中國粉體網訊 始于2017年的全國石英大會，創造并保持了國內單品種非金屬礦物材料會議的最大規模紀錄，極大地促進了產學研的交流和產業鏈上下游之間的融合協作。一年一度的石英盛會，已成為行業發展的風向標與晴雨表，新技術、新產品、新觀點的閃耀，引領著行業潮流也壯大了石英產業的新質生產力，推進了全體石英人共享硅時代發展的紅利。
11月21-22日，由中國粉體網主辦的“2024第八屆全國石英大會暨展覽會”在江蘇徐州成功舉辦！在本次大會期間，中國粉體網邀請到了我國礦物材料學及石英原材料行業的著名專家、成都理工大學汪靈教授就高純石英坩堝料、高純石英原料及其對我國芯片光伏產業高質量發展的重要作用等問題進行了訪談交流。
汪靈教授簡介
汪靈，教授，博士生導師，四川省學術和技術帶頭人，享受國務院政府特殊津貼專家，《礦物學報》《巖石礦物學雜志》等期刊編委。出版有迄今為止國內外第一本關于礦物的材料屬性與應用的基礎性、實用性和系統性理論著作《礦物材料學原理》（2021），該書被譽為礦物材料學的奠基之作；以該專著為基礎，出版了迄今為止國內外第一部基于礦物材料學的系統性理論和學科知識體系的《礦物材料學》高校教材（2023）；在重慶市城口縣發現超大型陶粒頁巖礦，探明資源量的潛在經濟價值超200億元；在我國發現了能夠滿足工業生產需要的高純石英優質礦（A級礦），并以此為原料主持建成我國首條全自動4N8高純石英砂高端產品生產線，該專利產業化成果獲評2022年度四川省高校院所知識產權市場化運營典型案例。
中國粉體網：汪教授，從用途上來看，高純石英砂產品應該如何劃分？
汪教授：高純石英砂產品有兩種劃分方法，一種是生產企業普遍采用的方法，即根據它的用途可分為拉管料、打砣料和坩堝料三大類系列產品；另外一種劃分方法是按照組成結構即根據它的二氧化硅的純度或雜質含量來劃分，可以分為高純石英低端產品（二氧化硅純度為99.9%以上，3N）、中端產品（二氧化硅純度為99.99%以上，4N）、中高端產品（二氧化硅純度為99.995以上，4N5）以及高端產品（二氧化硅純度為99.998以上，4N8）。根據組成結構對高純石英進行劃分的方式與拉管料、打砣料可以大致對應，高純石英高端產品相當于拉管料和打砣料的一級品，中高端產品相當于二級品，中端產品相當于三級品。從根源上來說，這兩種劃分方法其實是殊途同歸的，因為石英的組成結構決定了其物化性能，物化性能又決定了其用途。
中國粉體網：我們應該如何定義坩堝料，光伏和半導體行業對對坩堝料技術指標要求是怎樣的？
汪教授：坩堝料屬于高純石英高端產品，在整個高純石英原料中，其難度是最大的。石英原材料應用范圍廣泛，二氧化硅純度為99%左右的產品主要應用在石英傳統工業領域，包括各種光伏玻璃、浮法玻璃、日用玻璃和平板玻璃等各種石英制品；二氧化硅純度為99%-99.9%的產品也是近年來石英的重要應用領域之一，主要是各種硅微粉，用于電工、電子和集成電路覆銅板等應用領域；坩堝料是指用于制備石英坩堝的高純石英砂。由于單晶硅棒生長時間長、工藝條件苛刻，對坩堝料技術指標提出了極高的要求，除要求氣液包裹體極少外，還要求二氧化硅純度≥99.998%，對其它雜質的分項指標也有嚴格的要求。
中國粉體網：汪教授，能加工成高純石英砂的高純石英原料有哪些？其中，哪些能加工成坩堝料？
汪教授：石英是地球上分布極為廣泛的礦物，從地質成因的角度來講，其成因有很多種。石英礦床工業類型有7種，它們分別是天然水晶、石英巖、石英砂巖、脈石英、粉石英、天然石英砂（含礫巖）以及花崗偉晶巖石英。研究和實驗結果證明，能做高純石英的是其中的一些類型。高純石英最早是以一、二級天然水晶為原料，再經精選提純加工而成。天然水晶由于受自身特點限制，如礦床規模小、儲量少、生長條件比較苛刻等，已不再適合用作高純石英原料，現主要作為水晶工藝品原料。其余能做高純石英尤其是坩堝砂的高純石英原料主要集中在花崗偉晶巖石英（如美國尤尼明、挪威TQC的高純石英礦）和脈石英（如印度的部分高純石英礦）這兩種礦物類型上，另外，特殊背景下的石英巖也能做出高純石英高端產品。
