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中國粉體網(wǎng)：大家好！我是中國粉體網(wǎng)的編輯記者安振華�！�2019全國石英大會(huì)”這兩天在徐州隆重召開。在此期間，我們將會(huì)邀請(qǐng)來自科研院所、高等院校的多位專家學(xué)者做客我們的對(duì)話欄目，并就石英的深度提純技術(shù)、高純石英行業(yè)如何做強(qiáng)、粉體技術(shù)工藝的重要性以及產(chǎn)學(xué)研協(xié)作等一系列議題發(fā)表他們的看法和建議，同時(shí)也介紹他們近期的一些科研成果�，F(xiàn)在坐在我身邊的這位是來自成都理工大學(xué)的汪靈教授，汪靈教授是我國礦物學(xué)及礦物材料學(xué)的知名專家，在石英礦物學(xué)與應(yīng)用領(lǐng)域取得了豐碩的研究成果。汪老師您好！

汪靈教授（以下簡稱“汪教授”）：你好。

© Song Weidong / Cnpowder.com.cn
汪靈教授

中國粉體網(wǎng)：通過您的研究，您認(rèn)為哪種類型的石英礦石資源比較適合提純？以及評(píng)價(jià)原礦提純效果的指標(biāo)有哪些？

汪教授：石英是一種非常重要的工業(yè)礦物，也是一種非常重要的造巖礦物，分布很廣，礦物的成因非常多樣，但是目前能夠被工業(yè)利用的、能夠達(dá)到工業(yè)化規(guī)模利用的有7種，這7種不能說哪一種好提純、哪一種不好提純，它們既然都是作為一種礦床工業(yè)類型，各自都有各自的用途，因?yàn)樘峒兪且粋�(gè)相對(duì)概念，它們?cè)诟髯缘膽?yīng)用領(lǐng)域的提純是有效的。比如說，石英砂巖，它是我們目前玻璃工業(yè)用石英砂、鑄造用型砂、部分3D打印砂、以及現(xiàn)在壓裂用石英砂主要的原料。它的化學(xué)成分指標(biāo)通常是SiO₂含量為2N（兩個(gè)9，即99%，下同）左右，按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，許多石英砂巖還是好提純的，它是按照工業(yè)產(chǎn)品的要求來進(jìn)行相對(duì)的提純。

有兩種礦床的工業(yè)類型，可能在提純上不適宜做太多的工作。第一種就是石英巖，石英巖實(shí)際上是石英砂巖等經(jīng)過后期重結(jié)晶等變質(zhì)作用而形成的，在變質(zhì)過程中原巖中的雜質(zhì)就被交結(jié)或包裹進(jìn)去了，由于它的工業(yè)用途一般是瞄準(zhǔn)SiO₂含量2N左右的，簡單去除表面或開采過程中帶入的泥土等雜質(zhì)是必要的，但如果過度地去提純也沒有什么意義。所以一般來講，石英巖一般不做更多的深度提純。還有一個(gè)天然的粉石英，超細(xì)的粉石英是一種含硅質(zhì)的巖石，受到風(fēng)化作用，能帶走的都被帶走了，二氧化硅比較穩(wěn)定就留下來了，天然超細(xì)粉石英由于很細(xì)，也不好深度提純。

每一種礦床工業(yè)類型在它的用途范圍內(nèi)都有好提純的，也有一些比較難提純的。比如說脈石英，一般原礦的SiO₂含量是2N甚至3N以上，如果按照普通玻璃對(duì)原料的要求，3N的脈石英根本就不需要提純了，但是脈石英有個(gè)特點(diǎn)就是，分布較廣，但儲(chǔ)量一般不大，不適合像石英砂巖、石英巖用于加工玻璃工業(yè)等大綜用途的石英砂，如果用它的話很快就用完了。脈石英需要進(jìn)一步提純?yōu)橄?a href="http://m.adcg.com.cn/zc/0533.html" target="_blank" style="color:#0000ff">硅微粉用2N到3N的，甚至是3N以上的高純石英，這個(gè)時(shí)候就涉及到提純問題了，這里面也有一些好提純的，也有一些不好提純的。實(shí)事上，根據(jù)我們的研究，同樣是脈石英，不同礦床或礦點(diǎn)的提純效果差別也非常大。

