中國粉體網(wǎng)訊  高純石英砂憑借優(yōu)異性能在半導體、光伏,、光纖通信,、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，是業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點,。對此,，我們邀請到來自湖南工業(yè)大學的侯清麟教授做客“對話”欄目，圍繞高純石英砂的制備難點,、創(chuàng)新點等進行探討交流,。

湖南工業(yè)大學侯清麟教授

國產(chǎn)石英硅礦生產(chǎn)高純石英砂為什么難？

高純石英砂是一種國家戰(zhàn)略性產(chǎn)品,，在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位,。目前業(yè)內(nèi)對于高純石英砂的界定存在分歧，沒有統(tǒng)一標準,。侯教授認為制備高檔石英玻璃材料的原料,，SiO₂純度應(yīng)該不低于99.995%，金屬雜質(zhì)總量<50mg/kg,，氣液包裹體稀少,。

我國自有高檔石英玻璃材料以來，一直采用純天然水晶精制的水晶砂原料制備,。至上世紀七八十年代水晶資源逐漸枯竭,，人們不得不用石英硅礦精制出高純石英砂替代水晶砂。然而石英硅礦中鋁,、鐵,、鈣,、鈦等金屬和云母長石及氣液包裹體雜質(zhì)含量高，外觀渾濁,，呈乳白色,，精制出來的高純石英材料與工業(yè)水晶砂產(chǎn)品相比差距較大，嚴重制約高檔石英玻璃材料用途和下游行業(yè)的發(fā)展,。

據(jù)侯教授介紹,，經(jīng)全分析，石英砂中的雜質(zhì)離子超過50多種,，其中影響高檔石英玻璃的雜質(zhì)元素主要有鋁（Al）,、鈉（Na）、鎂（Mg）,、鈣（Ca）等13種,。而目前國產(chǎn)石英硅礦之所以難以制備出高純石英砂，主要在于鋁,、鈣,，以及少量的鈦。

對于Al雜質(zhì)元素,，一方面,，它以晶格雜質(zhì)形式存在，去除難度極大,。另一方面,，Al雜質(zhì)有一定的要求，含量不能高但也不能沒有,。如若生產(chǎn)坩堝一般要求在20-25mg/kg,。此外，國內(nèi)石英硅礦中鈣,、鎂雜質(zhì)含量高,，難以剔除。這些都是國內(nèi)石英硅礦難以制備高純石英砂的原因所在,。

高純石英砂精制工藝如何創(chuàng)新,？

國內(nèi)現(xiàn)工藝制備的高純石英砂，不僅金屬,、尤其是氣液包裹體雜質(zhì)比號稱“世界第一”的矽比科（原尤尼明）公司的高,，而且所用的除雜介質(zhì)HF、“王水”中的HNO₃等殘液極難處理污染環(huán)境,。

對于高純石英砂的制備,，侯教授認為可以從工藝流程理念、工藝流程,、剔雜介質(zhì)三個方面加強創(chuàng)新研究,。

工藝創(chuàng)新思想研究

針對傳統(tǒng)高純石英砂精制工藝中的流程長和除雜介質(zhì)殘液污染環(huán)境等問題,，侯教授認為在符合產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)要求前題下，可以從縮短簡化工藝流程,、減少設(shè)備臺套數(shù),、工藝剔雜介質(zhì)創(chuàng)新等方面作出改變,，以實現(xiàn)節(jié)能減排,，降低消耗，改善生產(chǎn)條件,，保護人文生態(tài)環(huán)境的目的,。

工藝流程創(chuàng)新研究

目前石英砂除雜的方法主要分為物理方法、化學方法,。物理方法有磁選,、反向浮選及煅燒水淬處理�,；瘜W方法包括無機酸浸及有機酸浸,。常用的無機酸通常是HF、HNO₃,、HCl和H₂SO₄,。目前通常通過物理方法與化學方法相結(jié)合能實現(xiàn)更好的除雜效果。

傳統(tǒng)精制工藝

創(chuàng)新精制工藝

除了除雜方法創(chuàng)新,、流程縮短,，工藝流程創(chuàng)新的另一個關(guān)鍵點是剔雜介質(zhì)的創(chuàng)新。侯教授在國產(chǎn)石英硅礦無氟無硝制備高純石英砂工藝方面也是做了大量研究,。以安哥拉礦石為參照,，優(yōu)選出與之相似組分的國產(chǎn)硅礦石，通過高溫水淬,、研磨,、在對H₂O、CH₄,、C₂H₆與Na+,、K⁺、Cu²⁺水合物進行原位比較監(jiān)測基礎(chǔ)上,，采用高頻電磁波作用后,，改草酸（C₂H₂O₄）、乙酸（CH₃COOH）,、H₂SO4浸泡精制剔除Al,、Fe、Ti等金屬雜質(zhì)后過篩,、干燥后制備超純石英砂,。

高純石英砂國產(chǎn)化,，未來可期

從2008年先從多晶硅副產(chǎn)的四氯化硅殘液提取食品級沉淀白炭黑開始，然后進行石英硅礦的優(yōu)選,，到開展國產(chǎn)石英硅礦精制高純石英砂工程研究,，經(jīng)過多年研究探索，解決了高純石英砂中的氣液包裹體問題后,，隨著研究的深入,，又進行石英硅礦精制高純石英砂的除雜介質(zhì)如無氟無硝法研究、簡化工藝流程等研究工作,，到如今又對石英硅礦精制高純石英砂的晶型問題的研究,，侯教授對高純石英砂的研究從未停止。

在問及對于國內(nèi)高純石英砂行業(yè)發(fā)展的一些建議時,，侯教授表示行業(yè)應(yīng)引起高度重視,。高純石英砂資源不可再生，數(shù)量有限,。石英砂制備企業(yè)應(yīng)合理有效利用資源,，不能金子變磚頭，浪費有限的高純石英砂資源,。此外,，對于石英硅礦的開采審批、項目建設(shè)等從嚴把關(guān),，有組織有計劃的開采使用,；再者，人文,、安全,、環(huán)保第一。

受制于高品質(zhì)礦源,，國內(nèi)高純石英砂市場在下游產(chǎn)業(yè)帶動下,，處于供不應(yīng)求的狀況，市場長期被國外壟斷著,。作為粉體產(chǎn)業(yè)的連接者,，中國粉體網(wǎng)同樣期望高純石英砂產(chǎn)業(yè)鏈上中下游企業(yè)，統(tǒng)一認識,，高度關(guān)注,，積極投入研究和應(yīng)用工程化。凝聚共識,，創(chuàng)新精制工藝,，我們的高純石英砂國產(chǎn)化，未來可期,。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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