中国粉体网讯  石英玻璃作为特种光电功能玻璃的一种，具有普通玻璃无可比拟的一系列优异性质，包括极佳的光谱透过性、极低的热膨胀系数和电导率、极高的化学稳定性和耐辐照性以及在极端条件下较长的工作寿命等，是现代信息产业、光学、光伏、半导体等国家战略性新兴产业和航空航天等国防领域发展中不可或缺的重要基础性材料。随着我国电子信息产业等领域的迅速发展，对于高纯石英玻璃及其制品生产技术提出了迫切的需求。

天然石英矿物提纯

石英提纯工艺流程图

石英矿物原料处理工艺

选矿：选取原矿晶体好、包裹体少，无边条、杂质、杂物，粒径和颜色基本一致。

水淬：将原料加温至870～950℃，保温2h后快速倒入20℃的流动冷水中，以使杂质暴露和破碎，水淬后的水晶料呈白色，体积膨大、松散、易于破碎。

浮选：利用各种矿物的密度不同和矿物表面润湿性的差异来挑出非石英颗粒。

酸洗：去除溶于酸的金属氧化物和部分硅酸盐矿物，酸洗过程一般使用10-30%盐酸、5-20%硝酸、3%-10%氢氟酸的混合酸。

磁选：在不均匀磁场中利用矿物之间磁性的差异而使不同矿物分离，可去除含铁等磁性物质。

石英矿物提纯工艺介绍

高温真空处理：利用石英晶型转变过程的反应机理，在高温真空状态下去除石英粉或石英原矿中的液态和气态杂质。

氯化处理：在一定温度条件下，借助氯化剂的作用，使石英粉中的碱金属和碱土金属杂质转化成气相的氯化物。

超导选：超导材料产生几十万高斯的超导磁场，是石英中微小杂质和固态包裹体被磁化而选出。

电选：在高压电场中利用矿物的电性差异使矿物分离。

超声波处理：利用超声波在液体中的空化作用提高酸洗效率。

掺杂提纯：高温条件下使掺入的元素与杂质元素反应生成易溶于水或酸的物质，而后水洗或酸洗提纯。

精馏提纯：利用不同组分有不同沸点，同一温度下不同蒸汽压。

吸附提纯：液体与固体两相界面处组分与内部不同而产生浓缩。

合成石英玻璃制备

化学气相沉积工艺(CVD)

CVD是指气相含硅化合物（如SiCl4､SiH4和Si4O4(CH3)8等无机与有机原料）在H2-O2火焰中高温水解或氧化生成SiO2微粒，并逐层沉积在旋转的基体上形成透明石英玻璃。

根据沉积基体的运转方式和反应器的构造，CVD分为卧式和立式两种工艺形式，立式工艺可实现大尺寸合成石英玻璃的生产，与卧式CVD工艺相比，具有沉积速率和效率高，炉膛温度高且均匀，玻璃的光学均匀性好等明显优势。目前，国际上CVD工艺合成石英玻璃主要采用立式工艺。

卧式和立式化学气相沉积工艺示意图

等离子化学气相沉积工艺(PCVD)

PCVD工艺是指采用高纯SiCl4为原料，以高频等离子体火焰代替氢氧火焰气相合成石英玻璃，该工艺与传统电熔工艺制备的石英玻璃统称为红外石英玻璃。

等离子化学气相沉积石英玻璃工艺示意图

PCVD工艺制备的石英玻璃的金属杂质和羟基含量低，具备优良的紫外-红外光谱透过性能、稳定的折射率以及良好的结构均匀性等特性，并且无气泡和杂点等缺陷，广泛用作各类光学透镜和高稳定性惯导器件的基材，如太阳器模拟、红外跟踪系统、紫外-可见-红外分光器等光学组件和光波导用石英光纤等。

间接合成法

间接合成法是相对于目前常见的电熔、气炼、CVD和PCVD等４种“直接法”工艺技术（由原料经过1800℃以上高温一步直接制得石英玻璃）制备石英玻璃而言的，包括低密度SiO2疏松体的沉积和烧结两个主要工序，即利用含硅化合物（如SiCl4等）为原料，采用低温CVD工艺，首先沉积形成低密度SiO2疏松体，再进行烧结，烧结过程中同时进行掺杂、脱水、脱气及致密化，直至达到玻璃化。

目前，国外利用间接合成法制备半导体光刻技术用石英玻璃光掩模基板，准分子激光器和光电探测器等领域用石英玻璃透镜和棱镜等元件。

2025年3月27日，由中国粉体网主办的“2025第三届集成电路及光伏用高纯石英材料产业发展大会”将在江苏东海召开，来自中国建筑材料科学研究总院石英与特种玻璃研究院的教授级高工王玉芬，将做题为《信息产业对石英玻璃材料及制品的技术需求》的报告。

王玉芬，教授级高工，硕导，享受国务院政府特殊津贴。曾任中国建筑材料科学研究总院石英院院长、中建材衢州金格兰石英有限公司执行董事。自1986年，进入中国建筑材料科学研究总院工作以来，长期从事石英与特种玻璃研究工作。在大口径复合石英管、石英-钨过渡封接玻璃、立式化学气相沉积石英玻璃等方面实现多项首创，为我国电子、航天、船舶、核能、兵器、航空等领域提供了关键配套材料，为我国国防和经济建设做出了重要贡献。至今主持并完成了国家重大专项、军工科研、国际合作等20余项国家级项目，荣获省部级科技奖6项、授权专利20余项、论文20余篇、标准5部、出版专著2部，以及获“第四届全国建材行业十大女杰”称号。

参考来源：

[1]王玉芬：高纯石英材料制备技术与应用

[2]聂兰舰，王玉芬等：高性能光学合成石英玻璃的制备和应用

(中国粉体网编辑整理/九思)

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