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低成本、快速的高纯石英砂检测技术——访中科院合肥物质科学研究院陈健研究员


来源:中国粉体网   平安

[导读]  陈健研究员,中科院百人计划研究员,中科大博士导师,先后在美国和加拿大的多家知名科研机构和公司工作十余年,熟悉国外公司的技术开发过程与生产过程质量控制方法。2011年,回国到中科院工作,从事硅材料的提纯与应用技术研究。

中国粉体网讯


中国粉体网:大家好!我是中国粉体网的编辑记者安振华。“2019全国石英大会”这两天在徐州隆重召开。在此期间,我们将会邀请来自科研院所、高等院校的多位专家学者做客我们的对话栏目,并就石英的深度提纯技术、高纯石英行业如何做强、粉体技术工艺的重要性以及产学研协作等一系列议题发表他们的看法和建议,同时也介绍他们近期的一些科研成果。现在坐在我身边的这位是来自中国科学院合肥物质科学研究院的陈健研究员。请陈研究员做一下自我介绍。


陈健研究员(以下简称“陈研究员”):我于2007年在加拿大参与创立了一家公司,叫6N Silicon,就是做6个9的高纯硅的公司,我在这家公司里担任研发科学家,当时主要研究的是高纯度的硅,也涉及到高纯石英砂,因为我们高纯度的硅是用石英砂作为原料的。后来我回国以后,最近几年把研究的重点方向转到高纯石英砂上面来了,高纯硅与高纯石英砂有很多相通的地方,所以我现在把一些提纯高纯硅的技术应用到高纯石英砂上,很有特色,进展很不错。



陈健研究员在2019全国石英大会上做报告

中国粉体网:对比您去年的会议报告我发现,今年的会议报告中您不仅分享了石英砂生产过程中的质量控制方法,而且也着重介绍了高纯石英砂原矿的评价选择问题,这其中有您怎样的考虑呢?

陈研究员:这是因为参加这个会议的人很多是来自于企业,我发现最重要的一个问题,有很多的参会企业表示自己有石英砂的矿,对于企业来讲,面对的第一个问题就是他的砂能不能做高纯石英砂,能做什么样的石英砂?然后,他们希望找到一个能帮他们解决这个问题的地方,所有问题中的第一个就是眼前的矿能不能做高纯石英砂?国内有一些单位涉及到这一方面的业务,但是我个人觉得他们做得不是太好,因为,第一个是费用方面,第二个是他们的检测方法、评判的指标也不是太科学,所以今天我就讲了一些简单的方法可以快速评判你这个矿能不能做高纯石英砂,这个不但对参会的企业有帮助,实际上,未来我也可能走向产业化,会拿到很多的矿石,就要鉴别不同来源、不同批次的矿能不能做高纯石英砂,如果我有办法快速鉴别,就能把一些不好的给撇掉,然后留下好的来做,所以这次我增加了如何快速鉴别原矿是否能做高纯石英砂这方面的方法。

中国粉体网:您在报告中介绍的ICP-OES这种用于石英砂生产过程中的质量控制方法,它的价值主要体现在哪里?

陈研究员:我发现国内的行业,有一些单位有这个ICP-OES,但是他们做的方法是有一些问题的,主要表现在,第一个是费用很高,对于一些企业来讲是无法承受的,第二个就是,他们用这个ICP-OES测样品,大概需要10天左右,我开发的这种ICP-OES技术,大概只需要半天就能测出来,有些单位收费1500元左右,而我们的费用要远远低于他们的。所以,我们一方面做得快,另一方面费用又低很多,是大家都可以负担的,因此可以非常大量地去做,我们以后走向产业化,我会一天测到晚,就像我在报告中所介绍的,我在国外的公司里面,负责测了10万个硅的样品,是这个行业里面遥遥领先的,包括尤尼明也肯定没有我测的样品多,我天天24小时测,测得快、成本又低,所以我可以天天测。

中国粉体网:请您详细介绍一下您跟企业的合作形式有哪些?

