中國(guó)粉體網(wǎng)訊 熔融石英又稱(chēng)石英玻璃。石英玻璃是玻璃態(tài)SiO2的統(tǒng)稱(chēng)，英文稱(chēng)作“Silica Glass”、“Quartz Glass”或“Vitreous Silica”,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(guò)冷液體，我國(guó)的石英玻璃產(chǎn)業(yè)隨著我國(guó)國(guó)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。江蘇省東�？h的石英原料儲(chǔ)量大，純度高，是中國(guó)的硅材料產(chǎn)業(yè)基地。作為我國(guó)熔融石英原料生產(chǎn)基地，東海年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熔融石英原料20萬(wàn)余噸。
一、熔融石英的分類(lèi)
按照分類(lèi)方式的不同，石英玻璃可分為多種類(lèi)型。比如從應(yīng)用的角度，石英玻璃可分為不透明石英玻璃、透明石英玻璃、光學(xué)石英玻璃、特種石英玻璃等；根據(jù)產(chǎn)品形狀，石英玻璃可分為棒材、管材、板材、坩堝、纖維及其制品、燈工制成品及其他異形件等。根據(jù)國(guó)內(nèi)外普遍使用的石英玻璃分類(lèi)方式，可按制備工藝將石英玻璃分為以下幾類(lèi):
透明石英玻璃中SiO2含量大于99.95%，是以高純石英粉或四氯化硅等為原料經(jīng)高溫熔制而成；不透明石英玻璃中SiO2含量大于99.80%，是以普通石英粉和石英砂為原料高溫熔制而成。
二、熔融石英的性質(zhì)
熔融石英石氧化硅的非晶態(tài)。熔融石英塊體的外觀為無(wú)色透明，而顆粒呈白色粉末狀，這是因?yàn)楣饩�(xiàn)在小顆粒間的折射和衍射造成的。
石英玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
熔融石英具有耐酸、耐高溫、化學(xué)純度高等特性，是生產(chǎn)化工設(shè)備的理想材料，實(shí)驗(yàn)室精餾水制取采用的就是石英玻璃精餾塔。
石英玻璃具有高度緊密的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)原子間具有很高的鍵強(qiáng)，因而其具有非常低的熱膨脹系數(shù)、電導(dǎo)率和較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱溫度、抗熱沖擊性、抗腐蝕性、介電性能、化學(xué)穩(wěn)定性。
石英玻璃主要的電學(xué)特性是高介電強(qiáng)度、很低的介電損耗和導(dǎo)電性，所以其被廣泛用于制造高頻高壓絕緣子，特別是在高溫和承受較高機(jī)械應(yīng)力的環(huán)境中。
三、熔融石英的應(yīng)用
熔融石英因其具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于電子、電器、軍事、航空航天、光通訊、電光源、化學(xué)工程、冶金、儀器儀表、光學(xué)鏡頭、防腐材料、耐火材料、半導(dǎo)體集成電路、核工業(yè)、激光技術(shù)等高科技領(lǐng)域。
（1）電光源行業(yè)中的應(yīng)用
電光源將電能轉(zhuǎn)化為光能，在日常照明、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防和科研等方面被廣泛應(yīng)用。常見(jiàn)的低強(qiáng)度的節(jié)能燈、殺菌燈以及高強(qiáng)度的萊燈、鈉燈、金屬鹵化物燈、紅外線(xiàn)等、紫外線(xiàn)殺菌燈都是熔融石英電光源產(chǎn)品，殺菌燈被廣泛應(yīng)用于飲食行業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)。
（2）光纖行業(yè)中的應(yīng)用
熔融石英材料不僅是光纖預(yù)制棒的重要基礎(chǔ)材料，而且光纖生產(chǎn)的全過(guò)程也離不開(kāi)熔融石英制品，好的原材料是生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的光纖產(chǎn)品的保障。高純?nèi)廴谑⒒茏鳛镸CVD、PCVD及其衍生工藝技術(shù)中的重要原材料尺寸和純度都有嚴(yán)格要求，比如說(shuō)新層的沉積基管，要求為光導(dǎo)級(jí)。
（3）航空航天行業(yè)中的應(yīng)用
熔融石英具有熱膨脹系數(shù)低、優(yōu)良的耐輻照性能，因此，在航空航天中被廣泛應(yīng)用。美國(guó)康寧公司研制的代號(hào)7971熔融石英在0~200℃范圍平均線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)為零，熱穩(wěn)定性好，密度低、剛度好、磨光性能好，用此熔融石英可制作直徑3.96m鏡坯用于大型天文望遠(yuǎn)鏡。濾紫外線(xiàn)耐輻照熔融石英可以過(guò)濾紫外線(xiàn)保護(hù)內(nèi)部傳感器，熔融石英作為結(jié)構(gòu)件在太空飛船和航天飛機(jī)上被廣泛應(yīng)用。
（4）電子信息、半導(dǎo)體行業(yè)中的應(yīng)用
熔融石英制造業(yè)迅速崛起。在對(duì)單晶硅片進(jìn)行摻雜、擴(kuò)散、氧化、退化等關(guān)鍵工序中使用熔融石英擴(kuò)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。