中國粉體網(wǎng)：高純石英技術(shù)都包括哪些方面，換句話說，石英砂企業(yè)應(yīng)當(dāng)從哪些方面入手來有效地提高石英砂產(chǎn)品的純度？另外，粉體的性質(zhì)及粉體加工工藝對(duì)于高端石英材料有什么影響？

汪教授：高純石英是一個(gè)大概念，按我的理解和定義，只要SiO₂的純度能夠達(dá)到3N以上，就應(yīng)該很純了，這個(gè)時(shí)候就可以定義為高純石英。但是根據(jù)它的提純加工的難易程度或用途和銷售價(jià)格，高純石英還可以劃分為低端、中端、高端的產(chǎn)品。我們一般根據(jù)國外的產(chǎn)品情況，把SiO₂含量為3N到4N的劃分為低端產(chǎn)品，許多脈石英的原料經(jīng)過一定的加工基本都能達(dá)到這個(gè)要求；4N到4N8的為中端產(chǎn)品，這個(gè)就不是所有的脈石英能夠達(dá)到要求的，其中一部分能夠達(dá)到要求。另外，4N8以上的被定義為高端產(chǎn)品，國內(nèi)還不能批量生產(chǎn)，還靠進(jìn)口解決，目前幾乎被美國尤尼明公司所壟斷。

這里面很大程度在于原料問題，過去我們老是覺得我們的提純技術(shù)問題，不如國外先進(jìn)，老在在這一塊兒做文章，后來發(fā)現(xiàn)進(jìn)入了一個(gè)誤區(qū)，實(shí)際上我們應(yīng)該轉(zhuǎn)變思維，應(yīng)該是去找天生麗質(zhì)、雜質(zhì)含量少、容易提純的原礦，美國尤尼明就是因?yàn)樗麄冞@樣的一個(gè)好礦，如果換成另一個(gè)礦，也就不一定能生產(chǎn)出尤尼明產(chǎn)品來。

高純石英技術(shù)，不只是高純石英提純加工技術(shù)，而是由四大技術(shù)組成，一是高純石英原料的遴選技術(shù)，怎么樣去判斷什么樣的礦是最好的；第二才是提純加工技術(shù)；第三是工業(yè)化技術(shù)，因?yàn)檫�有設(shè)備放大問題；第四是質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)。這里面最難的、目前首先需要解決的是高純石英的原料選擇技術(shù)，或者說是高純石英優(yōu)質(zhì)原料的找礦問題。這個(gè)行業(yè)現(xiàn)在面臨的問題，過去我們以為它是選礦問題，現(xiàn)在我們應(yīng)該換個(gè)思維，應(yīng)該是優(yōu)質(zhì)原料的找礦問題。很高興的是，我提出這個(gè)看法后，業(yè)內(nèi)已開始注意到這個(gè)問題，我們正在齊心協(xié)力地往這個(gè)方面攻關(guān)，現(xiàn)在已經(jīng)取得比較好的進(jìn)展了。

另外，在石英原料的應(yīng)用領(lǐng)域中涉及粉體的有一段，就是SiO₂含量2N到3N的，主要做硅微粉，是正兒八經(jīng)的粉體，其余的主要是砂，砂是有一定顆粒粒度要求的，粉體是很微細(xì)的。硅微粉這些年得益于我國產(chǎn)橡膠、塑料、電工等行業(yè)尤其是集成電路、電子信息等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，是石英比較新的用途，而且用量逐年增大、品種不斷豐富，目前國內(nèi)在滿足電工絕緣、普通集成電路需要的硅微粉方面解決得比較好。

我們國家今后還有一塊兒是需要努力的，就是芯片封裝用的硅微粉，進(jìn)口的芯片是已經(jīng)封裝好了的，目前芯片封裝級(jí)的硅微粉這塊的市場(chǎng)在國內(nèi)還沒有體現(xiàn)出來。但是隨著我國攻克芯片的技術(shù)難點(diǎn)，這塊的問題也將隨之提出來。目前來講，芯片封裝級(jí)的硅微粉是特殊的硅微粉，是球形的、不定形的、高純的二氧化硅粉體材料，也是粉體里極品級(jí)的材料。

