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臺灣人在斯里蘭卡
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斯里蘭卡對台灣而言是個陌生的國度,但是一群懷著理想與執著精神的台灣人,在這個位於印度洋與太平洋之間,亞洲非金屬礦石種類最為豐富的島嶼上,默默的耕耘。期盼您的關心與支持!
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淺話矽晶石英礦

人類運用地球資源來改善生活,均有歷史脈絡可循,十九世紀是煤礦的世紀,所有機械動力來源均靠此礦產的開挖,奠定了工業革命的基礎。 二十世紀是石油礦的世紀,人類運用石油推動了汽車工業、石化工業、電力工業,進而啟動了科技工業之開端。 二十一世紀將又有什麼樣的地球資源主導著這個世紀的發展呢?  答案正是本公司對外投資積極爭取的『矽礦』,也就是『石英礦』。

大家都知道,二十一世紀是一個運用高度智慧及高度科技的世紀,IC (積體電路)工業所主導的電腦世紀,正逐步的取代了傳統,深入到全世界每個角落人們的生活裡,運用高科技的協助,改善了生活形態,縮短了世界的距離,人類對高科技的需求已到了不可或缺的地步,而這些高科技的基礎,卻是建立在以『矽』為中心的架構上。

『矽』的來源有其歷史性的發展背景,它是地殼表面第二大元素,百分之六十五地表是由含矽的氧化物或矽酸鹽或其他化合物組成,是一種處處可見的礦物元素。  十三到十九世紀的人們,大量使用矽砂(石英砂)來製造藝術及工業用玻璃,直到二十世紀中期,矽的半導體特性(矽的平常狀態為非導體,由於它的導體與非導體之間的能階很短,一但施予能量或熱量,便躍升為導體,具有這樣特性的元素稱之為半導體)被發掘出來運用在電子、電腦工業上,成就了今日的高科技工業,眾所週知的8吋、12吋矽晶圓、IC晶片、TFTLCDLED、光纖、濾波器、震盪器、太陽能電池……….無一不是『矽』的衍生品,『矽』將主導這個世紀至少50年以上的光景。

 既然「矽」是如此廣泛存在且容易取得,又是科技基礎原料,是不是每種含矽的礦物都可以用來提煉「矽」呢? 其實答案是否定的,因為每種含矽礦物的『矽』含量、純度也都不一,像是河砂、海砂等,若要提煉低含量、低純度的含矽礦物成為高純度需求的科技基材,根本不符成本效益,因此,高含量和高純度的含矽礦物正是現代科技所要尋找的原料,『石英礦』正是這種原料。

石英(學名:二氧化矽 SiO2),通常形成於火成岩、變質岩和沉積岩之中,也常見於含金屬礦石的礦脈之中。地球的地殼由岩石組成,岩石又是礦物質的集合體,最細粒的礦物質標本一般產於熱液礦脈中,即地殼中的裂縫,灼熱的流體則在其中循環流動,這些液體中含有許多組成礦脈的元素,當火成岩石結晶時,一系列礦物會在變質岩中形成。 在某些沉積岩,如石灰岩,蒸發岩和鐵石中,礦物會從地表附近的低溫溶液中結晶而出,石英(QUARTZ) 即是最常見的礦物之一。         

石英晶體為六方晶系,其結晶體亦稱為水晶,是端部呈菱面體的六面體稜柱形,或為角錐形,石英的晶面通常具有條紋(稱為成長紋),並且結成雙晶或歪晶,此外還以塊狀、粒狀、結核幅射狀、鐘乳石狀和穩晶質等習性產出,顏色多得驚人。它還是一系列的半珍貴寶石的來源,當晶體內含不同之金屬元素或其他礦物的共生,將在顏色及效果上有顯著的不同,如紫晶、煙晶、粉晶、髮晶、鈦晶、瑪瑙石英、黃金晶、針石、貓眼石英、綠玉髓,火紅玉髓、蛋白石等,這些都是石英家族的成員。 水晶類寶石的出土,是石英礦開採過程中一種必然的附屬產物。 從純藝術裝飾的半珍貴寶石到工業玻璃再到高科技的矽晶,石英展現出更精細的特性和它與人類生活息息相關的連結性,經由歷史的驗證,石英將成為二十一世紀推動歷史向前邁進的動力來源,更是無可替代的地球資源。

