中國(guó)粉體網(wǎng)訊 由中國(guó)粉體網(wǎng)主辦的“2025國(guó)際硅材料產(chǎn)業(yè)展覽會(huì)”于4月23-25日在南京國(guó)際博覽中心成功舉辦。展會(huì)期間，我們邀請(qǐng)到中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院蔣雪松 博士做客“對(duì)話”欄目，聊一聊高純石英的原料礦石鑒定及高純石英制備工藝與裝備。
中國(guó)粉體網(wǎng)：蔣博士，您鑒定一個(gè)石英礦石是否適合做高純石英砂的方法是什么？步驟有哪些？
蔣博士：高純石英砂的標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用領(lǐng)域密切相關(guān)，不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)材料性能存在顯著差異：例如，光伏坩堝用高純石英砂除了對(duì)Al、Li、Na、K等金屬元素要求不能超標(biāo)外，還需要求控制高純石英砂的氣液包裹體和羥基含量，不能使石英坩堝出現(xiàn)氣泡或不透明層，以避免高溫拉晶過程中產(chǎn)生氣泡缺陷；又例如半導(dǎo)體用高純石英砂除常見金屬元素外，還需嚴(yán)格限制鈾、釷等放射性元素含量（達(dá)到ppb級(jí)別）。因此，石英礦石的鑒定需遵循“應(yīng)用導(dǎo)向、系統(tǒng)評(píng)估”的原則，按應(yīng)用場(chǎng)景去評(píng)估石英礦石。
以光伏坩堝用高純石英砂為例：一般鑒定礦石分為四個(gè)方面，形貌觀察、純度檢測(cè)、透明層檢測(cè)、拉晶測(cè)試。首先，鑒定石英礦石要考慮的是雜質(zhì)含量達(dá)標(biāo)，即達(dá)到高純的要求，一般要求是Al、Fe、Li、Na、K、Ca、Mg、Mn、Cu、Cr、Ni、B、Ti等13種雜質(zhì)元素總含量不超過20ppm，同時(shí)對(duì)Al、Li、Na、K等關(guān)鍵元素又有單獨(dú)要求；然后，通過氣液包裹體檢測(cè)、羥基檢測(cè)、熔制石英坩堝檢測(cè)等方式驗(yàn)證該種高純石英砂是否符合光伏石英坩堝要求，即達(dá)到對(duì)透明層的要求；最后，下游客戶對(duì)石英坩堝實(shí)際使用端口的數(shù)據(jù)，是檢驗(yàn)該高純石英砂是否達(dá)標(biāo)的最主要條件。
需要強(qiáng)調(diào)的是，鑒定一款石英礦石是否能做高純石英砂，或適用于什么領(lǐng)域？我們需要遵循“礦石檢測(cè)-提純工藝開發(fā)-產(chǎn)品驗(yàn)證”的整體思路，首先明確純度、氣液包裹體含量等數(shù)據(jù)，然后針對(duì)原礦設(shè)定提純工藝流程，最后將高純石英砂作為下游產(chǎn)品（如石英坩堝、石英砣、石英管等）進(jìn)行驗(yàn)證。
中國(guó)粉體網(wǎng)：美國(guó)尤尼明高純石英提純工藝中，經(jīng)常被提到它的浮選工藝和氯化焙燒工藝，這兩種工藝的原理是什么，以及實(shí)踐應(yīng)用中的挑戰(zhàn)有哪些？
蔣博士：浮選工藝主要用于分離石英與伴生礦物（如長(zhǎng)石、云母、電氣石等）。浮選原理是基于礦物顆粒本身或藥劑表面改性后的疏水性差異，使疏水性顆粒隨氣泡上浮出浮選槽，而親水性顆粒留在浮選槽底部，從而達(dá)到分離目標(biāo)礦物和脈石礦物的目的。
實(shí)踐應(yīng)用中的挑戰(zhàn)包括：首先是原料復(fù)雜性，不同礦源的脈石礦物類型（如鐵質(zhì)、黏土礦物）差異顯著，需定制化藥劑體系，工藝參數(shù)調(diào)整較難，甚至同種類不同批次礦石也存在差異，需要實(shí)時(shí)觀察優(yōu)化浮選工藝參數(shù)；其次是脈石礦物多樣性，石英砂原砂中常含有長(zhǎng)石、云母、電氣石以及金屬氧化礦等多種脈石礦物，這需要通過礦石性質(zhì)、脈石含量等制定合理浮選工藝參數(shù)，達(dá)到高效且低成本的浮選效果；最后還要考慮浮選的環(huán)保壓力，在產(chǎn)品合格的前提下，盡量減少浮選藥劑的用量和浮選次數(shù)，加大綠色浮選工藝的研發(fā)力度。
