科技日报记者 陈曦 通讯员 焦德芳
记者22日从天津大学获悉，该校化工学院的科研团队将矿石中的“硅”元素，炼成了支撑光伏发电板、5G光纤等国家高科技产业的“黄金”——高纯石英矿。近日，自然资源部宣布将高纯石英矿正式列为我国第174号法定矿种。
高纯石英矿纯度高达99.995%，相当于每10万个原子中只有5个杂质。这种材料耐高温、绝缘性强，还能让光线“畅通无阻”，是制造光伏板高温炉管、光纤预制棒的核心原料。然而，全球90%的高端高纯石英砂曾长期依赖美国等国的矿山，我国科技产业一度面临“卡脖子”风险。
转机最终出现了，我国科学家在河南东秦岭和新疆阿勒泰发现了与美国矿床品质相近的高纯石英矿。但矿石的发现只是第一步，真正的挑战在于如何将这些“石头”变成能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破解这一难题的关键力量。团队研发的“氯硅烷精馏提纯工艺”，像一套精密的“分子筛”，将矿石中的杂质层层过滤，最终得到纯度极高的多晶硅。这项技术不仅让产品质量达到国际顶尖水平，还通过“多塔差压耦合”技术大幅降低能耗，实现了绿色制造。
更值得一提的是，团队发明了“一体化反应精馏技术”，将传统需要多道工序的硅烷制备过程浓缩到一个反应塔中完成。这种“一步到位”的工艺，让我国硅烷产量占到全球90%以上。颗粒硅作为新一代光伏材料，生产成本比传统工艺降低30%。
这些突破让我国半导体级高纯石英砂的年产能有望突破5万吨，中低端产品逐步实现自给自足。“过去需要进口的制造材料，如今通过我们的技术可以用本土矿石、自主技术提炼；曾经被外国企业垄断的定价权，正在因中国自有创新技术的崛起而松动。”天津大学化工学院研发团队负责人表示，“一块‘石头’的价值，不仅在于地下的储量，更在于实验室里的汗水和智慧。”
（天津大学供图）
