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我国科学家炼出矿石中的“硅”元素打破国际垄断
作者:佚名 文章来源:本站原创 点击数:5 更新时间:2025/4/23 12:00:11 | 【字体:

  德州新湖食人鱼中国青年报客户端讯(中青报·中青网记者 胡春艳 通讯员 焦德芳)自然资源部近日发布了一条振奋人心的消息:高纯石英矿正式成为我国第174号法定矿种。这块看似普通的“石头”,却是光伏发电板、5G光纤等现代科技产品的“隐形基石”。而在这背后,天津大学化工学院的科研团队用数十年如一日的创新,将矿石中的“硅”元素炼成了支撑国家高科技产业的“黄金”。

  高纯石英矿的“神奇”之处,在于它纯净到极致的二氧化硅——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。

  转机出现在河南东秦岭和新疆阿勒泰——我国科学家在这里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。他们研发的“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。更令人惊叹的是,天津大学化工学院团队发明了“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,成为颗粒硅生产的“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降低30%,为全球新能源发展注入了“中国动力”。

  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。”

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