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关系石英项目成败的关键点 — 访成都理工大学汪灵教授

发布时间:2019-04-26 04:29 来源:未知 编辑:admin

  硅产业是硅时代最重要的产业之一,石英是硅时代最重要的矿物资源之一。因此,加快石英矿物的研究进展,强化石英行业信息交流具有极其重要的意义。应此需求,2018第二届石英精细加工及应用技术交流会于11月21-22日在东海嘉臣国际大酒店盛大开幕,成都理工大学汪灵教授作了题为《石英的矿床工业类型与应用特点》的精彩报告,中国粉体网记者对汪灵教授进行了专访。

  石英的分布和应用十分广泛,既是重要的造岩矿物,也是一种十分重要的工业矿物。石英具有应用领域广、产品种类多、用量很大、工业产值大、价格悬殊巨大等特点。随着战略新兴产业的兴起和发展,石英的工业应用大大超越传统应用范围,尤其是在新材料新能源领域中得到广泛应用。

  汪灵教授一直致力于矿物功能材料的研究与应用,对石英矿物的研究工作已坚持了十多年,被问及此次来石英大会最深的感受,他表示:“石英是现今的一个热点,通过此次举办的石英大会把这个热点推向了一个高潮。”

  石英在自然界中的分布十分广泛,成因多种多样,但目前能够作为工业应用的石英矿物资源主要有7种矿床工业类型:天然水晶、石英砂岩、石英岩、脉石英、粉石英、天然石英砂和花岗岩石英。汪灵教授说:“不同的矿床类型受其成因影响导致它的组成和结构不一样,这个组成结构关系到石英后续的开发。”

  汪灵教授根据SiO2纯度及工业应用特点,将石英相关产品分为三大类:w(SiO2) 99%±,w(SiO2) 99%~99.9%,w(SiO2)99.9%。他强调指出:“石英工业应用与矿床工业类型存在密切关系,如何根据不同矿床工业类型石英的特点有针对性的开发与利用,关系到石英材料技术与项目的成败”。他还对7种石英矿床类型作了详细的解读,天然水晶适合雕刻各种工艺品;石英砂岩适用于制备几乎所有w(SiO2)99%±产品,但受粒度大小和角型因数影响,一些不适用于制备型砂、3D打印砂和石油支撑剂;石英岩适于制备金属硅,同时适用于不受粒度大小和角形因数影响其它w(SiO2) 99%±产品;脉石英适于制备硅微粉等w(SiO2) 99%~99.9%产品,高纯石英等w(SiO2) 99.9%产品以及石英板材等;粉石英适于制备陶瓷原料和硅微粉等;天然石英砂可以制备型砂、3D打印砂和石油支撑剂型砂,如果w(SiO2)达标,适用于w(SiO2) 99%其他产品;花岗岩石英可以用来制备高纯石英,但中国还没有找到这样的矿物资源。

  汪灵教授表示:“高纯石英技术有四个方面,即原料选择技术、加工工艺技术、加工装备技术以及质量检测技术,它们是既相互独立,又相互联系和相互制约的技术整体,发展我国高纯石英技术是一项系统工程”。

  目前高端高纯石英砂的国际市场几乎被美国尤尼明公司所垄断。为了打破美国企业对我国的技术封锁,汪灵教授团队从2008年开始,经过十年的努力,先后对产自全国近百个脉石英矿进行了深入研究,突破了高纯石英技术各项难点,授权国家发明专利7项,全面掌握了高纯石英产业化四大技术:原料遴选技术、加工工艺技术、生产装备技术、质量检测技术;技术指标稳定达到4N8纯度,并掌握了5N加工工艺的关键技术。但汪灵教授表示:“我国目前还没有4N8及以上高端产品生产能力,表明与国际先进水平的差距依然很大。”

  被问及接下来的研究方向,汪灵教授说:“想把最宝贵的时间都投入到石英的研究上,尤其是如何使国内4N8上的高纯石英高端产品四个技术上实现突破并推动产业化是工作的重点”。

  高纯石英是SiO2纯度大于99.9%的石英系列产品的总称。在美国不同品级高纯石英砂产品的价格相差很大,低端产品(w(SiO2 )≥99.9%)300美元/吨,中端产品(w(SiO2 )≥99.99%)500美元/吨,而标准级(w(SiO2 )≥99.998%)以上的高端产品起价是5000美元/吨,前几年的中国进口价达50000人民币/吨。

  高端高纯石英砂(SiO2≥99.998%,4N8)不仅是新材料,而且是关键基础材料。它是半导体、光伏、电子信息和高端电光源等生产必不可少的关键基础材料,也是制约我国芯片(晶圆)发展的关键技术瓶颈之一,在新材料、新能源和电子信息等战略性新兴产业以及国防军工、国家安全中具有十分重要地位和作用。因此,发展高端高纯石英砂产品具有极其重要的意义,这项工作任重而道远。

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