近十年來，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院陳健研究員深耕石英砂提純與深加工領域，為我國高純石英砂技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了突出貢獻。為此，粉體技術網(wǎng)近日專程前往安徽合肥，對陳健研究員進行了專題采訪。
粉體技術網(wǎng)：陳研究員，您好，請先簡單介紹一下國內(nèi)外高純石英砂的情況？
陳健研究員：近兩年，受光伏市場影響，高純石英砂很火，尤其是坩堝用高純石英砂，供不應求，價格也是水漲船高；但近期價格又開始降了，相信接下來一段時間，價格還會繼續(xù)降。
國外高純石英砂生產(chǎn)商主要是矽比科（原尤尼明）、挪威TQC，其中矽比科占主導地位，國內(nèi)企業(yè)主要是石英股份。
粉體技術網(wǎng)：哪種類型的石英礦能生產(chǎn)高純石英砂？
陳健研究員：目前，用于生產(chǎn)高純石英砂的主流礦主要有2種：一種是花崗偉晶巖礦，以美國Spruce Pine礦床為主，很獨特，雖然品位不高，但石英中的包裹體少，矽比科和挪威TQC用的都是這個礦，礦體儲量大，適合長期加工提純使用；另一類屬于脈石英礦，該類礦單個礦體儲量不大、分布零散，大多數(shù)是雞窩礦，100個脈石英礦中，能有1個能做高純石英原料就已經(jīng)很不錯了。
粉體技術網(wǎng)：高純石英砂生產(chǎn)的難點在哪里？
陳健研究員：高純石英砂生產(chǎn)，七分看礦石，三分靠技術。第一個難點就是要找到好礦石，第二個是Al、Ti等雜質(zhì)和包裹體的去除技術。
粉體技術網(wǎng)：國內(nèi)高純石英砂提純技術，與美國技術差距大嗎？
陳健研究員：整體來看，國內(nèi)外提純技術都差不多，甚至我們在某些方面還領先于美國。
粉體技術網(wǎng)：國內(nèi)的脈石英、花崗偉晶巖能生產(chǎn)高純石英砂嗎？分布在哪里？
陳健研究員：國內(nèi)的脈石英礦很多，并且分布廣泛，但能做高純石英砂的不多，并且儲量都很小，很難做到穩(wěn)定供應。
花崗偉晶巖的話，我是這項技術的發(fā)明人，是國內(nèi)首先提出用花崗偉晶巖做高純石英砂的原料，并且也是在國內(nèi)第一次用國產(chǎn)的花崗偉晶巖做出了高純石英砂，純度可以達到4N7級，這對國內(nèi)高純石英砂行業(yè)來說，可以說是一個重大突破。因為與雞窩礦的脈石英相比，花崗偉晶巖礦儲量非常大，像河南秦嶺、新疆阿勒泰等地都有。
粉體技術網(wǎng)：國內(nèi)采用花崗偉晶巖制備高純石英砂的技術進展是什么情況？有企業(yè)在工業(yè)化生產(chǎn)了嗎？
陳健研究員：以前國內(nèi)的高純石英砂是用脈石英做原料生產(chǎn)的，現(xiàn)在高純石英砂的幾家主流廠家都在用花崗偉晶巖做高純石英砂，已經(jīng)在行業(yè)占到了一個不小的比例，至少有10家已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)了。預計未來兩三年，花崗偉晶巖提純技術會逐步成熟，取代脈石英成為高純石英砂的主要原料。
粉體技術網(wǎng)：有沒有快速判斷石英礦能否做高純石英砂的方法？
陳健研究員：目前來看，還沒有。首先，可以根據(jù)國家標準、地方標準或者企業(yè)標準對石英原礦進行檢測對比分析，做出一個初步的判斷；之后，則需要用高純石英砂產(chǎn)品進行下游應用測試，比如做成石英坩堝，根據(jù)氣泡、黑點及使用壽命等多方評估，才能最終判定這個礦石能否生產(chǎn)高純石英砂，這個過程可以說是費時、費力、費錢。
粉體技術網(wǎng)：最近呢，有一些企業(yè)也在積極開展合成石英砂項目？這會對天然石英砂有影響嗎？
陳健研究員：目前國內(nèi)確實有一些企業(yè)在做合成石英砂，有的甚至也可以做坩堝內(nèi)層砂，但是基本都處于實驗室或者中試階段，工業(yè)化生產(chǎn)的暫時沒有。合成石英砂也是一個發(fā)展趨勢，未來可能與天然石英砂在應用上互補吧?！ ?br />
陳 健 研究員 簡介
博士，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院/合肥綜合性國家科學中心研究員，中國科學技術大學博士導師，加拿大籍專家，中國科學院“百人計劃”入選者，九三學社中央促創(chuàng)工委委員，中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會石英及石英材料專委會常務理事。主要研究方向為石英砂提純與深加工、高純硅材料提純與應用、高純硅材料檢測技術。已經(jīng)申報發(fā)明專利20余項，發(fā)表SCI論文100余篇?！ ?br />
在石英砂提純方面，主要研究成果如下：
?。?）發(fā)現(xiàn)了新型低成本綠色捕收劑聚醚胺（PEA），該捕收劑對環(huán)境友好，可在零度到室溫均呈現(xiàn)為液態(tài)，克服了傳統(tǒng)的捕收劑難溶于水，對浮選溫度敏感的問題；該捕收劑還可在pH值2-10的范圍內(nèi)，特別是自然pH條件下對石英砂進行有效捕收。
?。?）提出了利用PEA捕收劑的吸附量與石英砂的雜質(zhì)含量有關的現(xiàn)象，采用浮選法將石英砂進行純度分級，成功地將天然石英砂分級成為不同純度的幾組，其中高純組的純度要顯著高于原礦的純度，為石英砂純度提高找到了一個新的途徑。
?。?）發(fā)明了通過長短碳鏈的胺類陽離子捕收劑組合浮選技術，實現(xiàn)了中性條件下有效分離石英與長石、云母等雜質(zhì)，能夠有效地提高石英砂的純度，降低提純生產(chǎn)成本，而且整個提純過程沒有廢酸等污染物質(zhì)排放，技術和產(chǎn)品均具有良好的市場前景。
（4）提出利用微波處理和混合酸酸浸方法提純石英砂，F(xiàn)e的去除率一次處理可達到99.94%，這是目前已知石英砂提純中最高的Fe去除率，還利用微波處理大幅度降低了石英砂高溫氯化處理的溫度。
?。?）根據(jù)研究的凝固動力學理論，提出了花崗偉晶巖是優(yōu)秀高純石英砂原料的觀點，并且開發(fā)了相應的提純技術，首先用國產(chǎn)花崗偉晶巖為原料成功地制備出了具有與美國矽比科（原尤尼明）石英砂微觀結(jié)構(gòu)相似、羥基含量低的高純石英砂，純度達到4N7級，在高純石英砂行業(yè)產(chǎn)生了巨大反響，目前國內(nèi)已經(jīng)有多家公司和科研機構(gòu)根據(jù)該理論生產(chǎn)出了優(yōu)質(zhì)的高純石英砂，為我國突破高純石英砂領域“卡脖子”技術難題帶來了曙光。
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