www.188betkr.com 讯随着全球范围内天然水晶和高品质石英矿脉的逐渐枯竭，而高纯石英砂需求存在缺口，资源短缺成为制约高纯石英行业发展的重要因素。但囿于现实条件，行业目前没有快速解决短缺的方案。化学合成石英砂逐渐得到重视和研究。
高纯合成砂的制备方法分为气相合成法、化学沉淀法、溶胶-凝胶法、液相水解法、微乳液法和氟硅酸提取法等。
气相合成法
气相合成法即火焰水解法，采用硅或有机硅的氯化物（如SiCl4，CH4SiCl3等）原料，将其气化后与氢气、氧气或氧化剂混合，在高温下发生水解形成雾状的SiO2，最后通过冷却、分离、脱酸等气固分离得到石英砂粉末。
气相合成法制备SiO2流程图
此方法合成条件易控制，速度快，适用于大规模生产，但副产物HCl会腐蚀设备，对设备材质要求严格。
化学沉淀法
采用硅酸钠/钾与二氧化碳或酸溶液（盐酸、硫酸或硝酸）作为原料，在一定的合成温度和表面活性剂的作用下混合反应，得到偏硅酸沉淀，再经过滤、洗涤、干燥、煅烧工艺制备出SiO2。
化学沉淀法制备SiO2流程图
该生产工艺具有操作简便，生产流程简单，原料易得等优点。由于反应体系浓度低、沉淀速度快，导致产品粒径不易控制，且受原料中Fe3+、Al3+、Ca2+的影响，产品纯度难以提高。
溶胶-凝胶法
以无机盐或有机硅烷为原料，以醇作为共溶剂，加入酸或碱作为催化剂，进行水解，缩聚反应，形成含硅凝胶，对凝胶进行老化、脱水、干燥、煅烧等处理，得到合成石英砂。
该方法生产流程简单，对设备材料要求不严格，制备的SiO2纯度高、均匀度好。但是成本高，生产周期长，且过程中可变因素较多，难以准确控制。
液相水解法
利用四氯化硅与水接触发生水解、缩聚反应，将反应产物经过洗涤、过滤、干燥、煅烧、筛选等工艺，制备出合成石英砂。
由于四氯化硅和水发生的水解和缩聚反应剧烈，中间过程难以控制，形成的产品易团聚。
微乳液法
将水和烷烃类非极性溶剂混合，在乳化剂、稳定剂等助剂作用下形成W/O或O/W乳液，选用合适的有机硅烷前驱体在乳滴中水解缩合，形成二氧化硅颗粒，将所得产物经过洗涤、烘干、煅烧等工艺，得到合成石英砂粉末。
氟硅酸提取法
氟硅酸是磷酸和无水氢氟酸生产的副产品，用以生产氟硅酸盐、氟化盐、氟硼酸酸盐、无水氟化氢、四氟化硅等。现也用多种方式提取二氧化硅。
氟硅酸盐法：氟硅酸精制后与氯化钠反应，生成氟硅酸钠和稀盐酸，清洗氟硅酸钠，再和氢氧化钠反应，得到氟化钠和二氧化硅。
氟硅酸氨化法：氟硅酸与氨反应，生成氟化铵与二氧化硅。
氟硅酸浓硫酸法：用浓硫酸夺去氟硅酸中的水分，氟硅酸释放出四氟化硅和氟
化氢，四氟化硅用水吸收，生成氧硅酸和二氧化硅。
当前，高纯合成石英砂在纯度、羟基含量、粒度可控性、设备可靠性及产品一致性等核心指标的调控上仍面临显著挑战，工程化开发进程受阻，导致其在部分领域短期内难以替代天然高纯石英砂。这些亟待突破的行业痛点，既制约了产业规模化应用，也凸显了技术攻坚的紧迫性，亟需专业力量从工艺优化、设备升级、参数调控等维度深入剖析，为技术突破路径与产业发展方向提供清晰指引。
基于当前技术瓶颈与产业需求，未来高纯合成石英砂制造技术需针对性破局，朝着多工艺融合优化、绿色低碳生产、智能化精准调控及高端领域定制化四大方向迈进。尤其是随着人工智能与自动化技术的深度渗透，通过搭建反应过程数字模型，实时监测并动态调控温度、浓度、反应时间等关键参数，有望攻克粒度不均、羟基含量难控等技术难题，进而大幅提升产品批次一致性，推动高纯合成石英砂在更多高端领域实现对天然石英砂的替代。
2025年11月20-21日，由www.188betkr.com 主办的“2025第九届全国石英大会暨展览会”将在江苏徐州召开，中建材衢州金格兰石英有限公司的花宁副总经理将做《高纯合成石英砂制造技术及发展趋势》的报告，届时，他将结合公司在高纯合成石英砂领域的实际研发经验，针对当前行业关注的技术难点、制备工艺优化方向以及未来发展趋势等关键问题进行详细解读，为行业同仁提供极具价值的参考与借鉴。
参考来源：
[1]花宁.半导体用合成高纯石英砂技术进展和产业化
[2]李爱民等，高纯合成石英的制备技术和应用
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