中國粉體網(wǎng)訊  隨著碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略的貫徹實(shí)施,，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展步入快車道。無論是光伏行業(yè)坩堝用高純石英砂,，還是光伏超白玻璃用低鐵石英砂，其市場需求都迎來了爆發(fā)式的增長。整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)高品質(zhì)石英礦源,，石英原料深加工技術(shù)的需求也顯得更為迫切。2023年4月21日,，第一屆光伏行業(yè)用石英砂技術(shù)與市場交流大會(huì)在安徽鳳陽隆重召開,，會(huì)議期間，我們邀請(qǐng)到了業(yè)內(nèi)專家,、學(xué)者,，優(yōu)秀企業(yè)家代表做客對(duì)話欄目，進(jìn)行訪談交流,。本期為您分享的是中國粉體網(wǎng)對(duì)我國礦物材料學(xué)及石英原材料行業(yè)的知名專家,、成都理工大學(xué)汪靈教授的專訪。

巨著出版，助力中國非金屬礦產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

近日,，由國家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金資助,、地質(zhì)出版社出版的《礦物材料學(xué)原理》一經(jīng)面世，便在非金屬礦行業(yè)內(nèi)引起了強(qiáng)烈反響和高度好評(píng),。本書是迄今為止國內(nèi)外第一部關(guān)于礦物的材料屬性與應(yīng)用的基礎(chǔ)性,、實(shí)用性和系統(tǒng)性理論著作，也是一本非金屬礦產(chǎn)資源高效開發(fā)利用的實(shí)用工具書,。我國礦物學(xué)泰斗,、中國科學(xué)院院士葉大年研究員在該書序言中寫道：“本書是關(guān)于礦物材料學(xué)的集大成之作，填補(bǔ)了礦物材料學(xué)的系統(tǒng)性理論研究空白,，豐富和發(fā)展了礦物學(xué),，對(duì)于礦物材料學(xué)具有奠基性意義�,！�

據(jù)了解,，該書第一次印刷版在預(yù)售期間就全部售罄，為滿足大家需要又進(jìn)行了第二印刷,，這在學(xué)術(shù)著作出版發(fā)行中是罕見的,。該書作者成都理工大學(xué)汪靈教授，在接受中國粉體網(wǎng)記者獨(dú)家專訪時(shí),，分享了他寫作該書的心路歷程,。

汪靈教授告訴我們，寫作這樣一本書是他一輩子想做的一件事情,，而促使汪教授能耗費(fèi)數(shù)十年之功完成這樣一本巨著的動(dòng)力之一,，便是其博士生導(dǎo)師葉大年院士對(duì)他的殷切期望：寫一本好書，是一個(gè)科學(xué)家一生的奮斗目標(biāo)之一,。

人生的目標(biāo),，往往離不開時(shí)代的背景。上個(gè)世紀(jì)八十年代初,，由于歷史原因,，我國經(jīng)濟(jì)落后、百廢待興,，在非金屬礦工業(yè)領(lǐng)域,，我國雖然非金屬礦產(chǎn)資源非常豐富，但開發(fā)利用卻極為落后,。因此,，老一輩的科學(xué)家大聲呼吁要重視非金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用，提出要“迎接新石器時(shí)代的挑戰(zhàn)”,，那個(gè)時(shí)候剛大學(xué)畢業(yè)并且攻讀非金屬礦產(chǎn)地質(zhì)與勘查專業(yè)的汪靈深受鼓舞,，下定決心要一生致力于我國非金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用。

2002年開始，國家在中國地質(zhì)大學(xué),、成都理工大學(xué),、中國礦業(yè)大學(xué)、中南大學(xué)四所大學(xué)首批設(shè)立了礦物材料學(xué)博士點(diǎn),，博士點(diǎn)設(shè)立以后,，涉及到教學(xué)和教材,，也就是從那個(gè)時(shí)候開始,，汪靈教授感覺到了寫這本書的重要性和緊迫性，并開始著手準(zhǔn)備相關(guān)的國內(nèi)外資料,。

