第一章 ? ? ? ? 中國高純砷技術(shù)市場分析和展望

1.1 ? 產(chǎn)品性質(zhì)說明

1.1.1 ? ? ? ? 產(chǎn)品概述

高純砷是指雜質(zhì)總量小于10ppm的高純度金屬砷，化學(xué)式是As,CAS號(hào)為7440-38-2。高純砷為灰砷（金屬砷或a砷），為銀灰色金屬結(jié)晶狀，質(zhì)脆而硬，具有金屬的光澤度，在潮濕的空氣中易氧化，屬于有毒產(chǎn)品。高純砷是重要的半導(dǎo)體材料，主要運(yùn)用于LED產(chǎn)業(yè)中的紅黃光LED以及其他半導(dǎo)體產(chǎn)品，還可以制造出具有高溫、高頻、高速以及大功率的微波光和激光器件等。

1.1.2 ? ? ? ? 產(chǎn)品性質(zhì)

（1）物理性質(zhì)

（2）化學(xué)性質(zhì)

高純砷易在潮濕的空氣中氧化，在空氣中加熱，會(huì)氧化成三氧化二砷（砒霜，As₂O₃），并放出特有的惡臭。

1.1.3 ? ? ? ? 產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈

1.2 ? 生產(chǎn)工藝描述

1.2.1 ? ? ? ? 主要生產(chǎn)工藝基本情況簡述

高純砷的生產(chǎn)工藝有很多種，主要有升華蒸餾法、鉛熔池升華法、砷化氫熱分解法、氯化還原法、硫化還原法、氧化砷+鹽酸濃硫酸脫水還原制備法等。

（1） ? ? ? 升華蒸餾法

升華蒸餾法是基于砷的沸點(diǎn)低、易于升華（1.013′10³Pa時(shí)，615℃升華）的特性，其他金屬材料不升華或者沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于砷的升華溫度，在真空條件蒸餾發(fā)揮出合金中的砷制備高純砷。由于一般金屬的沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于砷的沸點(diǎn)，因此可以用升華蒸餾的方法把他們?nèi)コ?。此方法制備設(shè)備的材質(zhì)易于解決，但只對(duì)有限的幾種雜質(zhì)比較有效，有時(shí)需要添加附加試劑，經(jīng)過幾次反復(fù)升華蒸餾方能得到較好的結(jié)果；升華蒸餾法以粗砷為原料，流程相對(duì)較短、產(chǎn)率高，但存在鉛、銻等雜質(zhì)容易污染產(chǎn)品的缺陷。

（2） ? ? ? 鉛熔池升華法

該方法于1965年上海冶金研究所提出并研制出6N砷，主要方法是砷在融熔的鉛里升華。因其制備過程為物理過程，主要流程在負(fù)壓真空系統(tǒng)里完成，進(jìn)出料均為固體，避免高純砷生產(chǎn)的污染問題，是安全無污染的生產(chǎn)方法。但由于鉛的比重是砷的比重的2倍，當(dāng)鉛熔化時(shí)砷會(huì)快速的浮向鉛熔液表面，對(duì)比砷中的雜質(zhì)提純效果不明顯，在砷為100--200g范圍的試驗(yàn)質(zhì)量很好，砷＞200g的雜質(zhì)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，不適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

（3） ? ? ? 砷化氫熱分解法

該方法主要是將砷化氫在高溫條件下進(jìn)行熱分解獲得單質(zhì)砷，該反應(yīng)化學(xué)方程式如下：

2AsH₃?2As+3H₂

該方法優(yōu)點(diǎn)是容易分離重金屬，減少雜質(zhì)的混入，質(zhì)量比其他任何方法生產(chǎn)的高純砷質(zhì)量都好，成本與氯化精餾相當(dāng)。但由于砷化氫為無色無味的劇毒氣體，該方法存在砷化氫毒氣泄露的安全隱患，一旦發(fā)生泄露極易對(duì)生產(chǎn)環(huán)境已經(jīng)工人帶來巨大的危害，具有較大的危險(xiǎn)性，很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

（4） ? ? ? 氯化還原法

首先采用真空升華的方式，初步將99%左右的粗砷提純，再講提純后的粗砷與干燥的氯氣發(fā)生反應(yīng)獲得三氯化砷，三氯化砷中殘留的氯氣經(jīng)過脫氯后去除獲得高純的三氯化砷，再經(jīng)過精餾，通過多次蒸餾與冷凝，使雜質(zhì)分離。然后通入高純氫氣進(jìn)行還原獲得高純砷，獲得的高純砷可再經(jīng)一次升華進(jìn)一步去除雜質(zhì)，可獲得更好純度的高純砷。

（5） ? ? ? 硫化還原法

硫化還原法又稱多硫化物法。主要步驟首先是從飽和的三氧化二砷水溶液中制取多硫化砷，方程式如下：

As₂O₃+3H₂S?As₂S₃+3H₂O

然后再提高溫度，用氫氣從多硫化物中高溫還原砷，方程式如下：

As_nS_m+2mH?nAs+mH₂S

這一步生成的硫化氫可以被重復(fù)利用，因此，硫化還原法制備過程中無廢液、廢氣和廢棄物的產(chǎn)生，生產(chǎn)環(huán)境友好，不污染操作空間，保護(hù)了環(huán)境，對(duì)環(huán)境和人友好。

