天津大学破解高纯石英矿提纯密码

4月10日，自然资源部发布了一条振奋人心的消息：高纯石英矿正式成为我国第174号法定矿种。这种看似普通的“石头”，却是光伏发电板、5G光纤等现代科技产品的“隐形基石”。而在这背后，天津大学化工学院的科研团队用数十年如一日的创新，将矿石中的“硅”元素炼成了支撑国家高科技产业的“黄金”。

高纯石英矿的“神奇”之处，在于它含有纯净到极致的二氧化硅，纯度高达99.995%，相当于每10万个原子中只有5个杂质。这种材料耐高温、绝缘性强，还能让光线“畅通无阻”，是制造光伏板高温炉管、光纤预制棒的核心原料。然而，全球90%的高端高纯石英砂曾长期依赖美国等国的矿山，我国科技产业一度面临“卡脖子”风险。

转机出现在河南东秦岭和新疆阿勒泰，我国科学家在这里发现了与美国矿床品质相近的高纯石英矿。然而，矿石的发现只是第一步，真正的挑战在于如何将这些“石头”变成能用于高科技产品制造的“超纯材料”。

为破解这一难题，天津大学化工学院的科研团队躬耕数十年，成功研发出氯硅烷精馏提纯工艺。它像一套精密的“分子筛”，将矿石中的杂质层层过滤，最终得到纯度极高的多晶硅，不仅让产品质量达到国际顶尖水平，还通过多塔差压耦合技术大幅降低能耗，实现了绿色制造。

在此基础上，天津大学化工学院团队又发明了一体化反应精馏技术，将传统需要多道工序的硅烷制备过程浓缩到一个反应塔中完成。这种“一步到位”的工艺，让我国硅烷产量占到全球90%以上，成为颗粒硅生产的“技术心脏”。颗粒硅作为新一代光伏材料，生产成本比传统工艺降低30%，为全球新能源发展注入了“中国动力”。

这些技术突破让我国半导体级高纯石英砂的年产能有望突破5万吨，中低端产品逐步实现自给自足。“过去需要进口的制造材料，如今通过我们的技术可以用本土矿石、自主技术提炼；曾经被外国企业垄断的定价权，正在因中国自有创新技术的崛起而松动。”天津大学化工学院研发团队负责人表示，“一块‘石头’的价值，不仅在于地下的储量，更在于实验室里的汗水和智慧。”