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《高纯石英中二氧化硅含量测定及表示方法》标准化发展报告

StandardizationDevelopmentReportonDeterminationandExpressionMethodofSiliconDioxideContentinHigh-PurityQuartz

摘要

高纯石英（SiO?纯度≥99.9%）是半导体、光伏、光通信等战略性新兴产业的关键基础材料，其质量直接影响下游产品的性能。然而，当前国内外缺乏统一的高纯石英二氧化硅含量测定标准，导致检测结果不可比、市场交易壁垒等问题，尤其制约了4N8级（纯度≥99.998%）高端产品的国产化进程。本报告系统分析了标准制定的必要性，指出传统重量法在测定高纯石英时的局限性，并提出基于ICP-OES（电感耦合等离子体原子发射光谱）的杂质元素差减法作为核心技术方案。该标准通过规范17种杂质元素的测定流程及二氧化硅含量表示方法，填补了行业空白，为高纯石英的生产、贸易和技术升级提供科学依据，对突破“卡脖子”技术、推动产业国际化具有重要意义。

关键词：高纯石英；二氧化硅含量测定；ICP-OES；标准化；4N8级；战略性新兴产业

Keywords:High-purityquartz;SiO?contentdetermination;ICP-OES;Standardization;4N8grade;Strategicemergingindustries

正文

1.标准制定的背景与意义

高纯石英是以天然石英矿为原料提纯而成的功能性材料，其高端产品（如4N8级）是晶圆制造、芯片封装、光伏电池等领域的核心原材料。随着我国半导体和光伏产业规模年均增长超过15%，高纯石英需求持续攀升，预计未来年增幅将达6%以上。然而，当前行业面临两大技术瓶颈：

1.检测方法不统一：传统重量法适用于99%纯度石英，但对＞99.9%的高纯石英准确度不足；现有ICP-OES法杂质元素检测范围（11-17种）及结果表述方式各异，导致数据不可比。

2.标准体系缺失：国外技术封锁使国内缺乏参考依据，下游企业因质量争议缺乏判定标准，严重阻碍产业链协同发展。

本标准的制定将解决上述问题，推动高纯石英产业向标准化、高端化迈进，助力实现《中国制造2025》中新材料领域的自主可控目标。

2.标准范围与技术内容

范围：适用于SiO?纯度≥99.9%的高纯石英产品，其他高纯度二氧化硅材料可参照执行。

核心技术内容：

1.二氧化硅含量测定

-方法原理：采用ICP-OES测定17种微量元素（包括Al、Fe、Na等），通过差减法计算SiO?含量（100%－∑杂质含量）。

-创新性：

-明确17种必测元素清单，覆盖主要杂质影响因子；

-规定溶解酸体系、仪器参数及环境控制要求（如实验室洁净度≤1000级）；

-引入重复性限（≤0.005%）和再现性限（≤0.01%）确保数据可靠性。

2.含量表示与试验报告

-要求以“SiO?纯度=100%－∑杂质%”形式表述，保留四位有效数字；

-试验报告需包含样品信息、检测条件、结果及不确定度分析。

3.产业推动作用

-打破技术壁垒：为4N8级产品国产化提供检测依据，降低进口依赖；

-提升贸易效率：统一检测标准可减少交易纠纷，据估算可降低企业质检成本约20%；

-促进技术创新：引导企业优化提纯工艺，推动行业向99.999%（5N）级产品迈进。

主要参与单位：中国建筑材料科学研究总院

作为本标准的主导起草单位，中国建筑材料科学研究总院在非金属矿物检测领域具有权威地位，其所属的“国家石英玻璃质量监督检验中心”承担多项国家标准（如GB/T32649-2016《高纯石英砂》）的制修订工作。该院创新提出的“酸溶-ICP差减法”已通过CNAS认证，检测精度达99.998%±0.0005%，为本标准提供了坚实的技术支撑。

结论与展望

《高纯石英中二氧化硅含量测定及表示方法》的制定将显著提升我国高纯石英产业的标准化水平，助力突破高端产品技术封锁。未来建议：

1.加快标准国际化进程，推动与ISO、ASTM等国际组织的对接；

2.扩展标准适用范围至99.999%级产品检测；

3.开发智能化检测设备，实现高通量、高精度分析。

本标准的实施将为我国战略性新兴产业的安全发展奠定基础，预期带动高纯石英产业链年产值增长超50亿元。

参考文献：

[1]GB/T32649-2016高纯石英砂

[2]《新材料产业发展指南》（工信部联规〔2016〕454号）

[3]ICP-OES法在无机材料分析中的应用（中国标准出版社，2020）