需要特別注意的是，并不是所有的花崗偉晶巖石英、脈石英以及石英巖都能做成高純石英高端產品，根據我們的調研和大量資料顯示，能做坩堝砂的礦床僅是極少數。因此我們的任務不應該只是找到這些礦床工業類型，我們不僅僅要找到這片“森林”，更重要的是要找到這片“森林中的參天大樹”，這顆“參天大樹”正是我們奮斗的目標。總而言之，高純石英原料從分布、儲量上看具有一定的稀缺性，而能夠做成高純石英高端產品尤其是坩堝砂的高純石英原料則更加稀缺。
中國粉體網：汪教授，目前國內花崗偉晶巖和脈石英找礦和開發利用情況是怎樣的？
汪教授：目前大家都在朝著這個方向努力，取得了不錯的進展。如花崗偉晶巖石英，一些單位也介入了一些小試的樣品，也有一些相關報道提到，二氧化硅純度達到了相關指標。但是我認為把實驗室一個小的礦點或礦石的數據變成工業批量化生產，從而通過廠商對坩堝產品以及拉晶質量的驗證，道路還是比較漫長的。
脈石英分布很廣泛，各個省市和地區都有找礦的報道，但是能夠做到坩堝用高純石英砂，即二氧化硅純度99.998以上且氣液包裹體少的原料仍然極少。另外還有石英巖，進口的印度礦石中也有部分能加工成高純石英甚至高端高純石英產品的石英巖，這一礦床類型也應該引起重視。
中國粉體網：在您今年發表的《純凈勝瑾瑜，貴若冠上珠——解讀高純石英》這一文章中，您將高純石英比作石英原材料行業中的“皇冠”，將4N8高純石英高端產品比作皇冠上的明珠，這是為何？目前4N8高純石英砂的需求和供應情況如何？
汪教授：高純石英系列產品是近年來石英附加值最高和最熱門的領域。無論是從制造難度和重要性還是從礦產資源的稀缺性看，高純石英可比作石英原材料行業中的“皇冠”。
4N8高純石英高端產品的市場價值和市場前景是顯而易見的，上面我提到了，以目前的加工技術水平，能夠加工4N8高純石英高端產品的礦石原料只是極少數，甚至是極個別，具有很高的稀缺性，目前我們還處在一個要么產品進口（石英坩堝內層砂），要么礦石進口（石英坩堝中外層砂）的狀態。雖然受到光伏行業去庫存、去產能的影響，但是光伏行業始終是要長期發展的，它對石英坩堝和高純石英砂的需求是長期存在的，因此，我們要對這個市場有充分的信心。
坩堝內層砂公認的主流品種還是美國的尤尼明（矽比科）和挪威TQC的高純石英砂產品，它們的組成結構、純度以及其它工藝性能都是非常優越的；另外還有從印度等國家進口的一些批次的脈石英礦加工出來的高純石英砂也能達到要求，但是礦床小而且質量不穩定，只能滿足一小部分內層砂需求。如果生產坩堝完全采用進口內層砂，其價格昂貴，成本非常高，因此我們可以通過用坩堝中外層砂來降低成本，和內層砂相比，中外層砂質量要求略低（主要指產品的一致性），但其礦石原料也需要從印度等國進口。我們用印度進口的礦石，用國內的裝備可以生產，也能滿足部分需求，但是礦源問題以及高端高純石英產品被美國壟斷的問題，一直都是懸在中國高純石英產業以及它所支撐的光伏產業和芯片產業中的大問題，因此我們現在還不能掉以輕心。
去年我接受采訪的時候提到了一個觀點，我認為這個觀點還需要繼續強化，高純砂尤其是坩堝用高純石英砂，不是資金推動型產品，它不是有錢就可以去生產，它也不是簡單的技術推動型產品，它的確有比較高的技術含量和壁壘，但僅僅靠技術也不行；它應該是礦石+技術推動型產品，因此從事坩堝用高純石英砂的生產，最核心的問題是要保證礦源的穩定性。
中國粉體網：當前，光伏行業處于下行周期，您認為這會對高純砂帶來怎樣的影響？行業要如何面對挑戰?
