一、概述
1、简介
高纯石英砂是指由天然石英矿物经过一系列物和化学提纯技术生产的具有某种粒度规格的高纯非金属矿物原料，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物。高纯石英砂纯度高、品质好，生产的石英制品具有耐高温、耐腐蚀、低热膨胀性、高度绝缘性和透光性等优异的物理化学属性，被广泛用于光伏、电子、高端电光源、薄膜材料、国防科技等领域，是高端制造行业不可替代的原辅材料。
2、分类
目前可规模化量产的最高纯度可以达到99.999%（5N）及以上，全球能规模化量产5N级别的国家有限，主要集中在美国、挪威、日本、俄罗斯、英国、德国等国家。由于我国矿产资源短缺，目前我国高纯石英主要依赖进口。
石英砂的主要种类及相关介绍
资料来源：公开资料整理
3、工艺流程
目前，高纯石英的制备方法主要有三大类，分别为天然水晶粉磨加工、石英矿物深度提纯以及用含硅化合物化学合成。由于天然水晶资源逐渐枯竭，而化学合成法技术较复杂、成本较高，难以大规模工业应用，因此，石英矿物深度提纯技术是制备高纯石英砂的主流技术。高纯石英矿物深度提纯技术包括分离杂质和去除包裹体两个核心环节，其原理为粉碎分级使石英矿物与脉石矿物单体解离并得到相应粒级的石英颗粒，之后再根据石英中杂质元素赋存状态选择有针对性的加工技术使独立矿物杂质、包裹体杂质和晶格杂质与石英有效分离。
高纯石英矿物深度提纯工艺步骤示意图
资料来源：公开资料整理
二、行业现状
1、市场规模
高纯度石英材料是电光源及激光光电、光伏、光通讯、半导体、光学镀膜、航天、军工等产业不可或缺的重要基础性材料。随着上述产业高速增长，我国正在成为石英材料的主要生产基地和重要的应用市场，行业市场规模迅速增长。据资料显示，2021年我国高纯石英砂行业市场规模为52.23亿元，同比增长42.9%。
2015-2021年中国高纯石英砂行业市场规模情况
资料来源：公开资料整理
2、市场结构
从市场结构来看，目前，我国高纯石英砂主要以中低端产品为主。据资料显示，2021年我国中低端高纯石英砂市场规模为41.23亿元，占比达77.5%；高端高纯石英砂市场规模为12.00亿元，占比达22.5%。
2021年中国高纯石英砂市场结构分布情况
资料来源：公开资料整理
3、需求情况
由于目前单晶炉使用提拉单晶的容器主要为石英坩埚，同时需要配置石英导流筒和盖板等材料，随着近年来光伏产业的火热，对高纯石英砂的需求也随之不断增长。据资料显示，2020年单晶石英坩埚对高纯石英砂的需求量约为4.5万吨，同比增长19.7%。预计到2022年将增长至8.51万吨。
2018-2022年单晶石英坩埚对高纯石英砂需求量情况
资料来源：公开资料整理
4、价格情况
在近年来我国高纯石英砂需求持续增长，特别是光伏产业对高纯石英砂需求快速增长的背景下，行业供需持续偏紧，推动高纯石英砂价格持续走高。据资料显示，2021年我国高纯石英砂均价为5350元/吨，较2016年价格低点增长167.5%。
2015-2021年中国高纯石英砂均价走势情况
资料来源：公开资料整理
5、进口格局
由于资源短缺等问题限制，使得我国高纯石英砂特别是（4N8）级别以上的高纯石英砂主要依赖进口，进口来源主要为美国、挪威、俄罗斯、澳大利亚、加拿大五国。据资料显示，2021年我国从五国进口高纯石英砂2.78万吨，截至2022年11月进口4.72万吨。
2019-2022年11月中国从五大主要国家高纯石英砂进口量
资料来源：中国海关总署，华经产业研究院整理
从进口量分布来看，我国石英砂进口主要来自美国和挪威，从二者进口的高纯石英砂占我国进口量的90%以上。具体来看，2022年1-11月我国高纯石英砂进口量中，美国占比为60.6%，挪威占比为36.9%。
2022年1-11月中国高纯石英砂进口量分布情况
资料来源：中国海关总署，华经产业研究院整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2023-2028年中国高纯石英砂行业市场深度研究及投资前景展望报告》；
三、产业链分析
1、产业链
高纯石英砂行业产业链上游为原材料环节，主要包括石英矿、天然水晶、四氯化硅等；中游为高纯石英砂生产供应环节；下游主要应用于建筑玻璃、航空航天、电光源、光纤通信、光伏、半导体等领域。
高纯石英砂行业产业链示意图
资料来源：公开资料整理
2、供给端
高纯石英最初是从一、二级天然水晶中深度提纯得到的，天然水晶制备高纯石英砂工艺较为简单，水晶原矿经过粉碎、磁选、浮选、酸浸、干燥、焙烧后得到成品石英砂，但目前水晶资源逐渐匮乏，成本较高，且生产过程中杂质含量高、能耗高、产品质量稳定性差。自上世纪70年代开始，美国等国家开始探索用普通石英代替水晶制备高纯石英砂，从天然岩石矿物提取高纯石英砂原料是目前世界上生产天然高纯石英砂的最先进技术，对矿石的品质要求高，提纯技术复杂，目前全球只有美国尤尼明、挪威TQC和石英股份等极少数公司具备规模化量产高纯石英砂的能力。目前，石英矿物逐渐替代水晶成为高纯石英砂的主要原料。