陈研究员:一个是技术咨询,再一个是入股,如果说企业有一个矿,可以委托我帮他检测一下,看看是个什么情况,不是所有的石英原矿都适合做高纯石英砂的,只有一部分适合,所以我们简单测一下之后就大概知道,你的矿可不可以做高纯石英砂。如果不能做高纯石英砂,那它能做什么?比如做光伏的砂,或者做打坨的砂,可能还有其它的用途等,需要快速判别。比如说,有一家企业他们有一个矿,脉石英的矿,是一条矿脉,最顶上的这些矿做不了高纯石英砂,可能做打坨的料,或者光伏用的石英砂等,但是,往下面挖一段以后,它的纯度又提高了,这一段可以做高纯石英砂,再挖到底下,可能情况又变了,所以需要实时跟踪、不停地去测。

中国粉体网:中国高纯石英砂行业要想做强,达到国际先进甚至领先的水平,您认为还有哪些重点的工作需要去做?

陈研究员:我个人的看法,国内的石英砂生产企业包括上下游的,跟国外有很大差别的一块儿在于质量不稳定,我今天也讲了,大量检测是用在维持质量稳定这方面,如果只是评估最后的产品质量,只需要检测最后做出来的石英砂就可以了,但是,我是中间每一步都会测,中间检测的目的是为了维持生产产品质量的稳定性,这是一方面。另外一方面,我个人觉得国家应该在这上面给一些投入,培养人才,因为这方面的人才还是比较缺乏。还有一个国内比较普遍的问题,我个人感觉,现在的大环境里做事情比较浮躁,真正能沉下心安心搞科研的人,专心做基础研究或者专注于某个方向的人还很难找,当然还需要科研人员自己多动脑筋。

现在大家都知道美国尤尼明的高纯石英砂是做得最好的,但是我个人不认为我们一定做不出尤尼明那一个级别的石英砂,现在我们在实验室里面,分两个方向在做,一个方向是模仿尤尼明,从花岗岩中提纯石英砂,我们找到了一些单位合作,也采了一些国内的花岗岩,我们初步做了一个实验,做出的石英砂(第一步)纯度达到4N2,尤尼明的是4N8,虽然还有差距,但是已经跨越了4N这个级别;另外一方向,我个人认为,华山路可能不止一条,也许用脉石英,解决它的一些技术难题以后,也能做成高质量的石英砂,能够替代尤尼明的产品。用脉石英不一定做不出来,只是我们还有一些技术没有突破,我现在还在研究,有些细节现在不好透露。

我们已经看出一些苗头,希望将来用脉石英做成很高质量的石英砂替代尤尼明的产品。这两条路都要走,也许走通了其中的某一条,也许两条路都能走得通,这都有可能,只要走通了,这对于我们国家也是个贡献。高纯石英砂的技术也被认为是卡脖子的技术,是国家亟需的,我希望我们可以尽早把这一块儿做出来,不管是以何种形式。

我本人在国外工作过十多年,大部分时间要么在企业工作,要么是在科研机构工作但是做的是企业的项目,我不是做纯理论研究工作的,我个人更希望我所做的东西是有用的,能够用到工业生产中去,我现在的科研精力主要就是用在石英砂提纯上面,目标就是做出高纯石英砂替代美国尤尼明的石英砂,解决国家这个卡脖子的技术问题,目前来看是有希望的。

中国粉体网:感谢陈研究员接受我们的采访。今天的采访到此结束。谢谢。

(本文由中国粉体网记者依据采访视频整理而成,经陈研究员审订。)

附:陈健研究员简介

中科院百人计划研究员,中科大博士导师,先后在美国和加拿大的多家知名科研机构和公司工作十余年,熟悉国外公司的技术开发过程与生产过程质量控制方法。2007年,在加拿大参与创立6N Silicon Inc. 公司(6N硅业公司),担任研发科学家,发明了冶金方法提纯硅料技术并实现产业化,还主管公司实验室,开发了硅料高速低成本测试技术,负责用ICP-OES和ICP-MS方法测试了约10万个硅料样品,远超同行业的其它实验室,对公司生产过程每天24小时实行全程全数检测。2011年,回国到中科院工作,从事硅材料的提纯与应用技术研究。



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