（5）熔融石英在人造花崗石中的應(yīng)用
人造花崗石是用樹(shù)脂、填充料、增強(qiáng)劑、硬化劑、內(nèi)部脫模劑等配料，調(diào)制混合料，注入所需形狀的模具，加熱固化而成，現(xiàn)已商品化，廣泛用于洗面和櫥柜臺(tái)面、洗面盆、浴盆等。
周忠華曾在《熔融石英在人造花崗石中的應(yīng)用》中介紹了一種熔融石英并進(jìn)行試驗(yàn)，得出結(jié)論：在丙烯酸樹(shù)脂液中配合鈉離子濃度在2ppm以下、平均粒徑為3~50μm熔融石英填充料和硬化劑配料，制成的人造花崗石色調(diào)穩(wěn)定，透明性好，而且不降低耐水性和耐沸水性，表面硬度高，耐損傷性好。此外，海外一家企業(yè)利用熔融的取代原用石英，生產(chǎn)出耐水性和耐沸水性不降低，表面硬度和耐損傷性又高的人造花崗石。
（6）其他行業(yè)中的應(yīng)用
超聲信號(hào)在熔融石英中的傳播速度比金屬小，延遲溫度系數(shù)低，可作為超聲延遲玻璃應(yīng)用在雷達(dá)上。超聲波經(jīng)大型多邊形熔融石英多次反射可以延遲1微秒以上。通過(guò)被反射的雷達(dá)信號(hào)測(cè)定移動(dòng)目標(biāo)的方位，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
四、熔融石英制備工藝
將精選的優(yōu)質(zhì)硅石原料（SiO2含量＞99%），如脈石英等破碎成小顆粒，在石墨棒加熱爐（用優(yōu)質(zhì)鋼板卷制成一定容積的圓柱形爐體）內(nèi)熔融，直接冷卻后破碎、分級(jí)成塊狀。在熔融石英熔制設(shè)備方面，我國(guó)大部分企業(yè)仍在沿用單碳棒電阻加熱的初級(jí)生產(chǎn)設(shè)備，在控制上仍是恒功率加熱，熔制過(guò)程中的能耗較高。
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(diǎn)：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(wàn)分之一。
石磊等在《一種節(jié)能型連續(xù)熔融石英爐的設(shè)計(jì)》一文中，針對(duì)傳統(tǒng)石英熔融爐以石英自身熟料為隔熱材料導(dǎo)致熔融爐外溫度高、能量耗散大、不能夠連續(xù)生產(chǎn)的缺點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種節(jié)能型連續(xù)熔融石英爐，該爐采用三層保溫材料可有效降低散熱能耗。同時(shí)對(duì)在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的堵料現(xiàn)象分析了原因，然后有針對(duì)性的進(jìn)行了加熱功率以及保溫材料結(jié)構(gòu)等方面的優(yōu)化調(diào)整，并且通過(guò)仿真模擬得到了較理想的溫度場(chǎng)，避免了生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)的堵料現(xiàn)象，從而使石英爐的出料更加順暢，達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)和節(jié)能的目的。
五、不同熔點(diǎn)對(duì)熔融石英的影響
朱經(jīng)緯等在《不同熔點(diǎn)對(duì)熔融石英的影響》一文中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取粒徑為75μm的原料石英砂的熔點(diǎn)，對(duì)比原料自身物性，分析出如何獲得優(yōu)質(zhì)的熔融石英。文中的原料石英砂先被前置處理，以獲取粒徑大小不同的石英砂原料，以方便對(duì)比其熔融后的產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)粒徑在6~50mm的石英砂，在電爐中持續(xù)0.5h被加熱到1800℃以上可以得到符合企業(yè)采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的熔融石英。
原料石英砂先經(jīng)過(guò)破碎和磨粉的前置處理，用實(shí)驗(yàn)對(duì)其熔點(diǎn)和比熱容進(jìn)行測(cè)定，石英砂樣品熔點(diǎn)約在1722.15℃，并對(duì)不同加熱工況下的熔融石英進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)粒徑在6~50mm的石英砂，在電爐中持續(xù)0.5h被加熱到1800℃以上可以得到符合企業(yè)采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的熔融石英。
參考文獻(xiàn)：
周忠華.熔融石英在人造花崗石中的應(yīng)用
蔣麗微等.熔融石英行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展前景
石磊等.一種節(jié)能型連續(xù)熔融石英爐的設(shè)計(jì)
朱經(jīng)緯等.不同熔點(diǎn)對(duì)熔融石英的影響
孫元成等.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)用石英玻璃材料
