Durante la formación de cristales de cuarzo, algunos elementos sustituirán al silicio. Esto forma las impurezas estructurales del cuarzo. El contenido de estas impurezas es muy bajo. Es difícil separarlos del cuarzo. Son el factor más crítico que restringe la calidad del cuarzo de alta pureza.
En las impurezas estructurales de cuarzo, el contenido de elementos de impureza Al es generalmente el más alto. Dado que el Al existe en forma de Al3+ en lugar de Si4+, lo que provoca un desequilibrio de carga dentro de la red de cuarzo, cuando existe una gran cantidad de impureza de Al en el cuarzo, el contenido de Li, K, Na y otros elementos impuros aumentará. Por lo tanto, el contenido de Al en el cuarzo natural se puede utilizar para juzgar la calidad del material de cuarzo en bruto.
Bajo la tecnología de procesamiento existente., las impurezas de la red en la materia prima de cuarzo difícilmente se pueden eliminar. Aunque el contenido del elemento Al en forma de impurezas reticulares es muy bajo, es extremadamente difícil de eliminar, lo cual es la clave para la calidad final del cuarzo de alta pureza.
En todo el proceso de purificación, después de la tostación y el enfriamiento, la separación magnética, el proceso de lixiviación ácida, los elementos de impureza de cuarzo Fe, Cr, Ni, Na, K, Ca, Mg, Cu, etc. se pueden reducir considerablemente. Sin embargo, después de una serie de procesos de purificación, el efecto de eliminación de Al es limitado, principalmente porque Al3+ ingresa a la red cristalina para reemplazar al Si4+, y el radio iónico es relativamente cercano al del cuarzo, que no es fácil de purificar.
Del mismo modo, Ti4+, B3+, P3+ y otros elementos impurezas. Se puede ver que las impurezas dentro del cuarzo natural, especialmente la presencia de impurezas en estado homogéneo, restringen directamente la producción de productos de cuarzo de alta pureza cuando el mineral original Al, Ti, Li, B, P y otros Elementos de impureza en alto contenido, no es fácil obtener cuarzo de alta pureza.
Ejemplos típicos son las cuarcitas de la zona de Noruega, que, aunque están asociadas con una variedad de minerales como el esquisto azul, tienen pocas impurezas reticulares y contienen pocas inclusiones fluidas. Se considera que tienen potencial para ser procesados en cuarzo de alta pureza, y pegmatitas de la zona de la Sierra de Comechigones (Argentina), que, a pesar de su alto contenido en SiO2, son muy difíciles de procesar en cuarzo de alta pureza debido a la Alto nivel de impurezas reticulares en el cuarzo de grano más fino.
Las impurezas de la red, el factor más crítico que limita la calidad del cuarzo de alta pureza
Las impurezas de la red en la energía del enlace (Al3+, Ti4+)-O son mayores, Al, Ti en lugar de Si en la red de cuarzo para formar un nuevo [AlO4], [TiO4], es el elemento más difícil de eliminar de las impurezas de la red de cuarzo. .
Las impurezas de la estructura reticular son el principal obstáculo en el procesamiento de productos de cuarzo de alta pureza que son difíciles de superar. Para seleccionar las materias primas correctas de cuarzo de alta pureza y desarrollar el mejor programa de purificación de cuarzo, es necesario aclarar el estado de los elementos impuros en el cuarzo.
El estudio actual de elementos impurezas en el estado de los principales métodos:
(1) Análisis de refinamiento del ajuste de datos de difracción de rayos X;
(2) análisis de imágenes de escaneo de superficie LA-ICP-MS;
(3) Análisis de espectroscopia de absorción infrarroja;
(4) Sonda electrónica y análisis del espectro energético;
(5) Caracterización de catodoluminiscencia.
En la actualidad, el proceso de tostación con cloro es una forma más eficaz de eliminar impurezas de la red cristalina de cuarzo. La tostación por cloración está por debajo de la temperatura de fusión del cuarzo, y los componentes de impurezas de cuarzo y los agentes de cloro desempeñan un papel en el cloruro y el cuarzo volátil en el proceso de tostación por cloración a alta temperatura. Se produce una transición cristalina para que los iones metálicos de la red de cuarzo, como Al3+, Ti4+, etc., puedan migrar y difundirse a la superficie del cuarzo. Hcl, NH4Cl y Cl2, etc., se convierten en componentes volátiles para lograr la separación del cuarzo, pero también para evitar que los elementos de impureza migren y se difundan en el proceso de enfriamiento de la red de cuarzo, y luego lograr un método más efectivo de eliminación de impurezas. . La separación del cuarzo también previene la entrada de elementos impuros en el proceso de enfriamiento y luego migra y se difunde en la red de cuarzo.
