天津大學“點石成金”

中國教育報-中國教育新聞網(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第174號法定礦種。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，天津大學化工學院的科研團隊用數(shù)十年如一日的創(chuàng)新，將礦石中的“硅”元素煉成了支撐國家高科技產(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99.995%（相當于每10萬個原子中只有5個雜質）。這種材料耐高溫、絕緣性強，還能讓光線“暢通無阻”，是制造光伏板高溫爐管、光纖預制棒的核心原料。然而，全球90%的高端高純石英砂曾長期依賴美國等國的礦山，我國科技產(chǎn)業(yè)一度面臨“卡脖子”風險。

轉機出現(xiàn)在河南東秦嶺和新疆阿勒泰——我國科學家在這里發(fā)現(xiàn)了與美國礦床品質相近的高純石英礦。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”。

天津大學化工學院的科研團隊是破解這一難題的關鍵力量。他們研發(fā)的“氯硅烷精餾提純工藝”，像一套精密的“分子篩”，將礦石中的雜質層層過濾，最終得到純度極高的多晶硅。這項技術不僅讓產(chǎn)品質量達到國際頂尖水平，還通過“多塔差壓耦合”技術大幅降低能耗，實現(xiàn)了綠色制造。更令人驚嘆的是，天津大學化工學院團隊發(fā)明了“一體化反應精餾技術”，將傳統(tǒng)需要多道工序的硅烷制備過程濃縮到一個反應塔中完成。這種“一步到位”的工藝，讓我國硅烷產(chǎn)量占到全球90%以上，成為顆粒硅生產(chǎn)的“技術心臟”。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“中國動力”。

這些突破讓我國半導體級高純石英砂的年產(chǎn)能有望突破5萬噸，中低端產(chǎn)品逐步實現(xiàn)自給自足。“過去需要進口的制造材料，如今通過我們的技術可以用本土礦石、自主技術提煉；曾經(jīng)被外國企業(yè)壟斷的定價權，正在因中國自有創(chuàng)新技術的崛起而松動。”天津大學化工學院研發(fā)團隊負責人表示，“一塊‘石頭’的價值，不僅在于地下的儲量，更在于實驗室里的汗水和智慧。”