近十年來(lái)，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院陳健研究員深耕石英砂提純與深加工領(lǐng)域，為我國高純石英砂技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了突出貢獻。為此，粉體技術(shù)網(wǎng)近日專(zhuān)程前往安徽合肥，對陳健研究員進(jìn)行了專(zhuān)題采訪(fǎng)。
 

　　
　　粉體技術(shù)網(wǎng)：陳研究員，您好，請先簡(jiǎn)單介紹一下國內外高純石英砂的情況？
　　
　　陳健研究員：近兩年，受光伏市場(chǎng)影響，高純石英砂很火，尤其是坩堝用高純石英砂，供不應求，價(jià)格也是水漲船高；但近期價(jià)格又開(kāi)始降了，相信接下來(lái)一段時(shí)間，價(jià)格還會(huì )繼續降。
　　國外高純石英砂生產(chǎn)商主要是矽比科（原尤尼明）、挪威TQC，其中矽比科占主導地位，國內企業(yè)主要是石英股份。
　　
　　粉體技術(shù)網(wǎng)：哪種類(lèi)型的石英礦能生產(chǎn)高純石英砂？
　　
　　陳健研究員：目前，用于生產(chǎn)高純石英砂的主流礦主要有2種：一種是花崗偉晶巖礦，以美國Spruce Pine礦床為主，很獨特，雖然品位不高，但石英中的包裹體少，矽比科和挪威TQC用的都是這個(gè)礦，礦體儲量大，適合長(cháng)期加工提純使用；另一類(lèi)屬于脈石英礦，該類(lèi)礦單個(gè)礦體儲量不大、分布零散，大多數是雞窩礦，100個(gè)脈石英礦中，能有1個(gè)能做高純石英原料就已經(jīng)很不錯了。
　　
　　粉體技術(shù)網(wǎng)：高純石英砂生產(chǎn)的難點(diǎn)在哪里？
　　
　　陳健研究員：高純石英砂生產(chǎn)，七分看礦石，三分靠技術(shù)。第一個(gè)難點(diǎn)就是要找到好礦石，第二個(gè)是Al、Ti等雜質(zhì)和包裹體的去除技術(shù)。
　　
　　粉體技術(shù)網(wǎng)：國內高純石英砂提純技術(shù)，與美國技術(shù)差距大嗎？
　　
　　陳健研究員：整體來(lái)看，國內外提純技術(shù)都差不多，甚至我們在某些方面還領(lǐng)先于美國。
　　
　　粉體技術(shù)網(wǎng)：國內的脈石英、花崗偉晶巖能生產(chǎn)高純石英砂嗎？分布在哪里？
　　
　　陳健研究員：國內的脈石英礦很多，并且分布廣泛，但能做高純石英砂的不多，并且儲量都很小，很難做到穩定供應。
　　花崗偉晶巖的話(huà)，我是這項技術(shù)的發(fā)明人，是國內首先提出用花崗偉晶巖做高純石英砂的原料，并且也是在國內第一次用國產(chǎn)的花崗偉晶巖做出了高純石英砂，純度可以達到4N7級，這對國內高純石英砂行業(yè)來(lái)說(shuō)，可以說(shuō)是一個(gè)重大突破。因為與雞窩礦的脈石英相比，花崗偉晶巖礦儲量非常大，像河南秦嶺、新疆阿勒泰等地都有。
　　
　　粉體技術(shù)網(wǎng)：國內采用花崗偉晶巖制備高純石英砂的技術(shù)進(jìn)展是什么情況？有企業(yè)在工業(yè)化生產(chǎn)了嗎？
　　
　　陳健研究員：以前國內的高純石英砂是用脈石英做原料生產(chǎn)的，現在高純石英砂的幾家主流廠(chǎng)家都在用花崗偉晶巖做高純石英砂，已經(jīng)在行業(yè)占到了一個(gè)不小的比例，至少有10家已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)了。預計未來(lái)兩三年，花崗偉晶巖提純技術(shù)會(huì )逐步成熟，取代脈石英成為高純石英砂的主要原料。
　　
　　粉體技術(shù)網(wǎng)：有沒(méi)有快速判斷石英礦能否做高純石英砂的方法？
　　
