Kakšna je čistost kremena in kako izmeriti in izboljšati čistost kremena?

Čistost kremena se nanaša na vsebnost silicijevega dioksida (SiO2) vkremen, običajno izraženo v odstotkih. Vsebnost SiO2 v kremenu visoke čistosti je nad 99,95 %, medtem ko je vsebnost SiO2 v navadnem kremenčevem pesku relativno nizka.

Metode za merjenje čistosti kremena vključujejo uporabo rentgenske difrakcije (XRD), emisijsko spektroskopijo z induktivno sklopljeno plazmo (ICP-MS), dvonamenski mikroskop s transmisijo/odbito svetlobo, polarizacijski mikroskop, elektronsko sondo, emisijo induktivno sklopljene plazme spektroskopija (EPMA), laserska ramanska spektroskopija (LRM) in mikro-mikro-termalna stopnja ter druge analitske metode. Te metode lahko sistematično analizirajo stanje pojavljanja trdnih in tekočih vključkov v kremenu in porazdelitev elementov nečistoč v mreži, da natančno določijo čistost kremena.

Metode za izboljšanje čistosti kremena vključujejo predvsem fizično sortiranje, kemično obdelavo in toplotno obdelavo. V procesu fizikalnega razvrščanja je mogoče z magnetno separacijo, flotacijo in drugimi sredstvi odstraniti neodvisne mineralne nečistoče, zraščene mineralne nečistoče in inkluzijske nečistoče v kremenu. Kar zadeva kemično obdelavo, je mogoče uporabiti mešano kislinsko izpiranje, alkalno izpiranje in druge metode za učinkovito odstranjevanje nečistoč z izkoriščanjem razlik v topnosti različnih mineralov z nečistočami pod posebnimi pogoji. Toplotna obdelava, kot sta vakuumsko praženje in kalcinacija, je prav tako pomembno sredstvo za izboljšanje čistosti kremena. Visokotemperaturna obdelava lahko spremeni parametre kremenčeve enote celice in spodbuja izhlapevanje ali transformacijo določenih elementov nečistoč, s čimer se izboljša čistost kremena.

Na primer, z optimizacijo kombiniranega postopka čiščenja z vakuumskim praženjem in vročim tlačnim izpiranjem je mogoče pripraviti kremen ultra visoke čistosti z vsebnostjo SiO2 99,996 mas. %. Poleg tega lahko uporaba visokega vrelišča koncentrirane žveplove kisline za normalni tlak in visokotemperaturno kislinsko izpiranje tudi učinkovito izboljša čistost kremena in pridobi izdelke iz kremenčevega peska z vsebnostjo SiO2 več kot 99,8 %.