石英提純定律：破解高純石英“卡脖子”困局的理論基石

2025年11月20—21日，由中國粉體網主辦的第九屆全國石英大會暨展覽會在江蘇徐州盛大召開。會議聚焦高純石英砂、石英制品、硅微粉等核心議題，吸引了全產業鏈同仁齊聚。會議期間，中國粉體網特別邀請到我國礦物材料學和高純石英領域知名專家——成都理工大學汪靈教授做客對話訪談欄目，圍繞我國高純石英產業發展的關鍵議題展開深度交流。

中國粉體網：汪教授，我們關注到，您今年發表的《石英提純定律研究》一文，引起業內的高度關注和廣泛好評，想向您請教，這篇研究的創作背景是什么？其核心學術價值與行業意義又體現在哪些方面？

汪教授：首先衷心感謝粉體網對我們工作的關注與支持！記得這篇相關文章發布后，粉體網第一時間就給予了報道，后續數據也很亮眼，這份傳播力讓我們深感認可與鼓舞。今天會上我簡要介紹了“石英提純定律”，這是今年我國高純石英產業公開報道的最重要的學術技術信息之一。它的發表，標志著我國在石英領域，特別是高純石英的理論認知層面，實現了新的突破與躍升。過去行業內普遍存在“技術萬能”的認知，認為只要技術達標，就能加工出任意規格的石英產品。我們最初也持有類似觀點，曾認為問題的關鍵在于技術短板而非礦石本身；但經過大量實驗研究與系統調研分析后，我們得出了一個核心結論：在當前經濟技術條件下，要生產出符合質量要求的高純石英產品，技術是重要支撐，但更重要的是依賴礦石本身的天然資源稟賦與自然屬性。

這一理論認知的突破，對我國高純石英產業意義重大——要知道，目前該領域我們仍面臨“卡脖子”困境，而這一定律的提出，正是為破解難題提供了關鍵的認知指引與理論基礎。

以光伏坩堝內層砂為例，核心的內層砂仍需從美國和挪威進口——不僅產量有限，售價還居高不下。原本整只坩堝都該用最高品質的高純石英砂，現在只能在內層少量使用，中外層則搭配品質稍低的高純石英砂料。這部分中外層砂的礦石原料，主要依賴從印度進口。直到今天，行業依然是這個現狀：要么直接進口成品砂，要么進口礦石原料。從產業鏈、供應鏈安全來看，我們還有大量工作要做。其實我們早就著手相關研究，最初也堅信國內礦石能達標，但研究后發現——這也是我今天報告里提到的關鍵：國外的優質礦石，經過一套標準化學提純工藝就能達到要求；而國內部分礦石，即便反復提純加工試驗，甚至不計成本投入，也難以達到合格標準。

這些試驗讓我們發現了一個此前未被充分認知的關鍵——礦石的自然屬性至關重要。在對天然水晶、脈石英、花崗巖石英等進行大量研究后，我們明確：每一種礦石都有其由自然條件決定的、相對固定的二氧化硅純度上限。這也意味著，在當前經濟技術條件下，一種礦石能加工出何種等級的產品，其實早已由其自然屬性決定。2022年粉體網就曾用“你的礦能夠加工什么純度的石英砂產品，天生注定”這樣精準的表述做過精彩報道。今年，我們通過更系統嚴謹的論證，將這一核心觀點以正式學術論文的形式在權威學術期刊《巖石學報》公開發表——這對行業健康可持續發展極具意義，也讓我們找準了努力方向：除了持續提升提純加工技術，更要把重心放在找礦上，發掘優質礦產資源，這才是保障我國相關產業供應鏈安全的關鍵。

石英提純定律的價值，從我國174號高純石英新礦種的設立就能充分證明。如果沒有這一定律所揭示的“純度天花板”——要是任何礦石都能加工出任意等級的產品，這個新礦種就沒必要設立。而它的成功設立，本身就是對這一定律的有力印證。

其次，石英提純定律的存在，為礦產資源評價提供了關鍵理論依據。借助這一定律，我們能提前研判礦石的自然屬性，為其合理定位與高效開發提供明確支撐；若沒有這一定律，行業就缺乏這樣科學的評價依據。

第三，這一定律還為高純石英等礦產的品級劃分提供了明確依據。以高純石英為例，可根據其最終能提純加工的產品等級，劃分為A、B、C、D四級：A級對應高端高純石英產品，B級對應中高端產品，C級對應中端產品，D級對應低端產品，為礦石品級的科學劃分提供了清晰指導。

