原创

【原创】做好“压舱石”，护航中国光伏产业高质量发展——专访成都理工大学汪灵教授

平安

2024.4.8 | 点击 3824次

Ta的动态

导读 专访我国矿物材料学及石英原材料行业的知名专家、成都理工大学汪灵教授

中国粉体网讯 经过多年的快速发展，我国光伏产业成就显著，已成为全球光伏产业引领者，是我国少有的具备全球竞争优势，实现端到端自主安全可控并有望率先成为高质量发展典范的新兴产业。

受全球光伏装机量持续高增长的带动，拉单晶硅用石英坩埚及原料高纯石英砂、封装用光伏玻璃及原料低铁石英砂的需求也迎来快速增长，与此同时，我国目前却面临着高纯石英坩埚内层砂依赖进口、光伏玻璃超白低铁砂大规模供应瓶颈等一些痛点难题。

为早日实现“碳达峰、碳中和”目标，推动经济、社会发展全面绿色低碳转型，建设稳定、高质量的光伏供应链显得至关重要。在“第二届光伏行业用石英砂技术与市场交流大会”召开期间，中国粉体网记者就光伏用石英砂相关问题专访了我国矿物材料学及石英原材料行业的知名专家、成都理工大学汪灵教授。

中国粉体网：汪教授，本次报告您没有像以往一样讲高纯石英砂而是讲光伏超白玻璃砂，请问是出于怎样的考虑？

汪教授：今天我在报告开场白讲了很关键的两句话，第一，在AI和双碳目标背景下，我们的光伏产业景气度持续走高；第二，我认为目前还没有哪一个行业像光伏产业这样如此的依赖石英。

光伏产业中我们不仅仅是依赖于单晶硅、多晶硅，还有一个由多晶硅变单晶硅用到的关键材料叫石英坩埚，石英坩埚是以高纯石英砂为原料。在去年的第一届光伏行业用石英砂会议上，我重点介绍的就是这个。

实际上，在我们光伏产业中，除了高纯石英和单晶硅、多晶硅以外，还有一块也很关键，用量也很大，2023年全国用了将近1500万吨，这个东西也是非常重要的，就是光伏超白玻璃用石英砂。

我今天报告中有一个数据，就是去年年底与我们疫情之前的2019年相比，光伏超白玻璃石英砂从510万吨增长到了接近1500万吨，翻了三倍，这个增长是很迅速的。在这个增长过程中就需要更多的矿产资源，也就需要更多的技术进行支撑。

经过我们这些年的研究，我们发现在整个行业内的确存在一些共性问题，有一些甚至是新的问题，比如我今天谈到的质量标准怎样把握。另外由于酸洗产生的新问题，这些在以往可能注意不是很够。

通过今天这个报告，我们希望能够促进我们光伏产业的高质量发展。应该说高纯石英坩埚砂重要，我们低铁石英或者说超白玻璃石英也重要。同时还有一个重要考量，就是我们的矿产资源应该物尽其用，我们不可能全国都只做高纯石英。这个低铁石英或者说超白玻璃石英，它用量那么大，同样也可以产生很好的经济社会效益，这就是我的考量。

中国粉体网：与高纯砂相比，光伏玻璃砂在矿石原料、提纯技术、加工装备方面有什么区别？是否也存在薄弱环节或瓶颈？

汪教授：这个问题很重要，也是我今天讲这个报告的一个出发点。我们不仅仅在做脉石英等与高纯石英相关的石英原材料，其它矿产资源我们也在做。我们成都理工大学作为一个以地质资源为背景的大学，如何为国家光伏产业的发展提供技术支撑，这是我们的一个思考。

说到光伏玻璃用石英砂，它和高纯石英砂相比，的确有很多不一样的地方。因为它产品的质量标准要求明显的不一样，它们都是砂，甚至粒度也都具有相似的地方，但它们的纯度以及对气液包裹体的要求是不一样的。比如说光伏玻璃石英砂就没有讲什么气液包裹体的问题，因为在玻璃制造过程中的各种配方中可以克服这个困难。我今天讲的七种矿床工业类型中，除了粉石英不能做以外，其余都能加工。但是要考虑量的因素、矿产资源规模的因素。

我们认为目前能够做这一块的应该是三种矿产资源，第一个就是石英砂岩，比如说我们四川的，第二个是石英岩，比如说安徽凤阳的，第三个就是天然石英砂，比如说北海的和福建的。这三种矿产资源工业类型，有个特点就是规模很大。也许它们并不适合去做高纯石英，但是由于它们具有规模大的优势，因此在这一块还是大有作为的。我们国家石英矿产资源十分丰富，主要是指这些石英岩、石英砂岩、天然石英砂。我们国家光伏产业能够发展，也得益于这些矿产资源的保障。

