ما هي درجة نقاء الكوارتز، وكيفية قياس وتحسين نقاء الكوارتز؟

يشير نقاء الكوارتز إلى محتوى ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) فيهكوارتز، وعادة ما يتم التعبير عنها كنسبة مئوية. محتوى SiO2 من الكوارتز عالي النقاء أعلى من 99.95%، في حين أن محتوى SiO2 في رمل الكوارتز العادي منخفض نسبيًا.

تشمل طرق قياس نقاء الكوارتز استخدام حيود الأشعة السينية (XRD)، والتحليل الطيفي لانبعاث البلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS)، ومجهر الإرسال/الضوء المنعكس ثنائي الغرض، والمجهر الاستقطابي، ومسبار الإلكترون، وانبعاث البلازما المقترنة حثيًا. التحليل الطيفي (EPMA)، التحليل الطيفي بالليزر رامان (LRM) والمرحلة الحرارية الدقيقة وغيرها من الطرق التحليلية. يمكن لهذه الطرق أن تحلل بشكل منهجي حالة حدوث الشوائب الصلبة والسائلة في الكوارتز وتوزيع عناصر الشوائب في الشبكة، لتحديد نقاء الكوارتز بدقة.

تشمل طرق تحسين نقاء الكوارتز بشكل أساسي الفرز الفيزيائي والمعالجة الكيميائية والمعالجة الحرارية. في عملية الفرز الفيزيائي، يمكن إزالة الشوائب المعدنية المستقلة، والشوائب المعدنية المتداخلة، والشوائب المتضمنة في الكوارتز عن طريق الفصل المغناطيسي، والتعويم، ووسائل أخرى. فيما يتعلق بالمعالجة الكيميائية، يمكن استخدام الترشيح الحمضي المختلط والترشيح القلوي وطرق أخرى لإزالة الشوائب بشكل فعال من خلال الاستفادة من اختلافات الذوبان في معادن الشوائب المختلفة في ظل ظروف محددة. تعد المعالجة الحرارية مثل التحميص الفراغي والتكليس أيضًا وسيلة مهمة لتحسين نقاء الكوارتز. يمكن أن تؤدي المعالجة بدرجة الحرارة العالية إلى تغيير معلمات خلية وحدة الكوارتز وتعزيز تطاير أو تحويل بعض عناصر الشوائب، وبالتالي تحسين نقاء الكوارتز.

على سبيل المثال، من خلال تحسين عملية التنقية المجمعة للتحميص بالضغط الساخن، يمكن تحضير كوارتز عالي النقاء بمحتوى SiO2 بنسبة 99.996% بالوزن. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام نقطة الغليان العالية لحمض الكبريتيك المركز للضغط العادي وترشيح الحمض ذو درجة الحرارة العالية يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تحسين نقاء الكوارتز بشكل فعال والحصول على منتجات رمل الكوارتز بمحتوى SiO2 يزيد عن 99.8٪.