中國粉體網訊 在半導體芯片、太陽能光伏等戰略新興產業中，高純石英是不可或缺的關鍵基礎材料，其純度直接影響產品性能。近日，超純礦物新材料產業技術研究院研發團隊成功攻克白崗巖型高純石英原料精細分離難題，相關技術成果已獲國家發明專利授權，為我國高純石英國產化生產開辟了新路徑。
高純石英：“卡脖子”材料的國產化困境
高純石英是指SiO2純度達99.99%以上的石英砂，而半導體等高端領域所需的SiO2純度需≥99.998%，且對Li、Na、Ca等元素含量有嚴格限制。長期以來，全球高端高純石英市場被美國北卡羅來納州Spruce Pine的白崗巖型資源壟斷，我國雖已能制備純度達標產品，但Ca元素含量與國際頂尖水平（如美國尤尼明公司IOTA-CG產品Ca<0.6ppm）仍有差距。
傳統提純技術面臨雙重挑戰：一方面，陽離子反浮選體系對長石捕收能力有限，且難以去除礦漿中CaF沉淀；另一方面，現有工藝產生的大量固廢無法有效處理，不僅造成環境污染，還導致資源浪費。
“定向浮選+多級酸浸”實現精準提純
研發團隊創新提出“云母、長石優先浮選+CaF定向浮選”耦合工藝，通過多段物理化學分離手段，實現了雜質的精準去除。該方法主要包括以下核心步驟：
1.破碎磨礦與磁選除鐵：將白崗巖原料破碎磨礦后篩分至-80~+200目，通過兩段高梯度磁選（第一段磁場強度1.2~1.5T，第二段1.7~2.0T）去除含鐵磁性物質，獲得高純石英毛砂。
2.優先浮選分離脈石：采用“一粗一掃”工藝浮選云母，“一粗兩掃”工藝浮選長石。通過調控pH值（云母浮選pH3~4，長石浮選pH2~3），搭配硅酸鹽類抑制劑（UP-1、UP-2）和陰陽離子捕收劑（NY-1、NY-2），實現云母、長石與石英的高效分離。
3.定向Ca浮選除雜：針對Ca元素設計堿性浮選體系（pH10~11），利用脂肪酸類陰離子捕收劑（NY-3）靶向吸附含CaF的石英顆粒，實現Ca元素的定向去除。
4.高溫酸浸深度提純：對石英精礦進行“兩次震蕩酸浸+煅燒水淬”處理。酸浸采用鹽酸、氫氟酸、硝酸的混合酸（質量分數10%~20%），煅燒溫度控制在800~1200℃，最終獲得高純石英。
白崗巖型高純石英原料的精細分離方法的工藝流程示意圖
純度與環保雙突破
該技術制備的高純石英性能達到國際先進水平：SiO2純度≥99.998%，Ca元素含量≤0.8ppm，Li、Na、K等雜質元素含量均低于1ppm，完全滿足半導體、光伏等高端領域需求。
與傳統工藝相比，新方法優勢顯著：Ca元素含量較傳統工藝降低50%以上，雜質總量減少約16%，通過全流程資源綜合利用，解決了白崗巖提純過程中的固廢難題，避免環境污染的同時增加了云母、長石等副產品的經濟價值，且首次將陰陽離子捕收劑聯合應用于高純石英分離，突破了傳統陽離子體系對CaF吸附顆粒捕收能力不足的瓶頸。
傳統流程下石英精礦浮選后精礦顯微鏡下形態
該發明工藝流程下石英精礦浮選后精礦顯微鏡下形態
小結
該技術的突破對我國戰略性新興產業發展具有重要意義：打破國外對白崗巖型高純石英的壟斷，為半導體、光伏等產業提供自主可控的原材料保障，帶動非金屬礦選礦技術進步，相關工藝或可拓展應用于其他稀有金屬礦物的精細分離。
來源：國家知識產權局
(中國粉體網編輯整理/九思)
注:圖片非商業用途，存在侵權告知刪除
