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1、1 中 泰 证 券 研 究 所 专 业 领 先 深 度 诚 信 行业深度报告 2 0 2 2 . 5 . 1 2 高纯石英砂行业深度：详析壁垒、供需和格局 中泰证券建材中泰证券建材&新材料首席分析师新材料首席分析师 孙颖孙颖 执业证书编号：执业证书编号：S0740519070002 Email： 中泰证券建材中泰证券建材&新材料分析师新材料分析师 聂磊聂磊 执业证书编号：执业证书编号：S0740521120003 Email： 2 投资观点投资观点 本报告主要回答以下问题：本报告主要回答以下问题：1）高纯石英砂纯度标准严苛高纯石英砂纯度标准严苛，应用领域有明显梯度应用领域有明显梯度。2）行业壁

2、垒在于行业壁垒在于“原矿原矿”资源资源+“提纯提纯”工艺工艺，稳定稳定、高品质的矿源供应高品质的矿源供应+相匹配的提纯技术是获得高纯石英砂的两个必备条件相匹配的提纯技术是获得高纯石英砂的两个必备条件。3）我们详细测算了行业供需平衡表我们详细测算了行业供需平衡表，预计预计22-24年行业供需仍有望保持紧平衡年行业供需仍有望保持紧平衡，价格仍有提升空间；我们对中内层价格仍有提升空间；我们对中内层、外层石英砂也做了详细分析外层石英砂也做了详细分析。4）石英股份具备稳定的矿石英股份具备稳定的矿源和提纯技术积累源和提纯技术积累，产品性价比突出产品性价比突出，产能加快扩张产能加快扩张，国产替代国产替代+结

3、构优化加速结构优化加速。 一一、纯度标准严苛纯度标准严苛，各应用领域有明显梯度各应用领域有明显梯度。高纯石英砂物化特性优异高纯石英砂物化特性优异，纯度高纯度高、杂质含量低于杂质含量低于20ppm是基本要求是基本要求。各纯度标准各纯度标准产品应用领域不同产品应用领域不同，价格差异大价格差异大。4N级产品主要应用于高级照明级产品主要应用于高级照明、电子封装工业等领域电子封装工业等领域，价格在价格在600-1500美元美元/吨；吨；4N8级产品级产品主要用于光伏主要用于光伏、通信工业领域通信工业领域，价格在价格在5500-8500美元美元/吨；吨；5N级产品则主要应用于半导体级产品则主要应用于半导体

4、、芯片制造领域芯片制造领域，价格在价格在12000-15000美元美元/吨吨。为保障拉制晶硅的纯度及坩埚使用寿命为保障拉制晶硅的纯度及坩埚使用寿命，坩埚所用高纯石英砂坩埚所用高纯石英砂SiO2含量需达含量需达99.998%以上以上（高于光伏玻璃的高于光伏玻璃的98.55%）。 二二、“原矿原矿”资源属性资源属性+“提纯提纯”工艺筑行业壁垒工艺筑行业壁垒。全球高纯石英矿储量全球高纯石英矿储量、品质分布不均品质分布不均。原矿优劣与纯度原矿优劣与纯度、包裹体特征包裹体特征、杂质含杂质含量及其赋存状态有关量及其赋存状态有关，用于生产高纯石英砂的矿床资源有限且禀赋不同用于生产高纯石英砂的矿床资源有限且禀

5、赋不同。提纯难点在于对不同品位的矿的理解和应用提纯难点在于对不同品位的矿的理解和应用，以及工艺以及工艺和技术的积累和技术的积累。稳定稳定、高品质的矿源供应高品质的矿源供应+相匹配的提纯技术是获得高纯石英砂的两个必备条件相匹配的提纯技术是获得高纯石英砂的两个必备条件。海外巨头拥有高品质的伟晶岩海外巨头拥有高品质的伟晶岩矿床矿床、完整的研发完整的研发、提纯和检测体系提纯和检测体系，在产品稳定在产品稳定、批量供应方面具备优势；国内石英股份具有稳定的高品质矿源供应批量供应方面具备优势；国内石英股份具有稳定的高品质矿源供应，同时具同时具备提纯及检测能力备提纯及检测能力，已开始实现全面追赶已开始实现全面追

6、赶。 三三、高纯石英砂供需有望保持紧平衡高纯石英砂供需有望保持紧平衡，价格仍有提升空间价格仍有提升空间。我们预计我们预计22-24年全球高纯石英砂需求为年全球高纯石英砂需求为6.2、8.2、9.9万吨万吨，供给约供给约6.0、8.2、9.8万吨万吨，供需缺口为供需缺口为-0.2、-0.1、-0.1万吨万吨。石英坩埚分为内中外三层石英坩埚分为内中外三层，中内层砂占比约中内层砂占比约30%-40%。相较外层砂相较外层砂，石石英坩埚中内层砂对高纯英坩埚中内层砂对高纯、低铝低铝、低碱低碱、抗析晶的要求更高抗析晶的要求更高。 四四、“两家海外两家海外+国内一大国内一大”格局格局，石英股份国产替代石英股份

