Синтетический кварц
Синтетический кварц
В настоящее время кварц выращивают гидротермальным способом в стальных автоклавах. Растворителем сырья природного кварца служат растворы гидроокисей и карбонатов щелочных металлов — натрия или калия в концентрации от 3 до 15%. Синтез проводят при давлении 50-150 МПа при температуре 250—450 °С.
Для затравки используют пластины или стержни природного кварца, которые ориентируют параллельно кристаллографическим плоскостям (0001) и (1120). Скорость роста кристаллов — до 0,5 мм/сут. Было установлено, что если в калиевые расплавы исходного раствора с низкой концентрацией калия добавить железо, то образуются бурые кристаллы, при более высокой концентрации калия — зеленые.
При синтезе кварца в системе Н2O— SiO2 — К2O— СO2 с добавкой окислителей при давлении 150 МПа зеленая и бурая окраска изменяется на золотисто-желтую-цитриновую. Появление такой окраски зависит от концентрации ионов трех валентного железа в растворе. При дальнейшем увеличении концентрации железа кристаллы становятся оранжевокрасными.
Синюю окраску кристаллов получают, вводя в систему Н2O— SiO2 — Na2O—СO2 кобальта. Густота окраски зависит от содержания кобальта: в голубых кристаллах его до 0,001 %, а в ярко-синих до 0,02 %.
Аметистовую окраску получают при выращивании кристаллов в калиевой системе при температуре 320-420 °С и давлении — 1000— 1400*105 Па. Если в систему Н2O— SiO2 — Na2O—СO2 ввести избыточное количество трехвалентного железа и снизить содержание примеси алюминия, то кристалл становится дымчатым. После ионизирующего облучения цвет кристаллов становится прочным аметистовым. Введенный в систему алюминий частично замещает кремний, в результате после ионизирующего облучения кристалл кварца приобретает дымчатую окраску, типичную для раухтопаза. При увеличении концентрации алюминия можно получить черную окраску, подобную цвету мориона.
Цветной синтетический кварц широко применяется в ювелирной промышленности, а бесцветные от разности в технике: радиоэлектронике, оптике, химической промышленности.