最后，這一定律的重要意義還體現在對我國高純石英產業發展的戰略指引上。有人評價，它揭示了我國高純石英產業的核心矛盾與關鍵規律——核心癥結在于礦產資源。因此，要破解國內產業困境，除了持續優化提純加工工藝，更需大力推進找礦工作與地質學研究。

令人欣慰的是，隨著國家174號新礦種的設立，加之行業內外的共同努力，當前國內找礦熱情高漲。高純石英找礦已被相關部門列為“十四五”期間的重要方向，我相信“十五五”期間也將持續重點推進。可見，這一定律無論在行業發展還是國家戰略層面，都具有重要價值。

中國粉體網：本次會議您聚焦偉晶巖型高純石英這一方向，其在當前石英行業中的戰略意義是什么？為何選擇在大會上重點分享這一主題？

汪教授：石英大會無疑是石英原材料行業最具影響力的會議。這次選擇重點分享花崗偉晶巖石英相關內容，主要原因是：國際上最知名的高純石英產品來自美國，其原料正是典型的花崗偉晶巖石英，如今它已成為半導體級、光伏級高純石英的國際標準，也是我們的追趕目標。美國的成功開發引發國內廣泛關注，花崗偉晶巖石英也因此成為當前國內研究的熱點與重點。

前幾次會議我僅零星提及相關內容，當時因研究積累不足未能系統分享。此次之所以詳細介紹，一方面是因為其行業重要性，另一方面是這些年我們已完成對新疆阿勒泰、秦嶺以北（陜西、河南）、川西、云南、內蒙古等多地樣品的系統分析，對該礦床工業類型的石英形成了較為系統的認知，希望借此次風向標式的行業會議，集中展示研究成果。當然，我在會上也提到，我們的工作仍有局限性，不能涵蓋所有情況，但相信能為行業內的礦產開發、產品研發從業者提供有價值的參考。

中國粉體網：偉晶巖型高純石英原料在中國的資源分布有何特點？相較于脈石英等其他類型原料，它的核心優勢是什么？

汪教授：花崗偉晶巖型石英的特點是分布極廣，甚至比脈石英更為普遍。

目前重點區域主要有幾大塊：新疆阿勒泰地區位于多金屬成礦帶，前人已發現的花崗偉晶巖脈有成千上萬條，儲量規模遠超當地脈石英；秦嶺以北的陜西、河南一帶，作為我國重要的偉晶巖型多金屬成礦帶，花崗偉晶巖脈同樣廣泛分布，數量可觀；川西高原（含四川至青海區域）的花崗偉晶巖脈也數以萬計，且以含鋰輝石為特色；此外，內蒙古、云南等地也有不少分布。

正如我在報告最后提到的，花崗偉晶巖石英與脈石英、天然水晶一樣，可按提純后的品質劃分為A、B、C、D四級。此前因研究有限，我們曾推論：在眾多花崗偉晶巖石英中，能加工高端產品的優質礦（A級礦）也應當僅為極個別。經這幾年我們與行業同仁的研究驗證，這一推論已得到證實。不過需要說明的是，目前我們的研究樣品中，尚未發現能與美國、印度優質礦相媲美的花崗偉晶巖石英原料，這也是行業后續需要持續發力的重點。

中國粉體網：與國外主流的花崗偉晶巖型高純石英資源相比，中國典型的偉晶巖型石英原料在礦物學特征、雜質賦存狀態等方面，有哪些最顯著的區別？這些先天差異決定了提純加工技術路線有哪些“獨特性”？

汪教授：不同地區花崗偉晶巖石英的品質差異，本質是深層的地質學問題。今天我已系統展示了美國、印度、巴基斯坦及中國重點區域的礦石樣品，大家能明顯看到外觀上的區別；而無論是標準化學提純法，還是疊加氯化焙燒的深度提純，結果也印證了這種差異的存在。

我國相關地區的花崗偉晶巖石英，提純后有個突出特點：鋁、鋰、鈦含量普遍偏高。其中鋰的殘留量雖相對可接受，但常規提純工藝難以進一步降低，不過美國School House礦的半導體級IOTA-8系列產品，已實現將鋰含量從小數點后一位降至兩位，說明仍有優化空間，需行業共同探索。鋰方面，業內對坩堝等高純石英制品的要求是≤1ppm（部分場景需≤0.5ppm），但我國樣品中鋰含量多在2-3ppm，甚至更高，會直接導致石英產品析晶。鈦的問題更突出：美國標準為≤1.5ppm，我國樣品中除個別情況外，鈦含量普遍達2-8ppm，且提純難度遠超鋰。鈦的賦存狀態決定了去除難度——若以雜質礦物形式存在尚可處理，但四價鈦與四價硅形成類質同象、替代晶格中硅的情況，目前尚無有效提取手段，這也是“石英提純定律”提出的重要學術與技術背景。從實踐來看，鈦含量偏高會直接影響產品性能：光纖、光學材料中會干擾折射率，會降低力學強度，因此它已是不可忽視的關鍵雜質。