石英礦在地底通常以脈狀浮現到地表,經過千年風化及地殼運動,有時也以塊岩呈現,風化及水蝕的細粒則形成砂灘或砂礫脈。 自礦脈取出之石英礦石以人工或機械分出純度的等級,不同等級有不同的製程,使用在不同的領域上。 首先必須經過粗粉碎,細粉碎再到研磨成各級所需的粒度,此時未經分解純化步驟的石英砂、粉末適用於生產玻璃、陶瓷、玻璃纖維、燈泡、石英磚、水泥漆或提煉鋼、鐵、銅、鋁的添加劑。「分解純化」的意義在於更小的粒度、更高純度的提升,通常可分為物理及化學兩種方式,亦可稱為『二氧化矽』的純化及『純矽』的純化,也都各有其產品及市場。石英和矽晶最簡單的區分,就是二氧化矽在未經過化學方法改變晶體、元素結構,都算是「石英」,一但把「氧」元素拿掉留下純矽,改變了化學結構並且結合成更純的晶體,那就稱為「矽晶」。

物理純化(二氧化矽純化)係利用物理方法如粉碎、超細研磨、鍛燒、電極分解、萃取、晶體重排再結晶等方式,將石英中的雜質去除,提高二氧化矽的純度,產出的成品多運用在高級工藝器皿、半導體晶圓坩堝、石英管路、光學鏡片、液晶玻璃基板、光電諧振、濾波元件,或超細高純粉末用於IC晶片EMC封裝,電子元件填充,奈米級粒度用在化妝品、化纖阻燃劑、耐磨劑等。物理純化有其設備製程上的極限,通常最高只能達到99.999%,再高的純度得藉助化學方法。

化學純化(純矽的純化)係利用氧化、還原、結晶等化學方法,將石英中的「純矽」還析出來,在流動反應裝置中與高純度鹽酸(HCL)反應,生成矽氯烷和矽氯酸(SiCl4SiHCl3)等中間生成物,經過蒸餾塔的蒸餾,提升中間生成物的純度,在高溫中通入氫氣(H2)CVD(化學氣相沉積法),將矽還原析出而得到99.9999%以上,甚至更高純度的多結晶矽(Poly Silicon) ,此產出的成品即是8吋、12吋矽晶圓的直接原料,同時也是太陽能發電組所必須的原料。 而中間生成物亦可以其它化學方式製成矽油,有機矽單體,或者再氧化燒結玻璃化而成為電訊工業用的光纖,也可用在半導體工業的晶膜塗層(磊晶)和坩堝塗層,用途十分廣泛且都是在高科技的領域內。

目前台灣工業界對石英砂(矽砂)、石英粉的需求僅限於低純度的產品,供應給鋼鐵業、陶瓷、地磚業,來源大都取自越南、高棉的石英砂,在台略事研磨加工,至於高科技使用的TFT-LCD濾光玻璃、控頻人造水晶、高矽絕緣玻璃、光學玻璃、石英坩堝、石英船、石英管、光纖絲等原料,幾乎完全仰賴進口,更遑論化學純化的晶圓原料-多結晶矽。國內尚無此類型多結晶矽化學純化工廠,所有原料也都仰賴進口,台灣如果要成為名符其實的矽島,應在尋找石英礦源及建立矽烷廠、多結晶矽廠上多下工夫,否則會因為科技原料來源受控,而使得經濟成長受限。 鄰國日本,雖不出產石英礦,但每年在世界各地搜購優質石英進口達70,000公噸以上,掌握了世界40% 晶圓原料供應,這也造就了日本在高科技工業不變的領導地位。

礦業的開採不同於一般製造或銷售行業,其最大成本的支出不在實質原料、設備之取得,而是在於無形資產-礦權、開採權的取得,通常也是最耗時、耗力、耗資的過程,一旦開採後即無所謂的原料成本支出,這也是礦業從事者在成功開採後獲利的來源; 獲利的截止決定於礦脈的枯竭和市場的不再需求; 價格則取決於純度品質的高低和供需的平衡。 本公司所取得之石英礦脈既是高科技必備的基礎原料,同時也是一般生活及工業所需之材料,正如同石油原油的提煉一樣,可達到100%的利用率。
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