中國粉體網訊 由中國粉體網主辦的“2025國際硅材料產業展覽會”于4月23-25日在南京國際博覽中心成功舉辦。展會期間，我們邀請到中科院合肥物質科學研究院蔣雪松 博士做客“對話”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。
中國粉體網：蔣博士，您鑒定一個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：高純石英砂的標準與應用領域密切相關，不同應用場景對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Al、Li、Na、K等金屬元素要求不能超標外，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氣泡或不透明層，以避免高溫拉晶過程中產生氣泡缺陷；又例如半導體用高純石英砂除常見金屬元素外，還需嚴格限制鈾、釷等放射性元素含量（達到ppb級別）。因此，石英礦石的鑒定需遵循“應用導向、系統評估”的原則，按應用場景去評估石英礦石。
以光伏坩堝用高純石英砂為例：一般鑒定礦石分為四個方面，形貌觀察、純度檢測、透明層檢測、拉晶測試。首先，鑒定石英礦石要考慮的是雜質含量達標，即達到高純的要求，一般要求是Al、Fe、Li、Na、K、Ca、Mg、Mn、Cu、Cr、Ni、B、Ti等13種雜質元素總含量不超過20ppm，同時對Al、Li、Na、K等關鍵元素又有單獨要求；然后，通過氣液包裹體檢測、羥基檢測、熔制石英坩堝檢測等方式驗證該種高純石英砂是否符合光伏石英坩堝要求，即達到對透明層的要求；最后，下游客戶對石英坩堝實際使用端口的數據，是檢驗該高純石英砂是否達標的最主要條件。
需要強調的是，鑒定一款石英礦石是否能做高純石英砂，或適用于什么領域？我們需要遵循“礦石檢測-提純工藝開發-產品驗證”的整體思路，首先明確純度、氣液包裹體含量等數據，然后針對原礦設定提純工藝流程，最后將高純石英砂作為下游產品（如石英坩堝、石英砣、石英管等）進行驗證。
中國粉體網：美國尤尼明高純石英提純工藝中，經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，以及實踐應用中的挑戰有哪些？
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，從而達到分離目標礦物和脈石礦物的目的。
實踐應用中的挑戰包括：首先是原料復雜性，不同礦源的脈石礦物類型（如鐵質、黏土礦物）差異顯著，需定制化藥劑體系，工藝參數調整較難，甚至同種類不同批次礦石也存在差異，需要實時觀察優化浮選工藝參數；其次是脈石礦物多樣性，石英砂原砂中常含有長石、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、脈石含量等制定合理浮選工藝參數，達到高效且低成本的浮選效果；最后還要考慮浮選的環保壓力，在產品合格的前提下，盡量減少浮選藥劑的用量和浮選次數，加大綠色浮選工藝的研發力度。
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（如Na、K、Fe等）形成低熔點、易揮發、易溶于水等特點的氯化物，從而隨氣體排除達到除雜的目的。
實踐應用中的挑戰包括：首先是氯化除雜有針對性，去除Na、K、Fe等效果較好，而對于Al、Ti、Ca等常見易超標元素去除效果不佳；其次是設備與工藝復雜性，氯化需要耐高溫（≥1000℃）且抗氯腐蝕的石英管反應器，石英管易損壞，設備維護成本高。同時氯化劑進氣量和尾氣吸收量需嚴格控制，保證除雜達標且避免殘留；最后就是設備產量低、氯化能耗成本較大，需要設備廠家研發優化更加高效的氯化設備。
中國粉體網：高純石英產業化中，國產裝備方面，您認為是否能夠滿足工藝的需要？
蔣博士：在高純石英產業化裝備領域，國產設備已基本實現基礎工藝覆蓋，能夠滿足高純石英砂工藝生產需要。由于高純石英砂高純度的特點，為避免引入雜質，一些傳統石英砂加工設備不能用于高純砂的生產。目前高純石英產業化設備存在自動化不足的問題，需要人工參與的步驟較多，該方面需要進一步優化。希望設備廠商能夠進一步研發適合生產高純石英砂的高效、環保、創新型的設備。
中國粉體網：您作為玖曦硅業的聯合創始人，能否簡單介紹一下貴公司的高純砂生產及市場情況。
蔣博士：玖曦硅業作為高純石英材料領域的創新驅動型企業，我們始終聚焦光伏及半導體兩大核心應用場景，致力于打造國產高端石英材料的自主化解決方案。公司依托自主研發的高純石英砂制備技術體系，重點攻克光伏坩堝內層材料與半導體級石英坩堝原料兩大技術堡壘，現已構建從基礎研發、工藝開發到規�；a的全產業鏈能力。
在技術創新層面，我們團隊通過持續工藝革新與裝備升級，已突破高純石英砂制備關鍵技術瓶頸，相關核心技術已申請了7項發明專利，實現了從原料選礦、提純工藝到專用設備的全鏈條自主知識產權布局。特別值得一提的是，基于中科院合肥物質科學研究院和合肥綜合性國家科學中心的支持，我們建成了行業領先的提純與檢測實驗室，通過實驗室小樣提純分析、產線半成品實時檢測構建全過程質量追溯系統，確保產品生產的實時品控。
市場開拓方面，我們目前在光伏坩堝內層石英砂領域獲得了4-5家頭部企業的長期訂單。目前我們的產能是一個月200噸內層砂，今年下半年會擴產能至400噸/月。半導體級石英砂也送了多家頭部企業進行認證。
未來，玖曦硅業將持續加大研發投入，重點突破提純設備自動化攻關和超高純石英砂制備技術，同時深化與下游戰略客戶的協同創新，力爭成為全球高端石英材料市場的核心供應商。
中國粉體網：國內高純石英高端產品被國外卡脖子，有人說是我們“技不如人”，也有人說是“礦不如人”，您怎樣看制約我國高純石英產業發展的瓶頸因素？
蔣博士：在提純技術方面，當前國內并非缺乏基礎提純技術原理認知，真正的短板在于工藝工程化能力。我認為不是技不如人，高純石英砂生產技術門檻不高，基本原理比較容易掌握。但是需要注意兩個問題，一個是“動態工藝參數”，因為石英礦組成復雜，不同種或不同批原料所含雜質有差異，這需要根據原礦情況去制定特定的提純工藝，包括工藝參數（如焙燒溫度、酸浸配比、浮選藥劑等）和工藝流程順序等；另一個是“過程質量控制”，高純石英砂雜質為ppm級別，極易受到污染，因此需要嚴格要求每一流程質量管控、流程銜接時質量管控等，杜絕產品出現間歇性批次不穩定現象。
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）礦區石英質量是毋庸置疑的，該石英礦的雜質含量和氣液包裹體含量均處在優異水平，能夠很好地符合光伏和半導體領域的應用要求。我國石英礦特點是分布廣泛、儲量巨大，由于我們對于高純石英礦床的勘探不夠完善和重視，截至目前，我們還未發現雜質元素、氣液包裹體含量達標且能夠批量生產高純石英砂的國產石英礦。2025年4月10日經國務院批準，高純石英礦成為我國第174號新礦種，這能夠有力地推動我國高純石英礦床的發現。
（中國粉體網編輯整理/平安）
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