在談及科研的選題方向時(shí),，汪靈教授特別提到了中央所提出的四個(gè)面向：面向國際前沿、面向國民經(jīng)濟(jì)的主戰(zhàn)場,、面向國家的重大需求和面向人民生命健康,。而《礦物材料學(xué)原理》這本書之所以能夠在非金屬礦行業(yè)引起熱烈反響，汪靈教授認(rèn)為正是由于這本書的主題是面向我國對(duì)非金屬礦產(chǎn)資源高效開發(fā)利用的迫切需要,，同時(shí)也面向了國家對(duì)礦物功能材料的重大需求,。

長期以來，人們對(duì)礦物的研究主要集中在其資源屬性方面,，隨著人類社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求日益增大,，以及對(duì)材料性能的要求不斷提高，礦物材料屬性逐漸進(jìn)入人們的視野,，并越來越受到重視,。然而迄今為止，國內(nèi)外還沒有一部關(guān)于礦物材料學(xué)的系統(tǒng)性理論著作問世,。礦物材料學(xué)是誕生于中國的一門新興的綜合性的交叉學(xué)科,，《礦物材料學(xué)原理》的出版,，對(duì)我國非金屬礦產(chǎn)資源的高效開發(fā)利用,，對(duì)加強(qiáng)礦物功能材料的研究與應(yīng)用，以及高層次人才培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè)等方面都具有重大的意義,。

心系非礦,，推動(dòng)戰(zhàn)略性非金屬礦產(chǎn)擴(kuò)容

近些年，戰(zhàn)略性礦產(chǎn),、關(guān)鍵礦產(chǎn)等概念逐漸被人們所了解,，一方面是國家層面的高度重視，另一方面是學(xué)術(shù)界的大力推動(dòng),。在采訪中,，汪靈教授告訴中國粉體網(wǎng)記者，戰(zhàn)略性礦產(chǎn)是指對(duì)國家的經(jīng)濟(jì)、國防和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要的礦產(chǎn)資源,，或者并同時(shí)是我國有資源優(yōu)勢,、可以調(diào)控國際市場的礦產(chǎn)資源（可卡別人脖子），或者并同時(shí)是我國資源短缺,、存在較大安全隱患的礦產(chǎn)資源（可被別人卡脖子）,。

非金屬礦產(chǎn)資源現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于石油、化工,、冶金,、建筑、機(jī)械,、農(nóng)業(yè),、環(huán)保、醫(yī)藥等行業(yè),，并越來越多地被用于國防,、航天、通信等高科技領(lǐng)域,，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中具有十分重要的作用,。隨著非金屬礦產(chǎn)的物理和化學(xué)新性質(zhì)不斷研究與發(fā)現(xiàn)，以非金屬礦產(chǎn)為主要原料的礦物功能材料等新應(yīng)用不斷拓展,，在國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展中正發(fā)揮著越來越重要的作用,。

作為《礦產(chǎn)保護(hù)與利用》戰(zhàn)略性非金屬礦產(chǎn)專輯的唯一特約主編，汪靈教授根據(jù)我國非金屬礦產(chǎn)資源在國家經(jīng)濟(jì)安全,、國防安全和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的重要作用,，結(jié)合礦產(chǎn)資源的保障能力與特色，并根據(jù)前人的研究結(jié)果,，在與國內(nèi)同行專家討論和交流基礎(chǔ)上,，建議將磷礦、鉀鹽,、螢石,、石墨、石英,、高嶺土,、葉蠟石、膨潤土,、凹凸棒石,、海泡石,、硅藻土,、重晶石,、硼礦、鋰礦,、鋯英石等15種礦產(chǎn)列為我國在當(dāng)前和今后一段時(shí)期內(nèi)的戰(zhàn)略性非金屬礦產(chǎn)，而此前相關(guān)政策文件僅把磷,、鉀鹽,、晶質(zhì)石墨、螢石等４種非金屬礦產(chǎn)列入了戰(zhàn)略性礦產(chǎn)目錄,。

