中國粉體網訊 隨著全球范圍內天然水晶和高品質石英礦脈的逐漸枯竭，而高純石英砂需求存在缺口，資源短缺成為制約高純石英行業(yè)發(fā)展的重要因素。但囿于現(xiàn)實條件，行業(yè)目前沒有快速解決短缺的方案�；瘜W合成石英砂逐漸得到重視和研究。
高純合成砂的制備方法分為氣相合成法、化學沉淀法、溶膠-凝膠法、液相水解法、微乳液法和氟硅酸提取法等。
氣相合成法
氣相合成法即火焰水解法，采用硅或有機硅的氯化物（如SiCl4，CH4SiCl3等）原料，將其氣化后與氫氣、氧氣或氧化劑混合，在高溫下發(fā)生水解形成霧狀的SiO2，最后通過冷卻、分離、脫酸等氣固分離得到石英砂粉末。
氣相合成法制備SiO2流程圖
此方法合成條件易控制，速度快，適用于大規(guī)模生產，但副產物HCl會腐蝕設備，對設備材質要求嚴格。
化學沉淀法
采用硅酸鈉/鉀與二氧化碳或酸溶液（鹽酸、硫酸或硝酸）作為原料，在一定的合成溫度和表面活性劑的作用下混合反應，得到偏硅酸沉淀，再經過濾、洗滌、干燥、煅燒工藝制備出SiO2。
化學沉淀法制備SiO2流程圖
該生產工藝具有操作簡便，生產流程簡單，原料易得等優(yōu)點。由于反應體系濃度低、沉淀速度快，導致產品粒徑不易控制，且受原料中Fe3+、Al3+、Ca2+的影響，產品純度難以提高。
溶膠-凝膠法
以無機鹽或有機硅烷為原料，以醇作為共溶劑，加入酸或堿作為催化劑，進行水解，縮聚反應，形成含硅凝膠，對凝膠進行老化、脫水、干燥、煅燒等處理，得到合成石英砂。
該方法生產流程簡單，對設備材料要求不嚴格，制備的SiO2純度高、均勻度好。但是成本高，生產周期長，且過程中可變因素較多，難以準確控制。
液相水解法
利用四氯化硅與水接觸發(fā)生水解、縮聚反應，將反應產物經過洗滌、過濾、干燥、煅燒、篩選等工藝，制備出合成石英砂。
由于四氯化硅和水發(fā)生的水解和縮聚反應劇烈，中間過程難以控制，形成的產品易團聚。
微乳液法
將水和烷烴類非極性溶劑混合，在乳化劑、穩(wěn)定劑等助劑作用下形成W/O或O/W乳液，選用合適的有機硅烷前驅體在乳滴中水解縮合，形成二氧化硅顆粒，將所得產物經過洗滌、烘干、煅燒等工藝，得到合成石英砂粉末。
氟硅酸提取法
氟硅酸是磷酸和無水氫氟酸生產的副產品，用以生產氟硅酸鹽、氟化鹽、氟硼酸酸鹽、無水氟化氫、四氟化硅等。現(xiàn)也用多種方式提取二氧化硅。
氟硅酸鹽法：氟硅酸精制后與氯化鈉反應，生成氟硅酸鈉和稀鹽酸，清洗氟硅酸鈉，再和氫氧化鈉反應，得到氟化鈉和二氧化硅。
氟硅酸氨化法：氟硅酸與氨反應，生成氟化銨與二氧化硅。
氟硅酸濃硫酸法：用濃硫酸奪去氟硅酸中的水分，氟硅酸釋放出四氟化硅和氟
化氫，四氟化硅用水吸收，生成氧硅酸和二氧化硅。
當前，高純合成石英砂在純度、羥基含量、粒度可控性、設備可靠性及產品一致性等核心指標的調控上仍面臨顯著挑戰(zhàn)，工程化開發(fā)進程受阻，導致其在部分領域短期內難以替代天然高純石英砂。這些亟待突破的行業(yè)痛點，既制約了產業(yè)規(guī)�；瘧�，也凸顯了技術攻堅的緊迫性，亟需專業(yè)力量從工藝優(yōu)化、設備升級、參數調控等維度深入剖析，為技術突破路徑與產業(yè)發(fā)展方向提供清晰指引。
基于當前技術瓶頸與產業(yè)需求，未來高純合成石英砂制造技術需針對性破局，朝著多工藝融合優(yōu)化、綠色低碳生產、智能化精準調控及高端領域定制化四大方向邁進。尤其是隨著人工智能與自動化技術的深度滲透，通過搭建反應過程數字模型，實時監(jiān)測并動態(tài)調控溫度、濃度、反應時間等關鍵參數，有望攻克粒度不均、羥基含量難控等技術難題，進而大幅提升產品批次一致性，推動高純合成石英砂在更多高端領域實現(xiàn)對天然石英砂的替代。
2025年11月20-21日，由中國粉體網主辦的“2025第九屆全國石英大會”將在江蘇徐州召開，中建材衢州金格蘭石英有限公司的花寧副總經理將做《高純合成石英砂制造技術及發(fā)展趨勢》的報告，屆時，他將結合公司在高純合成石英砂領域的實際研發(fā)經驗，針對當前行業(yè)關注的技術難點、制備工藝優(yōu)化方向以及未來發(fā)展趨勢等關鍵問題進行詳細解讀，為行業(yè)同仁提供極具價值的參考與借鑒。
參考來源：
[1]花寧.半導體用合成高純石英砂技術進展和產業(yè)化
[2]李愛民等，高純合成石英的制備技術和應用
（中國粉體網編輯整理/九思）
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