Способ получения цитрина

Реферат

 

Изобретение относится к гидротермальным способам получения монокристаллов цитрина с различными оттенками, используемых в качестве полудрагоценных камней в ювелирной промышленности. Сущность изобретения: цитрин получают в гидротермальных условиях из водного раствора карбоната калия в присутствии ионов железа и азотнокислого лития с добавкой оксида кобальта, содержащего трехвалентный кобальт, при температуре 300-350oС и давлении 400-1500 атм, на ориентированные затравки, при этом в раствор вводят дополнительно азотнокислый марганец (Мn(NО3)2-6Н2O) в количестве 0,7-1,2 г/л. Получают высококачественное кварцевое ограночное сырье с оптической плотностью окраски более 1,0 см-1, с красноватым оттенком сорта (Мадера), аналогично природному цитрину. 1 табл.

Изобретение относится к гидротермальным способам получения монокристаллов цитрина - разновидности монокристаллического кварца, окрашенной в желтый цвет с различными оттенками. Указанные кристаллы цитрина широко используются в качестве полудрагоценных камней в ювелирной промышленности.

Известен способ выращивания окрашенных кристаллов кварца в гидротермальных условиях из водного раствора карбоната калия в присутствии ионов железа и азотнокислого лития с добавкой, содержащей кобальт, при температуре 300-370oC и давлении 400-1800 атм (В.С.Балицкий и др. Синтетические аналоги и имитация природных драгоценных камней.- М.: Недра, 1981, с.96-97). Недостатком данного способа является то, что получаемый по указанному способу цитрин имеет недостаточную для практического использования в ювелирной промышленности оптическую плотность окраски.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ получения цитрина в гидротермальных условиях из водного раствора карбоната калия в присутствии ионов железа и азотнокислого лития с добавкой растворимого соединения кобальта Co3O4 при 300-350oC и давлении 400-1500 атм (пат. РФ N 2071511 "Способ получения цитрина", МКИ: C 30 B 7/10, 29/18, приор. 1993 г.). По данному способу получают кристаллы цитрина с оптической плотностью окраски в диапазоне 0,6-1,0 см-1, что также не удовлетворяет требованиям ювелирной промышленности.

Технической задачей настоящего изобретения является получение высококачественного кварцевого ограночного сырья (цитрина) с оптической плотностью окраски более 1,0 см-1, с красноватым оттенком сорта "Мадера", аналогичного природному цитрину.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения цитрина в гидротермальных условиях из водного раствора карбоната калия в присутствии ионов железа и азотнокислого лития с добавкой оксида кобальта, содержащего трехвалентный кобальт, при температуре 300-350oC и давлении 400-1500 атм на ориентированные затравки, в раствор вводят дополнительно азотнокислый марганец (Mn(NO3)2 6H2O) в количестве 0,7 - 1,2 г/л.

Отличительным признаком данного способа является то, что в раствор дополнительно вводят азотнокислый марганец (Mn(NO3)2 6H2O) в количестве 0,7 - 1,2 г/л, который существенно повышает окислительный потенциал раствора, что способствует окислению железа до трехвалентных ионов Fe+3, значительно уменьшая количество ионов двухвалентного железа (F+2) в рабочем растворе. Как известно, именно ионы трехвалентного железа Fe+3, внедряясь в кристаллическую решетку, образуют центры цитриновой окраски. Наличие в рабочем растворе ионов двухвалентного железа F+2 приводит к получению зеленовато-бурых кристаллов, что снижает потребительские свойства кварца, как сырья для ювелирной промышленности. Кроме того, использование добавки азотнокислого марганца способствует сохранению высоких скоростей роста при прочих остальных условиях.

Количество (Mn(NO3)2 6H2O), равное 0,7 - 1,2 г/л раствора, установлено опытным путем. При введении в реакционную среду Mn(NO3)2 6H2O менее 0,7 г/л получаем кристаллы с бледной красновато-желтой окраской. При введении Mn(NO3)2 6H2O более 1,2 г/л получаем кристаллы с коричневатым оттенком, которые имеют пониженные потребительские свойства и не находят значительного спроса на рынках кварцевого сырья.

Конкретный пример осуществления способа.

В автоклаве емкостью 1500 л выращивают кристаллы цитрина в водном растворе карбоната калия концентрации 8 вес.% при температуре 308oC, давлении 1140 атм со скоростью роста около 0,73 мм/сут. В нижнюю зону автоклава вместе с кварцем вводят гематит, азотнокислый литий, добавку оксида кобальта, содержащего трехвалентный кобальт (Co2O3) и дополнительно азотнокислый марганец (Mn(NO3)2 6H2O) в количестве 0,7-1,2 г/л. В результате получаем высококачественные кристаллы цитрина с оптической плотностью окраски не менее 1,0 см-1, используемые как ограночное сырье для ювелирной промышленности.

Результаты опытов сведены в таблицу.

Формула изобретения

Способ получения цитрина в гидротермальных условиях из водного раствора карбоната калия в присутствии ионов железа и азотнокислого лития с добавкой оксида кобальта, содержащего трехвалентный кобальт, при температуре 300 - 350oC и давлении 400 - 1500 атм, на ориентированные затравки, отличающийся тем, что в раствор вводят дополнительно азотнокислый марганец (Mn(NO3)2 6H2O) в количестве 0,7 - 1,2 г/л раствора.

РИСУНКИ

Рисунок 1