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世界稀缺!高纯石英,21世纪的“大熊猫”矿物,它究竟有什么用?
高纯石英在21世纪的科技发展中
扮演着至关重要的角色
被誉为二氧化硅中的“大熊猫”
4月10日,自然资源部发布的《新发现矿种公告》显示,我国在河南东秦岭地区、新疆阿勒泰地区新发现高纯石英矿。
根据公告,高纯石英矿发现单位为河南省自然资源厅、中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所。
发现时间为2020年12月和2021年10月。
它的出现,将改变此前高度依赖进口的局面。
石英,这个自然界中最常见的矿物之一(SiO2),在我们的日常生活中有着广泛的应用,比如玻璃、建筑和宝玉石装饰等。然而,自从20世纪60年代以来,随着计算机、新材料和新能源等新兴技术的发展,对石英产品的纯度要求也越来越高,于是高纯石英的概念应运而生。
我国脉石英高纯石英优质原料或A级矿(左)和安哥拉脉石英加工的石英球(右)。成都自然博物馆(成都理工大学博物馆)/ 藏
高纯石英,顾名思义,就是纯度非常高的石英。
一般来说,当石英的纯度达到99.9%或者99.99%以上时,我们就可以称之为高纯石英。
高纯石英是“卡脖子”的矿物资源。具有耐高温、耐腐蚀、低热膨胀性、高绝缘性和透光性等特性,是半导体、光伏等战略性新兴产业必不可缺的关键基础材料,在国家高科技竞争中起着至关重要的作用。
获取高纯石英需要具有高纯石英原料矿石,即高纯石英矿。
高纯石英矿作为世界稀缺、我国高度依赖进口的战略性资源,其成矿地质特性、开采条件特殊,与其他矿产有显著的区别。
近年来,国内找矿勘查取得重要突破,在新疆、河南、安徽等地发现多处高纯石英矿矿区。
按照矿石类型的不同,高纯石英矿可分为花岗伟晶岩型、脉石英型、天然水晶型、石英岩型等。其选矿、提纯产品为高纯石英砂。
水晶晶簇
高纯石英砂
在我国实际生产中,高纯石英砂通常按用途分为拉管料、打砣料和坩埚料三大类系列产品。
拉管料是指用于熔炼拉制各种石英玻璃管的高纯石英砂。石英玻璃管主要用于芯片和光伏半导体硅片加工处理的扩散炉管等,在航天航空、武器装备领域用来制作整流罩、雷达罩、隔热罩、透波材料及耐高温材料等,还用于制造卤素灯等各种光电源器件,以及高纯石英提纯加工等。
打砣料是指用于真空电熔法和氢氧气炼法生产石英砣的高纯石英砂。主要用于生产半导体石英玻璃制品,包括石英舟、石英法兰和石英钟罩等产品,以及各种光学石英玻璃制品等。
坩埚料是指用于制备石英坩埚的高纯石英砂。用于直拉法拉制芯片和光伏产业必需的单晶硅棒。
石英坩埚 图源:自然资源部
除上述三大类用途外,高纯石英砂还有许多重要用途,如用于生产石英玻璃纤维、石英玻璃实验器皿、石英玻璃耐火材料,以及包括芯片封装用的球形硅微粉在内的各种硅微粉等。在这些应用中,高纯石英的低端产品也大有用武之地,如制造耐火材料等。
自然资源部有关司局负责人介绍,在发现了与美国高纯石英矿床类型相似的高纯石英矿产资源、发现多处可以制备高纯石英砂的矿区之后,我国在高纯石英矿调查评价与勘查、深度提纯、定向除杂技术等方面也取得了重要突破。
中国地质调查局、河南省以及全国多家地勘和科研单位,分别开展了高纯石英选矿技术攻关,成功获得了4N5级以上中试产品,一些样品达到4N8级,在利用本土资源开展高纯石英提纯的技术积累和产业化道路上,迈出实现国产化替代的关键一步。
据悉,2024年7月,河南省自然资源厅向自然资源部提出申请设立高纯石英矿新矿种。自然资源部在开展大量调查研究的基础上,按照有关规定,组织行业内院士、专家和有关单位代表对申报报告进行了审核论证,论证意见认为高纯石英矿符合申报新矿种的条件。近日,经国务院批准同意,高纯石英矿正式成为我国新的法定矿种。




