自然資源部高純石英資源開發(fā)利用工程技術創(chuàng)新中心揭牌

 7月5日，自然資源部高純石英資源開發(fā)利用工程技術創(chuàng)新中心在中國地質調查局鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所揭牌。成立創(chuàng)新中心，旨在集聚力量突破高純石英資源技術壁壘，確保我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)關鍵資源材料安全供給。

揭牌儀式

 雖然石英在自然界中分布廣泛，但純度很高的高純石英卻很稀少，主要應用于半導體芯片、太陽能光伏、光纖通信、航空航天、精密光學和特種玻璃等高新技術產(chǎn)業(yè)，是發(fā)展高新技術產(chǎn)業(yè)不可缺少且無法替代的重要功能性材料。4N8級及以上高端高純石英產(chǎn)品，我國則主要從國外高價進口。

 高純石英的稀缺性主要體現(xiàn)在全球高純石英原料礦床極為稀缺，且部分礦床儲量有限，提純技術研發(fā)壁壘高等方面。有資料顯示，全球可加工4N5級及以上質量的高純石英礦床極為稀少、分布不均，主要分布于美國、挪威、俄羅斯、澳大利亞、印度等國家。目前全球開發(fā)利用的高純石英礦床類型主要包括花崗偉晶巖型、熱液脈型以及水晶等，其中美國花崗偉晶巖型石英資源品質好、規(guī)模大，約占全球已發(fā)現(xiàn)高純石英資源總量的90%。由于全球石英礦雜質存在差異，需要不同的技術解決不同礦源的提純問題。朝陽石英砂中部分雜質可通過磁選、酸洗等方式降低，但如果存在較多晶格雜質及微小礦物包裹體、氣液包裹體等雜質，去除這些雜質是提純技術的難點，同時要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，還要在去除氣液包裹體的基礎上再降低成本，更是難上加難，這也是提純研發(fā)技術壁壘高的原因所在，所以高純石英的高端產(chǎn)品堪稱二氧化硅中的“大熊貓”。

 自然資源部高純石英資源開發(fā)利用工程技術創(chuàng)新中心依托鄭州綜合利用所建設運行，聯(lián)合中國礦業(yè)大學（北京）、連云港福東正佑照明電器有限公司共同建設。

 該中心的定位是圍繞高純石英資源地質找礦、提純評價、材料制備等領域，聚焦高純石英開發(fā)利用技術創(chuàng)新和工程化研發(fā)，開展高純石英原料快速識別篩選、地質找礦、除雜提純、高純高端材料研發(fā)，集聚力量進行原創(chuàng)性引領性科技攻關，在高純石英資源地質找礦、深度提純、材料應用等方面攻克關鍵技術，突破低流體包裹體原料選擇、雜質靶向去除等“卡脖子”問題，并發(fā)展成為高純石英開發(fā)利用新技術推廣、新材料應用、新設備驗證等系列成果輻射源和孵化器。同時構建石英資源、礦物基因、高端材料三位一體的綜合評價體系，形成適合我國高純石英資源找礦、提純加工、分析檢測、質量評價的標準體系，建立不同行業(yè)用高純朝陽石英砂產(chǎn)品質量標準及配套的分析測試標準，開展開發(fā)利用工程化應用和產(chǎn)業(yè)化示范，助推我國高純石英原料國產(chǎn)替代，提升我國高純石英資源開發(fā)利用能力，支撐戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)關鍵資源材料安全供給。

 該中心自2022年8月獲自然資源部批準建設以來，充分依托高校、科研院所、行業(yè)龍頭企業(yè)的學科優(yōu)勢和科研資源，“產(chǎn)學研用”相結合，強強聯(lián)合、優(yōu)勢集成，協(xié)同開展關鍵技術攻關、成果轉化和技術服務，統(tǒng)籌資源鏈、創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。

 該中心獲批至今雖然建設時間不足一年，但已經(jīng)取得積極成效和顯著進展。

 高純石英地質找礦取得新突破，有力保障國家能源資源安全。中心瞄準資源規(guī)模大、品質穩(wěn)定的偉晶巖型高純石英資源，開展成礦地質條件和典型礦床成礦規(guī)律研究，總結形成“構造特征+礦物組合+石英標型”野外找礦標志，初步建立了偉晶巖型高純石英資源找礦方法；在全國各地提取1200多個樣本，新發(fā)現(xiàn)可制備4N級以上高純石英礦點26處，提交4N5級及以上高純石英礦產(chǎn)地2處。

 開創(chuàng)性建立全鏈條調查評價體系，實現(xiàn)資源精準調查評價。開創(chuàng)性地建立國內唯一的高純石英“成礦遠景區(qū)預測-調查區(qū)圈定-樣品精準采集-預處理-選礦深度除雜-化學深度提純-產(chǎn)品檢測分析”的全鏈條調查評價體系，實現(xiàn)了高純石英資源潛力精準評價，形成高純石英原料識別篩選、高純石英原料高純化評價、流體包裹體識別與評價、石英粒度調控、痕量雜質元素檢測、產(chǎn)品質量等級評價等系列專利技術，建立了高純石英產(chǎn)品分析測試平臺，編制完成《高純石英用硅質原料綜合利用評價工作指南》行業(yè)標準送審稿，為高純石英資源利用評價提供指導。

 研發(fā)雜質定向去除“殺手锏”技術，實現(xiàn)4N8級高純石英重大突破。鑒于高純石英中雜質元素含量及分布決定著高純石英的應用性能和產(chǎn)品方案，該中心在研究雜質賦存狀態(tài)與提純工藝的關系基礎上，利用新疆阿爾泰地區(qū)優(yōu)選樣品BY7-5偉晶巖型高純石英進行深度提純，形成了高純石英中Ca等雜質元素定向去除技術，高純石英產(chǎn)品純度達到99.9983%，且Al、Ti、Ca、K、Na、Li等6種關鍵雜質元素含量符合高純石英坩堝材料要求，這是首次利用國內偉晶巖型石英資源成功制備出4N8級以上高純朝陽石英砂產(chǎn)品，是實現(xiàn)高端高純石英國產(chǎn)化替代邁出的關鍵一步。