中國粉體網訊  目前能夠用作光伏行業(yè)高純石英原料的石英礦床工業(yè)類型有天然水晶、脈石英和花崗偉晶巖石英3種，其中脈石英是我國目前高純石英生產的主要原料。石英原料經過精挑細選、精細加工得到高純石英砂，石英坩堝是由高純石英砂通過模具定型，使用電弧法高溫制作而成，具有耐高溫、使用時間長、高純度等特點。在單晶硅生產中，石英坩堝是一次性使用的熔硅和晶體生長的關鍵材料，對單晶硅的生產成本和產品產量質量都有直接的影響。

我國用于單晶硅生產的石英坩堝通常采用雙層或三層結構，石英砂的純度會直接影響硅棒拉晶質量。石英砂純度越低，在高溫熔制過程中越容易產生黑點氣泡。用作內層砂時，長時間處于高溫環(huán)境下會使石英坩堝內壁所含氣泡受熱釋放，從而影響到單晶硅片生產的穩(wěn)定性和成功率。

石英砂品質對坩堝品質的影響

石英坩堝產品質量直接影響直拉單晶硅的品質和成本，而拉晶工藝升級則對石英坩堝純度、壽命和尺寸提出了更高的要求，進一步激發(fā)高端石英坩堝需求。高純石英砂作為制作石英坩堝的核心原料，其品質水平及成本等級很大程度上決定了石英坩堝的性能及成本。

高純石英的提純方法主要分為物理法和化學法。不同的共伴生礦物采用不同的分選技術，物理法提純主要有色選、擦洗、重選、磁選和浮選等工藝，可以去除幾乎所有以單體存在的礦物雜質，除雜后雜質元素的含量處于較低水平。此時，氣液包裹體和晶格內部類質同象雜質是主要的雜質來源，而這些雜質是制約高純石英產品制備的關鍵性因素。物理法提純無法去除這些雜質，需要進行化學法深度提純。

化學深度提純主要包括酸（堿、鹽）處理法和熱處理法，酸（堿、鹽）處理法主要包括有氟浸出和無氟浸出兩種，可去除以包裹體形式存在石英砂顆粒表面或鑲嵌于顆粒中的雜質礦物；熱處理法主要包括高溫爆裂和氯化焙燒兩種提純工藝，主要是利用高溫去除包裹體或晶格中類質同象類雜質，其中高溫爆裂可能除掉某些揮發(fā)性雜質以及精礦中殘留的浮選劑，而氯化焙燒對Fe、Li、K、Na有一定的去除作用。相對于物理提純方法而言，化學提純操作復雜、成本較高，但在制備高純石英時，化學處理是最有效的，也是必不可少的。

2024年8月9日，由中國粉體網主辦的“2024（第二屆）全國集成電路及光伏用高純石英材料產業(yè)發(fā)展大會”將在江蘇鹽城召開，西南科技大學的孫紅娟教授將做《光伏行業(yè)用高純石英材料及原料工藝技術特征》的報告，屆時，她將詳細解讀光伏行業(yè)用高純石英原料特點、高純石英砂工藝特征以及雜質去除技術。

孫紅娟，博士，二級教授/博導，四川省學術和技術帶頭人。四川省非金屬礦粉體改性與高質化利用技術工程實驗室主任。中國礦物巖石地球化學學會礦物材料專業(yè)委員會副主任委員，中國地質學會礦物學專業(yè)委員會委員等。獲美國SME協會“青年科學家”、江蘇省“雙創(chuàng)人才”。主要從事礦物材料、固體廢物處理與資源化研究。先后主持、主研國家自然科學基金、省部級項目等20余項，企業(yè)合作項目20余項；獲省級科技進步一等獎2項、二等獎2項，三等獎2項；授權發(fā)明專利80余項；發(fā)表學術論文250余篇（EI、SCI收錄150篇），出版專著1部。在高純石英原料判別與提純、蒙脫石、蛭石和石墨等層狀礦物材料、典型工業(yè)固廢（石棉尾礦、粉煤灰、高爐渣、磷石膏等）資源化評價與開發(fā)利用關鍵技術研究等多項研究成果經鑒定達國內領先和國際先進水平，具有重要的理論意義和社會效益。

參考來源：

張海啟，馬亞夢，譚秀民，武志超；高純石英中雜質特征及深度化學提純技術研究進展

孫紅娟.坩堝用石英砂的工藝特征及高純石英砂制備技術

孫紅娟.光伏產業(yè)鏈三種不同石英原料的判別與加工

（中國粉體網編輯整理/九思）

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