中國粉體網(wǎng)：石英有哪些應(yīng)用領(lǐng)域的市場(chǎng)需求是比較大的？

汪教授：我們國家作為第二大經(jīng)濟(jì)體，對(duì)石英的需求量已經(jīng)超過美國，截至2018年4月份的數(shù)據(jù)，美國石英原料的用量是8000萬噸左右，但是他們有一半甚至超過一半的原料用在壓裂支撐劑用石英砂。我國去年同期有1億噸左右的石英使用量，第一主要是用在玻璃行業(yè)，因?yàn)槲覀儑�家是玻璃產(chǎn)能世界第一；第二是用在鑄造行業(yè)，因?yàn)槲覀儑�家是鋼鐵產(chǎn)能世界第一；還有一部分用在陶瓷、建筑裝飾和工業(yè)硅等，多晶硅、單晶硅都是以工業(yè)硅為基礎(chǔ)進(jìn)行深加工純化而來的。

在高純石英這塊兒，受價(jià)格等制約，我們的高端產(chǎn)品用量還不大，而是大多是中低端的產(chǎn)品。4N8以上的高端高純石英沒有穩(wěn)定批量的工業(yè)化產(chǎn)品出來，目前幾乎全部進(jìn)口美國尤尼明的產(chǎn)品。

中國粉體網(wǎng)：您認(rèn)為我國整個(gè)石英產(chǎn)業(yè)鏈要向更高層次、更高質(zhì)量方向上發(fā)展，目前比較缺乏的是什么？

汪教授：這次在徐州召開的2019石英大會(huì)，表明這方面的我國石英相關(guān)企業(yè)單位是相當(dāng)多的，僅僅以石英為主題，這樣一個(gè)會(huì)議有七八百人注冊(cè)參加，這在國內(nèi)所有其它非金屬礦種當(dāng)中，目前可能是罕見的，也可能是唯一的。

實(shí)際上來參會(huì)的大多是與硅產(chǎn)業(yè)相關(guān)的上游的、提供石英的企業(yè)，如果把下游的全都算進(jìn)來可不得了，比如就以玻璃為例，各種玻璃制品全部加起來就有兩三千個(gè)億的產(chǎn)值，我們目前玻璃的人均用量大概是15公斤，如果按照歐美的人均45公斤來算，我們的產(chǎn)能還要增加兩倍，我們的石英砂原料還要翻幾倍才夠，這還僅僅是普通玻璃。

高純石英是重要的基礎(chǔ)原材料，其中的高端產(chǎn)品是國家關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，也是一種礦物功能材料。以它為原料加工的下游的產(chǎn)品，各種各樣的石英制品、石英材料，那些產(chǎn)值可能還要大得很多。如果把單晶硅、多晶硅也算進(jìn)去的話，生產(chǎn)出的芯片的產(chǎn)值那就更大了。據(jù)有關(guān)資料，去年我們進(jìn)口芯片所花的外匯超過進(jìn)口石油和鐵礦石的總和。所以，我在2018全國石英大會(huì)上提出我們現(xiàn)在處于“硅時(shí)代”，并據(jù)此提出硅產(chǎn)業(yè)是硅時(shí)代最重要的產(chǎn)業(yè)之一，石英是硅時(shí)代最重要的礦物資源之一，這是很有道理的。

搞石英上游原材料這一塊兒，是支撐硅酸鹽工業(yè)和新材料以及電子信息等產(chǎn)業(yè)發(fā)展等很基礎(chǔ)的東西，但是，在上游還真沒有一家像樣的、全國性有影響的、乃至國際上有影響的世界級(jí)公司。但是在中下游的石英玻璃制品領(lǐng)域，已經(jīng)有一些企業(yè)崛起了，比如說菲利華，以高純石英為原料，做成石英玻璃制品，尤其是石英玻璃纖維，還有太平洋，它是用高純石英為原料主要做光電源用石英制品等。也就是說，有一些中下游企業(yè)是做得比較好的。

