中國粉體網(wǎng)訊 熔融石英又稱石英玻璃，是以天然石英，包括硅石、水晶為原料，經(jīng)高溫熔融而制得的一種過冷液體。我國的石英玻璃產(chǎn)業(yè)隨著我國國防科技和軍事工業(yè)的發(fā)展而快速發(fā)展，石英玻璃的產(chǎn)量和質(zhì)量得到很大提高，但與國外先進技術(shù)水平相比，在石英玻璃的高純度、熔制設(shè)備和節(jié)能控制方面還有較大差距。
熔融石英行業(yè)現(xiàn)狀
熔融石英分為透明和不透明兩大類。透明熔融石英又可分為普通石英玻璃、高純石英玻璃和摻雜石英玻璃。按照產(chǎn)品形狀可分為：管材、棒材、板材、坩堝、鐘罩以及石英玻璃纖維石英棉。從特殊功能方面還有低溫膨脹熔融石英、耐輻照熔融石英、透紫外線或紅外線熔融石英玻璃等。
熔融石英的制造工藝特殊，與一般玻璃制品不同。生產(chǎn)熔融石英有兩大難點：一是熔化溫度高、黏度大，氣泡很難排除；二是熔融石英要獲得優(yōu)良性能必須提高純度，雜質(zhì)總量小于萬分之一。
熔融石英工業(yè)在近幾十年發(fā)展特別迅速，國內(nèi)外各熔融石英企業(yè)為適應(yīng)不同領(lǐng)域的需要開發(fā)了許多新品種。如德國HERAEUS公司開發(fā)的低羥基熔融石英玻璃、粉料光學(xué)級熔融石英玻璃、合成光學(xué)級熔融石英玻璃以及不透明熔融石英玻璃。美國GE QUARTZ公司開發(fā)的用于紫外線殺菌燈的摻鈦管、用于特種電光源的摻鈰管以及具有超高純寬紫外線透過能力的熔融石英玻璃等。
國內(nèi)方面，釆用連續(xù)熔化工藝制造電光源用熔融石英玻璃管已經(jīng)形成規(guī)模，一些產(chǎn)品已經(jīng)趕上國外先進水平，且由于價格較低具有很強的競爭力。但目前熔融石英生產(chǎn)過程中的能耗問題導(dǎo)致了企業(yè)的生產(chǎn)成本在不斷增加，利潤空間減少，行業(yè)發(fā)展受阻。據(jù)中國粉體網(wǎng)編輯了解，能源消耗占熔融石英生產(chǎn)成本的50%以上，能耗問題已成為制約硅材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。
除了能耗問題，另一主要技術(shù)難題是選擇保溫效果好且不與熔融石英反應(yīng)和選擇設(shè)計研究不影響熔融石英質(zhì)量的耐火材料。目前國內(nèi)對熔融石英生產(chǎn)用耐火材料的報道幾乎為零，極少數(shù)的報道也主要是針對石英玻璃管連熔爐用耐火材料方面進行的研究。因此，優(yōu)化熔融石英生產(chǎn)過程的運行及結(jié)構(gòu)、設(shè)計研究耐火材料和對關(guān)鍵設(shè)備研制改造，降低生產(chǎn)過程的能耗，提高熔融石英的品質(zhì)，是我國石英玻璃行業(yè)亟待解決的問題。
熔融石英應(yīng)用前景
熔融石英突出的優(yōu)越性是其具有其他材料所沒有的獨特的綜合性能，即非常低的熱導(dǎo)率、極好的抗熱振性，很高的變形溫度和軟化溫度，很低的熱傳導(dǎo)能力，很低的介電損失和從紫外線到紅外線的極寬的光譜范圍內(nèi)的光學(xué)透過能力。
在電光源行業(yè)中的應(yīng)用
電光源是將電能轉(zhuǎn)化為光能的器件，廣泛用于日常照明、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防和科研等方面。熔融石英電光源主要產(chǎn)品包括低強度的節(jié)能燈、殺菌燈以及高強度的汞燈、鈉燈、金屬鹵化物燈等，除此之外還包括紅外線燈、紫外線殺菌燈等。殺菌燈主要用于醫(yī)療衛(wèi)生、飲食行業(yè)、消毒處理。汞燈、鈉燈主要用于大型廣場及道路照明。
在光纖行業(yè)中的應(yīng)用
熔融石英材料是生產(chǎn)光纖預(yù)制棒和光纖生產(chǎn)過程中主要的輔助配套材料，沒有質(zhì)量優(yōu)異的原材料就無法生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的光纖產(chǎn)品，從而無法進行規(guī)�；a(chǎn)。高純?nèi)廴谑⒒苁荕CVD、PCVD及其衍生工藝技術(shù)中重要的原材料之一，它有嚴(yán)格的尺寸和純度要求，在光纖制造過程作為新層的沉積基管，要求為光導(dǎo)級，由此可見對材料的純度和內(nèi)在質(zhì)量要求很高。