　　陳健研究員：目前來(lái)看，還沒(méi)有。首先，可以根據國家標準、地方標準或者企業(yè)標準對石英原礦進(jìn)行檢測對比分析，做出一個(gè)初步的判斷；之后，則需要用高純石英砂產(chǎn)品進(jìn)行下游應用測試，比如做成石英坩堝，根據氣泡、黑點(diǎn)及使用壽命等多方評估，才能最終判定這個(gè)礦石能否生產(chǎn)高純石英砂，這個(gè)過(guò)程可以說(shuō)是費時(shí)、費力、費錢(qián)。
　　
　　粉體技術(shù)網(wǎng)：最近呢，有一些企業(yè)也在積極開(kāi)展合成石英砂項目？這會(huì )對天然石英砂有影響嗎？
　　
　　陳健研究員：目前國內確實(shí)有一些企業(yè)在做合成石英砂，有的甚至也可以做坩堝內層砂，但是基本都處于實(shí)驗室或者中試階段，工業(yè)化生產(chǎn)的暫時(shí)沒(méi)有。合成石英砂也是一個(gè)發(fā)展趨勢，未來(lái)可能與天然石英砂在應用上互補吧?！　?br /> 　　

　　
　　博士，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院/合肥綜合性國家科學(xué)中心研究員，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士導師，加拿大籍專(zhuān)家，中國科學(xué)院“百人計劃”入選者，九三學(xué)社中央促創(chuàng )工委委員，中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會(huì )石英及石英材料專(zhuān)委會(huì )常務(wù)理事。主要研究方向為石英砂提純與深加工、高純硅材料提純與應用、高純硅材料檢測技術(shù)。已經(jīng)申報發(fā)明專(zhuān)利20余項，發(fā)表SCI論文100余篇?！　?br /> 　　
　　在石英砂提純方面，主要研究成果如下：
　?。?）發(fā)現了新型低成本綠色捕收劑聚醚胺（PEA），該捕收劑對環(huán)境友好，可在零度到室溫均呈現為液態(tài)，克服了傳統的捕收劑難溶于水，對浮選溫度敏感的問(wèn)題；該捕收劑還可在pH值2-10的范圍內，特別是自然pH條件下對石英砂進(jìn)行有效捕收。
　　
　?。?）提出了利用PEA捕收劑的吸附量與石英砂的雜質(zhì)含量有關(guān)的現象，采用浮選法將石英砂進(jìn)行純度分級，成功地將天然石英砂分級成為不同純度的幾組，其中高純組的純度要顯著(zhù)高于原礦的純度，為石英砂純度提高找到了一個(gè)新的途徑。
　　
　?。?）發(fā)明了通過(guò)長(cháng)短碳鏈的胺類(lèi)陽(yáng)離子捕收劑組合浮選技術(shù)，實(shí)現了中性條件下有效分離石英與長(cháng)石、云母等雜質(zhì)，能夠有效地提高石英砂的純度，降低提純生產(chǎn)成本，而且整個(gè)提純過(guò)程沒(méi)有廢酸等污染物質(zhì)排放，技術(shù)和產(chǎn)品均具有良好的市場(chǎng)前景。
　　
　?。?）提出利用微波處理和混合酸酸浸方法提純石英砂，Fe的去除率一次處理可達到99.94%，這是目前已知石英砂提純中最高的Fe去除率，還利用微波處理大幅度降低了石英砂高溫氯化處理的溫度。
　　
　?。?）根據研究的凝固動(dòng)力學(xué)理論，提出了花崗偉晶巖是優(yōu)秀高純石英砂原料的觀(guān)點(diǎn)，并且開(kāi)發(fā)了相應的提純技術(shù)，首先用國產(chǎn)花崗偉晶巖為原料成功地制備出了具有與美國矽比科（原尤尼明）石英砂微觀(guān)結構相似、羥基含量低的高純石英砂，純度達到4N7級，在高純石英砂行業(yè)產(chǎn)生了巨大反響，目前國內已經(jīng)有多家公司和科研機構根據該理論生產(chǎn)出了優(yōu)質(zhì)的高純石英砂，為我國突破高純石英砂領(lǐng)域“卡脖子”技術(shù)難題帶來(lái)了曙光。