中国粉体网讯  高纯石英，是集成电路制造中不可替代的关键基础材料。它的纯度与杂质控制水平，直接决定先进制程的可行性与可靠性。当前，半导体级高纯石英通常要求SiO₂纯度达4N8（99.998%）以上；高端应用场景下，Ⅰ级产品杂质总和须控制在10ppm以内，铝含量不超过8ppm。

但现实很骨感：我国优质高纯石英资源保障不足，高端矿源与深度提纯技术长期受制于人；光伏、半导体制造中大量硅基固废（废石英坩埚、切割硅泥、废硅片、退役组件）仍未高值化利用。资源约束与固废压力，正在同时挤压产业链。

高纯石英的瓶颈：不在“SiO₂数字”，在“杂质赋存状态”

过去评价石英原料，习惯看“SiO₂够不够高”。

但孙红娟教授在粉体网专访中强调了一个观点：高纯石英的品质，不是由最终纯度单独决定的，而是由原料的工艺矿物学属性（如杂质赋存状态、流体包裹体、嵌布特征等）决定的。

真正影响提纯天花板的，是三类杂质：

脉石矿物杂质共伴生独立脉石矿物主要有长石、云母、金红石、方解石、赤铁矿和黏土矿物等，是石英杂质元素的主要载体矿物，主要的杂质元素有Al、Fe、Ca、Mg、Li、Na、K、Ti、B、H等。这类矿物较易去除，将其单体解离开，通过常规选矿技术即可去除。

包裹体杂质硅质原料在结晶时，由于成矿时的各种因素，导致结晶时产生空穴，构造发生缺陷，他类矿物的溶液注入其中，生长过程中被石英包围便形成了包裹体。石英矿物中存在大量流体包裹体，流体包裹体的种类、尺寸和含量对高纯石英的质量有着重要的影响。常规酸浸进不去，高温下会产气泡、引污染，是半导体级产品的“致命伤”。

石英中常见的晶格杂质元素包括Al³⁺、Ti⁴⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Ge⁴⁺等离子，这些离子在石英晶格中以不同的形式替代Si⁴⁺。Al³⁺、Fe³⁺、B³⁺等离子替代Si⁴⁺的同时常常伴随有K⁺、Na⁺、Li⁺离子作为补偿电荷进入石英晶格内，其次还有P⁵⁺耦合替代离子也会进入石英晶格中，H⁺会以Si−OH的形式代替石英砂中的Si原子。其中Ti⁴⁺离子替换Si⁴⁺离子进入石英晶体中会形成Ti−O共价键，该共价键键能很稳定，难以破坏，因此Ti是晶格杂质中最难去除的元素之一。晶格杂质物理方法几乎去不掉，直接锁死原料上限。

因此，孙红娟教授团队提出高纯石英原料五维评价因子：化学成分、嵌布粒度、脉石矿物、包裹体、晶格杂质。评价逻辑，正从“总量纯度导向”转向：“赋存状态导向”——先看杂质藏在哪、能不能去掉，再谈纯度。

这也是寻找“中国版Spruce Pine”的核心方法论：不是找SiO2最高的石头，而是找杂质最“干净”、最易解离的伟晶岩与脉石英。

硅基固废高值化：不是“处理垃圾”，是“找回资源”

半导体与光伏产业链，本质是“硅—SiO₂”的循环消耗系统。坩埚报废、切片产泥、组件退役——每一环都有可回流的高纯资源。

报告重点拆解三条路径：硅片切割废料因6N级高纯硅含量高、金属杂质本底低，具备再生制备电子级/光伏级硅的天然优势；废石英坩埚通过热冲击剥离—酸浸—诱导结晶可转化为高纯石英砂，实现SiO2资源的同级回用；退役光伏组件中硅与玻璃的协同无损纯化，则以深共晶溶剂等绿色介质为代表，为规避传统强酸体系的选择性损伤提供了新思路。

2026年11月19-20日，中国粉体网将在安徽·凤阳举办“2026第十届全国石英大会暨展览会”。届时，西南科技大学孙红娟教授将带来题为《半导体用高纯石英原料及硅基固废高值化利用》的报告。届时，她将依托团队在石英提纯、杂质表征、固废资源化领域的研究成果，剖析天然石英隐蔽杂质识别难题，对比各类提纯工艺适用边界与产业化痛点，分享半导体用石英原料优选评价体系。

孙红娟，西南科技大学，博士，二级教授/博导，四川省学术和技术带头人，固体废物处理与资源化教育部重点实验室常务副主任。中国矿物岩石地球化学学会矿物材料专业委员会副主任委员，中国有色金属学会矿物功能材料专业委员会副主任委员、中国地质学会矿物学专业委员会委员、中国矿物复合材料专业委员会，中国非金属矿工业协会专家会委员，《矿物学报》等多个国内外期刊编委。获美国SME协会“青年科学家”、江苏省“双创人才”等。先后主持、主研国家自然科学基金、国家重点研发项目、省部级项目等20余项，企业合作项目30余项；获省级科技进步一等奖4项；授权发明专利120余项；发表学术论文300余篇，出版专著1部。主要从事矿物材料、固体废物处理与资源化研究。在高纯石英原料判别与提纯、蒙脱石、蛭石和石墨等层状矿物材料、典型工业固废资源化评价与开发利用关键技术研究等多项研究成果经鉴定达国内领先和国际先进水平，具有重要的理论意义和社会效益。

参考来源：

中国粉体网《高纯石英，依旧是持久战——专访西南科技大学孙红娟教授》

中国粉体网《找到中国自己的“Spruce Pine”，牢握高纯石英产业安全命脉——访西南科技大学孙红娟教授》

中国粉体网《优质高纯石英砂的生产必须要实现独立自主——专访西南科技大学孙红娟教授》

张锐锐等.高纯石英砂包裹体去除技术研究进展

(中国粉体网编辑整理/九思)

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