对于光伏玻璃石英砂的加工来讲，如果我们用高纯石英砂的技术来做，那经济效益可能就不一定合算了。由于它的量大，但它质量要求明显没那么高，比如说它总共就要求SiO2含量在99%左右，它的铁（Fe₂O₃）一般是在150ppm以内。而高纯石英砂全部的杂质要求在20ppm以内。

如何在这种量大的情况下提高经济效益，的确也存在技术方面问题。我们把经济效益放在很高的位置，才能够实现我们的高质量发展。那么在一定的经济技术指标的控制下，如何做好这篇文章，它是有很多技术难点的。比如说是否要用酸洗？在酸洗的过程中是用单酸还是复合酸？是否还需要做其它工艺的处理？这些实际上背后既有技术问题，更多的是有成本问题。所以说这里面的技术瓶颈问题，也不能一概而论。比如有的矿它比较好提纯，好加工，就没有什么难度。但有一些矿，它加工难度就比较大，存在技术瓶颈。

那么，又有一个问题产生了，既然有些矿没有技术瓶颈，那么我们就用这个矿不就可以了嘛。但是这个矿的资源也是有限的，全国一年要使用1000多万吨，将近2000万吨低铁石英砂。那么矿可能就需要2000多万吨，2000万吨以上的矿算大矿，一个矿一两年就用完了，因此还得要全国的各种矿产资源利用起来，这是一个考量。

第二个考量，因为光伏低铁砂不像高纯石英砂，高纯砂是3万块钱一吨，甚至上10万块钱、20万块钱1吨，它的辐射半径，它的运费就不是一个大问题，与它的售价相比是可以忽略不计的。但是光伏超白低铁石英砂就没那么贵了，都是1000元以下1吨。那么在这种情况下，辐射半径就是一个要考量的问题了。

因此，有一些地方的矿，尽管它的加工难度比较大，但是它叠加了运费这个方面的因素，它应该还是可行的。所以说只要你有矿，就是一件好事情。因为这块蛋糕很大，也只有把各个地方的矿产资源合理的利用好了，才能支撑我们国家玻璃产业及光伏产业的高质量发展、可持续的发展。

技术方面应该说普遍存在问题。但是可能更多的还是要看某一个矿具体的问题。如何在你这个矿的特点和辐射半径条件下，能够找到一种比较合适的加工工艺，这或许才是我们的生存之道。

中国粉体网：光伏玻璃砂的市场行情如何？目前每年的需求量大约有多少？是否存在供给过剩的情况？

汪教授：目前，在AI和双碳背景下，光伏景气持续向好。我收集了一个数据，疫情前的2019年的光伏玻璃用低铁砂使用了510万吨，到了去年年底的统计数据表明，已经接近1500万吨。增速非常快，这是现实。

AI，是这两年比较热的一个行业。随着这个技术的推广应用，它需要大量的电力资源。业内有人提出AI的尽头是光伏和储能是有道理的。我们以前只是在双碳背景下就已经有如此趋势，现在AI又发展得这样火热，我想光伏产业的可持续的发展前景必定是可期的。

实践证明光伏是一个可再生能源，可以说是取之不竭、用之不尽的。但是我们要把它用好，也是不容易的。光伏产业今后的增长的斜率可能会适当的有所降低，但是总体应该是向上的，这个大趋势其实没问题。

从这个角度来讲，我们国家的矿产资源也涉及一个优矿优用的问题，因为这个使用量太大。尽管我们国家的石英矿产资源非常丰富，但是比如说只是水洗砂就能达到要求的，或者说不复杂的工艺可以加工的毕竟是少数。所以说我们如何把矿产资源利用好，应该说是一个很重要的事情。

现在每年有这么大的用量，那么我想在短期之内，还看不到饱和的趋势，因为我们国家有大量的地方很适合于光伏，如果把那些地方全部都用起来，这条路还很遥远。

全世界都看到了光伏美好的前景，更重要的是我们光伏的光电转换效率在提升以及成本降下来了。目前我们国家光伏的装机用量，已经超过水电，排在第二了。它的潜力超乎我们的想象。光伏也成为我们国家在全世界引以为自豪的产业，新能源汽车、锂电池、光伏是我们国家的新三样，随着和平和发展逐步实现，我想这个空间还是很大的。

