金属矿山 ›› 2026, Vol. 55 ›› Issue (5): 237-245.
熊 欢1 白子杨2 李茂辉2 何玉鹏1 王建军2 陆有军2,3
XIONG Huan1 BAI Ziyang2 LI Maohui2 HE Yupeng1 WANG Jianjun2 LU Youjun2,3
摘要: 高纯石英砂(SiO2≥99. 99%)作为半导体级石英坩埚的核心原料,其杂质赋存形态与含量直接决定坩埚
性能及单晶硅生长质量。传统提纯工艺面临热力学能垒高、晶格包裹体杂质脱除效率低及流程复杂等瓶颈。外场强
化技术通过非接触式能量输入机制,为突破上述限制提供了新路径。本文系统综述了磁场、微波场、超声场、温度场及
压力场等多物理场在高纯石英砂提纯中的作用机理与应用进展。磁选技术基于矿物磁化率差异实现磁性杂质的初
步分离,高梯度及超导磁选显著提升了对弱磁性微粒的捕获能力;微波技术利用选择性加热与微爆裂效应促进包裹
体杂质释放,超声技术通过空化效应强化界面反应与杂质剥离,二者协同可显著提高化学试剂利用率;温压场通过诱
导石英多态相变与晶格重构,实现杂质元素的深度激活与选择性迁移。进一步总结了磁选—酸洗、微波—酸浸、超
声—浮选及温压—化学等多场协同工艺的研究进展,指出针对晶格铝等类质同象杂质的联合脱除是实现高纯化的关
键。最后,分析了外场强化技术在实际应用中面临的设备成本高、工艺参数难精确调控及规模化生产难度大等挑战,
并提出未来应聚焦新型外场机制探索、核心装备国产化突破及基于矿源特性的定制化工艺开发,以推动高纯石英砂
绿色、高效及低成本制备技术的发展。
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