但是，以石英原料這個(gè)角度來看就沒有一家，目前供應(yīng)商企業(yè)還處在比較小、比較散、生產(chǎn)還比較落后、甚至對(duì)環(huán)境還有一定影響的階段。這方面要適應(yīng)我們國家硅產(chǎn)業(yè)整個(gè)大的發(fā)展，可能今后上游石英這一塊兒要通過技術(shù)、資源（包括資本和礦山）的整合才有可能。我也想過這個(gè)問題：為什么說沒有一家做得像尤尼明這么大型的石英原料公司？

石英這件事情看似簡單，但技術(shù)含量蠻高，石英本身的礦床工業(yè)類型就很復(fù)雜，每一種類型里又有不一樣的成礦地質(zhì)背景，一般人進(jìn)入這個(gè)行業(yè)還是一頭霧水，搞這個(gè)產(chǎn)業(yè)的人既要求有地質(zhì)學(xué)的知識(shí)，又要有材料學(xué)的知識(shí)，又要有選礦的知識(shí)，現(xiàn)在這些方面還沒有被整合起來。比如說，要做一個(gè)大的企業(yè)如果有資金、沒技術(shù)就不行，有技術(shù)、但沒礦山也不行，所以還是需要整合。

現(xiàn)在國家集成電路和芯片產(chǎn)業(yè)投資基金二期成立，這是很好的事情，石英屬于集成電路和芯片卡脖子的點(diǎn)位之一、技術(shù)攻關(guān)點(diǎn)之一、要突破的瓶頸之一，現(xiàn)在需要把資金、技術(shù)、還有礦山結(jié)合起來，才有可能做出像尤尼明這樣一個(gè)大型的企業(yè)出來，徹底突破高純石英高端產(chǎn)品的技術(shù)瓶頸。

高純石英的四個(gè)技術(shù)關(guān)鍵是找礦技術(shù)，我們?cè)谂�力，現(xiàn)在如果結(jié)合國家的集成電路和芯片發(fā)展戰(zhàn)略，有兩塊兒東西是需要攻克的，一個(gè)是用于晶圓用單晶硅，是特殊純度的，今天肖所長講到，這種單晶硅的純度是12N，石英和硅是兩個(gè)概念，硅是石英提純出來的，石英是硅的氧化物SiO₂，這12N的單晶硅不可能是在2N的石英坩堝里生長出來，SiO₂純度4N8以上是最基本的要求，只有它的污染最小，并能經(jīng)受單晶硅生長制備條件的考驗(yàn)，這是一個(gè)方面。

另外，晶圓做出來以后需要封裝，封裝需要球形硅微粉，球形硅微粉也是以高純石英為原料經(jīng)過后續(xù)加工得到的，這方面由于市場(chǎng)不在國內(nèi)，目前這個(gè)產(chǎn)品是日本技術(shù)領(lǐng)先。隨著我們國家在這一塊兒的突破，我們不可能指望用其它國家的球形硅微粉，這些都應(yīng)該作為集成電路和芯片的一套思路一并來布局。如果能夠納入這個(gè)計(jì)劃，加上我們科研人員多年持之以恒地研究積累，應(yīng)該說中國解決高純石英高端產(chǎn)品這種關(guān)系國家的重大問題是能夠解決的，我們也有這個(gè)信心！
 

中國粉體網(wǎng)：我們?cè)谧咴L企業(yè)調(diào)研過程中，發(fā)現(xiàn)有實(shí)力的石英砂企業(yè)表示很需要學(xué)術(shù)界的技術(shù)指導(dǎo)或者提供一些創(chuàng)新的思路，請(qǐng)問您的科研成果在企業(yè)中的應(yīng)用情況？以及您對(duì)我國的產(chǎn)學(xué)研協(xié)作的現(xiàn)狀是怎樣看的？

