Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Опытное производство было оснащено 20 автоклавами объемом около 45 л с внутренним диаметром 15 см. Сосуды были оснащены наружными нагревателями и рассчитаны на рабочую температуру 400 °С при давлении до 210 МПа. Температуры во время рабочего цикла регистрировались с помощью термопар, рабочие спаи которых помещались в засверленных в нижнем затворе каналах или в коротком кармане, углубленном в рабочее пространство камеры роста на 5 см. Синтез кварца осуществлялся в растворах гидроксида натрия при температурном перепаде 37 °С, что обеспечивало при указанных термобарических условиях наращивание материала на затравках базисного среза со скоростями до 2,5 мм/сут. Однако для получения пьезокварца требуемого качества скорости роста в условиях опытного производства пришлось снизить. В дальнейшем серийное производство синтетического кварца на американских предприятиях было оснащено автоклавами вместимостью до 200 л.
На ранних этапах становления производства синтетического кварца в США должен быть отмечен вклад Т. Сойера. Он исследовал в 1945 г. состояние дел по разработке метода получения синтетического кварца Р. Наккеном и рекомендовал организовать лабораторные исследования на базе американских исследовательских учреждений. Разработка Т. Сойером метода синтеза кристаллов кварца на основе применения температурного перепада привела его к созданию промышленного процесса в автоклавах вместимостью до 80 л и организации в 1956 г. самостоятельной фирмы по выпуску кристаллов синтетического кварца «Сойер ри-серч продактс». Синтез кварца осуществлялся в 0,5—0,8-молярных растворах карбоната натрия при температуре в камере роста 350 °С, температурном перепаде от 4 до 19 °С и давлениях до 70 МПа. Дальнейшее развитие исследований позволило Т. Сойеру разработать технологию и наладить производство высококачественных кристаллов, характеризующихся высокими радиофизическими и оптическими показателями.
Среди фирм США, производящих в больших количествах синтетический кварц, может быть отмечена также компания «Термо
2 Заказ Nk 122 17 Дайнемикс», специализировавшаяся на выращивании кристаллов широкого ассортимента. Эта компания в 1967 г. была включена в состав коммерческой фирмы «Диксон», реорганизована и расширена. Выращивание кристаллов кварца различного назначения, включая пьезо- и оптический кварц, производится в серийных автоклавах вместимостью, по-видимому, около 200 л, в щелочных средах, на затравочных у-стержнях стандартизированного размера.
Японская фирма «Тойо коммуникейшн эквипмент» («Тойоком») в 1955 г. начала экспериментальные исследования по синтезу кварца, используя для этой цели метод температурного перепада. В стране, не имеющей природных сырьевых источников пьезокварца, фирма «Тойоком», производящая электронное оборудование, была одной из первых фирм, заинтересованных в обеспечении собственной сырьевой базой. Фирма принялась за создание производства синтетического кварца на основе зарубежного технического и технологического опыта. К I960 г. был организован участок промышленного производства синтетического пьезокварца и налажен массовый выпуск кристаллов. С этого момента выпускаются кристаллы, выращиваемые на затравках типа у-стержней и 2-пластин нескольких стандартизированных типовых размеров (сорт «Тойо кварц»).
Кристаллы кварца первоначально выращивались на предприятиях данной фирмы в автоклавах объемом до 500 л. В последующем серийное производство было переведено на автоклавное оборудование вместимостью до 1500 л. Для синтеза кварца используются автоклавы различной вместимости, изготавливаемые на заводах химического машиностроения японской компании «Ми-цуи». Сосуды рассчитаны на давление до 150 МПа при температуре до 500 °С. Относительное удлинение сосудов, изготавливаемых этой фирмой для гидротермального синтеза кристаллов, т. е. отношение длины рабочей камеры кристаллизатора к ее диаметру, характеризуется величиной l:d= 10:30.
В 1972 г. главным предприятием фирмы «Тойоком», производящим искусственный кварц, становится завод в г. Фукушима, оборудованный наиболее крупными серийными автоклавами, и организуется дочерняя фирма «Фукушима Тойо коммуникейшн эквипмент». Вводится в эксплуатацию завод по выпуску синтетического кварца в г. Сагами для выполнения правительственных заказов. В 1975 г. фирма «Тойоком» создает в ФРГ совместное коммерческое предприятие по производству синтетического кварца для внешнего рынка — «Тойоком кварц Гмбх».
Изучению особенностей и возможностей метода температурного перепада уделялось большое внимание в работах советских специалистов. Этот метод в Советском Союзе позволил успешно решить задачу выбора рациональной схемы осуществления непрерывного массопереноса в гидротермальных условиях и стал основным и наиболее эффективным способом непрерывного переотложения кварца с шихты на кристаллическую затравку. 18 Глава 2
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО СИНТЕЗА КВАРЦА
Некоторые особенности внешней и внутренней морфологии кристаллов синтетического кварца
Кристаллы природного и синтетического кварца, как и любые другие кристаллы, образующиеся из раствора, самоограняются в*процессе роста. Симметрия кварца (группа D3) способствует образованию на кристалле следующих простых форм: гексагональной призмы {101 Цт, двух основных ромбоэдров—большого (положительного) {1011}/? и малого (отрицательного) {0111} л, неосновных— тупых и острых ромбоэдров {hohl}, иинакоида {ООО 1}с, двух кристаллографически различных тригональных призм — положительной {1120} ( + х) и отрицательной {1120}(—х), отрицательных и положительных тригональных дипирамид {hhkl} и {hhkl} и тригональных трапецоэдров {hkil}. Габитус кристаллов кварца в том случае, если они растут на точечных затравках, в основном определяется отношением скоростей роста комплекса наиболее медленно нарастающих граней. Для природных кристаллов основными га-битусными гранями, как правило, являются грани т, R и г. Иногда на кристаллах присутствуют в подчиненном развитии ге-лиэдрические грани отрицательной дипнрамиды {1121}, тригонального трапецоэдра (чаще всего {5161}) и острейших ромбоэдров с различными символами.