（6） ? ? ? 氧化砷+鹽酸濃硫酸脫水還原制備法

主要步驟首先是三氧化二砷和濃鹽酸為原料進(jìn)行反應(yīng)，再加入濃硫酸進(jìn)行脫水，方程式如下：

As₂O₃+6HCl 濃硫酸2AsCl₃+3H₂O

然后提高溫度，用氫氣從多硫化物中高溫還原砷，方程式如下：

2AsCl₃+3H₂→2As+6HCl

三氧化二砷和濃鹽酸為原料進(jìn)行反應(yīng)，再加入濃硫酸進(jìn)行脫水，得到三氯化砷，通過控制三氧化二砷、濃鹽酸、濃硫酸的用量和濃鹽酸的濃度，可以有效的降低三氯化砷在反應(yīng)過程中的水解，提高三氯化砷的產(chǎn)率和純度，同時(shí)未完全反應(yīng)的三氧化二砷和吸水后的濃硫酸經(jīng)處理后可以重復(fù)利用，減少了廢料處理成本，避免造成資源浪費(fèi)。

1.2.2 ? ? 主要工藝優(yōu)劣對(duì)比

第二章 ? 中國高純砷供需應(yīng)市場分析和展望

2.1 中國高純砷的供應(yīng)面介紹

目前國內(nèi)高純砷產(chǎn)品市場規(guī)模較小，除中天利外，國內(nèi)只有少數(shù)企業(yè)從事該領(lǐng)域生產(chǎn)與銷售。

砷的生產(chǎn)資格證較難獲取，需要先通過環(huán)評(píng)，然后由市、省等各級(jí)主管機(jī)關(guān)審批，并在國家環(huán)保部備案，時(shí)間周期長，成功率較低，所以新進(jìn)入者難度較大。目前國內(nèi)市場上的的高純砷參與者，主要包括國外的日本古河電子有限公司、德國因普洛依莎格公司；國內(nèi)的峨嵋山嘉美高純材料有限公司、中天利新材料股份有限公司、武漢拓材科技有限公司等。

2.2 中國高純砷的需求面介紹

高純砷的需求面正在不斷擴(kuò)大。?隨著科技的進(jìn)步，?電子、?光電子和化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域的需求不斷增加，?高純砷的應(yīng)用范圍將更加廣泛。?特別是在半導(dǎo)體制備領(lǐng)域，?對(duì)高純砷的純度要求會(huì)越來越高。?此外，?環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展也是高純砷行業(yè)需要關(guān)注的趨勢(shì)。?隨著環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問題的日益嚴(yán)重，?高純砷企業(yè)需要采取環(huán)保措施，?降低生產(chǎn)過程中的污染排放，?提高資源利用率，?推動(dòng)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

高純砷的市場環(huán)境分析顯示，?隨著環(huán)保監(jiān)管力度的加強(qiáng)，?高純砷行業(yè)必須加強(qiáng)環(huán)保治理，?優(yōu)化生產(chǎn)工藝，?達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，?這將推動(dòng)行業(yè)的整體升級(jí)和轉(zhuǎn)型發(fā)展。?總體來看，?高純砷行業(yè)面臨的市場環(huán)境趨勢(shì)是技術(shù)發(fā)展帶動(dòng)需求增長，?日益激烈的國際市場競爭和政策環(huán)境的變化。?高純砷企業(yè)需要不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝，?加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，?提高產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)保水平，?以提升自身核心競爭力。

此外，?高端半導(dǎo)體原材料高純度砷打破了國外壟斷局面。?位于煙臺(tái)恒邦化工產(chǎn)業(yè)園的恒邦高純新材料項(xiàng)目即將進(jìn)入帶料試車階段，?年底將推出純度達(dá)到7.5個(gè)9的高純砷產(chǎn)品，?這將打破中國高端半導(dǎo)體原材料長期由發(fā)達(dá)國家壟斷的市場格局。

2.2 中國高純砷的需求面介紹

高純砷的需求面正在不斷擴(kuò)大。?隨著科技的進(jìn)步，?電子、?光電子和化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域的需求不斷增加，?高純砷的應(yīng)用范圍將更加廣泛。?特別是在半導(dǎo)體制備領(lǐng)域，?對(duì)高純砷的純度要求會(huì)越來越高。?此外，?環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展也是高純砷行業(yè)需要關(guān)注的趨勢(shì)。?隨著環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問題的日益嚴(yán)重，?高純砷企業(yè)需要采取環(huán)保措施，?降低生產(chǎn)過程中的污染排放，?提高資源利用率，?推動(dòng)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

高純砷的市場環(huán)境分析顯示，?隨著環(huán)保監(jiān)管力度的加強(qiáng)，?高純砷行業(yè)必須加強(qiáng)環(huán)保治理，?優(yōu)化生產(chǎn)工藝，?達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，?這將推動(dòng)行業(yè)的整體升級(jí)和轉(zhuǎn)型發(fā)展。?總體來看，?高純砷行業(yè)面臨的市場環(huán)境趨勢(shì)是技術(shù)發(fā)展帶動(dòng)需求增長，?日益激烈的國際市場競爭和政策環(huán)境的變化。?高純砷企業(yè)需要不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝，?加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，?提高產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)保水平，?以提升自身核心競爭力。

此外，?高端半導(dǎo)體原材料高純度砷打破了國外壟斷局面。?位于煙臺(tái)恒邦化工產(chǎn)業(yè)園的恒邦高純新材料項(xiàng)目即將進(jìn)入帶料試車階段，?年底將推出純度達(dá)到7.5個(gè)9的高純砷產(chǎn)品，?這將打破中國高端半導(dǎo)體原材料長期由發(fā)達(dá)國家壟斷的市場格局。