中国粉体网讯 目前能够用作光伏行业高纯石英原料的石英矿床工业类型有天然水晶、脉石英和花岗伟晶岩石英3种，其中脉石英是我国目前高纯石英生产的主要原料。石英原料经过精挑细选、精细加工得到高纯石英砂，石英坩埚是由高纯石英砂通过模具定型，使用电弧法高温制作而成，具有耐高温、使用时间长、高纯度等特点。在单晶硅生产中，石英坩埚是一次性使用的熔硅和晶体生长的关键材料，对单晶硅的生产成本和产品产量质量都有直接的影响。
我国用于单晶硅生产的石英坩埚通常采用双层或三层结构，石英砂的纯度会直接影响硅棒拉晶质量。石英砂纯度越低，在高温熔制过程中越容易产生黑点气泡。用作内层砂时，长时间处于高温环境下会使石英坩埚内壁所含气泡受热释放，从而影响到单晶硅片生产的稳定性和成功率。
石英砂品质对坩埚品质的影响
石英坩埚产品质量直接影响直拉单晶硅的品质和成本，而拉晶工艺升级则对石英坩埚纯度、寿命和尺寸提出了更高的要求，进一步激发高端石英坩埚需求。高纯石英砂作为制作石英坩埚的核心原料，其品质水平及成本等级很大程度上决定了石英坩埚的性能及成本。
高纯石英的提纯方法主要分为物理法和化学法。不同的共伴生矿物采用不同的分选技术，物理法提纯主要有色选、擦洗、重选、磁选和浮选等工艺，可以去除几乎所有以单体存在的矿物杂质，除杂后杂质元素的含量处于较低水平。此时，气液包裹体和晶格内部类质同象杂质是主要的杂质来源，而这些杂质是制约高纯石英产品制备的关键性因素。物理法提纯无法去除这些杂质，需要进行化学法深度提纯。
化学深度提纯主要包括酸（碱、盐）处理法和热处理法，酸（碱、盐）处理法主要包括有氟浸出和无氟浸出两种，可去除以包裹体形式存在石英砂颗粒表面或镶嵌于颗粒中的杂质矿物；热处理法主要包括高温爆裂和氯化焙烧两种提纯工艺，主要是利用高温去除包裹体或晶格中类质同象类杂质，其中高温爆裂可能除掉某些挥发性杂质以及精矿中残留的浮选剂，而氯化焙烧对Fe、Li、K、Na有一定的去除作用。相对于物理提纯方法而言，化学提纯操作复杂、成本较高，但在制备高纯石英时，化学处理是最有效的，也是必不可少的。
2024年8月9日，由中国粉体网主办的“2024（第二届）全国集成电路及光伏用高纯石英材料产业发展大会”将在江苏盐城召开，西南科技大学的孙红娟教授将做《光伏行业用高纯石英材料及原料工艺技术特征》的报告，届时，她将详细解读光伏行业用高纯石英原料特点、高纯石英砂工艺特征以及杂质去除技术。
孙红娟，博士，二级教授/博导，四川省学术和技术带头人。四川省非金属矿粉体改性与高质化利用技术工程实验室主任。中国矿物岩石地球化学学会矿物材料专业委员会副主任委员，中国地质学会矿物学专业委员会委员等。获美国SME协会“青年科学家”、江苏省“双创人才”。主要从事矿物材料、固体废物处理与资源化研究。先后主持、主研国家自然科学基金、省部级项目等20余项，企业合作项目20余项；获省级科技进步一等奖2项、二等奖2项，三等奖2项；授权发明专利80余项；发表学术论文250余篇（EI、SCI收录150篇），出版专著1部。在高纯石英原料判别与提纯、蒙脱石、蛭石和石墨等层状矿物材料、典型工业固废（石棉尾矿、粉煤灰、高炉渣、磷石膏等）资源化评价与开发利用关键技术研究等多项研究成果经鉴定达国内领先和国际先进水平，具有重要的理论意义和社会效益。
参考来源：
张海啟，马亚梦，谭秀民，武志超；高纯石英中杂质特征及深度化学提纯技术研究进展
孙红娟.坩埚用石英砂的工艺特征及高纯石英砂制备技术
孙红娟.光伏产业链三种不同石英原料的判别与加工
（中国粉体网编辑整理/九思）
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