Гидротермальные процессы

ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ (от греч. hydor-вода и therme-тепло), получение кристаллич. неорг. в-в (гидротермальный синтез), перекристаллизация или выращивание монокристаллов в условиях, моделирующих физ.-хим. процессы образования минералов в земных недрах.

Основаны на способности воды и водных р-ров растворять при высоких т-ре (до 500 ^оС) и давлении (10-80 МПа, иногда до 300 МПа) в-ва, практически нерастворимые в обычных уеловиях, - нек-рые оксиды, силикаты, сульфиды и др.

Существуют два технол. способа гидротермального синтеза. По первому исходные реагенты растворяются, взаимод. между собой и образуют новые соед. в одной емкости. Если при растворении реагенты не взаимодействуют, применяют второй способ - р-ры каждого из реагентов готовят в отдельных аппаратах, а собственно синтез происходит при смешении этих р-ров; при этом часто достигается 100%-ное превращ. исходных компонентов в конечный кристаллич. продукт. Гидротермальными методами в промети получают большое число соед., напр. SiO₂, NaNdSi₆O₁₄, CaSiO₃, GeO₂, KNaP₄O₁₂, NdP₅O₁₄, HgS, ZnS, PbS.

Выращивание монокристаллов осуществляют в автоклавах, в ниж. части к-рых в спец. "корзинах" размещают кристаллич. в-ва (шихту), в верхней - рамку с затравкой, на к-рой происходит рост кристаллов. Для регулирования потоков над шихтой устанавливают перегородку с рассчитанной площадью отверстий. Р-рителями могут служить водные р-ры NaOH, NH₄F, H₃PO₄ и др. (см. табл.). Ниж. часть автоклава нагревается больше, чем верхняя; при этом в зоне перегородки наблюдается резкий скачок в распределении т-ры внутри аппарата. Более нагретый и, следовательно, более концентриров. р-р поднимается вверх, где вследствие охлаждения он становится пересыщенным и из него выделяются в-ва, к-рые оседают на затравку. Охлажденный р-р возвращается в ниж. зону, где он снова нагревается, насыщается и цикл повторяется. Непрерывность процесса обеспечивает рост крупных монокристаллов, напр. кварца массой до 50 кг с высокой оптич. однородностью. Условия получения ряда монокристаллов приведены в таблице.

УСЛОВИЯ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ НЕКОТОРЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Перекристаллизация в гидротермальных условиях позволяет проводить эффективную очистку неорг. соед. даже за один цикл.

Лит.: Смирнов В. И., Гидротермальные месторождения, в кн. "Геология полезных ископаемых", 4 изд., М., 1982, с. 216-346; Синтез минералов. В 2-х т., т. 1, М., 1987. Г.М. Сафронов.