氯化焙燒工藝是高溫（≥1000℃）焙燒過程中，在氯化劑（Cl₂、HCl）作用下使部分金屬雜質(zhì)（如Na、K、Fe等）形成低熔點(diǎn)、易揮發(fā)、易溶于水等特點(diǎn)的氯化物，從而隨氣體排除達(dá)到除雜的目的。
實(shí)踐應(yīng)用中的挑戰(zhàn)包括：首先是氯化除雜有針對(duì)性，去除Na、K、Fe等效果較好，而對(duì)于Al、Ti、Ca等常見易超標(biāo)元素去除效果不佳；其次是設(shè)備與工藝復(fù)雜性，氯化需要耐高溫（≥1000℃）且抗氯腐蝕的石英管反應(yīng)器，石英管易損壞，設(shè)備維護(hù)成本高。同時(shí)氯化劑進(jìn)氣量和尾氣吸收量需嚴(yán)格控制，保證除雜達(dá)標(biāo)且避免殘留；最后就是設(shè)備產(chǎn)量低、氯化能耗成本較大，需要設(shè)備廠家研發(fā)優(yōu)化更加高效的氯化設(shè)備。
中國(guó)粉體網(wǎng)：高純石英產(chǎn)業(yè)化中，國(guó)產(chǎn)裝備方面，您認(rèn)為是否能夠滿足工藝的需要？
蔣博士：在高純石英產(chǎn)業(yè)化裝備領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)設(shè)備已基本實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)工藝覆蓋，能夠滿足高純石英砂工藝生產(chǎn)需要。由于高純石英砂高純度的特點(diǎn)，為避免引入雜質(zhì)，一些傳統(tǒng)石英砂加工設(shè)備不能用于高純砂的生產(chǎn)。目前高純石英產(chǎn)業(yè)化設(shè)備存在自動(dòng)化不足的問題，需要人工參與的步驟較多，該方面需要進(jìn)一步優(yōu)化。希望設(shè)備廠商能夠進(jìn)一步研發(fā)適合生產(chǎn)高純石英砂的高效、環(huán)保、創(chuàng)新型的設(shè)備。
中國(guó)粉體網(wǎng)：您作為玖曦硅業(yè)的聯(lián)合創(chuàng)始人，能否簡(jiǎn)單介紹一下貴公司的高純砂生產(chǎn)及市場(chǎng)情況。
蔣博士：玖曦硅業(yè)作為高純石英材料領(lǐng)域的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型企業(yè)，我們始終聚焦光伏及半導(dǎo)體兩大核心應(yīng)用場(chǎng)景，致力于打造國(guó)產(chǎn)高端石英材料的自主化解決方案。公司依托自主研發(fā)的高純石英砂制備技術(shù)體系，重點(diǎn)攻克光伏坩堝內(nèi)層材料與半導(dǎo)體級(jí)石英坩堝原料兩大技術(shù)堡壘，現(xiàn)已構(gòu)建從基礎(chǔ)研發(fā)、工藝開發(fā)到規(guī)�；a(chǎn)的全產(chǎn)業(yè)鏈能力。
在技術(shù)創(chuàng)新層面，我們團(tuán)隊(duì)通過持續(xù)工藝革新與裝備升級(jí)，已突破高純石英砂制備關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，相關(guān)核心技術(shù)已申請(qǐng)了7項(xiàng)發(fā)明專利，實(shí)現(xiàn)了從原料選礦、提純工藝到專用設(shè)備的全鏈條自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局。特別值得一提的是，基于中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院和合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心的支持，我們建成了行業(yè)領(lǐng)先的提純與檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，通過實(shí)驗(yàn)室小樣提純分析、產(chǎn)線半成品實(shí)時(shí)檢測(cè)構(gòu)建全過程質(zhì)量追溯系統(tǒng)，確保產(chǎn)品生產(chǎn)的實(shí)時(shí)品控。
