設立お知らせ！高純度石英資源の技術的障壁を突破するための力をプール！

自然資源部に属する高純石英資源開発利用工程技術革新センターがこのほど、中国地質調査局鄭州鉱物資源総合利用研究所で正式にスタートした。この革新センターの設立は、力を凝集し、高純石英資源の技術障壁を突破し、中国の肝心な戦略的新興産業資源と材料の安全供給を保障することを目的としている。

二酸化ケイ素の中の“パンダ”

石英は自然界に広く分布しているが，高純度の高純度石英はまれである。主に半導体チップ、太陽エネルギー光起電力、光ファイバ通信、航空宇宙、精密光学、特殊ガラスなどのハイテク業界に応用されている。それはハイテク産業を発展させるために必要不可欠な代替不可能な機能材料だ。中国が高価に輸入しているのは主に4 N 8級以上のハイエンド高純度石英製品である。

高純石英の希少性は主に全世界の高純石英原料鉱物の極度の希少と分布に現れている。それらは主にアメリカ、ノルウェー、ロシア、オーストラリア、インドなどに分布している。現在、全世界で開発された高純石英鉱床は主に花崗偉晶岩型、熱液脈型と結晶鉱床がある。その中で、アメリカ花崗偉晶岩型石英資源は品質が良く、規模が大きく、世界ですでに明らかにされている高純石英資源総量の約90%を占めている。世界的に石英鉱床中の不純物の違いにより，異なる源の精製問題を解決するための異なる技術が必要である。石英砂中の不純物は磁気選択や酸洗浄などにより除去できるが，大量の格子不純物や，微小鉱物包有物や流体包有物の封入物が存在すれば，これらの不純物の除去は浄化技術の挑戦的な課題となる。また、流体包有物を除去した上で産業化とコスト低減を実現することは更に困難であり、これも精製研究開発に比較的に高い技術障壁が存在する原因である。そのため、高純度石英のハイエンド製品はシリカの“パンダ”と考えられる。

産学研用を組み合わせる

自然資源部高純石英資源開発利用工程技術革新センターは鄭州市鉱物資源総合利用研究所の建設運営に頼っている。それは中国鉱業大学(北京)と連雲港福東正友照明電器有限公司が共同で建設した。

同センターの位置づけは高純度石英資源の地質探査、精製評価と材料準備に集中することである。高純度石英の開発利用に取り組み，技術革新や工学研究開発に取り組んでいる。同センターは高純度石英原料の迅速な鑑定スクリーニング、地質探査、不純物除去精製、高純度ハイエンド材料の開発などを展開している。力を凝集し、高純石英資源の地質探査、深部精製、材料応用などの方面のオリジナル性革新科学技術の突破をリードすることを目的とした。それは低流体包有物の原材料を選択し、不純物を的確に除去するなどの重要な技術挑戦を克服することを求めている。また、高純度石英の開発と利用における新技術、新応用、新設備を促進するために、放射線源とインキュベーターに発展することを目標としている。そのほか、このセンターは石英資源、鉱物遺伝子とハイエンド材料の総合評価システムを構築し、中国の高純度石英資源の探査、精製加工、分析テストと品質評価に適した標準化システムを形成することを目的としている。異なる業界の高純石英砂製品の品質標準と相応の分析テスト標準を制定する。同センターはまた、工事応用、産業化モデルを展開し、国産高純石英原料の代替を推進し、中国の高純石英資源の開発利用能力を強化し、肝心な戦略的新興産業資源と材料の安全供給を支持する。

2022年8月に自然資源部の承認建設を獲得して以来、このセンターは大学、科学研究院と業界トップ企業の学科優勢と科学研究資源に十分に依存している。それは産業界、学術界、研究と応用を結合し、そして優勢を統合し、肝心な技術の研究開発、成果転化と技術サービスの方面で協力を行う。資源チェーン、革新チェーン、産業チェーンの発展を統一的に計画する。

重大な研究と開発の進展

同センターは建設が承認されて1年も経っていないが、積極的な成果と重大な進展を遂げている。

高純度石英地質調査は新しい突破を得て、国家エネルギー資源の安全を強力に維持した。同センターには規模が大きく，品質が安定した花崗偉晶岩型高純石英資源が集中している。成鉱地質条件と典型的な成鉱規則について研究を行い、“構造特徴+鉱物組合せ+石英標準型”の野外調査標識をまとめた。花崗偉晶岩型高純石英資源の探鉱方法を初歩的に確立した。全国各地から1200個以上のサンプルを採取し，4 N級以上の高純度石英鉱場を新たに26個発見した。4 N 5級以上の高純度石英鉱床が2つ同定された。

全過程をカバーする全面的な調査評価システムを構築し、資源正確な調査評価を実現した。“探鉱遠観光地予測-探査区圏定-正確サンプリング-前処理-選鉱深部不純物除去-化学深部精製-製品測定分析”の総合調査評価システムを初歩的に構築した。このシステムは高純度石英資源の潜在力を正確に評価することができ、そして高純石英原料の鑑定とスクリーニング、高純度石英精製の評価、流体包有物の鑑定と評価、石英粒度制御、微量不純物元素の検出と製品品質評価を含む一連の特許技術を開発した。そのほか、高純石英製品分析テストプラットフォームを構築し、業界標準“高純石英用シリコン質原料総合評価ガイドライン”の草案を完成し、審査を行い、高純石英資源利用評価に指導を提供した。

不純物を標的に除去する“キラー”技術を開発し，4 N 8級高純石英の重大な突破を実現した。高純石英中の不純物元素の含有量と分布を考慮してその応用性能と製品方案を決定し、センターは不純物の存在状態と精製技術の関係に基づいて、新疆アラタイ地区のBY 7-5花崗偉晶岩高純石英サンプルを選び、深精製を行った。高純石英中のカルシウムなどの不純物元素に対する標的除去技術を開発し，高純石英製品の純度は99.9983%であった。Al，Ti，Ca，K，Na，Liなど6種類のキー不純物元素の含有量は高純度石英ルツボ材料の要求を満たしている。これは国内で入手可能な花崗偉晶岩石英資源を利用して初めて4 N 8級及び以上の高純石英砂製品の製造に成功した。