對(duì)于礦產(chǎn)資源開發(fā)，汪靈教授始終有個(gè)觀點(diǎn)：礦產(chǎn)資源有許多是不可再生的，老天只給了我們這一次機(jī)會(huì),，因此,，我們要高效利用,，從而實(shí)現(xiàn)它的有效保護(hù),，否則就可能出現(xiàn)好礦低用。汪靈教授用石英舉例說明,，比如有一些石英礦產(chǎn)資源是很好的,，但是我們卻把它用到很低端的用途中，這是一個(gè)很大的浪費(fèi),。汪靈教授特別提醒,，我們做礦產(chǎn)資源一定時(shí)刻要有環(huán)境意識(shí)和資源保護(hù)意識(shí)，這樣才能符合國家現(xiàn)在的開發(fā)利用的要求,。

高屋建瓴,，奠定高純石英應(yīng)用的理論基礎(chǔ)

據(jù)汪靈教授介紹，高純石英是石英玻璃,、硅材料及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),，廣泛應(yīng)用于電子信息、光伏,、光通信和電光源等行業(yè),，其中,，SiO2純度≥99.998%（4N8）的高純石英高端產(chǎn)品不僅是一種新材料和礦物功能材料,，而且是半導(dǎo)體、光伏、電子信息和高端電光源等生產(chǎn)必不可少的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，也是我國芯片發(fā)展（晶圓制造與芯片封裝等）不可或缺的關(guān)鍵材料之一，在電子信息,、新材料和新能源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)以及國防軍工,、國家安全中具有非常重要的作用和地位。因此,，汪靈教授認(rèn)為高純石英應(yīng)用前景非常廣闊，并在高純石英系統(tǒng)性理論研究方面取得令人矚目的成果,。

第一,，高純石英的概念與產(chǎn)品等級(jí)分類

汪靈教授根據(jù)研究結(jié)果，明確了高純石英的概念：高純石英是SiO₂純度大于99.9%的石英砂系列產(chǎn)品的總稱,，其本質(zhì)是以天然石英礦為原料經(jīng)提純加工獲得的具有極高SiO₂純度且具有一定粒度的石英晶體原材料,，其概念應(yīng)同時(shí)具備純度、粒度和礦物相三個(gè)特征,。

他根據(jù)我國行業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用實(shí)際情況,，提出了高純石英產(chǎn)品等級(jí)分類：首先根據(jù)我國高純石英產(chǎn)品產(chǎn)生及應(yīng)用情況，按SiO₂純度將高純石英產(chǎn)品分為4個(gè)等級(jí)：高端ω(SiO₂) ≥99.998%（4N8）,，中高端ω(SiO₂) ≥99.995%（4N5）,，中端ω(SiO₂) ≥99.99%（4N），低端ω(SiO₂) ≥99.9%（3N）,。其中ω(SiO₂)≥99.998%（4N8）的高純石英高端產(chǎn)品是一種關(guān)鍵基礎(chǔ)材料,、新材料和礦物功能材料。

第二,，石英的提純定律與高純石英原料品級(jí)劃分

據(jù)汪靈教授分析,，天然石英礦中都存在雜質(zhì)礦物,、氣液包裹體和類質(zhì)同像替代等三類雜質(zhì)，其中：有一部分是可分離提純的,，這是石英提純加工可能性的理論依據(jù),；有一部分是不可分離提純的，這就是石英提純加工局限性的產(chǎn)生機(jī)理,。

據(jù)此,，汪靈教授清晰地提出了石英的提純定律：對(duì)于具有一定粒度的石英砂產(chǎn)品來說，任何一種石英礦都存在一定的提純加工局限性,，在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下都有一個(gè)提純極限值,。換句話說，一個(gè)石英礦能夠加工什么純度的石英砂產(chǎn)品,，是天生注定的,。

汪靈教授根據(jù)提純加工效果對(duì)高純石英原料進(jìn)行品級(jí)劃分，并將高純石英原料劃分為與高純石英砂系列產(chǎn)品等級(jí)相對(duì)應(yīng)的4個(gè)等級(jí),，即：A級(jí),，又叫優(yōu)質(zhì)礦或優(yōu)質(zhì)原料，可用于提純加工SiO₂純度4N8的高端高純石英砂產(chǎn)品,；B級(jí),，又叫上等礦或上等原料，可用于提純加工SiO₂純度4N5的中高端高純石英砂產(chǎn)品,；C級(jí),，又叫中等礦或中等原料，可用于提純加工SiO₂純度4N的中端高純石英砂產(chǎn)品,；D級(jí),，又叫下等礦或下等原料，可用于提純加工SiO₂純度3N的低端高純石英砂產(chǎn)品,。

