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我国没有制造沙子,每年要进口13亿元的天然沙子-量子位,

2023-04-11 10:00:13 栏目 : 网络动态 围观 : 0次

朋友,你知道天然砂吗

作为出口管制的主角,这几天丰富了网友的想象力,甚至提到了“石器时代”。

很多人认为,天然砂是中国天然资源丰富的核心原料。

但并非如此。

另一方面,正如大家所说,这沙子不是那边的沙子。进出口的“天然砂”与制作芯的“天然砂”是不同的。

日常的天然沙子是指具有工业用途的沙子,例如川沙、海沙、石英沙等。

在芯片中使用的是其中的一种石英砂,它也是高纯度的二氧化硅99.999%

另一方面,虽然不太为人所知,但我国虽然看起来有很多沙子,但能使用的沙子并不多,至今仍依赖进口

仅去年,就有13亿美元用于进口天然沙子

为了制作芯的高纯度石英砂,在我国没有,一时美国独占的那样。

沙子是地球上最丰富的物质之一,广泛用于建筑、玻璃等制造业。

在我国砂石资源非常丰富,不论河砂,海砂也是矿床中的砂,加上一些大沙漠,数量上升到了酒吧上面。

但是,我们可以使用的沙子,也就是天然的沙子并不多,现在还是依赖进口的状态。

早在二零一四年就进口了天然砂,当时的进口量就超过了四千万吨。

▲出处:智研资询

ps,中国天然砂进出口有两大类别:硅砂和石英砂,其他天然砂。

但此后,由于在建筑等应用领域的需求扩大,以及对环境的考虑,四年后(二零一七年)首次进口超过出口。

▲来源:海关统计数据在线查询网站

此外,去年(2021年),进口数量是出口数量的4倍,进口金额也达到峰值,超过13亿元。

主要进口地区包括澳大利亚、印度尼西亚、马来西亚、菲律宾、日本等国家。

其中澳大利亚、马来西亚分别是硅砂和石英砂以及其他天然砂的主要进口国,比例高达41%和45%。

仅今年上半年的硅砂和石英砂进口量就达到了201万2000吨,进口额达到了6亿8000万韩元。

▲2022年1~6月硅砂和石英砂进口、来源:海关统计数据在线查询平台

相反,出口单月的最高出口额也在一百万日元左右。

▲2022年1~6月硅砂和石英砂出口、来源:海关统计数据在线查询平台

可以看出,我国的天然砂也有相当大的量依赖进口。

要做到这一点,我们必须从沙子和沙子的区别开始。

天然沙、沙都是指自然形成的岩石颗粒,而沙则包括更实用的战略资源,甚至人造沙。

中国海关根据进出口标准分类,天然砂主要包括三大类:

硅砂和石英砂是土质砂;长石砂是为了除去杂质而进行热处理的天然砂。从川沙、海沙、湖沙、矿床中采集的沙子等就是它。

作为用途,在建筑业、陶瓷玻璃、耐火制品、甚至芯片制造、航空宇宙等尖端领域也被使用。

工业用砂砾必须满足一定的砂标准。

沙漠砂显然不会开发,运输成本另当别论,沙漠砂长期风化,颗粒非常小,表面光滑无粘结性,因此不适合制造业。

这个“砂的基准”放在制作芯的石英砂上,会更清楚地出现。

众所周知,二氧化硅的含量在99.9%以上,但制作芯片晶片之所以使用自然砂,是因为自然砂中的硅导电性好,化学稳定,所以芯片理想。

另外,半导体材料的电特性对杂质的浓度非常敏感,为此,必须尽可能少杂质,多含有硅化合物(二氧化硅)

要满足上述条件,普通的天然砂是无法处理的,只有天然砂中富含“硅”的层——二氧化硅含量90%以上的石英砂——才能达到标准。

另外,为了满足芯片的制造标准,需要高纯石英砂、二氧化硅99.9%以上、杂质铁和铝元素的含量。

(氧化铁不足10ppm,氧化铝不足25ppm,ppm为百万分之一)