7、国产替代+结构优化加速结构优化加速。目前全球仅尤尼明目前全球仅尤尼明、TQC、石英股份三家企业具备量产高石英股份三家企业具备量产高纯石英砂的能力纯石英砂的能力，国内小厂无法稳定批量供应国内小厂无法稳定批量供应。石英股份具备石英股份具备“矿源矿源”和和“提纯能力提纯能力”，产品性价比凸显产品性价比凸显、产能扩张加快产能扩张加快，国产国产化率提升有望加速化率提升有望加速。目前外层砂已逐步实现国产替代目前外层砂已逐步实现国产替代，未来看中内层砂产品和客户认可度提升未来看中内层砂产品和客户认可度提升，结构有望持续优化结构有望持续优化。 五五、风险提示：风险提示：需求不及预期；竞争加剧；价格波动；统计方

8、法和过程产生误差；市场空间测算偏差；参考信息滞后风险需求不及预期；竞争加剧；价格波动；统计方法和过程产生误差；市场空间测算偏差；参考信息滞后风险。 VXmVnYkZuMuNpN8O8Q9PpNqQtRpNiNnNsPeRnMsM7NnMnNwMnNyRvPoPqM3 目录 C O N T E N T SC O N T E N T S 纯度标准严苛纯度标准严苛，各应用领域有明显梯度各应用领域有明显梯度 1 2 3 4 风险提示风险提示 5 “原矿”资源属性“原矿”资源属性+“提纯”工艺筑行业壁垒提纯”工艺筑行业壁垒 供需有望保持紧平衡，价格仍有提升空间供需有望保持紧平衡，价格仍有提升空间 “两家

9、海外“两家海外+国内一大”格局，石英股份国产化进程提速国内一大”格局，石英股份国产化进程提速 4 CONTENTSCONTENTS 目录目录 C CCONTENTSCONTENTS 专 业 领 先 深 度 诚 信专 业 领 先 深 度 诚 信 中 泰 证 券 研 究 所中 泰 证 券 研 究 所 1 纯度标准严苛，各应用领域有明显梯度纯度标准严苛，各应用领域有明显梯度 5 高纯石英砂物化特性优异高纯石英砂物化特性优异，应用领域广泛应用领域广泛。高纯石英砂通常是指w(SiO2)99.9%的石英粉体，一般由高品位的天然石英矿物经一般由高品位的天然石英矿物经过提纯技术生产过提纯技术生产。高纯石英砂独

10、特的晶体结构和晶格变化规律，使其具有耐高温耐高温、热膨胀系数小热膨胀系数小、高度绝缘高度绝缘、耐腐蚀耐腐蚀等特点等特点。 低低、中端高纯石英砂已实现国产化中端高纯石英砂已实现国产化，高端以海外进口为主高端以海外进口为主。国内学术界当前将高纯石英砂定义为：SiO2含量99.9%，Fe2O3含量10ppm，Al2O3含量25ppm的石英产品。按产品标准可细分为低端（3N）、中端（4N） 、高端（4N8）产品，低、中端产品已实现国产化，而高端产品则主要从海外进口。 各纯度标准产品应用领域不同各纯度标准产品应用领域不同，价格差异大价格差异大。按应用市场分类：4N级产品主要应用于高级照明高级照明、电子封

11、装工业电子封装工业等领域，价格在600-1500美元/吨；4N8级产品主要用于光伏光伏、通信工业通信工业领域，价格在5500-8500美元/吨；5N级产品则主要应用于半导体半导体、芯片制造芯片制造领域，价格在12000-15000美元/吨。 物化特性优异，各纯度标准产品应用领域不同，价格差异大物化特性优异，各纯度标准产品应用领域不同，价格差异大 图表：石英品质分类图表：石英品质分类( (根据杂质总量根据杂质总量) )、价格范围和作为矿床开采所需的最小规模、价格范围和作为矿床开采所需的最小规模 图表：高纯石英应用市场图表：高纯石英应用市场 图表：高纯石英砂产品分类和技术状况图表：高纯石英砂产品分

12、类和技术状况 分类分类按按SiOSiO2 2含量含量按杂质元素总量按杂质元素总量技术现状技术现状低端产品低端产品99.9%(3N)99.9%(3N)0-6-6国产化国产化中端产品中端产品99.99%(4N)99.99%(4N)1001010010-6-6国产化国产化高端产品高端产品99.998%(4N8)99.998%(4N8)20102010-6-6从美国、挪威、日本等进口从美国、挪威、日本等进口资料来源：高纯石英原料矿物学特征与加工技术进展马超等，2019；高纯石英原料特征和矿床成因研究现状综述王云月等，2021；中泰证券研究所 资料来源：高纯石英的研究进展及发展趋势

13、杨晓勇等，2022；中泰证券研究所 纯度纯度（SiO2含量含量）99.99%99.998%99.999%应用行业高级照明、电子封装工业、光学工业太阳能光伏、通信工业半导体工业、芯片制造主要产品高温灯管、熔融石英管、石英玻璃、硅微粉、光学装置、特种石英光学玻璃单晶硅坩埚、多晶硅坩埚、优质石英玻璃及制品、光导纤维及附属光电元件等CZ坩埚、半导体用高纯石英玻璃、半导体用高端石英坩埚价格（美元/吨）-850012000-15000 6 高纯石英砂纯度高高纯石英砂纯度高，杂质含量低于杂质含量低于20ppm。高纯石英砂中的高端产品是以尤尼明（北美）公司的IOTA-STD为标准，十二

