Chuyên Mục Đá Quý
RUBY & SAPPHIRE (Nhân Tạo) TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP VERNEUIL
Giới thiệu: Phương pháp Verneuil là gì?
Phương pháp Verneuil, còn được gọi là quy trình nung chảy ngọn lửa , phương pháp sản xuất ruby và sapphire tổng hợp . Được phát triển lần đầu (1902) bởi một nhà hóa học người Pháp, Auguste Verneuil, quy trình tạo ra một khối lượng alumin có cùng các đặc tính vật lý và hóa học như corundum từ alumin nghiền mịn (Al 2 O 3 ) bằng một ngọn lửa oxyhydrogen.
Cách tạo một viên Ruby hoặc Sapphire tổng hợp Verneuil
Phương pháp Verneuil (phương pháp nóng chảy trong ngọn lửa)
– Nguyên lý phương pháp: Cho kết tinh các tinh thể đá quý trực tiếp từ dung thể. Phương pháp này sử dụng nguyên liệu ban đầu là bột Al2O3 (nhôm) tinh khiết với các oxit tương ứng (tuỳ thuộc vào sản phẩm cần tổng hợp), làm sạch, lọc và rung khô ở nhiệt độ 12000C. Các chất tạo màu được thêm vào có thể là các oxit Cr, Fe, Ti …
Quá trình hình thành tinh thể được diễn ra trong một lò đặc biệt. Bột Al2O3 được rơi xuống từ buồng cấp liệu ở phía trên theo nhịp đập của hệ thống buồng đi qua rây và rơi vào buồng đốt. Ở đây oxit nhôm bị nóng chảy trong ngọn lửa của hỗn hợp oxy và hyro với điểm nóng chảy của oxit nhôm khoảng 20.500C. Và rơi lên đầu một que có dạng cây nến với đường kính khoảng 2 – 2,5 cm và được đặt ở phần mát của lò. Khi “củ” corindon đã đạt tới kích thước 6 – 7 cm chiều dài và trọng lượng khoảng 150 – 200 cts người ta ngừng đốt, đợi lò nguội và lấy “củ” corindon ra.
– Sản phẩm : Bằng việc thêm các oxit tạo màu thích hợp mà ta thu được ruby hay saphia có màu khác nhau thêm Cr sẽ cho ruby, thêm đồng thời Cr, Fe cho ruby đỏ sẫm – tím đỏ, thêm Fe, Ti cho saphia lam. Ni cho saphia vàng, Co-V cho saphia lục… Phương pháp này cũng được dùng để tổng hợp một số loại đá quý khác như spinen, rutin, titanat stronxi …
– Đặc điểm: bọt khí (dạng hình cầu) hay kéo dài thường tập trung ở đầu thỏi ruby và chúng sắp xếp vuông góc với đường sinh trưởng, các đường sinh trưởng cong dễ dàng quan sát được trong thỏi conrindon.
Xử lý
Tùy thuộc vào màu sắc mong muốn của tinh thể, một lượng nhỏ các oxit khác nhau được thêm vào, chẳng hạn như oxit crom cho ruby đỏ, hoặc oxit sắt và titania cho sapphire xanh lam. Các nguyên liệu ban đầu khác bao gồm titania để sản xuất rutil, hoặc oxalat kép titanyl để sản xuất stronti titanat.
Khi phác thảo quy trình ban đầu, Verneuil đã chỉ định một số điều kiện quan trọng để có kết quả tốt. Chúng bao gồm: nhiệt độ ngọn lửa không cao hơn mức cần thiết cho phản ứng tổng hợp; luôn giữ sản phẩm nóng chảy trong cùng một phần của ngọn lửa oxyhydrogen và giảm điểm tiếp xúc giữa sản phẩm nóng chảy và giá đỡ xuống một diện tích nhỏ nhất có thể.