市場(chǎng)開拓方面，我們目前在光伏坩堝內(nèi)層石英砂領(lǐng)域獲得了4-5家頭部企業(yè)的長(zhǎng)期訂單。目前我們的產(chǎn)能是一個(gè)月200噸內(nèi)層砂，今年下半年會(huì)擴(kuò)產(chǎn)能至400噸/月。半導(dǎo)體級(jí)石英砂也送了多家頭部企業(yè)進(jìn)行認(rèn)證。
未來，玖曦硅業(yè)將持續(xù)加大研發(fā)投入，重點(diǎn)突破提純?cè)O(shè)備自動(dòng)化攻關(guān)和超高純石英砂制備技術(shù)，同時(shí)深化與下游戰(zhàn)略客戶的協(xié)同創(chuàng)新，力爭(zhēng)成為全球高端石英材料市場(chǎng)的核心供應(yīng)商。
中國(guó)粉體網(wǎng)：國(guó)內(nèi)高純石英高端產(chǎn)品被國(guó)外卡脖子，有人說是我們“技不如人”，也有人說是“礦不如人”，您怎樣看制約我國(guó)高純石英產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸因素？
蔣博士：在提純技術(shù)方面，當(dāng)前國(guó)內(nèi)并非缺乏基礎(chǔ)提純技術(shù)原理認(rèn)知，真正的短板在于工藝工程化能力。我認(rèn)為不是技不如人，高純石英砂生產(chǎn)技術(shù)門檻不高，基本原理比較容易掌握。但是需要注意兩個(gè)問題，一個(gè)是“動(dòng)態(tài)工藝參數(shù)”，因?yàn)槭⒌V組成復(fù)雜，不同種或不同批原料所含雜質(zhì)有差異，這需要根據(jù)原礦情況去制定特定的提純工藝，包括工藝參數(shù)（如焙燒溫度、酸浸配比、浮選藥劑等）和工藝流程順序等；另一個(gè)是“過程質(zhì)量控制”，高純石英砂雜質(zhì)為ppm級(jí)別，極易受到污染，因此需要嚴(yán)格要求每一流程質(zhì)量管控、流程銜接時(shí)質(zhì)量管控等，杜絕產(chǎn)品出現(xiàn)間歇性批次不穩(wěn)定現(xiàn)象。
在石英礦石方面，矽比科和挪威TQC的北卡羅來納州的斯普魯斯派恩（Spruce Pine）礦區(qū)石英質(zhì)量是毋庸置疑的，該石英礦的雜質(zhì)含量和氣液包裹體含量均處在優(yōu)異水平，能夠很好地符合光伏和半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用要求。我國(guó)石英礦特點(diǎn)是分布廣泛、儲(chǔ)量巨大，由于我們對(duì)于高純石英礦床的勘探不夠完善和重視，截至目前，我們還未發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)元素、氣液包裹體含量達(dá)標(biāo)且能夠批量生產(chǎn)高純石英砂的國(guó)產(chǎn)石英礦。2025年4月10日經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，高純石英礦成為我國(guó)第174號(hào)新礦種，這能夠有力地推動(dòng)我國(guó)高純石英礦床的發(fā)現(xiàn)。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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