14、种元素杂质的含量小于十二种元素杂质的含量小于20ppm，其中碱金属（K，Na，Li）分别小于1ppm的高技术产品。尤尼明公司生产的高纯石英砂系列产品占据全世界大部分市场，其石英产品纯度被称为“高纯石英砂世界标准纯度高纯石英砂世界标准纯度”。 高纯石英砂纯度高，杂质含量低于高纯石英砂纯度高，杂质含量低于20ppm 图表：尤尼明图表：尤尼明( (北美北美) )公司高纯石英产品标准公司高纯石英产品标准 资料来源：高纯石英的研究进展及发展趋势王云月等，2021；中泰证券研究所 图：石英元素丰度范围图：石英元素丰度范围( (灰色的条带灰色的条带) )和平均值以及和平均值以及IOTA IOTA 标准石英和

15、高纯石英推荐的元素含量上限标准石英和高纯石英推荐的元素含量上限 资料来源：高纯石英原料特征和矿床成因研究现状综述杨晓勇等，2022；中泰证券研究所 7 单晶坩埚用高纯石英砂标准较光伏玻璃石英砂更严苛单晶坩埚用高纯石英砂标准较光伏玻璃石英砂更严苛 坩埚生产环节用高纯石英砂标准较光伏玻璃石英砂更严苛坩埚生产环节用高纯石英砂标准较光伏玻璃石英砂更严苛。光伏坩埚用石英砂纯度需达到99.998%，光伏生产环节用（如清洗环节）石英制品纯度要求为99.99%以上，均高于光伏玻璃石英砂98.55%的纯度要求，且对杂质含量要求标准也远高于光伏玻璃。 坩埚环节为保证坩埚熔制效果坩埚环节为保证坩埚熔制效果，严格控制

16、各金属杂质含量严格控制各金属杂质含量。若高纯石英砂纯度不足：1）熔制过程造成坩埚本身形变，导致坩埚使用寿命降低；2）影响拉制单晶硅的纯度，从而导致硅棒良品率的降低。 光伏玻璃为提高透光性光伏玻璃为提高透光性，需控制需控制Fe3+含量含量。Fe3+含量高会增加玻璃本身的吸光性，从而降低光伏组件光电转换效率。 图表：石英坩埚用高纯石英砂与光伏玻璃用石英砂对比图表：石英坩埚用高纯石英砂与光伏玻璃用石英砂对比 资料来源：GB/T 30984.1-2015太阳能用玻璃；GB/T 32649-2016光伏用高纯石英砂；石英原料在太阳能级石英坩埚应用中存在的一些问题金小宁等，2012；中泰证券研究所 SiO

17、SiO2 2FeFeAlAl光伏玻璃高透光率98.55%0.015%1%Fe3+使玻璃呈绿色，降低玻璃光线透过率坩埚环节晶硅熔制纯度高，坩埚使用寿命的积极性99.998%0.0005%0.02%Al含量高影响拉制晶硅纯度，Na、K、Li含量高使坩埚软化温度降低，Cu、Mn、Fe含量高使坩埚产生色斑对应产品对应产品需求需求说明说明石英砂纯度要求对比石英砂纯度要求对比 8 CONTENTSCONTENTS 目录目录 C CCONTENTSCONTENTS 专 业 领 先 深 度 诚 信专 业 领 先 深 度 诚 信 中 泰 证 券 研 究 所中 泰 证 券 研 究 所 2 “原矿”资源属性“原矿”

18、资源属性+ +“提纯”工艺筑行业壁垒“提纯”工艺筑行业壁垒 9 可用于高纯石英砂生产的矿品类有限可用于高纯石英砂生产的矿品类有限 工业应用的石英矿物资源主要有天然水晶工业应用的石英矿物资源主要有天然水晶、石英砂岩石英砂岩、石英岩石英岩、脉石英脉石英、粉石英粉石英、天然石英砂和花岗岩石英等天然石英砂和花岗岩石英等7 7种矿床种矿床工业类型工业类型。美国和澳大利亚的资源量最大，矿床类型包括白岗岩型、伟晶岩型、热液脉石英型等。 高纯石英砂矿源以花岗岩石英高纯石英砂矿源以花岗岩石英、脉石英为主脉石英为主。天然水晶天然水晶纯度较高、包裹体少，曾是高纯石英原料，现在主要用作水晶工艺原料；天然水晶储量少且分

