석영 결정이 형성되는 동안 일부 요소가 실리콘을 대체합니다. 이는 석영의 구조적 불순물을 형성합니다. 이러한 불순물의 함량은 매우 낮습니다. 석영과 분리하는 것은 어렵습니다. 이는 고순도 석영의 품질을 제한하는 가장 중요한 요소입니다.
석영 구조 불순물 중에서 Al 불순물 원소 함량이 일반적으로 가장 높습니다. Al은 Si4+가 아닌 Al3+의 형태로 존재하여 석영 격자 내 전하 불균형을 유발하므로 석영에 Al 불순물이 다량 존재하면 Li, K, Na 및 기타 불순물 원소의 함량이 증가하게 됩니다. 따라서 천연석영에 함유된 Al의 함량을 통해 석영원료의 품질을 판단할 수 있다.
기존 가공기술 하에서, 석영 원료의 격자 불순물은 거의 제거되지 않습니다. 격자 불순물 형태의 Al 원소의 함량은 매우 낮지만 제거가 매우 어렵습니다. 이는 고순도 석영의 최종 품질의 핵심입니다.
전체 정제 과정에서 로스팅 및 담금질 후 자기 분리, 산 침출 과정, 석영 불순물 원소 Fe, Cr, Ni, Na, K, Ca, Mg, Cu 등을 크게 줄일 수 있습니다. 그러나 일련의 정제 공정을 거친 후에는 Al3+가 결정 격자에 들어가 Si4+를 대체하고 이온 반경이 상대적으로 석영의 반경과 가까워 정제가 쉽지 않기 때문에 Al의 제거 효과가 제한됩니다.
마찬가지로 Ti4+, B3+, P3+ 및 기타 불순물 원소. 천연 석영 내의 불순물, 특히 균질한 상태의 불순물 존재는 원래 광석인 Al, Ti, Li, B, P 및 기타 광석이 고순도 석영 제품의 생산을 직접적으로 제한한다는 것을 알 수 있습니다. 불순물 원소 함량이 높기 때문에 고순도 석영을 얻는 것이 쉽지 않습니다.
전형적인 예는 노르웨이 지역의 규암으로, 청편암과 같은 다양한 광물과 함께 결합되어 있지만 격자 불순물이 거의 없고 유체 함유물도 거의 포함되어 있지 않습니다. 이들은 고순도 석영으로 가공될 가능성이 있는 것으로 간주되며, Sierra de Comechigones(아르헨티나) 지역의 페그마타이트는 높은 SiO2 함량에도 불구하고 다음과 같은 이유로 고순도 석영으로 가공하기가 매우 어렵습니다. 미세한 입자의 석영에는 높은 수준의 격자 불순물이 있습니다.
고순도 석영의 품질을 결정하는 가장 중요한 요소인 격자 불순물
(Al3+, Ti4+)-O 결합 에너지의 격자 불순물은 더 크고, 석영 격자에서 Si 대신 Al, Ti가 새로운 [AlO4], [TiO4]를 형성하는데, 이는 석영 격자 불순물 원소를 제거하기가 가장 어렵습니다. .
격자 구조 불순물은 돌파하기 어려운 고순도 석영 제품 가공의 궁극적인 병목 현상입니다. 올바른 고순도 석영 원료를 선택하고 최고의 석영 정화 프로그램을 개발하려면 석영의 불순물 원소 상태를 명확히 할 필요가 있습니다.
주요 방법 상태의 불순물 원소에 대한 현재 연구:
(1) X선 회절 데이터 피팅 정제 분석;
(2) LA-ICP-MS 표면 스캔 이미지 분석;
(3) 적외선 흡수 분광학 분석;
(4) 전자 탐침 및 에너지 스펙트럼 분석;
(5) 음극발광 특성화.
현재 염소 로스팅 공정은 석영 결정 격자에서 불순물을 제거하는보다 효과적인 방법입니다. 염소화 배소는 석영의 녹는 온도보다 낮으며, 석영 불순물 성분과 염소제는 고온 염소화 배소 과정에서 염화물과 휘발성 석영의 역할을 합니다. Al3+, Ti4+ 등과 같은 석영 격자 금속 이온이 석영 표면으로 이동하여 확산될 수 있도록 결정 전이가 발생합니다. Hcl, NH4Cl 및 Cl2 등은 휘발성 성분이 되어 석영을 분리할 뿐만 아니라 불순물 원소가 석영 격자 냉각 공정으로 이동 및 확산되는 것을 방지하여 보다 효과적인 불순물 제거 방법을 달성합니다. . 석영의 분리는 또한 냉각 과정에서 불순물 원소를 방지한 다음 석영 격자로 이동 및 확산됩니다.
