Все о минерале кварц.

В наши дни в больших автоклавах регулярно выращиваются достаточно крупные кристаллы. Некоторые из описанных в литературе автоклавов имеют внешний диаметр 46 см при длине 3,7 м. Внутренние их размеры — 15 см в диаметре и 3 м в длину. Типичные условия роста: температура 390°С для шихты на дне автоклава, 330°С-для верхней кристаллизационной части, заполнение-80% водным 4%-ным раствором ЫаОН, что дает давление около 1700 бар, или 1700 кг/см2. Пропускная способность перегородки-5%. Расход кварца составляет 32 кг для 20-суточного цикла роста, что при сорока затравочных пластинках размером 4 х 15 см и толщиной 1 мм приводит к получению плит толщиной 5 см и массой 700 г каждая.

В другом патенте (США, 3 936 726 от 1976 г.) описан рост аметиста. Кристаллы растут на затравках, параллельных базису {0001} или наклоненных к нему под углом до 15°. Раствор содержит 5% МН4Р и 5 г Ре2Оэ на 1 л; максимальная температура 500°С и давление 1160 кг/см2 при скорости роста около 1 мм/сут. Кристаллы, первоначально бесцветные, приобретают аметистовую окраску при обработке гамма-лучами дозой 1 млн. рад. При этом процессе дымчатость не возникает.

С 1898 по 1908 г. были опубликованы работы итальянского экспериментатора Г. Специа (G. Spezia), который выращивал кварц на затравочных кристаллах и при этом получал кристаллы достаточных для промышленных целей размеров. Нассау (Nassau, 1980) приводит в своей книге детальное описание оборудования, использовавшегося Специа. Покрытый изнутри серебром автоклав имел 5 см в диаметре и 30 см в длину. Температура верхней его части, где находилась корзинка из серебряной проволоки с обломками природного кварца, достигала 320-350°С, в то время как нижняя часть была нагрета до 165-180°С. Кристаллизационный раствор содержал 2% Na2So03-8H20. Процесс протекал в течение 5 мес. Давление оценивалось в 150 бар. В работе, датированной 1908 г., Специа указывал, что он добавлял к раствору 1,9% Na2Si03 и 12,7% NaCl.

Нассау приводит рисунок кристалла природного кварца длиной 1 см, который использовался в качестве затравки. После пяти месяцев отложения материала гидротермальным методом две обломанные головки выросли заново, на неповрежденном конце кристалла также происходил некоторый рост. Вновь наросшие участки казались более прозрачными, чем исходный кристалл. Затравки помещали в автоклав путем их подвешивания на серебряной проволоке: внутренняя поверхность автоклава также была покрыта серебром для предохранения от захвата кристаллизационным раствором каких-либо загрязнений и, как следствие, окрашивания кристаллов. В качестве ростовой среды использовалась горячая вода с силикатом натрия и шихтой, состоящей из измельченного природного кварца. При длительности процесса до 199 сут на затравке наросло около 15 мм нового кварца. В отличие от современной гидротермальной методики Специа поддерживал более высокую температуру в верхней части сосуда и более низкую в нижней части. Сейчас известно, что перенос происходит от более горячей части к более холодной. Ошибочным распределением температуры можно объяснить относительно малую скорость роста в опытах Специа. По словам Нассау, если бы Специа перевернул сосуд вверх дном, было бы куда как лучше.

Процесс, используемый в лабораторных условиях для выращивания кристаллов кварца, почти всегда по своей сущности гот же, что и в природе. Наилучший обзор методов выращивания дан Нассау (Nassau, 1980). Кварц растворяется в воде при достаточно высокой температуре (необходимые температуры воды могут быть достигнуты только под давлением). Помещенный в сосуд высокого давления (автоклав) с соответствующим образом контролируемыми температурой и давлением, кварц будет растворяться в одной части сосуда и отлагаться в другой. Это метод транспортного гидротермального роста. В качестве шихты используется крошка из природного кварца, а новые кристаллы образуются на специально подготовленной затравке.

Лабораторное выращивание кварца начали проводить в середине XIX в.. и первым, кому удалось вырастить кварц гидротермальным методом, был Сенармон (Senarmont, 1851). Он пользовался запаянной стеклянной трубкой, в которой были вода, бикарбонат натрия, щелочной силикат и одно из соединений мышьяка, по-видимому реальгар. Трубка помещалась в ружейный ствол, который затем нагревался. В результате образовались микроскопические кристаллики кварца.