Mikä on kvartsin puhtaus ja kuinka mitata ja parantaa kvartsin puhtautta?

Kvartsin puhtaus viittaa piidioksidin (SiO2) pitoisuuteen inkvartsi, ilmaistaan ​​yleensä prosentteina. Erittäin puhtaan kvartsin SiO2-pitoisuus on yli 99,95 %, kun taas tavallisen kvartsihiekan SiO2-pitoisuus on suhteellisen alhainen.

Kvartsin puhtauden mittausmenetelmiä ovat mm. röntgendiffraktio (XRD), induktiivisesti kytketty plasmaemissiospektroskopia (ICP-MS), kaksikäyttöinen läpäisy/heijastuva valomikroskooppi, polarisoiva mikroskooppi, elektronikoetin, induktiivisesti kytketty plasmaemissio spektroskopia (EPMA), laser-Raman-spektroskopia (LRM) ja mikro-mikroterminen vaihe ja muut analyyttiset menetelmät. Näillä menetelmillä voidaan systemaattisesti analysoida kvartsin kiinteiden ja nestemäisten sulkeumien esiintymistilaa ja epäpuhtauselementtien jakautumista hilassa kvartsin puhtauden määrittämiseksi tarkasti.

Kvartsin puhtautta parantavia menetelmiä ovat pääasiassa fysikaalinen lajittelu, kemiallinen käsittely ja lämpökäsittely. Fyysisessä lajitteluprosessissa itsenäiset mineraaliepäpuhtaudet, keskenään kasvaneet mineraaliepäpuhtaudet ja inkluusioepäpuhtaudet kvartsista voidaan poistaa magneettierotuksella, vaahdotuksella ja muilla tavoilla. Kemiallisen käsittelyn osalta voidaan käyttää sekahappoliuotusta, alkaliliuotusta ja muita menetelmiä epäpuhtauksien poistamiseen tehokkaasti hyödyntämällä erilaisten epäpuhtausmineraalien liukoisuuseroja tietyissä olosuhteissa. Lämpökäsittely, kuten tyhjiöpaahtaminen ja kalsinointi, on myös tärkeä keino parantaa kvartsin puhtautta. Korkean lämpötilan käsittely voi muuttaa kvartsiyksikkösoluparametreja ja edistää tiettyjen epäpuhtauselementtien haihtumista tai muuntumista, mikä parantaa kvartsin puhtautta.

Esimerkiksi optimoimalla tyhjiöpaahtaminen-kuumapaineliuotus yhdistettyä puhdistusprosessia voidaan valmistaa erittäin puhdasta kvartsia, jonka Si02-pitoisuus on 99,996 painoprosenttia. Lisäksi väkevän rikkihapon korkean kiehumispisteen käyttäminen normaalipaineeseen ja korkean lämpötilan hapon liuotukseen voi myös parantaa tehokkaasti kvartsin puhtautta ja saada kvartsihiekkatuotteita, joiden SiO2-pitoisuus on yli 99,8 %.