19、布不均匀，我国高品位水晶较少。目前花岗岩石英和脉石英为生产高纯石英砂主要原花岗岩石英和脉石英为生产高纯石英砂主要原料料，其中花岗岩石英矿床规模大，石英纯度高，但石英含量较低，伟晶岩含有大约伟晶岩含有大约40%的更长石的更长石、25%石英石英、20%微微斜长石斜长石（一般为条纹长石一般为条纹长石）和和15%的白云母；的白云母；脉石英矿床分布广泛，但规模相对较小。 图表：石英矿床工业类型与应用特点的关系图表：石英矿床工业类型与应用特点的关系 矿床工业类型矿床工业类型矿床与矿石特点矿床与矿石特点工业应用特点工业应用特点天然水晶天然水晶品质好，美观；储量小，资源少，开采条件差，价格贵，成品质好，美观；

20、储量小，资源少，开采条件差，价格贵，成分不稳定，标准化困难分不稳定，标准化困难曾经是高纯石英原料，现主要用作水晶工艺曾经是高纯石英原料，现主要用作水晶工艺品原料品原料石英砂岩石英砂岩规模大，开采条件好，易于破碎分级和大规模生产；胶结物规模大，开采条件好，易于破碎分级和大规模生产；胶结物成分比较复杂，杂质较多成分比较复杂，杂质较多几乎所有几乎所有(SiO(SiO2 2) 99%) 99% 产品，但受粒度大小产品，但受粒度大小、球度、圆度和破碎率等天然影响，一些不、球度、圆度和破碎率等天然影响，一些不适用于型砂、适用于型砂、3D3D打印砂和石油支撑剂打印砂和石油支撑剂石英砂石英砂矿床规模大，地质产

21、状稳定，开采条件较好，致密均匀，块矿床规模大，地质产状稳定，开采条件较好，致密均匀，块度好，适合大规模生产；硬度大，破碎加工成本高，杂质提度好，适合大规模生产；硬度大，破碎加工成本高，杂质提纯困难，缺少天然粒形纯困难，缺少天然粒形金属硅，同时适用于不受粒度大小和角形因金属硅，同时适用于不受粒度大小和角形因数影响的其它数影响的其它(SiO(SiO2 2) 99%) 99% 产品产品脉石英脉石英矿床分布广泛，规模相对较小，几乎全部为石英，矿床分布广泛，规模相对较小，几乎全部为石英，(SiO(SiO2 2) ) 通通常常99.9%99.9%，质量比较稳定，开采难度相对较大，质量比较稳定，开采难度相对

22、较大硅微粉等硅微粉等(SiO(SiO2 2) 99%99.9%) 99%99.9%产品，高纯石产品，高纯石英等英等(SiO(SiO2 2) )99.9%99.9%产品，以及石英板材、产品，以及石英板材、金属硅等金属硅等粉石英粉石英矿床分布不多，一般规模不大，自然白度高，天然疏松多矿床分布不多，一般规模不大，自然白度高，天然疏松多孔，容易超细粉碎加工；缺少天然坡度和粒度孔，容易超细粉碎加工；缺少天然坡度和粒度陶瓷原料、硅微粉等陶瓷原料、硅微粉等天然石英砂天然石英砂矿床规模一般较大，通常具有良好的天然粒度、球度和圆矿床规模一般较大，通常具有良好的天然粒度、球度和圆度，杂质成分比较多度，杂质成分比较

23、多铸造型砂，铸造型砂，3D3D打印砂，石油支撑剂，彩色石打印砂，石油支撑剂，彩色石英砂，如果英砂，如果(SiO(SiO2 2) ) 达标，适用于达标，适用于(SiO(SiO2 2) )99%99%其他产品其他产品花岗岩石英花岗岩石英矿床规模大，石英杂质少矿床规模大，石英杂质少高纯石英，尤其是高纯石英高端产品等高纯石英，尤其是高纯石英高端产品等来源：中国粉体网、自然资源部、欧晶科技、中泰证券研究所 10 全球高纯石英矿储量、品质分布不均全球高纯石英矿储量、品质分布不均 全球高纯石英原料矿床分布于美国全球高纯石英原料矿床分布于美国、挪威挪威、澳大利亚澳大利亚、俄罗斯俄罗斯、毛里塔尼亚毛里塔尼亚、中

24、国中国、加拿大加拿大、印度印度、巴西等巴西等9 9个国家个国家。 美国斯普鲁斯派恩矿拥有独特的白岗岩型高纯石英原料矿，曾提供全球90%的高纯石英砂，尤尼明公司也垄断了IOTA超纯石英的生产和销售，其他国家难以发现类似的矿床。但近年来各国加大勘查找矿力度，已发现10多处可用作高纯石英原料的矿床，生产低-中档高纯石英砂，逐渐打破斯普鲁斯派恩矿在高纯石英砂产业的垄断格局。 图表：全球高纯石英原料矿床的资源分布与开发现状图表：全球高纯石英原料矿床的资源分布与开发现状 来源：High purity quartz supply & demandMurray Lines，2019；全球高纯石英原料矿的资源分

