7-宝石改善与人工合成-水热法.pptVIP

水热法生长宝石晶体与鉴别 本章要点 §1 水热法生长宝石晶体概述 等温法高压釜 温差法高压釜 水热法生长宝石晶体的优缺点 §2 影响宝石晶体生长的因素 §3 水热法生长水晶晶体与鉴别 水热法生长水晶的原理 水热法生长水晶的工艺流程图 水热法生长水晶的工艺过程 工作条件和工艺参数 水热法生长水晶的鉴别 天然及人工合成水晶对波长为0.15～4μm光谱的透过率曲线 §4 水热法生长红宝石晶体与鉴别 生长原理 水热法生长红宝石的工艺参数 水热法生长红宝石晶体的鉴别 §5 水热法生长祖母绿晶体与鉴别 水热法生长祖母绿的基本原理 水热法生长祖母绿的工艺过程及参数 水热法生长祖母绿的鉴别 祖母绿结构中的水分子示意图 各种类型祖母绿的红外光谱 思考题 * * 理解水热法生长宝石晶体的有关概念和原理 了解影响水热法宝石晶体生长的因素及其 各种宝石晶体的工艺过程和生长条件 掌握水热法生长各种宝石的鉴定特征 水热法晶体生长 ——在水溶液（含水体系）中生长晶体的方法 适用于室温时溶解度较低，高温高压下溶解度增高的晶体材料。 早在1882年人们就开始了水热法合成晶体的研究。 二十世纪上叶，战争导致水热法合成水晶大批量的生产。 1943年，Laubengayer和Weitz首先水热法成功合成红宝石。 1960年，澳大利亚的Lechleitner用水热法成功合成祖母绿。 上世纪九十年代，原苏联新西伯利亚合成海蓝宝石。随后，红色绿柱石等其它颜色绿柱石及合成刚玉也纷纷面市。 因此，水热法合成的宝石品种有： 水晶、红宝石、祖母绿、海蓝宝石、蓝宝石 等温法：利用物质溶解度差异 水热法 温差法：高压釜上下产生温差 摆动法：利用两个筒之间的温差 水热法所需设备： 高压釜、加热炉 测温元件（热电偶）、控温元件 温度记录器等。 水热法的优点 (1) 生长存在相变(如α石英等) 的材料； (2) 生长有较高完美性的优质大晶体； (3)与自然界晶体生长的条件很相似。 水热法的主要缺点 (1)需要特殊的高压釜和安全防护措施； (2)需要适当大小的优质籽晶； (3)整个生长过程不能观察； (4)投料是一次性的，生长晶体的大小受高压釜容器的限制。 矿化剂的性质和浓度： 种类 —— 溶解度、形成络合物、晶体质量和生长速度 浓度 —— 晶体生长速度（一定限度） 对流挡板： 作用━调整质量交换（输送）及上下（溶解区和生长区）温差 开孔率＝S孔洞/S挡板 ? 1/V生长 生长区温度和温差： ?t＝t溶解－t生长 快速生长优质单晶体的关键 ?t?——质量输送?——V生长?——包裹体?——净度及透明度? 压力和充填度： 充填度（? 86%）＝V液体/V自由 ? P ? V生长 籽晶取向： 晶体的各向异性 ? 各向生长速度不同 培养体： 质地均匀、无杂质、表面清洁干净、一定的表面比 水热法合成水晶的历史 始于19世纪初 1928年德国科学家理查德.纳肯首次使用高压釜 1950年美国、英国进行商业性生产 我国50年代开始研究，1998年产量可达1400吨 已投放市场的合成水晶品种 无色、紫色、黄色、绿色、蓝色、玫瑰粉红色、棕色、黑色、多色、花色 石英在常温常压下是不溶于水的，但在高温高压下改变溶剂性质易于溶解 石英在NaOH溶液中的溶解反应式 SiO2(晶体)+(2X－4) NaOH＝Na(2X－4)SiOX+(X－2)H2O 式中X≥2。在接近合成水晶的条件下，测得的X值约在7/3与5/2间。 水热法合成水晶的生长包含两个过程 （1）溶质离子的活化 NaSi3O7－+H2O＝Si3O6+Na++2OH－ （2）活化了的离子受待生长晶体表面活性中心的吸引，在静电引力、化学引力和范德华力等的作用下，穿过生长晶体表面的扩散层而沉降到晶体表面。 Si—OH + （Si — O）－ Si—O—Si + OH－ 培养体、溶液 籽晶：选择、定向切片，籽晶架 参数：体积、充填度、温度、系统检查 培养体入釜、放架、加矿化剂、 测液面、安密封环、 高压釜入膛、盖保险罩、通电等 升温调节、控温和温差， 停炉、打开保险、冷却降温、高压釜出膛 降至室温、开釜、取晶体、 倒余渣、清洗晶体和高压釜