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独一无二的不透明石英OP级产品19
美国尤尼明:
主导全球高纯石英砂市场20
德国昆希:
一步法加热等离子熔融工艺处于世界领先20
国内龙头企业引领产品升级,加速向高端化迈进21
投资建议:
中线继续看好石英股份、重点关注菲利华25
风险提示25
图表目录
图1:
石英矿石-石英砂-石英制品产业链5
图2:
自然界中的石英,呈晶体状6
图3:
经过精细加工的高纯石英砂6
图4:
2015年石英玻璃应用领域占比情况8
图5:
全球电光源需求逐年攀升(亿美元)10
图6:
中国电光源实际出口数量回升10
图7:
国内电光源产量整体上升10
图8:
光伏产业链11
图9:
石英坩埚11
图10:
历年各国光伏发电装机容量情况(兆瓦)12
图11:
中国光伏发电装机容量快速增长12
图12:
光纤光缆生产工艺流程中预制棒制备、拉丝均要使用石英玻璃12
图13:
国内光缆线路累计长度及增速(万千米)13
图14:
光纤光缆行业主营收入情况(亿元)13
图15:
半导体制造过程14
图16:
全球半导体需求分布情况15
图17:
中国半导体销售额占比平稳上升(亿美元)15
图18:
中国集成电路销售额(亿元)15
图19:
大陆半导体材料销售额(十亿美元)15
图20:
2013年全球石英市场格局16
图21:
贺利氏历年各产品营收情况17
图22:
贺利氏分区域营收结构17
图23:
贺利氏主要玻璃制品17
图24:
迈图历年各产品营收情况(百万美元)19
图25:
迈图分区域营收结构19
图26:
东曹集团2016年合并营业收入为66亿美元20
图27:
东曹历年研发支出及增长情况(万美元)20
图28:
德国昆希历年营收情况(百万美元)21
图29:
上市公司石英股份、菲利华营收规模领先21
图30:
各企业ROE对比情况(%)22
图31:
各企业毛利率对比情况(%)22
图32:
各企业费用率对比情况(%)23
图33:
各企业净利率对比情况(%)23
图34:
各企业资产负债率对比情况(%)23
图35:
各企业资产周转率对比情况23
图36:
石英股份分领域营收构成情况24
图37:
菲利华分领域营收构成情况24
表1:
石英砂分类情况6
表2:
石英玻璃性能优越7
表3:
石英玻璃制品形态丰富,应用领域多元7
表4:
全球石英玻璃应用及市场规模8
表5:
2012各主要工业部分石英制品需求量及营销额分布:
主要集中在光源和信息产业9
表6:
半导体领域用石英玻璃材料14
表7:
航空航天用石英制品具体种类及应用15
表8:
海外龙头企业对比情况16
表9:
迈图石英产品种类及特性18
表10:
日本东曹熔融石英产品种类及特性19
表11:
美国尤尼明ITOA特色产品情况20
表12:
德国昆希主要石英制品情况21
表13:
国内同行企业对比情况22
表14:
通过东京电子认证的企业情况24
各项性能突出,玻璃材料中的“皇冠”
石英是一种主要成分是二氧化硅的无机非金属矿物,是透明或半透明的晶体,一般为无色或乳白色,质地坚硬,常含有少量杂质成分。
当杂质较少时,石英呈现透明的晶体状(即天然水晶),而当杂质较多时,透明度则会降低。
石英是地球表面分布最广的矿物之一,其物理性质和化学性质均十分稳定,是生产石英砂的原料,最常用的石英矿石通常称为硅石。
石英玻璃是由二氧化硅单一组分构成的特种工业技术玻璃,拥有优越的物理、化学性能,综合性能属于玻璃材料之最,被称为“玻璃王”,被广泛用于光源、电子、光通讯、光伏、仪表、激光、航天核技术和国防等领域。
普通石英玻璃就是用天然水晶或硅石作原料经高温熔制而成;
而还有一种高纯优质石英玻璃,则使用无机或有机含硅的液体化合物如四氯化硅经火焰水解合成工艺制成,称为合成石英玻璃。
图1:
石英矿石-石英砂-石英制品产业链
石英矿石分布广泛,但国内矿体规模小、品质相对欠缺
石英是地球表面分布最广的矿物之一,主要成份为SiO2,常含有少量杂质元素,如Al2O3,CaO,MgO等,石英矿有多种类型,种类包括石英岩、石英砂岩、天然石英砂、脉石英、硅石等。
中国石英矿资源丰富,已探明高品位的石英矿140亿吨以上,主要分布于广东、广西、海南、福建、云南、四川、江苏、黑龙江等地。
从全国范围来看,其中江苏东海是高档石英原料的主产区,其石英管、石英砂原料产量占全国的80%以上。
我国用于生产高纯石英玻璃的石英矿多产于变质岩地带的伟晶岩,形成于岩浆
热液条件,虽然石英含量高,但具有石英中中流体杂质多、矿体规模小,矿石品质不稳定等缺点,受矿山特点限制,国内对于提纯高纯石英砂的设备和工艺更加复杂
(美国尤尼明使用的石英矿石是白岗岩,矿体规模大、流体杂质少、品质稳定)。
图2:
自然界中的石英,呈晶体状
图3:
经过精细加工的高纯石英砂
表1:
石英砂分类情况
高纯石英砂应用高端,提纯技术复杂,壁垒较高
石英是一种天然矿物,需要经粉碎、筛选、酸洗、水洗、煅烧等工序制成石英砂,作为石英玻璃原料通过熔炼工艺做成石英玻璃及其制品。
