1、无机材料课程设计报告几种常见宝石的优化处理试验无机材料课程设计报告院系 勘查与测绘工程学院 专业 宝石及材料工艺学 班级 宝石 1141、1142 班 姓名 李坤 李成慧 殷录成 许涵 唐国栋 王海潮 导师 曹妙聪 时间 2013 年 12 月 引言宝石由于其特殊的魅力，璀璨的色彩，耀眼的光芒，一直为人们所喜爱追捧，引领者时尚与潮流。随着科技的进步，人们生活水平的日益提高，人们对宝石的需求量越来越大。但由于自然界的资源有限，宝石新矿床的发展速度远远低于社会的需求量，完美无瑕的天然产出品极少。由于天然资源的局限，使供需发生矛盾，决定了人们必须要对那些质量不好的天然宝石进行改善，以满足社会对天然宝
2、石的需求。人们开始运用先进的技术充分展示出天然宝石潜在的美，使有限的宝石资源得到了充分的利用。关键词：宝石的优化处理、时尚、需求目 录一、珍珠 41.1 珍珠的清洗脱水膨化 41.2 珍珠的漂白 51.3 珍珠的染色 7二、水晶 92.1 紫水晶改色 92.2 无色水晶染色 10三、玛瑙 113.1 玛瑙染色 11四、松石 15松石染色 15总结 16致谢 17参考文献 18珍珠1.1 珍珠的清洗和脱水处理1.1.1 清洗目的：清洗处理是为了除去珍珠表面的污物和海水。清洗方法：用软毛刷轻轻擦洗，或用洗涤剂浸泡一段时间，并不断搅拌，取出后用清水冲洗几遍，晾干。1.1.2 膨化处理目的：膨化处理是
3、为了使珍珠结构中孔隙连通性增强些，即变得“松散一点” ，因为珍珠层的结构比较致密，圈层构造发育，一般漂白液、染色液或增白剂很难进入珍珠层。膨化方法：膨化处理所用的膨化剂主要是苯和氨水的混合液，处理过程中适当加热（35-50） 。用膨化剂浸泡珍珠时间通常为几个小时，膨化处理完成后，珍珠需用去离子水清洗几遍。1.1.3 脱水目的：出去珍珠结构内的孔隙和裂隙吸附水。脱水剂可用无水乙醇、纯甘油等。下面是膨化和脱水的过程图：1.2 珍珠的漂白1.2.1 珍珠漂白原理漂白处理是珍珠处理中最重要的环节，珍珠处理的好坏取决于漂白的好坏。珍珠是马氏珠母贝生命活动的分泌物，是由许多文石结晶薄片与有机质薄片重叠黏结
4、而成。由于育珠母贝特征性状不同，养殖海庆水质条件、养殖插核技术等的影响，通常珍珠只有极少数呈银白色，绝大部分呈现各种不良颜色，而且不均匀地分布在珍珠层内。珍珠漂白要求用尽快的时间去除珍珠层内不良色素物质或使其改色变白。在漂白过程中，珍珠结构不可受破坏，珍珠表面不得受腐蚀，更不能损伤南珠的光泽，甚至要想方设法去提高珍珠的光泽。根据化学反应的原理，提高漂液的浓度、温度，可以加快化学反应速度和缩短漂白时间。但是漂液浓度过高，温度超过一定范围，化学反应过激，会产生过大的内应力，使珍珠层破裂或使南珠表面受腐蚀，出现“长麻”现象，甚至脱层现象。漂液的 pH 和光照条件均对珍珠漂白影响很大，所以选好了漂白配
5、方以后还要掌握好其他使用条件，才能发挥好漂白作用。漂白液的配置：3%双氧水 100ml、苯 10ml、乙醚 5ml、乙醇 10ml，用氨水中和，并加入适量 pH 稳定调节剂，在 30-50下进行漂白。1.2.2 漂白方法按照规定剂量的化学药品配置漂白液，调节漂白液的 pH 值为 7-8使漂白液的温度保持在 30-50范围内，采用恒温水浴。真空抽洗装置用注射器替代完成，10-20h 抽洗一次前三天每天更换一次漂白液，后期 2-3 天更换一次漂白液七天后把漂白好的珍珠挑选出来清洗、干燥，即得到了漂白的优质珍珠。1.2.3 操作过程及前后对比1.3 珍珠的染色珍珠1.3.1 染色原理市场上所见到的珍
