Искусственное получение минералов представляет известный интерес. С одной стороны, это позволяет исследовать процессы минералообразования, с другой – даёт возможность получать нужные для практики минеральные вещества, что широко используется в технологии строительных материалов.
Искусственным путем (методом синтеза) можно получать минералы, которые встречаются в природных условиях (алмаз, корунд, кварц и др.), и минералы, которые в природных условиях самостоятельно не встречаются (алит, белит и др.), а входят в состав различных технических продуктов, таких как цементы, огнеупоры и т.д.
Искусственно полученные естественные минералы путем синтеза из исходных веществ выгодно отличаются от своих аналогов, образованных в природных условиях, так как в них отсутствуют химические и механические примеси. В настоящие время в промышленных целях получен ряд минералов, которые редко встречаются в природе, но обладают ценными свойствами (флюорит, корунд и др.). В 1961 в СССР синтезированы искусственные алмазы, прочность которых была в 40% выше естественных. В таблице 1 приведены некоторые минералы полученные искусственно.
Некоторые естественные минералы, полученные искусственно
Минералы |
Формула |
Минералы |
Формула |
Сфалерит |
ZnS |
Самородная |
|
Корунд . . |
А1203 |
сера |
S |
Галенит . . |
PbS |
Ангидрит . . |
CaSO4 |
Барит |
BaSO4 |
Энстатит . . . |
mr (Si206) |
Магнетит |
FeFe2O4 |
Малахит . . . |
CuCO∙Cu(OH)2 |
Оливин . . |
(Fe, Mg)2(Si04) |
Шпинель . . |
A12 Mg04 |
Полевые шпаты |
— |
Кварц |
SiO2 |
Самородная |
|
Галит |
NaCl |
медь . . . |
Cu |
Асбест . . . |
— |
Карбонаты . . |
— |
Слюды |
— . |
Алмаз . . . |
С |
Пирофиллит . |
— |
Методы синтеза естественных минералов можно разделить на две группы:
1) синтез проводимый в условиях нормального давления.
2) синтез осуществляемый при повышенных давлениях.
В настоящие время получение искусственных минералов сводится к следующим процессам :
1) кристаллизация расплава;
2) реакции, в которых участвуют газовые компоненты;
3) получение минералов в присутствие водных растворов;
4) получение минералов путем реакции в твердой среде.
Методы синтеза минералов требуют специальной аппаратуры, длительны по времени и весьма трудоёмки. В целом задача синтеза минералов еще далеко не решена.
Однако в настоящие время многим исследователям стран СНГ удалось получить целый ряд ценных минералов, которые перестали быть достоянием лабораторий и освоились промышленностью.
Ниже дается краткое описание искусственных минералов, которые встречаются в технических продуктах (цементы, огнеупоры и т.д.), и некоторых высокопрочных кристаллов. Многие из этих минералов входят в состав различных технических продуктов. В связи с этим их описание даётся по группам минералов, выделенных по химическому составу (табл.2).
Искусственные минералы технических продуктов и высокопрочные кристаллы(таб.2)
Группа |
Минералы |
Химическая формула |
Силикаты кальция |
А ЛИТ Белит Волластоипт Псевдоволластонит Ранкинит |
3CaO∙SiO2 2CaO∙SiO β-CaO-SiO2 α –CaO∙SiO2 3CaO-2Si02 |
Алюминаты кальция |
Трехкальциевый алюминат Пятикальциевый трех-алюминат Однокальциевый алюминат Однокальциевый двухалюминат |
ЗСаО∙А12О3 5CaO∙3Al2O3 CaO∙Al203 CaO∙2Al2O3 |
Алюмосиликат кальция |
Геленит |
2CaO∙Al2O∙SiO2 |
Алюмосиликат |
Муллит |
3Al2O3-SiO2 |
Силикаты кальция и магния |
Окерманит Монтигеллит |
2CaO-MgO-2SiO2 CaO-MgO-2SiO2 |
Алюмоферрит кальция |
Целит |
От CaO-Fe2O3 до 8CaO-3 Al2O3-Fe2O3 |
Ферриты кальция |
Однокальциевый феррит Двухкалышевый феррит |
CaO-Fe2O3 2CaO-Fe2O3 |
Группа |
Минералы |
Химическая формула |
Окислы и гидроокислы Окислы и гидроксилы |
Известь (свободная окис Известь (свободная окись кальция) Портлаидит (гидрат окиси кальция) Периклаз (окись магния) Кремнезем Тридимит Кристобалит |
СаО СаО Са (ОН)2 MgO SiO2 Si02 Si02 |
Гипс и продукты его обезвоживания |
Гипс α-полугидрат β-полугидрат Ангидрит |
CaS04.2H20 CaSO4-0,5H20 CaSO4-0,5H2O CaSO4 |
Прочие соединения кальция |
Ольдгамит Перовскит |
CaS CaO∙TiO2 |
Высокопрочные кристаллы |
Карбиды вольфрама Карбиды молибдена Нитрид ниобия Карбид бора Карбид кремния |
WC и W2C Mo2C и МоС Nb3N5 B4C SiC |