工业上石英砂一般可分为普通石英砂、精制石英砂、高纯石英砂、熔融石英砂等,其中高纯石英砂通常要求SiO2≥99.998%,Fe≤1ppm,因其具有耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐
腐蚀以及独特的光学特性,应用在半导体、光通讯、电光源、航空航天、IT、新能源等高端产业。
高纯石英砂提纯技术十分复杂,需采用1-3级天然水晶石和优质天然石,经过复杂的精细加工而成。
最早制成高纯石英砂的原料是水晶,但水晶资源稀少,分布不均衡,且作为工艺品和工业材料相比价值差距大,后来通过技术革命,高纯石英砂目前普遍用价格更为低廉、分布更为广泛的硅石等石英矿石进行提取,但对于矿山的品质要求较高,提纯技术更加复杂,目前全球只有美国尤尼明等极少数公司具规模量产高纯石英砂的能力。
美国尤尼明拥有优质的白岗岩矿产,矿体规模大、流体杂质少、品质稳定,其IOTA-STANDARD等级石英砂,被全球公认为高纯石英砂的标准产品,其产品纯度指标被当作“国际标准纯度”。
国内石英矿石由于所含的杂质种类、含量波动较大,对于生产高纯度的石英砂的技术工艺要求更高,国内目前只有石英股份具备规模化量产高纯石英砂的技术能力。
石英砂种类
成分
主要性能
主要用途
普通石英砂
SiO2≥90~99%
FeO≤0.06~0.02%
外观部分大颗粒,表面有黄皮包囊
冶金,墨碳化硅,玻璃及玻璃制品,搪瓷,铸钢,
水过滤,泡花碱,化工,喷沙等
精制石英砂
SiO2≥99~99.5%,
Fe2O3≤0.02~0.015%
外观白色或结晶状
高级玻璃,玻璃制品,耐火材料,熔炼石类,精
密铸造,砂轮磨材等
高纯石英砂
SiO2≥99.5~99.9%,FeO≤0.005%
耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐
腐蚀、独特的光学特性
多用于半导体、航空航天、IT、机械等高科技领域
熔融石英砂
SiO299.9~99.99%,Fe2O310PPM~25PPM,Li2O≤1~2PPM,
Al2O3≤20~30PPM,K2O≤20~25PPM,
Na2O≤10~20PPM。
外观为无色透明块状,颗粒或白色粉末。
冷却后为玻璃体,可作为烧制为成品或不烧制品原料
石英玻璃性能优越、制品形态丰富,应用领域广泛
石英制品是主要由具备良好物理化学性能的石英玻璃做成的产品,石英玻璃分为透明和不透明两大类,其原材料大多取自纯度在99.5%以上的精致石英砂,石英玻璃制成品有各种规格,按照产品形状可分为管材、棒材、板材、坩埚、钟罩和灯工制成品以及石英玻璃纤维石英棉等。
从特殊功能方面还有低膨胀石英玻璃、耐辐照石英玻璃、透紫外线或红外线石英玻璃、滤紫外线石英玻璃等。
表2:
石英玻璃性能优越
普通石英玻璃的熔制工艺分为:
电熔工艺、气炼工艺、电弧工艺三大类。
国内方面采用连续熔化工艺制造电光源用石英玻璃管已经较为成熟,在半导体工业用石英制品方面,比如气炼电熔二步法制造的管材、棒材、板材制品近年来也有较大发展。
整体来看,石英玻璃制品性能优越、规格丰富,广泛运用于光纤光通讯、半导体、光伏、化工、光学、航空航天等领域。
性能
特点
透光性能
在紫外、可见、红外全波段有极高的透过率,具有最佳的透紫外光谱性能及近红外光谱性能
耐高温性能
透明的耐火材料,使用温度高达1100摄氏度
膨胀系数
极低,为5.5×
10-7/℃,相当于普通玻璃的二十分之一
电真空性能
真空度可达10-6帕
电绝缘性
电阻率:
20℃时为1.8×
1019欧姆厘米,800℃时为1.6×
106欧姆厘米
耐腐蚀性
除氢氟酸和热磷酸外,对其他任何酸均表现为惰性,是最好的耐酸材料。
表3:
石英玻璃制品形态丰富,应用领域多元
行业
主要应用方向(产品)
主要石英制品
性能要求
石英加工原材料
半导体等高端领域
光源
电光源泡材
透明石英玻璃、石英管
使用寿命长,光学性能好,从紫外区到红外区优良的光透过性和耐热性
半导体
提炼容器、清洗容器、IC载体(晶圆)
石英坩埚
耐高温,性质稳定耐化学侵蚀,成本适中
扩散、氧化载体(扩散管、石英环)
石英锭、石英管
高纯(碱金属会影响性能)、无污染、耐高温
多晶硅还原炉罩(石英钟罩)
石英锭
平板显示(光掩膜基板)
合成石英锭
纯度高、性质稳定,优良的光学性能
光伏
提炼单/多晶硅
洁净、同质、耐高温,性质稳定耐化学侵蚀,成本适中
拉直单晶硅用炉管
石英棒、管
洁净、同质、耐高温,性质稳定耐化学侵蚀,
成本适中
光纤光通讯
光纤预制棒
根据分类不同而对折射率分布指数、零色散波长等有要求
光纤拉丝靶材
石英靶棒
纯度高、性质稳定,耐高温
光纤辅助材料
性质稳定,强度高
航空航天
透波材料
石英纤维(石英砂、石英布)
强度高、介电常数和介电损耗小
结构、隔热材料
石英纤维(石英套管、石英绳等)
耐高温、膨胀系数小、耐腐蚀、可设计性能好
其他领域
光学材料(光学镀膜)
高纯度石英颗粒
高纯度,合适的透光率、折射率
耐酸容器
各种石英容器
性质稳定、强度高,耐化学腐蚀
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