25、布与开发现状王九一，2021；中泰证券研究所 图表：全球高纯石英砂资源分布情况图表：全球高纯石英砂资源分布情况 11 原矿优劣与纯度、包裹体特征、元素存在形式有关原矿优劣与纯度、包裹体特征、元素存在形式有关 原矿要求高：质量优劣与杂质元素含量高低不是简单的对应关系原矿要求高：质量优劣与杂质元素含量高低不是简单的对应关系，而与而与原料包裹体特征原料包裹体特征、元素的赋存状态和存在形式元素的赋存状态和存在形式有关有关。 图：石英原料包裹体特征及杂质元素的含量和赋存状态均影响高纯石英砂的质量和加工难度图：石英原料包裹体特征及杂质元素的含量和赋存状态均影响高纯石英砂的质量和加工难度 来源：中国粉体网、

26、欧晶科技、中泰证券研究所 12 石英股份石英石原矿储备充足石英股份石英石原矿储备充足 图表：石英股份石英石采购单价稳步提升图表：石英股份石英石采购单价稳步提升 图表：图表：石英股份原材料账面余额明显提升石英股份原材料账面余额明显提升 资料来源：石英股份可转债募集说明书、中泰证券研究所； 资料来源：石英股份年报、中泰证券研究所； 4672 5289 4998 6176 10610 18216 23621 05000000025000200021原材料账面余额（万元）20100015002

27、00025002001819H1石英石采购单价（元/吨） 石英股份原矿储备充足，可满足约石英股份原矿储备充足，可满足约4.74.7万吨高纯石英砂的生产。万吨高纯石英砂的生产。从石英股份2016-19H1石英石采购价格来看，单价逐年上升。2021年末石英股份原材料账面余额为23621万元，根据石英股份近年石英石采购单价趋势，假设以2500元/吨单价计算，石英股份21年石英石库存约9.4万吨。按照每2吨原矿可生产1吨高纯石英砂进行估算，我们预计石英股份21年底石英石库存可满足近4.7万吨高纯石英砂的生产。 13 高纯石英砂生产方式主要采用矿物提纯法高纯石英砂生产方式主要采用矿

28、物提纯法 高纯石英砂制备工艺有矿物提纯及化学合成法高纯石英砂制备工艺有矿物提纯及化学合成法，目前主要采用目前主要采用矿物提纯法矿物提纯法（成本更低成本更低）。 提纯难度：提纯难度：难点在于对不同品位的矿进行提纯剔除杂质难点在于对不同品位的矿进行提纯剔除杂质（尤其尤其是金属杂质是金属杂质），均能获得符合要求的高纯石英砂均能获得符合要求的高纯石英砂（一致性和稳一致性和稳定性高的产品定性高的产品）。生产环节的约束并不仅是在稳定的矿源供应生产环节的约束并不仅是在稳定的矿源供应，也在于提纯技术的积累也在于提纯技术的积累。 高纯石英砂提纯法主要工艺流程为：高纯石英砂提纯法主要工艺流程为：原矿硅石经洗矿机洗

29、去泥沙 ， 破 碎 机 粗 破 后 ， 将 合 格 石 英 料 投 入 焙 烧 炉 中 ， 在850980温度下焙烧6个小时，焙烧后将石英料拖入清水中进行水淬，再经人工拣选出去除杂质后送入破碎机进行破碎并过筛，再将通过筛网的石英砂送入磁选机，磁选后石英砂投入到配有HCl和HF混合酸的酸缸中浸泡一周，再经浮选、脱水、烘焙、冷却、包装，制得高纯石英砂。 图表：矿物提纯法工艺流程图表：矿物提纯法工艺流程 来源：硅业分会，中泰证券研究所 14 化学合成法：包含气相合成法、液相合成法、氟硅酸法等化学合成法：包含气相合成法、液相合成法、氟硅酸法等 化学合成法技术路线包含气相合成法、液相合成法、氟硅酸法等。

30、合成石英具有纯度更高（化学合成法技术路线包含气相合成法、液相合成法、氟硅酸法等。合成石英具有纯度更高（6N）、光学性能更优等特）、光学性能更优等特性，正逐步成为性，正逐步成为 7 纳米以下的半导体产品生产中的替代材料。纳米以下的半导体产品生产中的替代材料。 气相法：气相法：以SiCl4等为原料，在氢-氧气流高温下（1200-1600）水解制得烟雾状的SiO2，经冷却、分离、脱酸等过程后即得到成品的SiO2颗粒。通过控制温度、分两步的气相水解方法制备合成SiO2粉，但其技术工艺较复杂，效率低，技术还不成熟，目前也仅适于实验室的研制，大规模工业化生产困难。 液相合成法：液相合成法：主要有溶胶-凝胶

31、法、沉淀法、微乳液法、液相水解法等。与气相合成法相比，液相合成法具有反应温度低、设备简单，能耗少等优点，可工业应用。其中，我国已研制成功低羟基、高纯石英粉，结晶形态为方石英，经试用该高纯石英粉适合于制备高纯低羟基石英玻璃及连熔石英玻璃管等。 氟硅酸法：氟硅酸法：先制得无定型二氧化硅、副产氟化铵，再高温加热至熔融状态，分阶段冷却，得到沙粒状的晶体石英砂。二氧化硅纯度达 6N ，可用于制造拉制单晶硅或多晶硅的石英坩埚。 来源：中国粉体网，中泰证券研究所 图：气相合成法：传统与两步气相水解制备石英粉图：气相合成法：传统与两步气相水解制备石英粉 图：高纯二氧化硅制备高纯石英砂装置图：高纯二氧化硅制备高