第三,，高純石英四大技術(shù)是有機(jī)整體

大概在十多年以前，國內(nèi)在面對(duì)高純石英高端產(chǎn)品“卡脖子“問題時(shí),，大多是認(rèn)為國內(nèi)礦石提純的技不如人,。汪靈教授經(jīng)過多年系統(tǒng)的研究之后發(fā)現(xiàn)，并在當(dāng)時(shí)首次提出了這樣的觀點(diǎn)：高純石英技術(shù)應(yīng)該包括礦石的評(píng)價(jià)遴選技術(shù),、提純技術(shù),、產(chǎn)業(yè)化裝備技術(shù)和檢測技術(shù)四大方面，它是一個(gè)有機(jī)的整體,，既相互獨(dú)立,，又相互聯(lián)系和相互制約。因此，發(fā)展我國高純石英技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,，僅僅從某個(gè)方面努力是難以達(dá)到效果的,。并首先明確指出，其中以高純石英原料的識(shí)別,、評(píng)價(jià)與遴選技術(shù)最為關(guān)鍵,。

高純石英加工技術(shù)的特殊性決定了高純石英加工生產(chǎn)裝備要求很高，研發(fā)適用特殊工藝條件下的安全,、環(huán)保,、節(jié)能,、高效的生產(chǎn)裝備至關(guān)重要,。由于高純石英的戰(zhàn)略地位非常重要，其高端產(chǎn)品的加工技術(shù)被美國,、德國等所壟斷,，并限制技術(shù)和產(chǎn)品出口，不可能進(jìn)口其生產(chǎn)線,，因此汪靈教授建議,，要實(shí)現(xiàn)我國高純石英高端產(chǎn)品國產(chǎn)化，必須加強(qiáng)高純石英加工裝備技術(shù)研究,。

同時(shí),，在檢測技術(shù)方面，汪靈教授指出,，對(duì)于石英的SiO₂純度和品級(jí)很難通過原礦直接測定,，一般是通過檢測原礦提純前后的雜質(zhì)含量來界定SiO₂純度和礦石的質(zhì)量品級(jí)。國內(nèi)檢測技術(shù)總體而言還沒有很好的統(tǒng)一,，（雜質(zhì)）沒測全,、測不準(zhǔn)的問題容易引起行業(yè)的一些亂象。

第四,，解決高純石英“卡脖子”問題的關(guān)鍵所在

在談及當(dāng)下高純石英高端產(chǎn)品的“卡脖子”問題時(shí),，汪靈教授一針見血地指出，我國4N8高純石英高端產(chǎn)品未能國產(chǎn)化的根本原因是,，迄今為止還沒有找到能夠穩(wěn)定滿足工業(yè)生產(chǎn)需要的高純石英優(yōu)質(zhì)原料,。因此，發(fā)現(xiàn)能夠穩(wěn)定滿足工業(yè)生產(chǎn)需要的高純石英優(yōu)質(zhì)原料（汪靈教授稱之為“A級(jí)礦”）是重點(diǎn)努力方向,，這也是解決我國4N8高純石英高端產(chǎn)品“卡脖子”問題的關(guān)鍵所在,。

高純石英原料的來源主要分為水晶、脈石英和花崗偉晶巖三種,。水晶礦床一般規(guī)模較小,，目前主要用作工藝品原料。現(xiàn)階段，國內(nèi)高純石英資源的找礦方向主要側(cè)重于脈石英,。那么,，國內(nèi)花崗偉晶巖石英找礦及開發(fā)利用進(jìn)展如何呢？

本次采訪中,，汪靈教授指出,，美國尤尼明公司和挪威石英公司生產(chǎn)的高純石英高端系列產(chǎn)品能獲得國際壟斷地位的根本原因，是擁有世界上迄今為止唯一發(fā)現(xiàn)的獨(dú)特的高純石英優(yōu)質(zhì)原料——花崗偉晶巖石英,。

