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人造锆石的提炼过程及其工业应用

2019-02-24 20:29:56浏览:202评论:0 来源:山村网   
核心摘要:  人造锆石是一种硅酸盐矿物,它是提炼金属锆的主要矿石。其英文名cubiczirconia。简称CZ。人造锆石锆石广泛存在于酸性火成岩

  人造锆石是一种硅酸盐矿物,它是提炼金属锆的主要矿石。其英文名cubic zirconia。简称“CZ”。人造锆石锆石广泛存在于酸性火成岩,也产于变质岩和其他沉积物中。人造锆石锆石的化学性质很稳定,所以在河流的砂砾中也可以见到宝石级的锆石。人造锆石锆石有很多种,不同的人造锆石会有不同的颜色,如红、黄、橙、褐、绿或无色透明等等。目前市场上出现了各种各样颜色的人造锆石,在行内统称为彩锆。彩锆的生产只要在原有的原料中加入各种不同的致色剂。但黑色立方氧化锆的生产不是加入致色剂,而是用白锆在真条件下加热到 2000C进行还原处理获得的。锆石的主要成分是硅酸锆,化学分子式为Zr[SiO4],除主要含锆外,还常含铪、稀土元素、铌、钽、钍等。锆石按成因分为高型锆石和低型锆石。宝石学中依据锆石中放射性元素影响折光率、硬度、密度的程度将它分为"高型"、"中间型"、"低型"三种。注意锆石属四方晶系。也就是说在琢型的刻面型宝石中能够见到刻面棱的双影线而现在大多的人工锆石(合成立方氧化锆)是看不到双影线的。

  所谓的“合成立方氧化锆”是一种市面上常见的人造锆石,又称“锆石”,也的确是人工宝石,但是,其内部比钻石还高的火彩、相对较高的硬度(钻石为10,CZ(合成锆石)为8.5)、多种的颜色变换(合成立方氧化锆可以合成出有变色效应的)、没有天然锆石可能出现的辐射的危险、以及极为廉价的合成成本,都使合成立方氧化锆(我简称其为CZ了啊)成为了制作流行首饰(不保值的首饰)的首选材料。

  CZ的化学式是“氧化锆”而不是天然锆石的“硅酸锆”,故而,没有天然低型锆可能出现的辐射,可以放心使用,但同时,也不具备宝石的重要属性是保值作用!

  首先,先在2rO2粉末中按摩尔比例9:1加入稳定剂Y203,混合均匀,放入紫铜管围成的“圆杯”内,在粉末的上部放入一定量的金属锆片或锆粉,接通电源,起燃1—2分钟,原料开始熔化。其次,待原料大部分熔化,达到要求后,改变高频发生反馈关系,使熔体稳定加30—60分钟。然后冷坩埚以5 —15mm/小时速度下降,熔体底部因降漫产生过饱和浓度而开始结晶,随着“冷坩埚”的不断下降,熔体将全部结晶成晶体。生长完毕,慢慢降温还火一段时间,然后停止加热。最后,冷却到常温后,即可取出产品,用小锤轻轻拍打,一颗颗晶莹漂亮的立方氧化锆晶体便呈现在您的面前。

  上述操作从粉料熔化到完全熔解,时间较快,而晶体生长的时间则较长,生长一炉立方氧化锆的总时间大约为20小时。每一炉的产量最高可达120公斤。没有熔化的原料及壳体料所可在下次使用。彩锆生长时往原料中加入相应的致色剂即可。

  冷坩埚熔壳法生长立方氧化锆的技术是在1969年由法国科学家罗林(Roulin)等人发明的,但仅作了探索性研究。1972年,前苏联科学院列别捷夫固体物理研究所的阿列克索诺夫等人改进了法国人的装置,生长出了大的晶体,并申请了专利。1976年后,原苏联把无色的立方氧化锆晶体作为钻石的代用品推向市场,引起了世界钻石界的恐慌,被称为“苏联钻”。随后,其他国家也相继生产了这种宝石,并在国际上流行。

  我国从1982年开始立方氧化锆合成的研究,1983年投产,并迅速以“水钻”的名称占领了市场,深受广大消费者的欢迎。立方氧化锆的合成成功,大大地丰富了珠宝首饰市场,满足了人们对美追求的需要。但我国目前尚不能生产市场所需的鸽血红、蓝宝石蓝翠绿色立方氧化锆。

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(责任编辑:豆豆)
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