天津大學(xué)“點(diǎn)石成金”

中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊（通訊員 焦德芳 記者 陳欣然）日前，自然資源部發(fā)布了一條振奮人心的消息：高純石英礦正式成為我國(guó)第174號(hào)法定礦種。這塊看似普通的“石頭”，卻是光伏發(fā)電板、5G光纖等現(xiàn)代科技產(chǎn)品的“隱形基石”。而在這背后，天津大學(xué)化工學(xué)院的科研團(tuán)隊(duì)用數(shù)十年如一日的創(chuàng)新，將礦石中的“硅”元素?zé)挸闪酥螄?guó)家高科技產(chǎn)業(yè)的“黃金”。

高純石英礦的“神奇”之處，在于它純凈到極致的二氧化硅——純度高達(dá)99.995%（相當(dāng)于每10萬(wàn)個(gè)原子中只有5個(gè)雜質(zhì)）。這種材料耐高溫、絕緣性強(qiáng)，還能讓光線“暢通無(wú)阻”，是制造光伏板高溫爐管、光纖預(yù)制棒的核心原料。然而，全球90%的高端高純石英砂曾長(zhǎng)期依賴美國(guó)等國(guó)的礦山，我國(guó)科技產(chǎn)業(yè)一度面臨“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)。

轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在河南東秦嶺和新疆阿勒泰——我國(guó)科學(xué)家在這里發(fā)現(xiàn)了與美國(guó)礦床品質(zhì)相近的高純石英礦。但礦石的發(fā)現(xiàn)只是第一步，真正的挑戰(zhàn)在于如何將這些“石頭”變成能用于高科技產(chǎn)品制造的“超純材料”。

天津大學(xué)化工學(xué)院的科研團(tuán)隊(duì)是破解這一難題的關(guān)鍵力量。他們研發(fā)的“氯硅烷精餾提純工藝”，像一套精密的“分子篩”，將礦石中的雜質(zhì)層層過(guò)濾，最終得到純度極高的多晶硅。這項(xiàng)技術(shù)不僅讓產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)際頂尖水平，還通過(guò)“多塔差壓耦合”技術(shù)大幅降低能耗，實(shí)現(xiàn)了綠色制造。更令人驚嘆的是，天津大學(xué)化工學(xué)院團(tuán)隊(duì)發(fā)明了“一體化反應(yīng)精餾技術(shù)”，將傳統(tǒng)需要多道工序的硅烷制備過(guò)程濃縮到一個(gè)反應(yīng)塔中完成。這種“一步到位”的工藝，讓我國(guó)硅烷產(chǎn)量占到全球90%以上，成為顆粒硅生產(chǎn)的“技術(shù)心臟”。顆粒硅作為新一代光伏材料，生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)工藝降低30%，為全球新能源發(fā)展注入了“中國(guó)動(dòng)力”。

這些突破讓我國(guó)半導(dǎo)體級(jí)高純石英砂的年產(chǎn)能有望突破5萬(wàn)噸，中低端產(chǎn)品逐步實(shí)現(xiàn)自給自足。“過(guò)去需要進(jìn)口的制造材料，如今通過(guò)我們的技術(shù)可以用本土礦石、自主技術(shù)提煉；曾經(jīng)被外國(guó)企業(yè)壟斷的定價(jià)權(quán)，正在因中國(guó)自有創(chuàng)新技術(shù)的崛起而松動(dòng)?！碧旖虼髮W(xué)化工學(xué)院研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，“一塊‘石頭’的價(jià)值，不僅在于地下的儲(chǔ)量，更在于實(shí)驗(yàn)室里的汗水和智慧?！?/p>