來自Spruce Pine的IOTA®白崗巖

汪靈教授介紹說,，偉晶巖型石英已引起國內(nèi)的關(guān)注，并在新疆阿爾泰,、北秦嶺等地區(qū)的找礦方面取得初步進(jìn)展,。在開發(fā)利用方面，有人以北秦嶺偉晶巖石英為原料,，采用破碎,、篩分、浮選,、高溫焙燒,、水淬和熱壓酸浸等方法，制備出4N高純石英砂,；以河南某地花崗偉晶巖為原料,，采用粗碎、煅燒水淬,、細(xì)碎,、磁選、浮選和酸浸等方法,，制備出4N5高純石英砂,。

同時(shí)，汪靈教授還指出,，我國并不缺少中低端高純石英生產(chǎn)的原料,，極為稀缺的是能夠加工4N8高純石英高端產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)原料。根據(jù)汪靈教授的研究結(jié)果,，盡管天然水晶和脈石英可作為加工高純石英的原料,，但是能夠提純加工4N8高純石英高端產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)原料也只是其中的極個(gè)別。汪靈教授由此推斷,，能夠成為4N8高純石英高端產(chǎn)品的花崗偉晶巖石英優(yōu)質(zhì)原料,，也應(yīng)當(dāng)是眾多礦床或礦點(diǎn)中的極個(gè)別。

汪靈教授認(rèn)為,，我們的任務(wù)不僅僅是要發(fā)現(xiàn)這片森林,，我們更重要的是要在這片森林中去發(fā)現(xiàn)那棵參天大樹,，這個(gè)參天大樹就是其中能夠做高端產(chǎn)品的那個(gè)礦點(diǎn)，雖然有一定難度,，但是經(jīng)過國內(nèi)同行的齊心努力,，不光是在脈石英方面有可能取得突破，在花崗偉晶巖石英方面也同樣有可能突破,，我們中國人最終一定能夠解決這個(gè)問題,。

末尾的話：企業(yè)應(yīng)實(shí)事求是、量力而行

近兩年,，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展,，光伏用高純石英高端產(chǎn)品的價(jià)格也在不斷的攀升，從而讓產(chǎn)業(yè)界,、資本界的眾多人士趨之若鶩,。汪靈教授建議，企業(yè)不一定都要去做高端產(chǎn)品,。因?yàn)�,，各種等級(jí)的高純石英產(chǎn)品都有它們的應(yīng)用領(lǐng)域和市場需求,，例如中高端,、中低端產(chǎn)品也可用于芯片封裝、覆銅板,、拉管,、耐火材料等，畢竟用于光伏石英坩堝的4N8高端產(chǎn)品只占我國高純石英市場的25%左右,。汪靈教授建議企業(yè)根據(jù)自己礦的特點(diǎn)和優(yōu)勢有針對(duì)性的去做,，才能生產(chǎn)出市場需要的高附加值產(chǎn)品。

有礦或有目標(biāo)礦,，這是第一步,，否則就如同無米之炊。有了礦,，需要知道自己的礦是什么,，能做什么。也就是需要明確石英的礦床工業(yè)類型,，大致了解石英礦的品級(jí)還有對(duì)應(yīng)的高純石英產(chǎn)品的等級(jí),。據(jù)汪靈教授介紹，按照今天的技術(shù)手段,，是可以比較準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)出來企業(yè)的礦能夠做什么,，然后再根據(jù)市場的情況有針對(duì)性的進(jìn)行生產(chǎn)。企業(yè)只有實(shí)事求是,、量力而行,、尊重科學(xué)，才可能少走彎路。否則,，如果企業(yè)盲目的以為自己的石英礦什么都能做,，甚至只想做用于石英坩堝的4N8高純石英高端產(chǎn)品，就會(huì)造成費(fèi)時(shí),、費(fèi)力,、費(fèi)資金的現(xiàn)象。

（中國粉體網(wǎng)采訪,、編輯/平安,；經(jīng)汪教授審閱）

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