Способ окраски природных минералов группы халцедона

 

Изобретение относится к камнеобрабатывающей промышленности и может быть использовано при окраске природных ювелирных поделочных камней. Сущность изобретения: сущность способа состоит в том, что способ окраски природных агатов включает двустадийную обработку, причем на первой стадии обработку проводили в растворах щелочей (LiOH, NaOH, KOH) от 5 до 25 ч в гидротермальных условиях при 50 - 300^oС и Р 50 - 500 атм. Обработку на второй стадии осуществляют, используя окрашивающие реагенты, например бихромат калия, щавелевокислый никель, марганцевокислый калий и др., также в гидротермальных условиях при 50-300^oC и P 50-500 атм в течение 5-48 ч в зависимости от требований глубины окраски. Техническим результатом является увеличение глубины окраски и контрастности рисунка.

Изобретение относится к камнеобрабатывающей промышленности и может быть использовано при окраске природных ювелирно-поделочных камней.

Известен способ окрашивания опалов, включающий химическую обработку образцов в растворе сильного окислителя 3-7% бихромата калия в серной кислоте при температуре 30-100^oC в течение 15-20 суток с последующей прокаливанием их при температуре 250-400^oC в течение 2-3 ч.

Обработанный таким образом агат зонально окрашивается во всем объеме в густой черный цвет, на фоне которого ярко снежно-белые и светло-серые чередующиеся зоны, не воспринявшие окраску [1].

Недостаток данного способа является длительность процесса окрашивания.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, предусматривающий окрашивание белого агата в гидротермальных условиях. Процесс ведут в водных растворах содей или сахаров, содержащих ионы окрашивающих металлов при 150-350^oC и давлении 50-400 атм. в течение 5-20 ч. [2].

Недостатком данного способа является невысокая концентрация ионов хромофора в растворе и малой интенсивности их миграции в минерале.

Цель настоящего изобретения - одновременное увеличение глубины окраски и контрастности рисунка. Поставленная цель достигается тем, что способ окраски природных агатов включает двустадийную обработку, причем на первой стадии обработку проводят в растворах щелочей (LiOH, NaOH, KOH) от 5 до 25 час в гидротермальных условиях при 50-300^oC и P 50-500 атм. Обработку на второй стадии осуществляют используя окрашивающие реагенты, например бихромат калия, щавелевокислый никель, марганцовокислый калий и др., также в гидротермальных условиях при 50-300^oC и P - 50-500 атм. в течение 5-48 час в зависимости от требований густоты и глубины окраски. Данные величины T и P являются оптимальными. При меньших величинах T и P проведение опытов является нерациональным из-за уменьшения скорости обработки. При больших - появляется хрупкость образцов. Время проведения опытов находится в прямой зависимости от толщины образца.

Гидротермальный метод позволяет создавать и контролировать необходимые температуры и давления. Опыты в гидротермальных условиях проводят в стандартных автоклавах, футерованных фторопластовыми вкладышами, которые служат защитой для материала автоклава от агрессивных сред. Одновременно использование герметически закрывающихся автоклавов является надежной защитой от влияния химических реагентов и их паров на окружающую среду.

Способ осуществляют следующим образом.

Щелочные растворы легко выносят большие количества кремнезема из халцедона и его разновидностей. Это связано с тем, что халцедон в промежутках между волокнами кварца содержит опал, который полностью растворяется в щелочных растворах. Присутствие опалов в образцах позволяет увеличить размер пор, так как освобождаются каналы и межкристаллитные полости. Одновременно в результате обработки образцов щелочными растворами выявляется очень контрастный рисунок, присущий агатам, что улучшает их художественно-декоративные свойства.

В гидротермальных условиях, в условиях высокого давления и температур ионы химического реагента проникают вдоль каналов или межкристаллитных границ в природный минерал, производя его окрашивание. Высокое давление интенсифицирует процесс, обеспечивая миграцию на глубину, зависящую от температуры и длительности процесса. Глубина проникновения варьируется от долей сантиметра до значений порядка толщины образца.