熔融石英材料是光纖預(yù)制棒的重要基礎(chǔ)材料，而且熔融石英制品也貫穿于制棒和拉絲等光纖生產(chǎn)的全過程，目前我國的部分光纖用石英玻璃制品已達到了一定的水平，但缺少尖端產(chǎn)品，如高精度、高純度的石英玻璃基管、外套管。
在電子信息、半導(dǎo)體行業(yè)中的應(yīng)用
我國電子信息、半導(dǎo)體制造發(fā)展迅速，與此同時對關(guān)鍵材料也提出了明確的要求，促進了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，熔融石英制造業(yè)成為電子信息、半導(dǎo)體、集成電路行業(yè)發(fā)展的受益者。因石英玻璃的高純度、耐高溫、低的熱膨脹等優(yōu)良性能而被大量采用。如：在對單晶硅片進行摻雜、擴散、氧化、退火等關(guān)鍵工序中使用的熔融石英擴散管；硅片外延工序使用的石英鐘罩；硅片酸洗和超聲波清洗工序使用的支架；控制單晶硅工序中使用的石英坩堝等。
在光學(xué)行業(yè)中的應(yīng)用
由于熔融石英的各項優(yōu)良性能，所以在各種光學(xué)系統(tǒng)中、高、低溫光譜測試系統(tǒng)中，廣泛用作透鏡、棱鏡、照相機鏡頭、天文望遠(yuǎn)鏡等。因熔融石英的高透過和耐高溫性能而廣泛用于工業(yè)窯爐、鍋爐及其他高溫場合的高溫觀測窗口。在激光技術(shù)方面，各類石英光纖、濾紫外線石英玻璃等廣泛用于激光醫(yī)療、工業(yè)激光加工、激光測距、傳感、儀器儀表等領(lǐng)域。
在航空航天行業(yè)中的應(yīng)用
熔融石英具有很低的熱膨脹系數(shù)和優(yōu)良的耐輻照性能，因此，它在航空業(yè)有廣泛用途。美國康寧公司研制的代號7971熔融石英具有超低膨脹系數(shù)，在0~200℃范圍平均線性熱膨脹系數(shù)為零，熱穩(wěn)定性特別好，密度低、剛度好、磨光性能好。用該類熔融石英制作大型天文望遠(yuǎn)鏡坯料，可制作直徑3.96m鏡坯。濾紫外線耐輻照熔融石英具有很好的抵御高能射線的能力，同時可以過濾紫外線以保護內(nèi)部傳感器。熔融石英還可以作為結(jié)構(gòu)件被用在太空飛船和航天飛機上。
在其他行業(yè)中的應(yīng)用
在雷達上作為超聲延遲玻璃，超聲信號在熔融石英中的傳播速度要比金屬小十倍，并且具有延遲溫度系數(shù)低的特性。如果將大型熔融石英加工成多邊形，超聲波在多邊形玻璃中多次反射后可以延遲1微秒以上，這樣可以從一系列反射中識別移動目標(biāo)的雷達信號，并可測定移動目標(biāo)方位，具有現(xiàn)實意義。
在化工行業(yè)中，由于熔融石英具有耐酸、耐高溫、化學(xué)純度高等特性，是一些化工生產(chǎn)設(shè)備的理想材料。實驗室精餾水制取也一般采用石英玻璃精餾塔。
在冶煉行業(yè)中，熔融石英也是必不可少的材料。為測定鋼鐵液面溫度，外罩為透明熔融石英。工業(yè)窯爐上，熔融石英通常被作為高溫觀察窗以觀察爐內(nèi)熔化情況�？傻钟�300℃的溫差。
另外熔融石英具有熱膨脹系數(shù)極低、化學(xué)穩(wěn)定性極好的特點，因此可用來制造精密儀器，如：波長表、干涉儀、重力儀、陀螺儀等高精儀器。
總之，熔融石英由于其優(yōu)越的性能，被廣泛用于各行業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，其應(yīng)用前景必將更廣闊。
參考資料：
慎舟：熔融石英塊狀石英原料浸出提純技術(shù)及機理研究，武漢理工大學(xué)
蔣麗微，等: 熔融石英行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展前景，河南科技大學(xué)東海硅產(chǎn)業(yè)節(jié)能技術(shù)研究院
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