32、纯石英砂装置 图：氟硅酸法生产高纯二氧化硅工艺路线图图：氟硅酸法生产高纯二氧化硅工艺路线图 15 提纯检测：国外领先，国内企业追赶提纯检测：国外领先，国内企业追赶 海外巨头拥有更完整的研发、检测体系，在产品稳定批量供应方面具备领先优势。海外巨头拥有更完整的研发、检测体系，在产品稳定批量供应方面具备领先优势。 检测技术：试剂纯度、加工环节的材料、生产环境对产品品质有影响，每个环节的在线检测可以有效把控产品品质。检测技术：试剂纯度、加工环节的材料、生产环境对产品品质有影响，每个环节的在线检测可以有效把控产品品质。对于对于IOTA标准的高纯石英，化学分析法和标准的高纯石英，化学分析法和X射线荧光光谱

33、法（射线荧光光谱法（XRF）检测难以满足其质量检测要求。目前）检测难以满足其质量检测要求。目前ICP-OES已经成为检测高纯物料微量化学成分的有效方法。如图对于美国尤尼明高纯石英样品，国内已经成为检测高纯物料微量化学成分的有效方法。如图对于美国尤尼明高纯石英样品，国内ICP检测结果与该公司检测结果与该公司公布的产品检测结果的平均数值存在较大差异，说明公布的产品检测结果的平均数值存在较大差异，说明目前我国在低杂质检测技术上尚存在一些问题，与国际先进水目前我国在低杂质检测技术上尚存在一些问题，与国际先进水平还存在明显差距。平还存在明显差距。 来源：高纯石英全球资源现状与我国发展建议，中泰证券研究所

34、 16 CONTENTSCONTENTS 目录目录 C CCONTENTSCONTENTS 专 业 领 先 深 度 诚 信专 业 领 先 深 度 诚 信 中 泰 证 券 研 究 所中 泰 证 券 研 究 所 3 供需有望保持紧平衡，价格仍有提升空间供需有望保持紧平衡，价格仍有提升空间 17 石英坩埚：石英坩埚：是光伏单晶炉的关键部件，是拉制大直径单晶硅的消耗性器皿是拉制大直径单晶硅的消耗性器皿，主要用于盛装熔融硅并制成后续工序所需晶棒。1978-1988年，我国的电弧法石英坩埚、高纯涂层坩埚同激光用石英玻璃、高纯耐高温石英玻璃管等石英制品已完成研制并实现规模化生产。1989-2000年，此阶段

35、主要是在引进国外先进技术吸收消化的基础上实现国有化。2000年以后，随着技术进步，坩埚尺寸从12英寸一直发展到32英寸，少数企业已达到40英寸。 石英坩埚生产原理：石英坩埚生产原理：将高纯石英粉装入可任意倾动角度的旋转成型模内，利用离心力成型，将已成坩埚形的旋转着的装置移动至电极棒处，然后将电极送电启弧，同时启动真空系统，使其快速熔化成坩埚形状的熔融石英，经冷却后取出，即完成一个石英坩埚的熔融。 石英坩埚是拉制单晶硅的耗材石英坩埚是拉制单晶硅的耗材 图表：石英坩埚生产工艺流程图图表：石英坩埚生产工艺流程图 来源：石英坩埚相关知识介绍、中泰证券研究所 来源：欧晶科技招股说明书、中泰证券研究所 图

36、表：石英坩埚应用于单晶拉制图表：石英坩埚应用于单晶拉制 18 坩埚结构：坩埚结构：石英坩埚分为外层（不透明层）、中内层（真空透明层）。外层（不透明层）内部含有大量气泡，受热均匀，保温效果好；中内层（透明层）均匀致密、表面光滑，可以增强坩埚的强度（抗变形），降低内表面的温度（防失透）。根据每家坩埚厂商配方差异根据每家坩埚厂商配方差异，中内层砂占比中内层砂占比30%-40%不等不等。 石英坩埚分为内中外三层，中内层占比约石英坩埚分为内中外三层，中内层占比约30%-40% 来源：石英坩埚相关知识介绍、中泰证券研究所 图表：石英坩埚结构图表：石英坩埚结构 图表：石英坩埚透明层和不透明层图表：石英坩埚透

37、明层和不透明层 图表：真空层的形成图表：真空层的形成 19 石英坩埚中内层对高纯石英砂高纯石英坩埚中内层对高纯石英砂高纯、低铝低铝、低碱低碱、抗析晶的要求更高抗析晶的要求更高。坩埚最内表层是指透明层中最靠近内表面1-2mm的部分。坩埚对硅液起作用的机理是，由于与硅液接触的内表面不断向硅液中熔解，并且伴随着透明层中的微气泡不断的长大，靠近最内表面的气泡破裂，伴随着硅液释放石英微颗粒以及微气泡。而这些杂质会以微颗粒以及微气泡的形式伴随着硅液流遍整个硅熔体，直接影响到硅的成晶（整棒率、成晶率、加热时间、直接加工成本等）以及单晶硅的质量（穿孔片、黑芯片等）。 高纯石英砂纯度对石英坩埚寿命有影响高纯石英