Пример 1. Предварительно отшлифованный образец подвергается обработке следующим образом: в сосуде (стандартный автоклав) с фотопластовым вкладышем готовят 5% раствор KOH. Образцы опускают в раствор, сосуд (автоклав) герметично закрывают и выдерживают 15 час при температуре 80^oC, при этом давление в сосуде равно 50 амт. Затем образцы промывают в H₂O. Данная обработка необходима для контрастного выявления рисунка в камне и для получения в дальнейшем глубокой окраски при окрашивании бесцветных разновидностей халцедона.

Окрашивание осуществляется в 10% растворе бихромата кадия. Образцы в герметично закрытом автоклаве нагреваются до температуры 50^oC при давлении 50 атм. и выдерживаются 48 час. Затем образцы промывают водой и высушивают при комнатной температуре.

Обработанные таким образом агаты зонально окрашиваются, сохраняя контрастный рисунок минерала, т.е. минерал приобретает контрастный полосчатый рисунок чередующихся светло- и темно-зеленых слоев.

Пример 2. Предварительно отшлифованный образец обрабатывается следующим образом: в сосуде (стандартный автоклав) с фотопластовым вкладышем готовят 20% раствора LiOH. Образцы в герметично закрытом автоклаве выдерживают 25 ч. при температуре 300^oC и давлении 500 атм. Образцы, промытые водой, приобретают контрастный рисунок. Окрашивание осуществляется в сосуде (стандартный автоклав) с фотопластовым вкладышем в 25%-ном растворе перманганата калия. Образцы в герметично закрытом автоклаве выдерживаются 12 ч. при температуре 300^oC и давлении 500 атм. Затем образцы промывают водой и высушивают при комнатной температуре.

Обработанные таким образом агаты зонально окрашены во всем объеме, т.е. минерал сохраняет контрастный полосчатый рисунок чередующихся светлых и темных коричневых слоев.

Пример 3. Предварительно отшлифованный образец обрабатывается следующим образом: в сосуде (стандартный автоклав) с фотопластовым вкладышем готовят 35%-ный раствор NaOH. Образцы в герметично закрытом автоклаве выдерживают в течение 5 час при температуре 100^oC и давлении 200 атм. Образцы промывают водой и высушивают при комнатной температуре. Образцы приобретают контрастный рисунок. Окрашивание осуществляется в сосуде (стандартный автоклав) с фотопластовым вкладышем в 10%-ном растворе щавелевокислого никеля. Образцы в герметично закрытом автоклаве выдерживаются 5 час при температуре 180^oC и давлении 200 атм. Затем образцы промывают водой и высушивают при комнатной температуре.

Обработанные таким образом агаты зонально окрашены во всем объеме, т.е. минерал сохраняет контрастный полосчатый рисунок чередующихся светлых и темных голубовато-бирюзовых слоев.

Использование предлагаемого способа окраски халцедонов-агатов обеспечивает по сравнению с известными способами возможность получения различных по интенсивности и оттенкам градаций цвета и одновременно контрастного выявления рисунка в минерале. Позволяет повысить интенсивность процесса окрашивания и тем самым значительно сократить его длительность. А также улучшает товарный вид изделий и дает возможность широкого использования низкоскоростных агатов, что при облагораживании разновидностей камнесамоцветного сырья в ювелирной промышленности дает существенный экономический эффект.

Кроме того, использование гидротермального метода позволяет создавать защиту от агрессивного воздействия паров щелочей и снижает вредное воздействие химикатов на окружающую среду. (01) (19) (11) (21) (51) 6 (05) (54) (57) (08) (09) (00)

Формула изобретения

Способ окраски природных агатов, включающий двустадийную обработку химическими реагентами под воздействием высокого давления и температур, отличающийся тем, что на первой стадии обработку ведут в течение 5 - 25 ч в 5 - 35%-ных растворах щелочей (LiOH, NaOH, KOH) при 50 - 300^oС и давлении 50 - 500 атм, а обработку на второй стадии осуществляют в присутствии окрашивающих реагентов, причем для получения разнообразных оттенков цвета время обработки варьируют от 5 до 48 ч, температуру от 50 до 300^oС и давление от 50 до 500 атм.