מהי טוהר הקוורץ, וכיצד מודדים ומשפרים את טוהר הקוורץ?

טוהר הקוורץ מתייחס לתוכן של דו תחמוצת הסיליקון (SiO2) בקְוָרץ, מבוטא בדרך כלל באחוזים. תכולת SiO2 של קוורץ בטוהר גבוה היא מעל 99.95%, בעוד שתכולת SiO2 של חול קוורץ רגיל נמוכה יחסית.

השיטות למדידת טוהר הקוורץ כוללות שימוש בדיפרקציית רנטגן (XRD), ספקטרוסקופיה של פליטת פלזמה בשילוב אינדוקטיבי (ICP-MS), מיקרוסקופ דו-תכליתי של שידור/אור מוחזר, מיקרוסקופ מקטב, בדיקה אלקטרונית, פליטת פלזמה בשילוב אינדוקטיבי. ספקטרוסקופיה (EPMA), ספקטרוסקופיה ראמאן בלייזר (LRM) ושלב מיקרו-מיקרו-תרמי ושיטות אנליטיות אחרות. שיטות אלו יכולות לנתח באופן שיטתי את מצב ההתרחשות של תכלילים מוצקים ונוזלים בקוורץ ואת התפלגות יסודות הטומאה בסריג, כדי לקבוע במדויק את טוהר הקוורץ.

השיטות לשיפור טוהר הקוורץ כוללות בעיקר מיון פיזי, טיפול כימי וטיפול בחום. בתהליך המיון הפיזי, ניתן להסיר זיהומים מינרליים עצמאיים, זיהומים מינרלים מגודלים וזיהומי הכללה בקוורץ על ידי הפרדה מגנטית, ציפה ואמצעים אחרים. במונחים של טיפול כימי, שטיפת חומצה מעורבת, שטיפת אלקליין ושיטות אחרות יכולות לשמש להסרת זיהומים ביעילות על ידי ניצול הבדלי המסיסות של מינרלים שונים של זיהומים בתנאים ספציפיים. טיפול בחום כמו צלייה ואקום והסתייד הוא גם אמצעי חשוב לשיפור טוהר הקוורץ. טיפול בטמפרטורה גבוהה יכול לשנות את הפרמטרים של יחידת הקוורץ ולקדם את הנידוף או הטרנספורמציה של יסודות זיהומים מסוימים, ובכך לשפר את טוהר הקוורץ.

לדוגמה, על ידי אופטימיזציה של תהליך הטיהור המשולב בצלייה ואקום בלחץ חם, ניתן להכין קוורץ בטוהר גבוה במיוחד עם תכולת SiO2 של 99.996% משקל. בנוסף, שימוש בנקודת הרתיחה הגבוהה של חומצה גופרתית מרוכזת ללחץ רגיל וטיפת חומצה בטמפרטורה גבוהה יכול גם לשפר ביעילות את טוהר הקוורץ ולהשיג מוצרי חול קוורץ בעלי תכולת SiO2 של יותר מ-99.8%.