空间很大但并不等于说我们要盲目的扩张，因为它本质上还是高度的依赖矿产资源，你变戏法变不出来。有一些矿它不能加工出来这个东西。以我们四川为例，四川是全国玻璃制造的一个最重要的基地，其原因就是四川的气源很丰富。对于玻璃工业来讲，气的成本占了很大的考量，所以各大头部企业在四川都有布局。同时我们四川的光伏玻璃这些年也在快速发展。

我们四川做浮法玻璃的原料，我们是有资源保障能力的，像我们江油、青川这些地方是有资源保障的。但是我们光伏玻璃砂的矿物原料还要从四川省外进来，原因就是我们那的矿就不一定适合加工这个东西。因为它的粒度比较细，主体是80目以下。这个粒度如果进行水洗还可以，如果要进行酸洗才能达标的话，这个粒度不适合酸洗。四川这么大一块基地，还缺少这个东西，还要靠从外边来，现实就是这样一个情况。当然随着时间的开展，会不会在四川也会发现合适的矿产资源或者技术进步解决这个问题，现在还说不清楚。

中国粉体网：去年我们报道了我国首条全自动4N8高纯石英砂高端产品生产线成功点火运行，请问它现在的进展如何？

汪教授：谢谢粉体网及时的报道，而且是以“重大突破”为标题报道了这个消息。这个消息发布以后，在石英原材料行业，尤其是高纯石英产业，引起了不小的震动。大家都很关注，很多业内同行都来了解情况。这的确是我们国家高纯石英产业发展的一件大事情，它具有重要的标志意义，主要体现在两点：

第一点，这条生产线它采用的是国产的矿。高纯石英按用途可以划分为打坨料、拉管料和坩埚料。坩埚料，也就是高纯石英的高端产品，是整个高纯石英中的最难的。我在以前的报告中打过一个比方，如果把高纯石英比作是整个石英原材料三大类中的皇冠的话，那么坩埚石英砂应该是这个皇冠上的那颗明珠。

目前我们国家在石英原材料领域，除了这一块我们全部都解决了。就这一块来讲，过去我们认为我们技不如人，后来发现是矿不如人，当然技术也是一个重要因素，但很大的原因还是在矿石上。

因此我们这一条生产线它采用了国产矿石，它就有标志性的意义。因为现在国内坩埚用的高纯石英砂，国产的主要是中外层砂，内层砂还要进口，但是中外层砂也是进口国外的矿石加工的，由于这块很重要，不光是光伏产业，还包括我们芯片产业。

如果我们没有自己的矿作为压舱石，作为如此重要的矿产资源保障和支撑，我们这个行业的高质量发展也好，可持续发展也好，应该是令人担忧的。所以这是它的一个很重要的意义。有了这个以后，我们中国人做这个产业，我们就有底气，也有保障了。

第二个意义，也是标志性意义，就在于目前由于国际上对这一块技术封锁，最先进的装备我们是看不到的。包括我提出的四大高纯石英技术，也就是原料技术、提纯技术、装备技术和检测技术，我们都不知道，都要自己摸索。

我们国内通过近些年自主研发，也形成了中外层砂的产能，说明我们的装备方面还是有很大进步的。但是由于这个行业有一个特点，就是它一般规模都不大。另外还有各种各样的原因，国外对我们保密，我们国内企业之间也有这个因素。所以这个行业基本上采用的工艺和装备技术，我认为是可行的，但不是先进的。

不先进主要体现在：第一，它单条生产线的产能很小，就是一两千吨；第二，它是间断式的生产，模块化的生产，它是分若干个车间来生产的。这些车间之间物料的转移，目前是靠人工的；第三，高纯石英砂加工都会用到酸洗，那么酸洗之后的产品又通过人工转运，质量就受到影响。尤其是对工人和生产环境都有影响。尽管相关企业也做了很多工作，但是这些问题是客观存在的，也是不可避免的。

我们这条生产线的标志意义就在于它不是采用前面这种方式，而是采用集成的方式，从物料进入生产线以后，再到产品出来这期间就不见天了。因此很多环境问题，尤其是对工人的健康问题，我们就迎刃而解。

昨天一位老总问我，你们生产线有几十号人？我告诉他说，我们现在培训的操作人员总共有六个人，分三班，每一班只有两个。因为它不需要那么多人，一个主要是看仪表，因为我们每一个工艺点都有若干个摄像头，另一个是负责智能监控取样、窗口取样，还有一些巡查。从我们公布的照片中，大家看到的是一个楼层式的六层楼那么高的厂房，它是靠重力作用，加上其他因素来实现这个过程。

