自然資源部高純石英資源開發(fā)利用工程技術(shù)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(shù)創(chuàng)新中心在中國(guó)地質(zhì)調(diào)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(shù)壁壘，確保我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)關(guān)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(yīng)用于半導(dǎo)體芯片、太陽(yáng)能光伏、光纖通信、航空航天、精密光學(xué)和特種玻璃等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，是發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不可缺少且無(wú)法替代的重要功能性材料。4N8級(jí)及以上高端高純石英產(chǎn)品，我國(guó)則主要從國(guó)外高價(jià)進(jìn)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(chǔ)量有限，提純技術(shù)研發(fā)壁壘高等方面。有資料顯示，全球可加工4N5級(jí)及以上質(zhì)量的高純石英礦床極為稀少、分布不均，主要分布于美國(guó)、挪威、俄羅斯、澳大利亞、印度等國(guó)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(guó)花崗偉晶巖型石英資源品質(zhì)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(zhì)存在差異，需要不同的技術(shù)解決不同礦源的提純問題。石英砂中部分雜質(zhì)可通過(guò)磁選、酸洗等方式降低，但如果存在較多晶格雜質(zhì)及微小礦物包裹體、氣液包裹體等雜質(zhì)，去除這些雜質(zhì)是提純技術(shù)的難點(diǎn)，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，還要在去除氣液包裹體的基礎(chǔ)上再降低成本，更是難上加難，這也是提純研發(fā)技術(shù)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(shù)創(chuàng)新中心依托鄭州綜合利用所建設(shè)運(yùn)行，聯(lián)合中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）、連云港福東正佑照明電器有限公司共同建設(shè)。

 該中心的定位是圍繞高純石英資源地質(zhì)找礦、提純?cè)u(píng)價(jià)、材料制備等領(lǐng)域，聚焦高純石英開發(fā)利用技術(shù)創(chuàng)新和工程化研發(fā)，開展高純石英原料快速識(shí)別篩選、地質(zhì)找礦、除雜提純、高純高端材料研發(fā)，集聚力量進(jìn)行原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān)，在高純石英資源地質(zhì)找礦、深度提純、材料應(yīng)用等方面攻克關(guān)鍵技術(shù)，突破低流體包裹體原料選擇、雜質(zhì)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(shù)推廣、新材料應(yīng)用、新設(shè)備驗(yàn)證等系列成果輻射源和孵化器。同時(shí)構(gòu)建石英資源、礦物基因、高端材料三位一體的綜合評(píng)價(jià)體系，形成適合我國(guó)高純石英資源找礦、提純加工、分析檢測(cè)、質(zhì)量評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)體系，建立不同行業(yè)用高純石英砂產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及配套的分析測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，開展開發(fā)利用工程化應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化示范，助推我國(guó)高純石英原料國(guó)產(chǎn)替代，提升我國(guó)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(guān)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(zhǔn)建設(shè)以來(lái)，充分依托高校、科研院所、行業(yè)龍頭企業(yè)的學(xué)科優(yōu)勢(shì)和科研資源，“產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、優(yōu)勢(shì)集成，協(xié)同開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、成果轉(zhuǎn)化和技術(shù)服務(wù)，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(shè)時(shí)間不足一年，但已經(jīng)取得積極成效和顯著進(jìn)展。

 高純石英地質(zhì)找礦取得新突破，有力保障國(guó)家能源資源安全。中心瞄準(zhǔn)資源規(guī)模大、品質(zhì)穩(wěn)定的偉晶巖型高純石英資源，開展成礦地質(zhì)條件和典型礦床成礦規(guī)律研究，總結(jié)形成“構(gòu)造特征+礦物組合+石英標(biāo)型”野外找礦標(biāo)志，初步建立了偉晶巖型高純石英資源找礦方法；在全國(guó)各地提取1200多個(gè)樣本，新發(fā)現(xiàn)可制備4N級(jí)以上高純石英礦點(diǎn)26處，提交4N5級(jí)及以上高純石英礦產(chǎn)地2處。

 開創(chuàng)性建立全鏈條調(diào)查評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)資源精準(zhǔn)調(diào)查評(píng)價(jià)。開創(chuàng)性地建立國(guó)內(nèi)唯一的高純石英“成礦遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測(cè)-調(diào)查區(qū)圈定-樣品精準(zhǔn)采集-預(yù)處理-選礦深度除雜-化學(xué)深度提純-產(chǎn)品檢測(cè)分析”的全鏈條調(diào)查評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)了高純石英資源潛力精準(zhǔn)評(píng)價(jià)，形成高純石英原料識(shí)別篩選、高純石英原料高純化評(píng)價(jià)、流體包裹體識(shí)別與評(píng)價(jià)、石英粒度調(diào)控、痕量雜質(zhì)元素檢測(cè)、產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)等系列專利技術(shù)，建立了高純石英產(chǎn)品分析測(cè)試平臺(tái)，編制完成《高純石英用硅質(zhì)原料綜合利用評(píng)價(jià)工作指南》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)送審稿，為高純石英資源利用評(píng)價(jià)提供指導(dǎo)。

 研發(fā)雜質(zhì)定向去除“殺手锏”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)4N8級(jí)高純石英重大突破。鑒于高純石英中雜質(zhì)元素含量及分布決定著高純石英的應(yīng)用性能和產(chǎn)品方案，該中心在研究雜質(zhì)賦存狀態(tài)與提純工藝的關(guān)系基礎(chǔ)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(jìn)行深度提純，形成了高純石英中Ca等雜質(zhì)元素定向去除技術(shù)，高純石英產(chǎn)品純度達(dá)到99.9983%，且Al、Ti、Ca、K、Na、Li等6種關(guān)鍵雜質(zhì)元素含量符合高純石英坩堝材料要求，這是首次利用國(guó)內(nèi)偉晶巖型石英資源成功制備出4N8級(jí)以上高純石英砂產(chǎn)品，是實(shí)現(xiàn)高端高純石英國(guó)產(chǎn)化替代邁出的關(guān)鍵一步。