加之考虑到特殊的物理化学特性,高纯石英砂具有高温、高绝缘、耐腐蚀等特点,因此应用非常广泛。

根据氧化硅的含量,高纯度石英砂被分类为低中高水平,也与用途相对应。

△资料来源:中国泰国证券《高纯石英砂行业深度:分析详细壁垒、供求和结构》

如果不符合含硅99.999%的高级石英砂,就不能在半导体行业使用。之后,进行多次精制加工,可以制作出满意的晶片。

要得到这样纯的石英砂,可不是那嚒容易的。

我们需要提炼硅含量高、杂质少的原石。矿床的选择也有秘密

考虑到硅的含量和纯度,业界认可适合提纯的矿床类型,白岗岩矿床、伟晶岩矿床和热脉矿仅次于它。

据中国地质科学院研究员王九一透露,在全球确认的高纯石英矿中,只有美国北卡罗来纳州的斯普鲁斯派恩高纯石英原料矿属于白岗岩型。

此外,斯普鲁斯派恩的高纯石英原料矿也是目前确认的唯一储量超过1000万吨的矿床。

△图源:王九一论文《全球高纯石英原料矿资源分布与开发现状》

长期以来,这里是世界高纯度石英砂精炼原料的主要生产地,供应全球需求90%以上。

作为业界三大企业之一的美国尤尼明公司,凭借该矿床,巩固了高级石英砂行业的领先地位。

因此,斯普鲁斯派恩的高纯度石英原料矿被BBC称为“地球上最具战略价值的平方英亩”。

回到国内,论文资料显示,我国高纯石英矿主要是脉石和水晶矿。白岗岩、伟晶岩等,还没有找到的消息。

水晶矿是提炼质量高、高档高纯度石英砂的理想之选,但遗憾的是,水晶资源目前正在枯竭。

说起脉石英矿,是位于湖北省蘄春县的灵丘山脉的石英矿,发现于20世纪70年代。

灵丘山脉的石英矿为热水脉石英型。经钻探分析,二氧化硅纯度超过99.35%,已达到高纯石英矿标准。

但是这里有两个问题。首先,储量和矿山规模不大。

灵丘山脉石英矿勘探结果显示,该矿确认储量仅387.4万吨,设计矿山规模为年产1.5万吨矿石。

其次是精炼脉矿型石英矿石产出的高纯石英砂,含硅量通常为99.9%(3N),大部分用于金属硅、硅微粉等工业产品。

你也可以想提炼出符合5N级的高端高纯石英砂,但比起直接提纯纯纯白岗岩原矿,工序复杂,成本高。

以上两个问题也带来了我国高纯石英砂或原生矿石领域的现状:以进口为主,以本地为辅。

▲图源:石英株

例如,高纯度石英砂的国内巨头石英公司,用于提炼高纯度石英砂的原矿石从海外的供应比例长期偏低,到2020年达到90%。

特别是高纯度石英砂的原石,在很大程度上依赖于美国斯普鲁斯派因的高纯度石英原料矿。

石英股份是国内唯一一家具有大规模精制高纯度石英砂能力的企业,作为“独当一面”,几乎代表了整个国内行业的状况。

在这里,优质的石英素材的钥匙,是其他的谁掌握着。

这样的话,也有人担心在石英领域会不会被美国所吸引。

一位网友回答说不。两个备选方案也被提及。

美国的高纯度矿山不是不可替代的,近年来,各国都在进行高纯度石英矿床的勘探,半导体业界的选择也在扩大。

代表性的有挪威的德拉格矿床,但这还是花岗岩石英矿,其石英矿经提纯后达到半导体所需的水平5N。

此外,澳大利亚糖袋山矿床为脉石英矿,但原料二氧化硅纯度高达99.99%(4N)

另一种是,高纯度的石英砂并不是原矿石提炼的“圆木桥”。近年来盛行的高纯度石英的化学合成也是另一种选择。

化学合成高纯度石英,顾名思义就是通过化学反应提取高纯度石英。

目前主流的化学合成技术,有些原料不需要高纯度的石英。

例如化学沉淀法,以硅酸钠和酸溶液为原料,在一定的合成温度和表面活性剂的作用下合成高纯度石英。

此外,国内已有相关企业掌握化学合成技术。通过合成代表性的菲力法和凯森科技这样的高纯度石英产品,可以达到半导体所需的高纯度石英砂的标准。

那么,关于上吊,你是怎么想的呢。

参考链接:[1]https://s.weibo.com/weiboq=¤amp;Refer=weibo_weibo[2]https://throughthesandglass.typepad.com/through_the_sandglass/2009/08/sand-to-chips#8212;whats-the-real-story.html[3]https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202205131565314200_1.pdf1652454609000.pdf[4]http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSKW202101015.htm[5]https://www.makeuseof.com/how-intel-processor-is-made-from-sand-silicon/[6]https://www.chyxx.com/industry/1120526.html[7]http://43.248.49.97/

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