我国首条全自动4N8高纯石英砂高端产品生产线全景

总体来讲就是这两个特点，第一它是国产矿，第二它实现了自动化和绿色化，这是我们这个行业梦寐以求的。

从去年12月28号成功点火运行，已经过去几个月了，我们也一直在进行不断的优化，很高兴的告诉大家，我们现在的产品的纯度经过若干次检测都稳定在99.9985%及以上。

这个国产矿从这条生产线走出来，是很难得的，是让人振奋的。因为这是第一个吃螃蟹，我们就想把这件事情做好，进一步把细节做好，真正为我们国家这个行业的可持续发展、高质量发展提供一个支撑。

还要说明的是，由于矿产资源有一个优矿优用、高值化利用的问题，因此我们这条线主要是对国内的市场起到一个压舱石的作用，有一个支撑的作用，我们更多的是这个考量。现在国内很多企业是利用国外的矿，我觉得这条路也是很好的，两条腿走路可能更稳当一点，这是我们的想法。

中国粉体网：据我们观察，国内光伏产业链上的高纯石英砂项目、超白石英砂项目都在如火如荼地开展，但是光伏产业近两年面临总体产能过剩、技术快速迭代、市场竞争激烈等现状，对于石英砂企业会有什么影响？

汪教授：整体来讲，石英砂处在光伏产业链的上游，包括三块：高纯石英、工业硅、光伏超白玻璃。由于复杂的国际形势，地缘政治的影响，我想可能我们这个产业的增长的速度不会像2019到2023年增长2倍，光伏石英砂增长2到3倍那样快。

但是刚才说到这个趋势：双碳背景、可再生能源以及环保这些因素的叠加和耦合应该是持续向好的。至于说到了具体的某个阶段中有可能因为大家看到有比较大的利润空间，尤其是高纯石英这一块，以及光伏玻璃这一块，大家都往这个方面积极的投资参与，这是正常的。

但是我要说明的是，除了工业硅那一块来讲，因为它对原料要求并不高，石英岩就能够满足要求，一些抗爆率比较低的石英砂岩也符合要求。最早出现瓶颈的是高纯石英、光伏玻璃。凡是原料没有任何瓶颈的，就容易出现饱和。

高纯石英这条线，它不是一个资金推动型，也不是一个简单技术推进型，它是一个矿产资源加技术推进型，矿产资源还排在前面，所以说现在你就是有再多的资金，想迅速的使高纯石英坩埚砂饱和，我看还是比较难的，因为用国产矿石做坩埚砂，我们这儿还才是开始。

我在2019年发表一篇文章就指出高纯石英尤其是做高端产品的，是我们的紧缺矿产，我们目前对国外依赖程度很高。它的矿床工业类型，现在我们更多研究的是脉石英，比如我们从印度进口的主要还是脉石英。脉石英的特点是矿床规模小，质量变化大，脉与脉之间，不同的矿点之间变化比较大，所以这儿就出现瓶颈了。

美国高纯石英产率比较低，环境的压力它要产生大量的废物，它的资源也不是无穷大，也是很有限的。正因为资源成为它的瓶颈，尽管售价比较高，不少个人和单位都很想介入这个产业，但是目前高纯石英高端产品这块仍然没有出现市场饱和的状况。

所以说去年粉体网的那个采访题目很好，就是《投资高纯石英，千万不要盲目跟风》。因为这块涉及的不仅仅是技术，更重要的还是在矿产。目前这块还没有很好的解决。

至于光伏玻璃石英砂，它也不是所有的矿床工业类型都能加工的，比较符合的也只有三种。这三种还需要满足浮法玻璃用的石英砂，浮法玻璃实际上用量也很大，大概是两三千万吨（国家统计局数据显示，2023年我国平板玻璃产量为96942万重量箱，即4847.1万吨（1重量箱=50kg），以占比60%计算，石英砂用量为2908.26万吨）。那光伏玻璃这块就已经是1500多万吨，今年可能就要到2000万吨。这个矿产资源也是受到瓶颈制约的。

所以我们的矿山企业一定要坚持：矿产资源是宝贵的资源，是不可再生的资源，我们一定要做到好矿好用、优矿优用、高效利用、绿色利用，这是我们的一个发展理念。我想如果按照这个理念走，就不会出现那种盲目投资后的结果。

所以我整体来讲，对于这一块产业的发展还是有信心的。根据国家对光伏产业发展的需求，粉体网专门举办这个光伏石英大会，也是为我们国家光伏产业高质量发展搭建了很好的平台，做了很大的贡献。也借这个机会，谢谢很多朋友对我们成都理工大学，对我们团队，包括我个人的关心，谢谢大家的支持。

（中国粉体网采访/初末、编辑整理/平安；经汪教授审阅）

注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！