汪教授：上游石英原料企業(yè)整體還是比較散，小型的企業(yè)多，比如說做玻璃用石英砂的企業(yè)做得順風(fēng)順?biāo)�，它可能就沒有想過做其它產(chǎn)品，而一些高端產(chǎn)品還沒有開展起來，沒有競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的企業(yè)也不會(huì)介入，所以這方面還是比較薄弱的。

我們?cè)谧鲞@件事情的時(shí)候，基于我們對(duì)前面的攻克這個(gè)問題的基本的技術(shù)路徑，我們暫時(shí)沒有走產(chǎn)學(xué)研這一步，因?yàn)槲易顡?dān)心的是，某個(gè)企業(yè)說自己有一百萬噸的礦，委托我們做，然后，花了三五年，因?yàn)槊恳粋�(gè)礦都有一個(gè)提純極限，當(dāng)企業(yè)雄心勃勃把錢給你以后，本來只能做低端產(chǎn)品，他說要做成中端產(chǎn)品，你是做不出來的。你會(huì)為了他這一點(diǎn)所謂的協(xié)作費(fèi)耽誤很多年，回過頭，你會(huì)被別人甩遠(yuǎn)了。

這些年，我們之所以能夠做得很好，有了突破，是因?yàn)槲覀償[脫了這個(gè)東西�，F(xiàn)在我們國家自然科學(xué)基金也是蠻好的，我目前做這個(gè)工作主要是靠國家自然科學(xué)基金在資助，連續(xù)做了兩個(gè)高純石英的科研項(xiàng)目。這樣能夠使我不被不應(yīng)該做的事情牽著鼻子走，堅(jiān)持做了十多年，這樣我們把時(shí)間和精力騰出來，統(tǒng)攬全局，潛心鉆研，從真正的國家需求和國家戰(zhàn)略問題入手去解決卡脖子的問題。

但是我想，最后這些成果的推廣應(yīng)用當(dāng)然還是要走產(chǎn)學(xué)研之路，科研人員不可能自己有礦、有那么多資本，只有產(chǎn)學(xué)研合作才可能成果轉(zhuǎn)化，這也國家高校雙一流學(xué)科建設(shè)的基本要求。但是目前這個(gè)行業(yè)盡管都很重視，但還是沒有真正起來。所以從我課題組的角度，瞄準(zhǔn)的是更高端的，國家的關(guān)鍵需求和關(guān)鍵用途方面。我們期待與有關(guān)方面合作，做大做強(qiáng)石英原料企業(yè)，共同實(shí)現(xiàn)這個(gè)石英行業(yè)的中國夢(mèng)！

中國粉體網(wǎng)：感謝汪教授接受我們的采訪，今天的采訪到此結(jié)束。謝謝。

（本文由中國粉體網(wǎng)編輯記者依據(jù)采訪視頻整理而成，經(jīng)汪教授審訂。）

附：汪靈教授簡介

汪靈，國家二級(jí)教授，博士生導(dǎo)師；國務(wù)院政府津貼專家，四川省學(xué)術(shù)與技術(shù)帶頭人；先后任《礦物學(xué)報(bào)》、《礦物巖石》和《礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)》編委；中國地質(zhì)學(xué)會(huì)礦物學(xué)專委會(huì)委員，中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)礦物巖石材料專委會(huì)副主任、礦物物理礦物結(jié)構(gòu)專委會(huì)副主任、工藝礦物學(xué)專委會(huì)副主任、新礦物及礦物命名專委會(huì)委員，中國硅酸鹽學(xué)會(huì)工藝巖石學(xué)分會(huì)副理事長；先后主持國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目7項(xiàng)，國家科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目課題和國家公益性行業(yè)科研專項(xiàng)課題等多項(xiàng)；以第一發(fā)明人獲授權(quán)國家發(fā)明專利33項(xiàng)（其中高純石英發(fā)明專利7項(xiàng)），發(fā)表學(xué)術(shù)論文157篇，獲中國科學(xué)院院長獎(jiǎng)學(xué)金特別獎(jiǎng)和湖南省科技進(jìn)步獎(jiǎng)等科技獎(jiǎng)多項(xiàng)，先后培養(yǎng)博、碩士研究生63名。