汪教授：實現“雙碳”目標是一項長期任務，我們要盡量發展可再生能源，而光伏就是一種很好的清潔可再生能源。近幾年，光伏火熱，出現了一些盲目擴張的情況，出現了階段性供需失衡的問題，今年，光伏行業更多的是去庫存，加快落后產能“出清”，但其整體發展的大方向是不變的。業內推測，隨著國家增量政策的加入，光伏行業會慢慢走出目前的低谷狀態。我們應該借此時機提升產品質量，尤其可以在礦石方面，多多進行研究。
中國粉體網：想實現高純石英礦產資源的高效開發利用，離不開礦物材料學這一專業學科的指導。說到這，我們要熱烈祝賀汪教授的著作《礦物材料學》出版！汪教授您能否和我們分享一下這本書？
汪教授：多年以來，出版一部關于礦物材料學的著作是我孜孜以求的奮斗目標之一，我的導師中國科學院院士、中國科學院地質與地球物理研究所葉大年先生曾叮囑我：“寫本好書應該是一位科學家的奮斗目標之一。”
改革開放初期，國家相對比較落后，那時候地質和地礦行業也不景氣，而西方發達國家的非金屬礦的產值早已經超過了金屬和有色金屬，我們國家在這方面還比較薄弱。礦物除了資源屬性以外，還有一個很重要的屬性就是材料屬性，因此，迎接“新石器時代”的挑戰，發揮礦物的材料屬性，開發礦物的材料應用，大力發展礦物材料產業，將非金屬礦產的資源優勢轉化為經濟優勢，成為我國改革開放和現代化建設事業的必然要求。
國家為了支持行業發展，2002年在一些大學中設立礦物材料學學科專業，成都理工大學也是首批在地質學中設立礦物材料學博士點、碩士點的單位，礦物材料學也是成都理工大學材料科學與工程、地質學專業教學的特色課程之一，但一直缺少具有系統性理論和學科知識體系的礦物材料學專業教材。我根據40余年從事礦物材料學科研與教學工作的經歷，通過系統的樣品采集、檢測與研究，并在總結老一輩科學家和改革開放以來我國科技工作者在該學科領域研究成果的基礎上，前后用了十多年時間撰寫和出版了迄今為止國內外第一部關于礦物的材料屬性與應用的基礎性、實用性和系統性理論著作《礦物材料學原理》，這本書于2021年出版。這本書出版后，被中國粉體網等多家媒體報道，獲得了中國礦物學界、材料學界和非金屬礦行業的高度關注和廣泛認可。之后我又將學術專著《礦物材料學原理》進一步精簡和優化，三易其稿，終于在2023年2月18日完成了《礦物材料學》這一教材的撰寫工作。
《礦物材料學》這一教材能夠出版，我要非常感謝大家的支持，希望這本書能夠對非金屬礦的開發利用，尤其是礦物功能材料、非金屬礦高層次人才的培養有所幫助。我的導師葉大年先生也說過：“我以為最基礎的知識應該寫入教科書中”“寫入教科書中的知識是科研成果最好的歸宿。”因此，我把《礦物材料學原理》中應該作為基本理論、基本概念、基本方法、基本原理中的內容寫入教材，這也是讓我人生中感到非常自豪的一件事。
在非金屬礦和礦物功能材料領域，我們還有不少產品例如坩堝用高純石英砂等都需要進口。我們也希望通過我們的工作和努力進一步縮小我們與國外尤其是發達國家的差距，把我們國家的礦產資源利用好。過去我們單純講開發利用，覺得只要是賣錢就叫開發利用，到現在發展到高效利用，高效利用就是綜合利用、物盡其用，我們要讓每一塊礦石找到它的位置，讓每一粒砂都能發揮它應用的作用。
這些年來，中國粉體網一直很活躍，舉辦了各種各樣的會議，為企業、科研人員、學生乃至整個產業搭建了一個很好的展示、交流和探討的平臺，為我們國家的粉體產業、非金屬礦和石英產業的發展作出了很好的貢獻。今年我們的石英大會已經召開到第八屆了，雖然今年市場有所回落，產品價格有較大幅度的調整，但是仍然有很多廠商和單位來參加這次會議，因此，石英大會既辦出了效益，也辦出了品牌，非常感謝大家！
（中國粉體網編輯整理/初末）
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