Was ist die Reinheit von Quarz und wie kann man die Reinheit von Quarz messen und verbessern?

Die Reinheit von Quarz bezieht sich auf den Gehalt an Siliziumdioxid (SiO2) inQuarz, normalerweise als Prozentsatz ausgedrückt. Der SiO2-Gehalt von hochreinem Quarz liegt über 99,95 %, während der SiO2-Gehalt von gewöhnlichem Quarzsand relativ niedrig ist.

Die Methoden zur Messung der Reinheit von Quarz umfassen die Verwendung von Röntgenbeugung (XRD), induktiv gekoppelter Plasmaemissionsspektroskopie (ICP-MS), Transmissions-/Auflicht-Mehrzweckmikroskop, Polarisationsmikroskop, Elektronensonde, induktiv gekoppelter Plasmaemissionsspektroskopie (EPMA), Laser-Raman-Spektroskopie (LRM) und Mikro-Mikro-Thermo-Tisch und andere Analysemethoden. Diese Methoden können den Vorkommenszustand von festen und flüssigen Einschlüssen in Quarz und die Verteilung von Verunreinigungselementen im Gitter systematisch analysieren, um die Reinheit von Quarz genau zu bestimmen.

Die Methoden zur Verbesserung der Reinheit von Quarz umfassen hauptsächlich physikalische Sortierung, chemische Behandlung und Wärmebehandlung. Beim physikalischen Sortierprozess können unabhängige mineralische Verunreinigungen, verwachsene mineralische Verunreinigungen und Einschlussverunreinigungen im Quarz durch magnetische Trennung, Flotation und andere Mittel entfernt werden. In Bezug auf die chemische Behandlung können gemischte Säurelaugung, alkalische Laugung und andere Methoden verwendet werden, um Verunreinigungen effektiv zu entfernen, indem die Löslichkeitsunterschiede verschiedener Verunreinigungsmineralien unter bestimmten Bedingungen ausgenutzt werden. Wärmebehandlung wie Vakuumrösten und Kalzinieren ist ebenfalls ein wichtiges Mittel zur Verbesserung der Reinheit von Quarz. Eine Hochtemperaturbehandlung kann die Parameter der Quarzelementarzelle verändern und die Verflüchtigung oder Umwandlung bestimmter Verunreinigungselemente fördern, wodurch die Reinheit von Quarz verbessert wird.

Beispielsweise kann durch die Optimierung des kombinierten Reinigungsprozesses aus Vakuumrösten und Heißlaugen ultrahochreiner Quarz mit einem SiO2-Gehalt von 99,996 Gew.-% hergestellt werden. Darüber hinaus kann die Verwendung des hohen Siedepunkts konzentrierter Schwefelsäure für die Säurelaugung bei Normaldruck und hoher Temperatur die Reinheit von Quarz effektiv verbessern und Quarzsandprodukte mit einem SiO2-Gehalt von mehr als 99,8 % erhalten.