6、珠大多数色彩都是经过染色处理的，这样的染色珍珠颜色艳丽，色泽均一，很受欢迎。一种常用的黑珍珠的染色方法：是将珍珠浸泡在较稀的硝酸银的稀氨水溶液中作为染液, 当染液充分渗入珍珠层后，将其暴露在光或硫化氢气体中, 可得到深黑色珍珠, 这种黑色一般不会褪色, 与天然的黑珍珠(如尼日利亚群岛的黑珍珠) 很难区分；利用高锰酸钾溶液的强氧化性，可将其作为染料, 把珍珠染成金黄色至棕色。1.3.2 染色方法a. 将漂白后的珍珠用蒸馏水清洗干净。 b. 染色： 硝酸银染色：将珍珠浸入酒精中（水：乙醇=7:3） ，40恒温处理 6 小时。捞出洗净后浸入硝酸银和稀氨水 1:2 混合配制出的染液中。40 恒温条件，
7、阳光下依据珠层厚度处理几小时至几十小时，使珍珠变为黑色。 c. 捞出珍珠，水洗、干燥，即可。1.3.3 前后对比黑珍珠：粉色珍珠：小结：1、染料有聚集现象，渗透不均匀；2、漂白后珍珠较为稳定，但有机染料高温分解稍有褪色；3、染色前后珍珠光泽没有受到影响。二、水晶2.1 紫水晶的改色2.1.1 紫水晶改色原理有些紫水晶在强光照射下会变浅。加热紫晶可使其颜色变浅，继续加热，可是紫晶产生两种变化：若加热前水晶中含有三价铁离子，那么紫晶受热会变成黄色水晶；若有二价铁离子或碘六存在，则紫晶会变成绿水晶。2.1.2 改色方法a. 将紫晶样品清洗并烘干； b. 将紫晶样品坩埚中，记住坩埚编号；c. 将马弗炉
8、的温度设定为 500, 把坩埚放入其中缓慢加热； d. 温度达到后，打开马弗炉，取出坩埚，缓慢降温后达到改色目的。紫晶样品变黄。2.1.3 改色前后对比 2.2 无色水晶染色2.2.1 染色原理无色水晶通过淬火染色可得到美丽的颜色。先把水晶加热至一定温度后，投入冷却液中骤降温，如果冷却液中有染料，则淬火产生裂隙后，燃料就会迅速浸入裂隙中，干燥后就可得到染色水晶。有时是在淬火后，再把水晶放入染料中浸泡一段时间，然后取出干燥，就得到了染色水晶。2.2.2 染色方法a. 适当加热水晶，然后投放到水中急速降温，使其产生裂隙。 b. 把淬好的水晶放到碱性染料中，染色两天即可。2.2.3 前后对比淬火、染
9、色过程：小结：1、紫色水晶在 300加热条件下，会有褪色。500加热条件下，变为黄色水晶。2、淬火过程取得了成功，产生了大量裂隙。3、燃料分布于裂隙之中，染色不均匀。三、玛瑙3.1 玛瑙染色3.1.1 玛瑙染色原理渗入沉淀法 就是先将致色离子的可溶性溶液渗入到玛瑙的孔隙中发生化学反应，生成有色的化合物沉淀并附着于孔隙壁上。(1)红玛瑙 主要有三价铁氧化物致色。方法把白玛瑙浸入事先配置好的硝酸铁的浓溶液中，一定时间后取出，干燥脱水后放入加热炉内加热至 300 度左右，化学反应如下4Fe(NO ?)?2Fe ?O?+12NO?+3O?绿色玛瑙 致色离子是 Cr 方法 先把白玛瑙用饱和的铬酸或铬酸钾
10、溶液浸泡一段时间，取出干燥加热，化学方应为 4H?CrO? 2Cr?O+4H?O+3O?蓝玛瑙 致色离子 Fe 和 Co。若用铁化合物生色，则先将白玛瑙浸入浓度 20%的六氰铬铁酸钾中 10-15 天，取出后用硫酸铁溶液浸泡数周，不需加热。所产蓝色为普鲁士蓝。黄玛瑙：可用重铬酸钾染色，或氯化汞和碘化钾溶液分别浸泡。黑玛瑙：先用糖浸 2-3 周，取出后浸浓硫酸脱水处理，适当加热硫酸 30 分-2 小时，完成后再冲洗、干燥，就染成黑玛瑙。3.1.2 染色方法a. 先用强酸浸泡一下玛瑙，去灰。 b. 将玛瑙洗净浸泡在化学药品中。c. 在适当的条件下，使之发生化学反应，得到染色玛瑙。d. 或将玛瑙加热