制备高纯石英砂的原料对比情况
资料来源：公开资料整理
3、需求端
目前，半导体、光通讯及光伏产业是高纯石英砂最主要的需求领域，三者合计占据了高纯石英砂约92%的消费量。具体来看，半导体消费占比最高，为65%，其次为光通讯和光伏，占比分别为15%和12%。
高纯石英砂下游需求结构分布情况
资料来源：WSTS，华经产业研究院整理
高纯石英砂是生产光伏硅片所使用石英坩埚的主要原材料（纯度等级外层4N5、内层4N8），此外在电池片制造环节也需要用到石英管棒、石英舟等石英器件（纯度等级4N5）。随着近年来光伏硅料、硅片产能大规模投放，以及TOPCon等电池技术推广，对于高纯石英砂需求迅速提升，是推动高纯石英砂供不应求的重要下游之一。据资料显示，近年来我国光伏装机容量高速增长，2022年我国光伏累计装机容量达392.04GW，同比增长28.1%；新增装机容量为87.41GW，同比增长59.3%。
2015-2022年中国光伏装机容量变化情况
资料来源：国家能源局，华经产业研究院整理
四、相关政策
高纯石英砂是半导体、光伏、光通讯和电光源等领域的重要原料之一，其发展备受国家有关部门的关注。近些年，国家公布多项产业政策和法律法规以鼓励行业发展，高纯石英砂的发展将有一个宽松的政策空间。
中国高纯石英砂行业部分相关政策一览表
资料来源：公开资料整理
五、竞争格局
1、市场格局
从行业市场格局方面来看，全球仅有三家企业具备高纯石英砂的规模化量产的能力，分别为尤尼明、TQC和石英股份，其中尤尼明是世界上最大的高纯石英砂生产企业，矿源充足，其高纯石英砂提纯技术处于领先水平，拥有工业化产量大、制备专业化、自动化程度高、检测水平高、产品质量稳定等优势，几乎垄断着国际市场4N8（SiO2>99.998%）及以上高端石英砂市场，成为绝对龙头。
高纯石英砂主要企业及相关介绍
资料来源：公开资料整理
2、重点企业
江苏太平洋石英股份有限公司始建于1992年，于2014年在上交所A股主板上市。公司主要使用天然石英矿石材料从事高纯石英砂、高纯石英管（棒、板、锭、筒）、石英坩埚及其他石英材料的研发、生产与销售；产品主要应用于光源、光伏、光纤、半导体、光学等领域，是全球第三家、我国唯一一家实现规模化量产高纯石英砂的企业。据资料显示，2021年公司高纯石英砂业务营收为30190.8万元，同比增长110.95%，毛利率为56.69%。
2015-2021年石英股份高纯石英砂业务营收情况
资料来源：公司公报，华经产业研究院整理
近年来，在国家大力的扶持，生产技术的持续提高下，公司高纯石英砂的产销量飞速增长。公司对于高纯石英砂的销售主要分为两个部分，其一是外销，将高纯石英砂卖给其他企业或地方机构；还有一部分自用，主要用于制造光伏玻璃、石英坩埚等低中端高纯石英砂产品。据资料显示，2021年公司高纯石英砂产量为24232吨，同比增长55.81%；销量为23611吨，同比增长48.11%。其中外销部分14067吨，自用部分9544吨。
2015-2021年石英股份高纯石英砂产销量情况
资料来源：公司公报，华经产业研究院整理
六、发展趋势
高纯度石英材料是电光源及激光光电、光伏、光通讯、半导体、光学镀膜、航天、军工等产业不可或缺的重要基础性材料。随着上述产业高速增长，我国正在成为石英材料的主要生产基地和重要的应用市场，高纯度石英材料的应用技术和市场前景十分广阔。同时，随着国家“碳中和”、“十四五规划”和《中国2050年光伏发展展望》等政策的提出，光伏产业日益突显其国家战略地位。目前阶段，光伏行业属于需要国家财政予以补贴的新能源行业。国家对光伏装机容量、补贴规模、补贴力度的宏观调控政策和措施将直接影响行业内公司的生产经营。随着国家相关金融帮扶政策的完善和产业中其他扶持政策的持续推动，光伏及其配件行业将朝着产业链更加完善、产品更加高质量的方向发展。而这种发展，势必会带动光伏产业链上游的光伏玻璃和高纯石英砂产业发展。
华经产业研究院通过对中国高纯石英砂行业海量数据的搜集、整理、加工，全面剖析行业总体市场容量、竞争格局、市场供需现状及行业典型企业的产销运营分析，并根据行业发展轨迹及影响因素，对行业未来的发展趋势进行预测。帮助企业了解行业当前发展动向，把握市场机会，做出正确投资决策。更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2023-2028年中国高纯石英砂行业市场深度研究及投资前景展望报告》。