38、砂纯度对石英坩埚寿命有影响。根据光伏见闻根据光伏见闻，石英坩埚内壁用尤尼明石英砂石英坩埚内壁用尤尼明石英砂，寿命可达寿命可达450小时以上小时以上，如如果用从印度进口的石英砂做内壁果用从印度进口的石英砂做内壁，坩埚使用寿命只能达到坩埚使用寿命只能达到200小时左右小时左右。 石英坩埚中内层对高纯石英砂高纯、低铝、低碱、抗析晶的要求更高石英坩埚中内层对高纯石英砂高纯、低铝、低碱、抗析晶的要求更高 来源：石英坩埚相关知识介绍、中泰证券研究所 图表：随着拉晶时间提升气泡增大图表：随着拉晶时间提升气泡增大 来源：石英坩埚相关知识介绍、中泰证券研究所 图表：石英坩埚气泡进入到硅溶液影响硅棒成品率图表：石

39、英坩埚气泡进入到硅溶液影响硅棒成品率 来源：石英坩埚相关知识介绍、中泰证券研究所 图表：坩埚中杂质影响硅棒成品率图表：坩埚中杂质影响硅棒成品率 20 石英坩埚尺寸大型化：石英坩埚尺寸大型化：根据欧晶科技招股说明书根据欧晶科技招股说明书，单只单只28英寸单晶坩埚重量超英寸单晶坩埚重量超40kg。硅片大型化趋势下，石英坩埚尺寸不断增大，重量也相应增加。同时考虑到在相同尺寸下，坩埚厚度、高度等也有差异，我们预计32英寸坩埚重量约70-80kg，36英寸坩埚重量约90-100kg。 石英坩埚使用寿命有望不断提升：石英坩埚使用寿命有望不断提升：目前石英坩埚使用寿命约在400-450小时，实际使用中不到4

40、00小时就开始停炉更换石英坩埚。随着技术进步，坩埚使用寿命有望不断提升。 石英坩埚尺寸大型化，寿命不断提升石英坩埚尺寸大型化，寿命不断提升 38.246.441.541.8055404550200H1单只石英坩埚重量（kg）来源：欧晶科技招股说明书、中泰证券研究所 注：20H1按照28英寸与32英寸5:1测算 图表：欧晶科技单只石英坩埚重量（图表：欧晶科技单只石英坩埚重量（kg） 来源：欧晶科技官网、中泰证券研究所 图表：硅片大型化趋势下，石英坩埚尺寸和重量逐渐加图表：硅片大型化趋势下，石英坩埚尺寸和重量逐渐加 21 全球装机持续提升：全球装机持续提

41、升：预计2021-2024全球光伏年度新增装机由170GW增至约375GW，复合增速30%。 N型硅片占比提升：型硅片占比提升：N型单晶电池效率更高，预计2030年占比有望提升至50%。而N型硅片对于多晶硅原料以及部分辅材的纯度要求更高，N 型硅片更换石英坩埚频率更高，进而对高纯石英砂的需求量更高。因此，除了光伏下游总量的提升，结构升级望贡献高纯石英砂行业增量。 全球装机量提升全球装机量提升+N型占比提升驱动需求快速增长型占比提升驱动需求快速增长 图表：图表：20-23E全球光伏新增装机量全球光伏新增装机量CAGR+30% 来源：CPIA、中泰证券研究所 来源：CPIA、中泰证券研究所 图表：

42、图表：N型硅片渗透率逐步提升型硅片渗透率逐步提升 来源：中国光伏产业发展路线图（2020年版）、中泰证券研究所 图表：图表：N型单晶较型单晶较P型单晶效率高型单晶效率高 0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%0500300350400全球光伏新增装机（GW）YOY（%） 22 测算测算22-24年全球高纯石英砂需求为年全球高纯石英砂需求为6.2、8.2、9.9万吨万吨 来源：CPIA、石英股份公告、欧晶科技招股说明书、中泰证券研究所测算 图表：预计图表：预计22-24年全球高纯石英砂需求为年全球高纯石英砂需求为6.2、8.2、9.9万吨万吨 预计预计22

43、-24年全球高纯石英砂需求为年全球高纯石英砂需求为6.2、8.2、9.9万吨万吨。我们预计22-24年全球光伏装机容量240、300、375GW；坩埚使用寿命为380、400、400小时；大型化趋势下单个坩埚平均重量为80、90、90kg；高纯石英砂制造单晶坩埚损耗系数0.8；中内层砂需求占比40%，外层砂需求占比60%。 全球需求测算表全球需求测算表2021E2021E2022E2022E2023E2023E2024E2024E全球光伏装机量（GW）5容配比1.21.21.31.3单晶占比95%98%98%98%单晶硅片需求（GW）81GW硅片所需

