天津大学帮助中国高纯石英矿打破国际垄断

日前，自然资源部发布消息，高纯石英矿正式成为中国第174号法定矿种。这块看似普通的“石头”是光伏发电板、5g光纤等现代科技产品的“隐形基石”。在此背后，天津大学化工学院的科研团队用几十年的创新，将矿石中的“硅”元素提炼成支撑中国高新技术产业的“黄金”。

高纯石英矿的“奇妙”之处在于，纯到极致的二氧化硅纯度高达99.995%(相当于每10万个原子中只有5个杂质)。这些材料耐高温、绝缘性强，能使光源“畅通无阻”。它们是制造光伏板高温炉管和光纤预制棒的关键原料。然而，世界上90%的高端高纯石英砂长期依赖美国等国的矿山，中国科技产业一度面临“卡脖子”的风险。

中国科学家在河南东秦岭和新疆阿勒泰发现了与美国矿床质量相似的高纯石英矿。但矿石的发现只是第一步，真正的挑战是如何将这些“石头”变成可用于高科技产品制造的“超纯材料”。

天津大学化工学院的科研团队是解决这一问题的关键力量。他们开发的“氯硅烷蒸馏净化工艺”就像一套精密的“分子筛”，一层一层地过滤矿石中的杂质，最终得到高纯度的多晶硅。该技术不仅使产品质量达到世界顶级水平，而且通过“多塔差压莲藕”技术大大节能降耗，完成了绿色制造。

此外，天津大学化工学院团队还创造了“综合反应蒸馏技术”，将需要多道工序的传统硅烷制备工艺浓缩成反应塔。这种“一步到位”的工艺使中国的硅烷产量占世界的90%以上，成为颗粒硅制造的“技术心脏”。颗粒硅作为新一代光伏材料，生产成本比传统工艺低30%，为世界新能源发展注入了“中国动力”。

据报道，这些突破预计中国半导体级高纯石英砂年产能将超过5万吨，中低端商品将逐步实现自给自足。“过去需要进口的生产材料现在可以通过我们的技术从当地矿石和独立技术中提取;由于中国自身创新技术的兴起，被外国企业垄断的定价权正在放松。”天津大学化工学院研发团队负责人说：“一块‘石头’的价值不仅在于地下储量，还在于实验室的汗水和智慧。”