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【原创】气液包裹体如何剔除？工业微波完全可靠——访湖南工业大学侯清麟教授

星耀

2024.6.3 | 点击 3104次

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导读 来自湖南工业大学的侯清麟教授，对高纯石英砂气液包裹体去除方面，研究颇深、成果颇丰。

中国粉体网讯 2024年5月24日，由中国粉体网主办的“第四届全国板材用石英砂供需洽谈会”在山东临沂华盛江泉城大酒店隆重召开，会议期间，我们邀请到了业内专家、学者，优秀企业家代表做客对话栏目，进行访谈交流。

本期为您分享的是中国粉体网对湖南工业大学侯清麟教授的专访。

高纯石英砂一般是指二氧化硅含量高于99.9%的石英砂，是由天然水晶、石英砂岩、脉石英、花岗岩石英等经过精选和加工提纯而成。高纯石英砂具有极好的化学物理稳定性、高绝缘耐压能力和极低的热膨胀系数，被广泛应用于新一代信息技术、半导体集成电路、新材料产业、节能环保产业等战略性新兴产业。

石英矿在生长过程中，部分液体和气体在石英晶体内部被包裹起来，称其为气液包裹体，一般气液包裹体都是由气相和液相及少量固相杂质所组成的三相体，主要包含H₂O、CO₂、H₂、O₂、N₂、CH₄、CO及NaCl、云母、长石等。在包裹体中的液相占整体的比例称为填充度。通常填充度大于60%被称为液体包裹体，填充度小于60%为气液包裹体。

气液包裹体和晶格内部类质同象杂质是主要的杂质来源，而这些杂质是制约高纯石英产品制备与应用的关键性因素。

来自湖南工业大学的侯清麟教授，对高纯石英砂气液包裹体去除方面，研究颇深、成果颇丰。

采访开始，侯教授介绍了他在高纯石英砂中气液包裹体去除技术方面的成果。他告知粉体网记者，他是全国乃至全世界用微波技术去除气液包裹体的第一人。这个研究已在2018年前取得绝对性成功。得到了邱冠周院士为组长的科研评价肯定，被鉴定为国际领先水平。但由于这几年方方面面的原因在产业化应用上还存在距离，目前侯教授团队致力工程化推广，同时希望有志者立即携手，共创未来。

侯教授就使用微波剔除高纯石英砂中气液包裹体目前存在的问题进行了分析，由于2015年以后，他在各个有关会议被邀请作报告，简单介绍微波原理，尤其是剔除气液包裹体效果，然下游某些企业依赖支离破碎的初浅认知进行微波剔除高纯石英砂中气液包裹体无序应用，其结果不言而喻，加上少数一知半解的所谓专家误导，导致目前该项技术应用扭曲，劣币驱除良币现象严重。期待有关方面正确引导。

侯教授认为，采用微波去除气液包裹体这些年来存在的突出问题还有就是企业怀疑的同时不舍得投入。

侯教授要求粉体网记者，对某些专家把他的研究成果挂在俄罗斯专家名下，希望粉体网媒体们好好宣传，引入正道。还有少数专家对研究无氟无硝工艺才几个小时后就能写出论文且在半个月左右发表，对这种行为深感无奈。

此外，侯教授表示深感愧对这个行业，因为很多所谓的专家，利用他精心研究的这项微波技术凭心情任意发挥想象，在一知半解下，把一些企业带进沟里。

侯教授信心满满地表示：“在石英砂去除气液包裹体方面，我是第一家，我将一如既往的要把这个项目做落地。同时在国产矿纯化方面应用努力。”

侯教授在谈到这个问题时最后对记者表示，关于微波技术应用存在的误区，拟在下次粉体网平台上演讲，将原原本本进行阐述。

在研究完微波技术剔除气液包裹体项目后，侯教授他们在科研方面并没有在一个地方停滞不前。从2017年开始又对高纯石英砂的生产工艺改进、除杂介质、微波替代马弗炉、微波实现马弗炉与微波双重功能、用制备高纯石英砂的筛余料制备硅微粉等进行研究，均取得成效。同时自己将已取得的新技术用于国产矿纯化制备3N以上的高纯石英砂方面也有好的研究成果。

国产石英矿，我国国产矿资源总量大，分布广泛，但总体品质相对较低，矿物杂质成分复杂，气液包裹体含量大，导致国产矿加工难度与成本趋高。目前国内大多企业只用国产矿简单加工便以低价出售，造成严重的资源浪费。

在板材砂方面，侯教授也有自己的独特见解。他表示，由于在微波去除气液包裹体方面取得一些发现，致使很多企业也找他做板材砂的制备研究。板材砂在提高到3N-4N后，应用更广泛，价值成倍增长。比如用新的纯化技术将国产矿制备成稍低档拉管、液晶基板砂等，前景广泛。在逐渐深入了解的过程中，他有两个想法，一是能用新技术提高板材砂质量品质，二是能否通过其团队技术把原只能制备的板材砂矿提高到3N以上高纯石英，使资源得到更加合理应用，为该行业做出更大贡献。

比如在板材砂酸洗处理过程中，侯教授团队在酸介质应用无氟无硝法。用一些污染较少的酸，替代氢氟酸，在环保方面做出贡献。目前，侯教授团队微波无氟无硝法研究成效显著，除杂效果较之无机强酸有微小差距，需要进一步进行实验获取更优工艺参数。

此外，该团队尽可能在经济成本方面去减少企业压力，用微波炉替代的煅烧炉等，使流程缩短，降低固定成本和生产成本。

侯教授表示，用微波来制备板材砂，会减少破碎过程的粉尘污染。目前，有的企业用马弗炉煅烧矿，马弗炉温度达到1000多度，会增大电费成本，换成微波后，全封闭在微波炉内，电能通过微波转化为势能进而转为化学能使分子摩擦升温破除气液包裹体而剔除，降低成本，减少马弗炉高温环境对工人造成的伤害。

侯教授表示，剔除石英硅矿中金属和气液包裹体杂质制备超纯石英砂一揽子新研究技术，已有企业准备落地，他们相信，必将取得令人满意的结果。

（中国粉体网编辑整理/星耀）

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