建立公告！汇聚力量突破高纯度石英资源的技术壁垒！
最近，国家自然资源部下属的高纯石英资源开发与利用工程技术创新中心在中国地质调查局郑州矿产资源综合利用研究所正式启动。该创新中心的建立旨在汇聚力量，突破高纯石英资源的技术壁垒，确保中国关键战略新兴产业资源和材料的安全供应。
二氧化硅中的“巨型熊猫”
尽管石英在自然界中分布广泛，但高纯度的高纯石英却十分稀缺。它主要用于半导体芯片、太阳能光伏、光纤通信、航空航天、精密光学和特种玻璃等高科技行业。它是发展高科技产业所必需且不可替代的功能材料。中国主要以高价进口4N8及以上等级的高端高纯石英产品。
高纯度石英的稀缺性主要体现在全球高纯度石英原料矿床的极度稀缺和分布不均上。它们主要分布在美国、挪威、俄罗斯、澳大利亚和印度等国家。目前，全球开发的高纯度石英矿床主要包括花岗岩伟晶岩型、热液脉型和晶体矿床。其中，美国的花岗岩伟晶岩型石英资源质量好、规模大，约占全球已发现高纯度石英资源总量的90%。由于全球石英矿床中杂质的差异，处理不同来源的纯化问题需要不同的技术。石英砂中的一些杂质可以通过磁选和酸洗等方法减少，但如果存在大量的晶格杂质，以及微小矿物包裹体和流体包裹体，去除这些杂质就成为纯化技术中的一项挑战。此外，在去除流体包裹体的基础上实现工业化和降低成本更是难上加难，这就是为什么在纯化研发中存在高技术壁垒。因此，高纯度石英的高端产品可以被视为二氧化硅的“国宝”。
结合产业、学术、研究和应用
自然资源部高纯度石英资源开发与利用工程技术创新中心依托郑州矿产资源综合利用研究院进行建设和运营。该中心由中国矿业大学（北京）与连云港富东正友照明电器有限公司共同建设。
该中心旨在专注于高纯度石英资源的地质勘探、纯化评估和材料制备。它的目标是集中力量在高纯度石英的开发和利用方面进行技术创新和工程研究与开发。该中心开展高纯度石英原材料的快速识别和筛选、地质勘探、杂质去除和纯化，以及高纯度高端材料的开发。它旨在汇聚力量，引领高纯度石英资源的地质勘探、深度纯化和材料应用方面的原创性和创新性科技突破。它寻求克服关键技术挑战，如低流体包裹体原材料的选择和针对性去除杂质。此外，它的目标是发展成为高纯度石英开发和利用中新技术、应用和设备推广的辐射源和孵化器。此外，中心还旨在建立一个综合评估系统，评估石英资源、矿物基因和高端材料，并形成适用于中国高纯度石英资源的勘探、纯化加工、分析测试和质量评估的标准化体系。它将为不同产业的高纯度石英砂产品制定质量标准和相应的分析测试标准。中心还将开展工程应用、工业化示范，并推动国产高纯度石英原材料的替代，提高中国在高纯度石英资源开发和利用方面的能力，支持关键战略新兴产业资源和材料的安全供应。
自2022年8月获得自然资源部的建设批准以来，中心充分依靠高校、研究机构和行业领先企业的学科优势和科研资源，结合产业、学术、研究和应用，整合优势协作开展关键技术研发、成果转化和技术服务。它协调资源链、创新链和产业链的发展。
重要的研发进展
虽然自批准以来中心的建设时间不到一年，但已经取得了积极的成果和显著的进展。
在高纯石英的地质勘探方面取得了新突破，有效保障了国家能源和资源安全。中心重点关注规模大、质量稳定的花岗岩伟晶岩型高纯石英资源，开展成矿地质条件和典型矿床成矿规律的研究，总结“构造特征 + 矿物组合 + 石英类型性”的现场勘探标志。初步建立了花岗岩伟晶岩型高纯石英资源的矿石勘探方法。从全国各地收集了1200多个样本，发现了26个能够生产4N级及以上的新高纯石英矿点。已识别出两个4N5级及以上的高纯石英矿床。
已经建立了一个覆盖整个过程的综合调查和评估系统，以实现精确的资源调查和评估。建立了一个开创性的综合调查和评估系统，即“前景矿化区预测 - 调查区划分 - 精确样品采集 - 预处理 - 通过选矿进行深度去杂 - 化学深度净化 - 产品检测和分析”。该系统能够精确评估高纯度石英资源的潜力，并开发了一系列专利技术，包括高纯度石英原材料的识别和筛选、高纯度石英净化的评估、流体包裹体的识别和评估、石英粒度控制、微量杂质元素的检测以及产品质量评估。此外，还建立了高纯度石英产品分析和检测平台，并完成了行业标准“高纯度石英用硅质原材料综合评估指南”的草案，并提交审查，为高纯度石英资源利用的评估提供指导。
一种针对杂质去除的 "杀手级" 技术已经开发出来，在4N8级高纯石英方面取得了重大突破。考虑到高纯石英中杂质元素的含量和分布决定了其应用性能和产品解决方案，中心基于杂质出现状态与净化过程之间的关系，利用来自新疆阿尔泰地区的BY7-5花岗岩伟晶岩高纯石英样品进行了深度净化。它开发了一种针对高纯石英中诸如钙等杂质元素的去除技术，达到了高纯石英产品的99.9983%纯度。包括铝、钛、钙、钾、钠和锂在内的6种关键杂质元素的含量满足高纯石英坩埚材料的要求。这是首次成功制备出4N8级及以上的高纯石英砂产品，使用的是国内可获得的花岗岩伟晶岩石英资源。