綜上，我國花崗偉晶巖石英資源儲量豐富，但在核心雜質（鋁、鋰、鈦）含量及部分產品性能上，與國外優質礦仍有差距，后續需持續深化地質學研究與提純技術探索。

中國粉體網：當前我國偉晶巖型高純石英原料的開發利用處于什么階段？面臨的主要瓶頸有哪些？

汪教授：當前行業積極性已充分調動，國家層面及科研院所、大專院校、地質隊等各類機構均在布局推進花崗偉晶巖石英相關的礦產資源調查評價工作，整體態勢良好。

這里需明確一個關鍵概念：花崗巖石英包含花崗偉晶巖石英（簡稱偉晶巖型石英）和白崗巖，二者雖同屬淺色花崗巖，化學成分可能相似，但存在明顯區別——按巖石學定義，偉晶巖型石英具有偉晶結構，其石英、長石、云母等礦物晶體粒徑通常≥10毫米；而白崗巖不具備這種偉晶結構。

根據中國科學院地質與地球物理研究所吳福元院士的研究，偉晶巖型與白崗巖型石英在空間上存在結晶分異關系與伴生關系。過去行業更多關注偉晶巖型，如今研究發現，白崗巖或許是值得重點關注的新方向。目前我們已開展相關樣品測試，雖從已發表成果來看，白崗巖在重點區域尚未形成普遍性優質礦產出，但已有部分樣品表現良好，這無疑是重要進展。

當前新疆等地已釋放部分礦權，相關單位也在加大投入，隨著行業研究與開發工作的推進，后續有望實現新的突破。

中國粉體網：您認為，面對國外高純石英產品的市場壟斷，國產高純石英要實現進口替代，還需要在哪些方面發力？

汪教授：結合我們的研究及石英提純定律的啟示，要保障我國高純石英產業及供應鏈安全穩定，核心方向仍需聚焦高純石英優質礦（A級礦）的發掘與利用。

目前國產脈石英已取得實質性進展：前幾年報道的相關研究已落地，針對該礦特性搭建了專屬全自動化提純加工生產線，目前進入產品驗證階段；受今年行業淡季影響，驗證進度有所放緩，但產業化已推進至關鍵環節。

今年春天，我在粉體網主辦的會議上還分享了石英巖提純加工的重要突破——過去行業普遍低估其價值，認為僅能用于普通浮法玻璃、超白玻璃等中低端產品，而我們的研究發現，部分石英巖具備生產高端高純產品的潛力，且化學指標表現優異。因相關論文尚未發表，這一進展未列入我今天會上講的今年石英行業三大公開重要信息。

這些階段性成果讓我們對破解高純石英供應鏈安全難題充滿底氣與信心。通過行業各界的共同努力，我們完全有能力保障國內供應鏈安全穩定。

中國粉體網：汪教授，從技術轉化角度，高校的科研成果如何更好地與企業結合，落地到實際生產中？您在產學研合作方面有哪些經驗或建議？

汪教授：你關心的這個問題已超出石英領域本身，是個很有價值的宏觀議題。其實核心答案很明確：國家提出的“四個面向”——面向人民生命健康、面向國民經濟主戰場、面向國家重大需求、面向國際前沿，正是科研選題與成果轉化的關鍵指引。

只要科研立項緊扣這“四個面向”，本身就貼合國家和市場的核心需求，成果轉化自然順理成章——服務重大需求、解決產業痛點、關乎民生健康的研究，必然具備天然的轉化基礎。相關部門若按這個方向布局項目、引導選題，也能從源頭上降低轉化難度。

我這些年在頁巖陶粒、高純石英高端產品的成果轉化能受到關注，核心就是選題源于國民經濟主戰場和國家重大需求，長期深耕后自然具備轉化條件。當然，科研工作者也需多向企業學習，在實踐中了解市場、積累經驗，這能進一步加速成果落地。

當前成果轉化是行業關注的重點，也是難點。若能始終以“四個面向”為導向做科研選題、布局項目，相信會有效改善這一局面。