11、至一定温度，迅速投入溶有染料的冷却液中，一段时间后取出洗净、烘干。3.1.3 前后对比300 度条件下，无色玛瑙变红玛瑙的染色1、黄玛瑙：2、绿色玛瑙：3、各种染色玛瑙和珍珠：小结：1、淬火时间过长导致几颗宝石碎裂。2、燃料分布于裂隙中，染色不均匀。3、浸泡时间不足的宝石明显颜色略浅。四松石 41 松石染色 411 染色原理 普通松石都有一定的孔隙，利用其多孔性，可以向泡松中注入各种染料或颜料，以达到改善或增加松石颜色的目的。常用苯胺类染料。 4.1.2 染色方法 a. 用清水将松石洗净，干燥。 b. 对其进行淬火处理。 c. 淬火后直接投入染液中浸泡 。d. 取出松石然后烘干，即可得到染色的
12、松石。4.1.3 前后对比小结：1、颜色多集中在裂隙中。2、淬火产生的裂隙分布不均，至染色不均。3、浸泡时间较短，染色较浅。总结缺点和失误：?玛瑙染色加热处理过程中，丢失一颗 700下的紫水晶。?实验前后，没有测量记录宝石的相关数据。?黑色玛瑙由于条件不足，染色失败。优点：组员配合得当，精诚团结。实验基本达到预期目的。在学习与反思的过程中，受益良多。通过这次的宝石优化处理实习，让我们对课堂上所学的知识有了更深刻的了解，同时也明白了宝石的人工改善是一项严肃的科学实践活动，宝石的优化处理是为了让宝石潜在的美展现出来，所以宝石的优化处理对宝石是很有意义的。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。经过了这次宝
13、石优化处理的过程，我们组取得了比较满意的结果。本次课程设计对于我们对宝石的学习和认识都具有里程碑意义。在我们组积极的努力下，对于宝石的认知方面我们又前进了一大步。此次实践活动，我们组同学分工明确，积极配合，将课堂上的知识和实际过程中需要的知识紧密的结合，并运用得当。我们这次实践主要完成项目有水晶染色，紫水晶褪色，玛瑙染色，珍珠染色，珍珠漂白。每一个项目，都是依靠大家的尽心尽力和一丝不苟共同努力完成的。在实践前，老师交给我们题目的时候，大家心里都没有谱，好在我们都是非常给力的，面对困难没有退缩，反而觉得非常有挑战性，不怕麻烦，迎难而上。于是组长结合组员的特长，在取样前开了一次组内大会，首先经过大
14、家查阅资料和学习讨论确立一个明确的实践计划。再根据大家的愿望和实际情况，合理的制定了负责人，再分配了适当的任务，于是实践在紧锣密鼓中稳当的执行了。虽然这是大家第一次的合作，但结果我们还是比较满意的。最后我们回顾这次有意义的实践，我们组的队员，不仅收获了知识对宝石有了更近一步的认识，同时收获了团队的友谊。相信这将成为我们大学的一段美好回忆。致谢这是一次难忘的经历，实验成功的满足，远不及实践过程中收获的回忆美丽动人，我们不仅获得了成功的喜悦，更体验的了团队的力量。在这里，我们全组人员首先要感谢学校给我们安排的课程设计，让我们从动手实践中更加深刻的理解了书本里的知识。同时也要感谢带我们实践的老师，安排实验室的同学，以及为了本次实验圆满完成而奔波的每一位同学。特别要感谢尊敬的曹妙聪老师。最后要感谢我们总制作：李成慧，总执行师：殷录成，总策划：李坤，总后勤部长：王海潮，总秘书长：许涵。总导演：唐国栋。参考文献 1 张培莉 系统宝石学M 2 版 北京 地质出版社 2006.5 2 吕新彪、丽珍 天然宝石人工改善及检测的原理与方法M 武汉 中国地质大学出版社 1995.: 141-151, 158-159 Page PAGE 17 of NUMPAGES 18
