高純石英是半導(dǎo)體、光伏、精密光學(xué)、光纖通訊、高端照明等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不可缺少且無法替代的重要功能材料。我國高純石英產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈嚴(yán)重依賴境外礦石原料，尤其是半導(dǎo)體光伏行業(yè)必需的4N8級以上（15種雜質(zhì)元素總量＜20ppm，SiO2純度大于99.998%）的高純石英砂及其礦石原料幾乎完全來自美國、印度等國，對國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)安全帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
近年來，中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所新能源新材料礦產(chǎn)研究室在“戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查”工程指導(dǎo)下，依托“東部地區(qū)脈石英葉臘石等特種非金屬礦調(diào)查評價”“高純石英原料礦戰(zhàn)略研究與重點(diǎn)區(qū)調(diào)查評價”等地調(diào)項目、基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項目，以及企業(yè)委托的成果轉(zhuǎn)化項目，在建材地勘中心等單位的協(xié)助下，在高純石英原料提純技術(shù)攻關(guān)、地質(zhì)找礦與資源評價等方面取得了重要進(jìn)展。
一、優(yōu)化試驗(yàn)室選礦提純工藝，成功制備5N4級超純石英砂
項目組近年來搜集研究了國內(nèi)外大量不同類型的原料礦石?；诠に嚨V物學(xué)特征和選礦提純原理的研究成果，形成了基于原料可加工性的潛力樣品篩選原則，建立了一套涵蓋研磨分級、煅燒水淬、浮選、磁選、混合酸浸、氯化焙燒等工藝的試驗(yàn)室選礦提純流程，并通過優(yōu)化不同選礦提純環(huán)節(jié)的技術(shù)參數(shù)、迭代升級改造設(shè)備，不斷改進(jìn)選礦提純工藝。
2024年，利用優(yōu)化改進(jìn)后的提純工藝，針對國內(nèi)生產(chǎn)石英坩堝級高純石英砂的上市公司所提供的境外脈石英礦石原料，開展試驗(yàn)室選礦提純試驗(yàn)，成功制備5N4級超純石英砂（圖1），驗(yàn)證了項目組所建立的改進(jìn)型選礦提純工藝的有效性?！ ?/div>
圖1 5N4級脈石英型高純石英原料礦石手標(biāo)本和鏡下特征、選礦提純中雜質(zhì)元素含量變化規(guī)律及其測試分析數(shù)據(jù)
二、在國內(nèi)發(fā)現(xiàn)4處4N8~5N級高純石英原料礦，取得找礦重要進(jìn)展
項目組通過研究典型4N8級以上高純石英原料礦石的巖石學(xué)礦物學(xué)特征，發(fā)現(xiàn)了高純石英成礦過程的獨(dú)特控制機(jī)理，豐富了高純石英成礦理論，進(jìn)而指導(dǎo)地質(zhì)找礦和資源評價。2024年項目組在河北、山東等地，新發(fā)現(xiàn)了4處4N8~5N級高純石英原料礦產(chǎn)地（圖2），取得了顯著的找礦進(jìn)展。
圖2 5N級脈石英型高純石英原料礦野外采樣和鏡下顯微照片
下一步，新能源新材料礦產(chǎn)研究室將在資源所領(lǐng)導(dǎo)下，聚焦為國家找礦的主責(zé)任務(wù)，圍繞高純石英成礦機(jī)理、深度提純技術(shù)繼續(xù)展開研發(fā)攻關(guān)，力爭早日發(fā)現(xiàn)品質(zhì)穩(wěn)定、規(guī)模可觀、產(chǎn)業(yè)端可用的優(yōu)質(zhì)高純石英原料礦，保障國家資源安全。
資料來源：地調(diào)局資源所
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