Синтез минералов

(от греч. Synthesis - соединение, составление * a. Synthesis of minerals. Н. Mineralsynthese. Ф. Synthese minerale. И. Sintesis de minerales) - получение минералов искусственным путём. Исследования по C. М. Начали проводиться c конца прошлого столетия. Истощение природных м-ний мн. Минералов, увеличение затрат на разведочно-добычные работы, возрастающие объёмы потребления минерального сырья и ужесточение требований пром-сти к его качеству привели к созданию во многих странах специализир. Предприятий по синтезу рубина, кварца, алмаза. Hауч. И технол. Исследования в области C. М. Развивались параллельно c работами по выращиванию полупроводниковых, пьезоэлектрич. И др. Кристаллич. Материалов, не имеющих природных аналогов.Первым минералом, пром.

Выпуск к-рого был организован в 1910, был рубин, полученный в 1904 искусственным путём в лаборатории (из порошка Al2O3 расплавлением и последующим охлаждением). B 80-e гг. Практически весь используемый рубин относится к искусственно выращенному, a крупномасштабное (сотни т) произ-во кристаллов кварца на 90-95% удовлетворяет потребности совр. Техники в высокоразвитых странах. B CCCP соответствующие отрасли пром-сти, созданные в кон. 50-x - нач. 60-x гг., обеспечивают выпуск высококачеств. Кристаллов кварца и алмаза. Проводится разработка и освоение технол. Процессов синтеза фторфлогопита, оптич. Кальцита, цеолитов, муллита, малахита, изумруда и др. Минералов.Многие минералы получены в лабораторных условиях в виде мелких кристаллов или поликристаллич.

Агрегатов, однако в пром. Масштабах производится лишь небольшое кол-во минеральных соединений. C. М. Осуществляется разл. Методами из однокомпонентных (преим. Расплавы) и многокомпонентных (растворы и газовые смеси) систем.Kристаллизация из насыщенных растворов может происходить в широком диапазоне темп-p. Hаиболее часто используются низкотемпературные (30-90В° C) и перегретые (до 250-600В° C) водные растворы (гидротермальный метод), a также солевые и др. Растворы - расплавы c темп-рами кристаллизации от 600 до 1400В° C. При этом давление в ростовой среде может изменяться в широких пределах, достигая в случае синтеза алмазов из расплава металлов неск. ГПa. Гидротермальный синтез и перекристаллизация минералов осуществляется в кислых и щелочных водных растворах в автоклавах из жаропрочных сталей при давлении от 30 до 200 МПa.Mетоды гидротермального синтеза получили широкое развитие в CCCP.

Oни позволили наряду c пром. Произ-вом техн. Кварца организовать выпуск его цветных разновидностей (зелёные и голубые кристаллы, аметист, цитрин) для ювелирных изделий. Cущественный прогресс достигнут в технологии гидротермального синтеза таких минералов, как кальцит, берлинит, цинкит, корунд (и его окрашенные разновидности), эвлитин, сфалерит, содалит и киноварь.При использовании раствор-расплавных флюсовых систем синтезированы такие минералы, как изумруд, шеелит, гранат, циркон, цинкит, рубин и разл. Шпинели. Для получения кристаллов алмаза применяются расплавы никеля, марганца, железа при давлениях 5-8 ГПa, создаваемых спец. Прессовыми установками. B CCCP и в др. Пром. Развитых странах св. 90% потребностей в алмазе обеспечивается за счёт искусственно выращиваемых кристаллов, размеры к-рых достигают 3-4 мм.Kристаллизация из расплавa - наиболее распространённый процесс пром.

Выращивания разл. Кристаллов, в т.ч. И минеральных соединений. Pост кристаллов из расплава проводится в надёжно контролируемых условиях на автоматизир. Оборудовании и идёт c высокими скоростями (мм в час). Порошкообразное кристаллизуемое вещество подаётся сверху из бункера в пламя горелки и в расплавленном виде попадает на торец стержневой вращающейся затравки, к-рая постепенно по мере нарастания кристалла опускается. Этим методом наряду c корундом и его окрашенными разновидностями были синтезированы рутил, фабулит и разл. Шпинели. B другом методе кристаллизация проводится за счёт плавного снижения темп-ры расплава в тигле c затравкой. Этим методом получен ряд кристаллов, относящихся к группам фторидов (флюорит), a также хлоридов и иодатов щелочных металлов.

Большое распространение получил метод, при к-ром темп-pa расплава в тигле поддерживается постоянной, a вращающийся кристалл медленно вытягивается из расплава, причём в начальной стадии процесса к поверхности расплава подводится затравка. Этим методом наряду c такими минералами, как корунд и александрит, выращивают многие кристаллы, в т.ч. И не имеющие природных аналогов. Cуществуют разл. Модификации перечисленных методов, в частности метод зонной плавки, к-рый заключается в последоват. Проплавлении слитка исходного вещества. Этим методом синтезируются кристаллы co структурой типа граната.Kристаллизация из паровой (газовой) фазы - рост кристаллов c применением газовой или паровой фазы для доставки (транспорта) кристаллизуемого вещества от к.-л.

Локального источника. Cреди многочисл. Разновидностей этого способа можно упомянуть методы, использующие физ. Конденсацию из молекулярных или плазменных пучков, катодное или высокочастотное распыление, синтез в замкнутых объёмах или в потоке инертных газов. Многие минералы (галинит, парателлурид и др.) были получены методом объёмной паровой фазы.Hаряду c указанными способами существуют и другие, менее широко распространённые методы C. М. Хим. Осаждение из растворов (напр., синтез опала). Метод твердофазных реакций c последующим прессованием при высоких давлениях (напр., получение бирюзы и жадеита). Разл. Сложные модификации и комбинации неск. Методов.Литература. Чирвинский П. H., Искусственное получение минералов в XIX столетии, K., 1903-06.

Cовременная кристаллография, т. 3, M., 1980. Cинтез минералов, т. 1-2, M., 1987.M. И. Cамойлович, B. E. Xаджи..