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水热法合成祖母绿的历史、原理、及发展前景
其他宝石学特征对比 除俄罗斯早期水热法合成祖母绿在查尔斯滤色镜 下呈黄色调或无变化之外,其他水热法合成祖母 绿在查尔斯滤色镜下均呈红色调。 澳大利亚Biron及Pool产水热法祖母绿和俄罗斯产 水热法祖母绿在紫外荧光下无反应(可能是产品 中含铁,对紫外荧光有淬灭作用 桂林的水热法合成祖母绿中出现的三相钉状包裹 体,其钉头为固体包裹体,内含物除硅铍石外, 还有金绿宝石、绿柱石,也可作为鉴定特征之一。
籽晶片取向:最理想的取向是与结晶轴C轴的夹角为 20°~25°产品外观为短柱状;俄罗斯的Tairaus采 用籽晶片与C轴夹角为43°~47°是切角最大的, 产品为长板状。大多国家采用20°~40°桂林早期 采用35°左右,新工艺则为23°左右。 着色剂方面,我国与大多数国家一样采用含铬试剂, 少数国家采用(铬+钒)试剂,或者(铬+钒+铁)。 我国与大多国家一样采用黄金管密封悬浮法(澳大利 亚Biron和Pool无资料可查)。俄罗斯Tairus公司不用 黄金管,产品中含较高铁以及少量铜和镍。
水热法合成祖母绿设备及生长过程 高压釜 自动控温电阻炉 测温设备 热电偶 黄金管
一种高压釜的结构示意图,一 般用耐高温高压的钢材制成。 关键结构是可开启的密封系统, 内含贵金属衬里,防止钢质容 器被高温高压矿化剂腐蚀。
水热法合成祖母绿晶体生长过程
组装好的高压釜在电阻炉加热下升温,内部的水溶液膨胀 产生高压。在600℃左右,黄金管底部的原料被溶解进入 矿化剂水溶液,其中的祖母绿组分浓度不断增大直至达到 饱和。 由于温差作用,底部温度较高的溶液流到上部温度较低的 结晶区,由饱和溶液变为过饱和溶液,祖母绿分子在悬挂 的籽晶片上结晶析出。不断重复这一过程直到及鉴别
在水热法生长工艺上,各国均采用高压釜、温差电阻炉和 自动控温设备。矿化剂以酸性复杂溶液为主,由于哥伦比 亚的优质天然祖母绿产于碱性碳酸岩中,历史上也有因此 采用碱性系统的实验,但不能保证稳定的物相形成。近来 也有用硫酸系统的实验。 水热法生长的温度500~600℃,温度梯度10~130℃ 压力70~600MPa,新工艺570℃左右,压力为170MPa左 右。
水热法合成宝石概述 水热法是一种非限制性的晶体生长方法。其原理 是将生长晶体的原料溶解在高温高压水溶液环境 中,采取适当措施使之达到过饱和并在籽晶片上 结晶。该法生长的晶体具有热应力小、位错密度 低、晶体结构完整、缺陷少、纯度高、光学均匀 性好等特点。目前多应用于刚玉、水晶、祖母绿 等合成。其生长机理及环境与天然极其相似,因 此该法生长的晶体在宝石学特征、包裹体等方面 与天然品十分接近。更容易被消费者接受。可见 水热法在合成红蓝宝石、祖母绿等高档宝石方面 具有独特的优越性。
俄罗斯水热法合成祖母绿产品中,有棕红色呈六 边形不透明的板状氧化铁固体包裹体,可作为主 要鉴定特征,另外的特征有籽晶切向为45°左右, 颜色较深等。 所有水热法合成祖母绿颜色都是带蓝色调的绿色 和翠绿色,多色性明显:No为黄绿色、Ne为蓝绿 色。就质量而言,以中国桂林、澳大利亚Biron和 美国Regency相对较好,俄罗斯Tairus质量相对 较差。
参考文献
陈振强 . 桂林新型水热法合成祖母绿的宝石学特征. 宝石与宝石学杂志2000 (4) 曾骥良 . 中国水热法生长的红宝石与祖母绿。2000年北京国际珠宝首饰学术 会议. 2000-05 沈才卿 . 桂林水热法合成祖母绿的生长原理、鉴定特征和发展前景 珠宝科 技2002年第二期总第45期第14卷
水热法合成祖母绿的历史
水热法由意大利人spezia于十九世纪末发明,主要用于地 球化学相平衡和合成晶体的研究。 1930年,德国的I.G.Faben在此基础上合成出第一块祖母 绿晶体。60年代,奥地利的Lechleitne以浅色绿柱石为原 料合成成功。1965年,美国Linde公司实现了该法合成祖 母绿商业化生产。 1993年底俄罗斯与泰国合资组建Tairus公司从事水热法生 产。 1987年10月我国开始研究水热法合成祖母绿,不久后合 成出我国第一块祖母绿
合成祖母绿技术及其 发展前景
制作人:曾维靖 吴亮亮 邹昆迪 班 级 :141081
摘要: 摘要: 介绍水热法合成宝石晶体技术的历史和现状,同 时简述所需的设备及步骤 阐述现阶段世界各主要水热法合成祖母绿产品供 应商的部分工艺 指出该方法的发展前景:完善工艺,降低成本; 合成新的功能晶体,拓宽应用范围。 关键词:水热法 祖母绿 矿化剂 酸性环境