ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ (от греч. hydor-вода и therme-тепло),
получение кристаллич. неорг. веществ (гидротермальный синтез), перекристаллизация
или выращивание монокристаллов в условиях, моделирующих физ.-хим. процессы
образования минералов в земных недрах.
Основаны на способности воды и водных растворов растворять при высоких температуре
(до 500 оС) и давлении (10-80 МПа, иногда до 300 МПа) вещества,
практически нерастворимые в обычных уеловиях, - некоторые 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 - растворы каждого из реагентов готовят в отдельных аппаратах,
а собственно синтез происходит при смешении этих растворов; 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 которых
в спец. "корзинах" размещают кристаллич. вещества (шихту), в верхней - рамку
с затравкой, на которой происходит рост кристаллов. Для регулирования потоков
над шихтой устанавливают перегородку с рассчитанной площадью отверстий.
Р-рителями могут служить водные растворы NaOH, NH4F, H3PO4
и др. (см. табл.). Ниж. часть автоклава нагревается больше, чем верхняя;
при этом в зоне перегородки наблюдается резкий скачок в распределении температуры
внутри аппарата. Более нагретый и, следовательно, более концентриров. раствор
поднимается вверх, где вследствие охлаждения он становится пересыщенным
и из него выделяются вещества, которые оседают на затравку. Охлажденный раствор возвращается
в ниж. зону, где он снова нагревается, насыщается и цикл повторяется. Непрерывность
процесса обеспечивает рост крупных монокристаллов, например 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.
