Qual è la purezza del quarzo e come misurare e migliorare la purezza del quarzo?

La purezza del quarzo si riferisce al contenuto di biossido di silicio (SiO2) inquarzo, generalmente espresso in percentuale. Il contenuto di SiO2 del quarzo ad elevata purezza è superiore al 99,95%, mentre il contenuto di SiO2 della normale sabbia di quarzo è relativamente basso.

I metodi per misurare la purezza del quarzo includono l'uso della diffrazione di raggi X (XRD), spettroscopia di emissione di plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS), microscopio a doppio scopo a trasmissione/luce riflessa, microscopio polarizzatore, sonda elettronica, emissione di plasma accoppiato induttivamente spettroscopia (EPMA), spettroscopia laser Raman (LRM) e stadio micro-micro-termico e altri metodi analitici. Questi metodi possono analizzare sistematicamente lo stato di presenza delle inclusioni solide e fluide nel quarzo e la distribuzione degli elementi impuri nel reticolo, per determinare con precisione la purezza del quarzo.

I metodi per migliorare la purezza del quarzo comprendono principalmente la selezione fisica, il trattamento chimico e il trattamento termico. Nel processo di cernita fisica, le impurità minerali indipendenti, le impurità minerali intrecciate e le impurità incluse nel quarzo possono essere rimosse mediante separazione magnetica, flottazione e altri mezzi. In termini di trattamento chimico, la lisciviazione acida mista, la lisciviazione alcalina e altri metodi possono essere utilizzati per rimuovere efficacemente le impurità sfruttando le differenze di solubilità dei diversi minerali di impurità in condizioni specifiche. Anche il trattamento termico come la tostatura sotto vuoto e la calcinazione è un mezzo importante per migliorare la purezza del quarzo. Il trattamento ad alta temperatura può modificare i parametri della cella unitaria del quarzo e favorire la volatilizzazione o la trasformazione di alcuni elementi impuri, migliorando così la purezza del quarzo.

Ad esempio, ottimizzando il processo di purificazione combinato di tostatura sotto vuoto e lisciviazione a pressione calda, è possibile preparare quarzo ad altissima purezza con un contenuto di SiO2 del 99,996% in peso. Inoltre, l'utilizzo dell'alto punto di ebollizione dell'acido solforico concentrato per la pressione normale e la lisciviazione acida ad alta temperatura può anche migliorare efficacemente la purezza del quarzo e ottenere prodotti di sabbia di quarzo con un contenuto di SiO2 superiore al 99,8%.