科技日報記者 陳曦 通訊員 焦德芳
記者22日從天津大學獲悉，該校化工學院的科研團隊將礦石中的“硅”元素，煉成了支撐光伏發電板、5G光纖等國家高科技產業的“黃金”——高純石英礦。近日，自然資源部宣布將高純石英礦正式列為我國第174號法定礦種。
高純石英礦純度高達99.995%，相當于每10萬個原子中只有5個雜質。這種材料耐高溫、絕緣性強，還能讓光線“暢通無阻”，是制造光伏板高溫爐管、光纖預制棒的核心原料。然而，全球90%的高端高純石英砂曾長期依賴美國等國的礦山，我國科技產業一度面臨“卡脖子”風險。
轉機最終出現了，我國科學家在河南東秦嶺和新疆阿勒泰發現了與美國礦床品質相近的高純石英礦。但礦石的發現只是第一步，真正的挑戰在于如何將這些“石頭”變成能用于高科技產品制造的“超純材料”。
天津大學化工學院的科研團隊是破解這一難題的關鍵力量。團隊研發的“氯硅烷精餾提純工藝”，像一套精密的“分子篩”，將礦石中的雜質層層過濾，最終得到純度極高的多晶硅。這項技術不僅讓產品質量達到國際頂尖水平，還通過“多塔差壓耦合”技術大幅降低能耗，實現了綠色制造。
更值得一提的是，團隊發明了“一體化反應精餾技術”，將傳統需要多道工序的硅烷制備過程濃縮到一個反應塔中完成。這種“一步到位”的工藝，讓我國硅烷產量占到全球90%以上。顆粒硅作為新一代光伏材料，生產成本比傳統工藝降低30%。
這些突破讓我國半導體級高純石英砂的年產能有望突破5萬噸，中低端產品逐步實現自給自足。“過去需要進口的制造材料，如今通過我們的技術可以用本土礦石、自主技術提煉；曾經被外國企業壟斷的定價權，正在因中國自有創新技術的崛起而松動。”天津大學化工學院研發團隊負責人表示，“一塊‘石頭’的價值，不僅在于地下的儲量，更在于實驗室里的汗水和智慧。”
（天津大學供圖）
