Kuvars kristallerinin oluşumu sırasında bazı elementler silikonun yerini alacaktır. Bu, kuvarsın yapısal safsızlıklarını oluşturur. Bu safsızlıkların içeriği çok düşüktür. Bunları kuvarstan ayırmak zordur. Yüksek saflıkta kuvarsın kalitesini kısıtlayan en kritik faktördür.
Kuvars yapısal safsızlıklarında Al safsızlık elementi içeriği genellikle en yüksektir. Al, Si4+ yerine Al3+ şeklinde mevcut olduğundan, kuvars kafesi içinde yük dengesizliğine neden olur, kuvarsta büyük miktarda Al safsızlığı mevcut olduğunda Li, K, Na ve diğer safsızlık elementlerinin içeriği artacaktır. Bu nedenle doğal kuvarstaki Al içeriği, ham kuvars malzemesinin kalitesini değerlendirmek için kullanılabilir.
Mevcut işleme teknolojisi altında, kuvars ham maddesindeki kafes safsızlıkları zorlukla giderilebilir. Kafes safsızlıkları formundaki Al elementinin içeriği çok düşük olmasına rağmen, yüksek saflıkta kuvarsın nihai kalitesinin anahtarı olan, uzaklaştırılması son derece zordur.
Kavurma ve söndürmeden sonra tüm saflaştırma sürecinde, manyetik ayırma, asit liç işlemi, kuvars safsızlık elementleri Fe, Cr, Ni, Na, K, Ca, Mg, Cu vb. büyük ölçüde azaltılabilir. Bununla birlikte, bir dizi saflaştırma işleminden sonra, Al'in giderim etkisi sınırlıdır, bunun başlıca nedeni, Al3+'nın Si4+'nın yerini almak üzere kristal kafese girmesi ve iyon yarıçapının, saflaştırılması kolay olmayan kuvarsınkine nispeten yakın olmasıdır.
Benzer şekilde Ti4+, B3+, P3+ ve diğer safsızlık elementleri. Doğal kuvars içindeki safsızlıkların, özellikle de homojen durumdaki safsızlıkların varlığının, orijinal cevher Al, Ti, Li, B, P ve diğer cevherler kullanıldığında yüksek saflıkta kuvars ürünlerinin üretimini doğrudan kısıtladığı görülebilir. safsızlık elementleri yüksek oranda olduğundan, yüksek saflıkta kuvars elde etmek kolay değildir.
Tipik örnekler, mavi şist gibi çeşitli minerallerle birlikte ilişkili olmasına rağmen, az miktarda kafes safsızlığına sahip olan ve az miktarda sıvı kapanımı içeren Norveç bölgesindeki kuvarsitlerdir. Bunların yüksek saflıkta kuvars halinde işlenme potansiyeline sahip oldukları ve Sierra de Comechigones (Arjantin) bölgesindeki pegmatitlerin yüksek SiO2 içeriğine rağmen yüksek saflıkta kuvars halinde işlenmesinin çok zor olduğu düşünülmektedir. ince taneli kuvarsta yüksek düzeyde kafes safsızlıkları.
Yüksek saflıkta kuvarsın kalitesini sınırlayan en kritik faktör olan kafes safsızlıkları
Kafes safsızlıkları (Al3+, Ti4+)-O bağ enerjisi daha büyük olduğundan, kuvars kafeste Si yerine Al, Ti yeni bir [AlO4], [TiO4] oluşturur, kuvars kafes safsızlık elemanlarından kurtulması en zor olanıdır .
Kafes yapısındaki safsızlıklar, kırılması zor olan yüksek saflıktaki kuvars ürünlerinin işlenmesinde en büyük darboğazdır. Doğru yüksek saflıkta kuvars hammaddelerini seçmek ve en iyi kuvars saflaştırma programını geliştirmek için kuvarstaki safsızlık elementlerinin durumunun açıklığa kavuşturulması gerekir.
Ana yöntemlerin durumunda safsızlık unsurlarının mevcut çalışması:
(1) İyileştirme analizine uygun X-ışını kırınım verileri;
(2) LA-ICP-MS yüzey taramalı görüntü analizi;
(3) Kızılötesi absorpsiyon spektroskopisi analizi;
(4) Elektron probu ve enerji spektrumu analizi;
(5) Katodolüminesans karakterizasyonu.
Şu anda, klorlu kavurma işlemi, kuvars kristal kafesinden yabancı maddeleri uzaklaştırmanın daha etkili bir yoludur. Klorlamayla kavurma, kuvarsın erime sıcaklığının altındadır ve yüksek sıcaklıkta klorlamayla kavurma işleminde kuvars safsızlık bileşenleri ve klor maddeleri, klorür ve uçucu kuvarsta rol oynar. Al3+, Ti4+ vb. gibi kuvars kafes metal iyonlarının kuvarsın yüzeyine göç edip difüze olabilmesi için kristal bir geçiş vardır. Hcl, NH4Cl ve Cl2 vb., kuvarsın ayrılmasını sağlamak için uçucu bileşenler haline gelir, aynı zamanda safsızlık elemanlarının kuvars kafes soğutma işlemine geçmesini ve yayılmasını önler ve daha sonra safsızlıkların giderilmesinde daha etkili bir yöntem elde edilir. . Kuvarsın ayrılması aynı zamanda soğutma işleminde yabancı maddelerin de önlenmesini sağlar ve daha sonra kuvars kafesine göç eder ve yayılır.
