Effects of impurities on transformation of quartz to cristobalite

Quartz에서 cristobalite로의 전이에 미치는 미량성분의 영향

The effects of impurities of the quartz raw materials on the trasformation of quartz to cristobalite were investigated. As the increase of impurities content, the amount of cristobalite crystal increased, whereas the fusion temperature of quartz and the formation temperature of cristobalite decreased. And the courses of the transformation of quartz to cristobalite were examined. The course of quartz $\rightarrow$ transitional noncrystalline phase $\rightarrow$ melt (T) and quartz $\rightarrow$ transitional noncrystalline phase $\rightarrow$ cristobalite $\rightarrow$ melt (C) were always coexisted on the transformation of quartz. In the case of high purity quartz raw material, the T course was predominant, while in low purity quartz raw material, the C course was predominant. And the calculated density of heat treated sand by the quantitative analysis of quartz and cristobalite phase by XRD is well agreed with the measured density by pycnometer. On the melting proces of quartz glass, the volume expansion of sand at a certain temperature can be estimated with the calculated density data.

고순도 규사 원료를 열처리하는 경우, 불순물로 포함되어 있는 미량성분이 quartz의 전이과정에 미치는 영향 및 전이 경로에 대하여 조사하였다. 미량성분의 영향을 조사한 결과, 규사 중의 미량성분 함량이 많아지면 cristobalite 생성량은 많아지며, quartz의 소멸온도 및 cristobalite의 생성온도는 낮아졌다. quartz의 전이경로를 조사한 결과 quartz $\rightarrow$ 천이비정질상 $\rightarrow$ melt (T) 및 quartz $\rightarrow$ 천이비정질상 $\rightarrow$ cristobalite $\rightarrow$ melt (C)의 경로가 항상 공존하며, 미량성분이 적은 경우는 T 경로가 우세하지만, 미량성분이 많은 경우는 C 경로가 우세한 것으로 규명되었다. 또한 XRD를 이용한 결정질 함량의 분석 결과로 부터 계산한 밀도와 pycnometer로 측정한 밀도를 비교한 결과 서로 일치하였다. 규사를 용융하여 석영유리를 제조하는 경우,특정온도에서 규사의 팽창 정도를 유추할 수 있을 것이다.