44、单晶炉（台）100959085单晶炉数量（台）386940609坩埚使用寿命（小时）350380400400单个坩埚重量（kg）70809090损耗系数0.80.80.80.8全球光伏用高纯石英砂需求量（万吨）全球光伏用高纯石英砂需求量（万吨）4.34.36.26.28.28.29.99.9 中内层砂需求量（万吨）1.72.53.33.9 外层砂需求量（万吨）2.63.74.95.9 23 22-24年行业供需保持紧平衡，价格有望继续提升年行业供需保持紧平衡，价格有望继续提升 来源：CPIA、石英股份公告、欧晶科技招股说明书、中泰证券研究所测算 图表：预计图表：预计22-

45、24年全球高纯石英砂供需保持紧平衡年全球高纯石英砂供需保持紧平衡 1.951.621.651.611.781.972.150.000.501.001.502.002.50200021公司高纯石英砂售价（万元/吨）来源：石英股份年报、石英股份可转债募集说明书、中泰证券研究所测算 图表：石英股份高纯石英砂售价持续提升图表：石英股份高纯石英砂售价持续提升 22-24年高纯石英砂供需有望保持紧平衡年高纯石英砂供需有望保持紧平衡。预计22-24年高纯石英砂需求约6.2、8.2、9.9万吨，供给约6.0、8.2、9.8万吨，供需缺口为-0.2、-0.1、-0.1

46、万吨。 石英股份产品价格有望继续提升石英股份产品价格有望继续提升。一方面，行业供需紧平衡下，行业整体均价有所抬升；另一方面，石英股份中内层砂占比有望逐步提升，而中内层砂均价更高，有望带动整体均价提升。 高纯石英砂供需平衡表高纯石英砂供需平衡表2021E2021E2022E2022E2023E2023E2024E2024E全球高纯石英砂供应量（万吨）4.26.08.29.8全球高纯石英砂需求量（万吨）4.36.28.29.9供给-需求-0.1-0.2-0.1-0.1全球供应测算表2021E2022E2023E2024E国内合计（万吨）1.73.55.56.8 石英股份（万吨）1.43.25.26

47、.4 国内其他厂商（万吨）0.30.30.30.4海外合计（万吨）2.52.52.73.0全球供给（万吨）4.26.08.29.8 24 CONTENTSCONTENTS 目录目录 C CCONTENTSCONTENTS 专 业 领 先 深 度 诚 信专 业 领 先 深 度 诚 信 中 泰 证 券 研 究 所中 泰 证 券 研 究 所 4 “两家海外“两家海外+ +国内一大”格局，石英股份国内一大”格局，石英股份国产化率提速国产化率提速 25 “两家海外“两家海外+国内一大”格局国内一大”格局 来源：LINES-Indian-Minerals-Forum-2019-IMFORMED、中泰证券研

48、究所 图表：高纯石英砂主要供应厂商图表：高纯石英砂主要供应厂商 目前全球仅尤尼明、目前全球仅尤尼明、TQC、石英股份三家企业具备量产高纯石英砂的能力，国内其他有江苏阳山、东海几家小工厂、石英股份三家企业具备量产高纯石英砂的能力，国内其他有江苏阳山、东海几家小工厂、辽宁锦州几家小厂、凯盛石英太湖公司等，但无法稳定批量供应。辽宁锦州几家小厂、凯盛石英太湖公司等，但无法稳定批量供应。 尤尼明：尤尼明：公司为高纯石英砂行业长期的全球行业龙头，坐拥美国Spruce Pine地区优质的花岗质伟晶岩矿床，下游广泛应用于半导体、光伏领域，曾控制全球约90%的石英砂市场。 挪威挪威TQC：在美国Spruce P

49、ine及挪威同时拥有基地，下游可应用于半导体、光伏及电光源领域。 石英股份：石英股份：除半导体领域用高纯石英砂公司仍需外购，其他领域用石英砂均可实现自产。 26 高纯石英砂国产化进程加快高纯石英砂国产化进程加快 来源：中泰证券研究所测算 图表：石英股份市场份额持续提升图表：石英股份市场份额持续提升 国产石英砂市占率有望持续提升。国产石英砂市占率有望持续提升。石英股份加快产能扩张，2万吨高纯砂项目在22年3月投产（预计22年5-6月达到满产状态）；此外收购的强邦股份有望贡献6000吨增量；我们预计新建1.5万吨项目有望于23H1投产。我们预计22-24年海外合计扩产有限，一方面受疫情影响，海外产

50、能扩产进度放缓；另一方面，尤尼明/挪威TQC开采的石英矿来自伟晶岩矿床，而伟晶岩二氧化硅含量约25%，在开采石英矿时会伴随产生大量其他副产品矿石。其他副产品矿石的大量累积，会导致石英矿开采经济性下降。 国产砂性价比凸显。国产砂性价比凸显。根据石英股份年报以及可转债募集说明书，石英股份高纯石英砂售价较进口砂便宜约30%。在光伏行业整体降本趋势下，国产砂具有较强竞争力。 来源：石英股份年报、可转债募集说明书、中泰证券研究所测算 图表：石英股份高纯石英砂售价较进口砂更具优势图表：石英股份高纯石英砂售价较进口砂更具优势 1.951.621.651.611.781.972.152.362.742.222