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焰熔法及焰熔法合成宝石的鉴定

一、焰熔法合成方法

????最早是1885年由弗雷米（E.Fremy）、弗尔（E.Feil）和乌泽（Wyse）一起，利用氢氧火焰熔化天然的红宝石粉末与重铬酸钾而制成了当时轰动一时的“日内瓦红宝石”。后来于1902年弗雷米的助手法国的化学家维尔纳叶（Verneuil）改进并发展这一技术使之能进行商业化生产。因此，这种方法又被称为维尔纳叶法。

1．?基本原理

????焰熔法是从熔体中生长单晶体的方法。其原料的粉末在通过高温的氢氧火焰后熔化，熔滴在下落过程中冷却并在籽晶上固结逐渐生长形成晶体。

2．?合成装置与条件、过程

图2-1????维尔纳叶法合成装置

(点击可进入多媒体演示)?

焰熔法合成装置由供料系统、燃烧系统和生长系统组成，合成过程是在维尔纳叶炉（图2-1）中进行的。

A．?供料系统

????原料：成分因合成品的不同而变化。原料的粉末经过充分拌匀，放入料筒。

????料筒（筛状底）：圆筒，用来装原料，底部有筛孔；料筒中部贯通有一根震动装置使粉末少量、等量、周期性地自动释放。

????震荡器：使料筒不断抖动，以便原料的粉末能从筛孔中释放出来。

????如果合成红宝石，则需要Al2O3和Cr2O3，三氧化二铝可由铝铵矾加热获得；致色剂为Cr2O31-3%，

B．?燃烧系统：

????氧气管：从料筒一侧释放，与原料粉末一同下降；

????氢气管：在火焰上方喷嘴处与氧气混合燃烧。

????通过控制管内流量来控制氢氧比例，O2：H2===1：3；

????氢氧燃烧温度为25000C，Al2O3粉末的熔点为20500C；

????冷却套：吹管至喷嘴处有一冷却水套，使氢气和氧气处于正常供气状态，保证火焰以上的氧管不被熔化

C．?生长系统

????落下的粉末经过氢氧火焰熔融，并落在旋转平台上的籽晶棒上，逐渐长成一个晶棒（梨晶）。水套下为一耐火砖围砌的保温炉，保持燃烧温度及晶体生长温度，近上部有一个观察孔，可了解晶体生长情况。耐火砖：保证熔滴温度缓慢下降，以便结晶生长；

????旋转平台：安置籽晶棒，边旋转、边下降；落下的熔滴与籽晶棒接触称为接晶；接晶后通过控制旋转平台扩大晶种的生长直径，称为扩肩；然后，旋转平台以均匀的速度边旋转边下降，使晶体得以等径生长。

图2-2?焰熔法生长的各种梨晶

梨晶：长出的晶体形态类似梨形，故称为梨晶。梨晶大小通常为长23cm，直径2.5-5cm。图2-2。

生长速度：1厘米/小时，一般6小时完成即可完成生长。

????钛酸锶早在1955年人们就利用焰熔法生产出来，当时在自然界还没有发现天然的对应物。尽管，1987年在俄罗斯发现了其天然对应物，矿物名为Tausonite，人们仍习惯把它归为人造宝石材料。最初人们生产钛酸锶主要用于模仿钻石。但自从立方氧化锆合成成功后，这种仿钻材料在宝石市场上很少见得到了。但它透红外线的能力强，仍有生产用作红外光学透镜等。

与合成金红石一样，其合成装置也必须多加一根氧管，长出的晶体也是乌黑的，需要在氧化条件下退火（温度16000C），才能变成近无色的透明晶体。

所采用的原料为：SrO：TiO2==1：1

钛酸锶的宝石学性质

???化学成分：SrTiO3；

???等轴晶系

???光泽：亚金刚－金刚光泽；

???透明度：透明；

???颜色：无色为主，偶见红、黄、蓝、褐色材料；

???硬度：5.5-6；

???比重：5.13；

???断口：贝壳状；

???折射率：2.41，单折射；

???色散：0.19，极强；

???内含物：气泡；

钛酸锶的鉴别

???钛酸锶作为仿钻材料，极易识别。钛酸锶极强的火彩使它明显不同于钻石。尽管标准圆多面型的钛酸锶在线试验中不透光，但它明显较低的硬度使之表面显示出明显的磨损痕迹、圆滑的刻面棱和不平整的小面。尽管反射仪上可获得与钻石相同的折射率，但热导仪检测时却无钻石反应。卡尺法或静水称重都可测出未镶品的比重，从而确认它。

三、???????????焰熔法合成宝石的鉴定

1．??原始晶形

????焰熔法合成的宝石原始晶形都是梨形。而天然宝石的晶体形态为一定的几何多面体。市场上也出现过将焰熔法合成的梨晶破碎，甚至经过滚筒磨成毛料，来仿称天然原料销售。

2．??包裹体：

图2-4????????焰熔法合成红宝石中的气泡及弯曲生长纹

合成红、蓝宝石中常可见气泡和未熔粉末出现，一般气泡小而圆，或似蝌蚪状；可单独或成群出现；????????????????

合成尖晶石中气泡和未熔粉末较少出现，偶尔出现的气泡多为异形。

3．??色带：?????????????????????????????