,是一个国家高新技术可持续发展的必要条件,因此高纯石英砂的战略地位非常重要,其高端产品的制备技术被美国、德国等国垄断,并限制技术和出口。

但许多人可能没有了解过,高纯石英砂产品有一类分支,即低本底(低放射性)石英砂。绝大多数天然石英砂的放射性极低,但有些石英砂中含有烟黑色至暗褐色的烟水晶,这些岩类中含有大量的具有放射性的铀、钍等元素,通常的应用领域很少有检测放射性指标的要求,因此很少涉及。

这种低本底石英砂主要是通过去除材料的放射性元素,达到具有低铀、低钾、低钍的标准,可以用在一些特殊的领域,如医院的X光检测设备、核磁检测设备、杀菌灯原料等。

天然矿石中通常含有的放射性元素铀238

国内目前涉足这个领域的企业极少,其中连云港弘涛石英制品有限公司是当前唯一一家做出规模的低本底石英砂产商,成立于2002年,是一家集石英砂研发、生产、销售于一体的综合型企业,生产的高纯石英砂可用于光学玻璃、蓝光玻璃、生命科学、5G运用、半导体、杀菌灯领域。

那么这种低本底石英砂比起一般的高纯石英砂在工艺上有什么差别呢?

小编了解到,高纯石英砂的生产主要工艺流程通常为: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850℃~980℃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。

高纯石英砂的常规工艺流程

而弘涛石英生产的低本底石英砂,其粉碎、提纯、干燥过程,对生产环境要求较高,有专门的一套机器采用气流粉碎,提纯后的干燥用玻璃管加热,整个过程中的关键是做到全程无污染

而提纯的重点在于放射性元素,尤其是铀的分离去除。微量放射性元素的分离方法通常有共沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法、色层法等,而其中溶剂萃取法是工业中核燃料生产和放射性核素分离最常用的提取分离的方法之一。高纯石英砂存在内部缺陷,影响材料的表面化学活性,弘涛石英采用的提纯工艺是充分利用石英砂的内部缺陷,在高温环境下注入萃取剂,达到微量放射性元素提取分离的效果。

溶剂萃取法流程

其中把铀元素去除的难度最高,目前弘涛石英的低本底石英砂可测得的铀含量为1~3ppb,检测结果波动小,已达到行业先进水平。弘涛石英生产的低本底石英砂产品(U238<0.04BQ/kg、K40<0.85BQ/kg、TH232<0.08BQ/kg)具有低铀、低钾、低钍的特点,是做为纳米级球形硅微粉最好的材料,可广泛用于EMC环氧塑材、杀菌灯、5G通讯领域、半导体技术等。

低本底石英砂产品

弘涛石英的总经理顾汉敏提到,在这二十年的发展中,弘涛石英经历了从低端到高端的转化,对整个石英砂产业链的理解和积累相当深厚。而之所以走上了低放射性石英砂的发展方向,是源于一次与中科院的偶然交流,当时中科院提出的石英砂需求全国都无达标产品,顾总便决定投入精力与资源和中科院研究人员共同研发,才有了今天在国内堪称为“独门低放射性石英砂”制造商的弘涛石英。其核心技术也从中科院转让获得,经由多年的研发已十分成熟。

而这种低放射性石英砂别说在国内是只此一家,就算在国际上,也是少有企业能做,当前有成熟产品的仍只有德国一家企业,日本也在投入研发中,作为一些高端领域的填充料,有消息传出在近期会推出此类产品。弘涛石英在多年前就敢于扎根于这个十分小众的领域,走在行业的前列,可谓是眼光独到。

据顾总介绍,目前弘涛石英的石英砂产品除了用于医疗、探测器设备等领域,还独家供应给军用,其产品与国内的常规高纯石英砂基本不形成竞争,主要致力于一些特殊领域的应用开拓。而其中作为杀菌灯配套原料目前非常火爆,主要进入国际市场,与常规的石英管杀菌灯会产生臭氧不同,这种原料制成的玻璃灯管杀菌灯不会产生臭氧,会更安全环保,非常有应用前景。

石英玻璃杀菌灯

“只有进入高端领域,才能拓展自己的眼界,跟发展接轨,往上提升,这是在与顾总的访谈中最令小编印象深刻的一句话。小编也更深刻的认识到,在国内其实有很多像这样低调做事,但“身怀绝技”,实力不容小觑的小众领域生产企业,或许在整个产业链中只占据很少的市场,但在科技发展日新月异的今天,它们却是不可或缺的推动者。向着最高端的领域迈进,然后再一步步推广开来,弘涛石英的低放射性高纯石英砂目前也在积极开拓市场,给更多领域带来产品性能的革新提升。

 

粉体圈 小吉


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