中国粉体网讯 在半导体芯片、太阳能光伏等战略新兴产业中，高纯石英是不可或缺的关键基础材料，其纯度直接影响产品性能。近日，超纯矿物新材料产业技术研究院研发团队成功攻克白岗岩型高纯石英原料精细分离难题，相关技术成果已获国家发明专利授权，为我国高纯石英国产化生产开辟了新路径。
高纯石英：“卡脖子”材料的国产化困境
高纯石英是指SiO2纯度达99.99%以上的石英砂，而半导体等高端领域所需的SiO2纯度需≥99.998%，且对Li、Na、Ca等元素含量有严格限制。长期以来，全球高端高纯石英市场被美国北卡罗来纳州Spruce Pine的白岗岩型资源垄断，我国虽已能制备纯度达标产品，但Ca元素含量与国际顶尖水平（如美国尤尼明公司IOTA-CG产品Ca<0.6ppm）仍有差距。
传统提纯技术面临双重挑战：一方面，阳离子反浮选体系对长石捕收能力有限，且难以去除矿浆中CaF沉淀；另一方面，现有工艺产生的大量固废无法有效处理，不仅造成环境污染，还导致资源浪费。
“定向浮选+多级酸浸”实现精准提纯
研发团队创新提出“云母、长石优先浮选+CaF定向浮选”耦合工艺，通过多段物理化学分离手段，实现了杂质的精准去除。该方法主要包括以下核心步骤：
1.破碎磨矿与磁选除铁：将白岗岩原料破碎磨矿后筛分至-80~+200目，通过两段高梯度磁选（第一段磁场强度1.2~1.5T，第二段1.7~2.0T）去除含铁磁性物质，获得高纯石英毛砂。
2.优先浮选分离脉石：采用“一粗一扫”工艺浮选云母，“一粗两扫”工艺浮选长石。通过调控pH值（云母浮选pH3~4，长石浮选pH2~3），搭配硅酸盐类抑制剂（UP-1、UP-2）和阴阳离子捕收剂（NY-1、NY-2），实现云母、长石与石英的高效分离。
3.定向Ca浮选除杂：针对Ca元素设计碱性浮选体系（pH10~11），利用脂肪酸类阴离子捕收剂（NY-3）靶向吸附含CaF的石英颗粒，实现Ca元素的定向去除。
4.高温酸浸深度提纯：对石英精矿进行“两次震荡酸浸+煅烧水淬”处理。酸浸采用盐酸、氢氟酸、硝酸的混合酸（质量分数10%~20%），煅烧温度控制在800~1200℃，最终获得高纯石英。
白岗岩型高纯石英原料的精细分离方法的工艺流程示意图
纯度与环保双突破
该技术制备的高纯石英性能达到国际先进水平：SiO2纯度≥99.998%，Ca元素含量≤0.8ppm，Li、Na、K等杂质元素含量均低于1ppm，完全满足半导体、光伏等高端领域需求。
与传统工艺相比，新方法优势显著：Ca元素含量较传统工艺降低50%以上，杂质总量减少约16%，通过全流程资源综合利用，解决了白岗岩提纯过程中的固废难题，避免环境污染的同时增加了云母、长石等副产品的经济价值，且首次将阴阳离子捕收剂联合应用于高纯石英分离，突破了传统阳离子体系对CaF吸附颗粒捕收能力不足的瓶颈。
传统流程下石英精矿浮选后精矿显微镜下形态
该发明工艺流程下石英精矿浮选后精矿显微镜下形态
小结
该技术的突破对我国战略性新兴产业发展具有重要意义：打破国外对白岗岩型高纯石英的垄断，为半导体、光伏等产业提供自主可控的原材料保障，带动非金属矿选矿技术进步，相关工艺或可拓展应用于其他稀有金属矿物的精细分离。
来源：国家知识产权局
(中国粉体网编辑整理/九思)
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