高纯石英——比黄金还贵的石头

  一块石头，纯度超过黄金，能造芯片、做光伏，这不是科幻设定，而是自然资源部近期发布公告的我国的新矿种——高纯石英矿，这也是我国第174号矿种。

  1.高纯石英的定义与特性

  高纯石英矿，是指在当前技术经济条件下，经选矿、提纯可获得高纯石英砂二氧化硅(SiO2)的纯度不低于99.995%(4N5)，且杂质、包裹体含量以及粒度满足半导体、光伏、光学等高新领域应用要求的岩石。其中4N8级以上的高纯度石英是半导体、光伏等产业的关键基础材料，其天然原料是稀缺的战略性矿产。

  2.自然界中的超级“硅”族

  高纯石英矿在自然界中非常稀有，堪称超级“硅”族，高纯石英矿具有耐高温性、耐腐蚀性、低热膨胀性、高绝缘性和透光性等特点，其选矿、提纯产品为高纯石英砂。高纯石英之所以如此珍贵，源于其独特的分子链结构、晶格形状和晶格变化规律。这些特性赋予了它极好的化学稳定性、极低的体膨胀系数、极高的耐温性、高绝缘耐压能力、低而稳定的超声延迟性能、高于普通玻璃的机械性能，以及出色的透紫外光谱、透可见光及近红外光谱性能。

  3.现代科技的中流砥柱

  在半导体领域，高纯石英砂是制造芯片的核心原材料之一。芯片制造的各个环节，如硅片制造、晶圆制造和芯片制造，都离不开高纯石英材料。例如，在硅片制造环节，拉制单晶硅棒的石英坩埚对高纯石英砂的纯度要求极高，稍有杂质就可能影响芯片的质量和性能。

  在光伏领域，石英坩埚是光伏行业不可或缺的重要支撑材料。它是硅材料生产的重要配套关键性耗材，随着光伏产业的迅猛发展，市场对石英坩埚的需求量急剧上涨，尤其是对大尺寸、高纯度、长寿命、多次数的高纯石英坩埚需求更为迫切。

  在光纤领域，高纯石英玻璃产品是光纤生产过程中的关键材料。由于石英光纤具有传输距离更远、速度更快、信号损耗率更低、不受电磁信号影响等优点，使得高纯石英在光纤通信领域占据着不可替代的地位。

  4.高纯石英资源的分布情况

  高纯石英的资源在全球分布极为不均。美国是世界上高纯石英资源最为丰富的国家之一，其北卡罗来纳州的斯普鲁斯派恩矿山，一度供应了全球90%以上的半导体级高纯石英砂。此外，俄罗斯、挪威、澳大利亚等国也拥有一定规模的高纯石英矿资源。这些国家凭借其丰富的资源和先进的开采、加工技术，在全球高纯石英市场中占据主导地位。

  我国在高纯石英领域起步较晚，高纯石英高度依赖进口，是全球第一大高纯石英进口国。国内虽然石英矿资源丰富，但在半导体产业的单晶硅生产环节中，坩埚用石英砂的供应难题长期未能攻克；光伏产业所需石英坩埚的内层砂供应问题，也始终未能得到有效解决。这使得我国在半导体、光伏等关键领域的发展受到一定程度的制约，高纯石英成为了我国高新技术产业发展中的“卡脖子”材料。不过，近年来我国在高纯石英矿的勘探和开发方面取得了重要突破。在新一轮找矿突破战略行动中，我国在河南东秦岭、新疆阿勒泰等地区发现多处高纯石英矿，与美国高纯石英矿相似，并成功获得纯度不低于99.995%的4N5级以上中试产品，一些样品甚至达到纯度不低于99.998%的4N8级。2025年4月10日，自然资源部发布公告，经国务院批准，高纯石英矿成为我国第174号新矿种。这对于保障我国高新技术产业链、供应链安全具有重要意义，也为我国高纯石英产业的发展带来了新的机遇。

  从普通矿物到战略资源，高纯石英的逆袭故事揭示了一个道理：在现代科技时代，材料的价值不再取决于稀缺性，而是由其支撑的技术高度决定。当我们在享受5G网络的流畅、光伏能源的清洁时，也应该感谢这些“比黄金还贵”的石头，它们正默默托起人类文明的新高度。