ЗЕЛЕНЫЙ СИНТЕТИЧЕСКИЙ АВАНТЮРИН ДЛЯ ЮВЕЛИРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Ф. А. Ибрагимова, Н. В. Сарбаева, В. Я. Зайцев


Для имитации зеленого природного авантюрина в стекольной технологии используют стекла, содержащие хром.

Составы и технология получения хромовых авантюринов наиболее полно обобщены в работах Г. В. Кутателадзе, Л. С. Сергеевой. Из зарубежных авторов следует отметить Хосикава Такэси. В последние годы составы авантюриновых стекол в качестве декоративного строительного материала разрабатывают П. Д. Саркисов, О. Г. Галустяна др. Из патентной литературы представляют интерес составы, приведенные в а. с. № 350760 и 490763.

Ограниченная растворимость оксида хрома и способность его выделяться в виде самостоятельной кристаллической фазы в интервале температур формования изделий позволяют использовать эти свойства для получения хромового авантюринового стекла (зеленого синтетического авантюрина).

Работа по синтезу зеленого авантюрина выполнялась совместно с сотрудниками Гусевского филиала ГИС на базе опытного стекольного завода. В ходе нее проведены лабораторные варки двух серий стекол: натрийкальцийборосиликатных и боросиликатных с добавками различных красителей, отработана рецептура, режимы варки и термообработки зеленого авантюрина в лабораторной электрической печи. В дальнейшем варка стекол осуществлялась в тигельной газовой печи опытного завода в кварцевых тиглях емкостью 1 л.

Тигли помещали в холодную печь, затем по определенному режиму поднимали температуру сначала до 600°С, а потом до максимальной температуры варки натрийкальцийборосиликатного и боросиликатного стекол в течение трех-четырех часов. Затем по определенному режиму проводили охлаждение стекол до температуры начала их кристаллизации, при которой их выдерживали в течение двух часов, после чего начинали выработку, отливая в формы или на металлическую плиту с последующим отжигом в лере при темпера¬туре 520°С. Из полученных отливок изготавливали плоскопараллельные шлифованные и полированные образцы для оценки декоративного эффекта и проведения физико-химических исследований.

Коэффициент термического расширения определяли на автоматическом кварцевом диласпометре ДВК-5А; микротвердость — на приборе ПМТ-3; плотность — термоградиентным методом. Состав шихты на 100 кг стекломассы для опытно-промышленного производства, кг:


Песок........................................................ 67,74
Сода.......................................................... 25,4
Мел........................................................... 14,7
Борная кислота..................................................... 16,38
Глинозем.................................................. 2,82
Хромник калиевый.................................................. 7,72
Окись меди.............................................. 3,0

Контроль за качеством каждой партии красителей и сырьевых материалов осуществляла лаборатория опытного завода. Все сырьевые материалы перед приготовлением шихты тщательно подготавливались: измельчались, сушились и просеивались, а влажность материалов соответствовала требованиям НТД.

Песок и мел обрабатывались по схемам:

Песок

промывка → сушка → просев → электромагнитная сепарация → расходный бункер → взвешивание.

Мел

дробление → сушка → помол → просев → расходный бункер → взвешивание.

Сода и борная кислота просеивались, а при необходимости про-тирались через сито.

Красители и глинозем не обрабатывались.

Рецепт шихты на заданный химический состав стекла рассчитывался с учетом основности и влажности сырьевых материалов.

При расчете шихты учитывали, что Na2О и В2О3 улетучиваются, компоненты шихты отвешивали в точном соответствии с рецептом, в определенной последовательности.

Шихту перемешивали в течение 3 - 10 мин в смесителях контейнерного типа. Однородность шихты зависила от времени перемешивания.

Во избежание высыхания шихту хранили в геометрически закрытых емкостях. Влажность шихты не должна превышать 5%.

Варку ювелирного зеленого авантюрина производили в промышленной двухгоршковой печи в шамотных горшках различной емкости.

Процесс варки и выработки натрийкальцийборосиликатного стекла протекал по такому режиму.

1. Подъем температуры (от температуры выработки 1180oС до температуры засыпки 1300 - 1340oС — по 100oС в час).

2. Первая засыпка шихты (60 -70 кг) при температуре 1300 - 1340oС.

3. Последующие засыпки шихты (производились при отсутствии непровара на пробах).

4. Подъем температуры в печи до 1450oС.

5. Выдержка при 1450oС в течение 6 ч.

6. Охлаждение сваренного стекла до 1230oС со скоростью 100oС/ч.

7. Выдержка стекломассы при 1230oС в течение 4 ч.

8. Выработка стекломассы при температуре 1180oС отливкой в формы размером 170X120X20 мм на металлическую плиту.

9. Отжиг полученных плиток в непрерывной печи отжига при температуре 480oС в течение трех часов.

Температуру измеряли стационарной термопарой, установленной своде печи, контроль ответственных температур (температуры светления и термообработки стекломассы) производился по краю горшка оптическим пирометром «Проминь».

Качество стекла оценивали визуально по размеру кристаллов и их ориентации, при этом допускались разнотолщинность в плитке, а также полосы от наборы, следы реза ножниц.

Плитки, переложенные стружкой, упаковывали в деревянные ящики.

По этой технологии изготовлена опытно-промышленная партия ювелирного зеленого авантюрина массой более 200 кг, из которого ю разработанным образцам в 1989 г. будет выпущена первая партия вставок для ювелирных изделий.

С целью расширения цветовой гаммы зеленого авантюрина были проведены лабораторные варки стекол на свинцовой основе при различных температурных режимах. Полученные образцы отличались светлой матрицей и мелкозернистыми кристаллами. Однако такие стекла оказались «агрессивными» по отношению к тиглям, режим варки и кристаллизация этих образцов неустойчивы и требуют доработки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кутателадзе Г. В. Условия образования хромового авантюрина в нейфальной, основной и кислой среде. — Кандидатская диссертация, М., 1940.

2. Сергеева Л. С. Синтез и исследование хромового авантюринового стекла. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, г. Гусь-Xрустальный, 1974.

3.Саркисов П. Д., ГалустянО. Г. и др. Влияние температурно-временых режимов обработки на рост кристаллов Сг2О3 в авантюриновом стекле. — Стекольная промышленность, вып. 8, 1979, МХТИ им. Менделеева, М.

4. Галустян О. Г., Саркисов П. Д., ПавлушкинН. М. Синтез и исследование авантюриновых стекол на основе отходов промышленности. — Тр. Моск. хим. тех. ин-т им. Д. И. Менделеева, 1979, № 108, 134; РЖ — Химия, 19М, 1980, I № 16, с. 26

5. Дворниченко И. Н., Щеглова М. Д. Влияние степени окисления хрома шантюрина в системе Na2О — В2О3 — СuО2. -- «Качаку то кочё,» Sei, and Ind, 1968, 42, № 7, 359—364 (Япония). РЖ.—Химия, 19М, «Силикатные материалы», 1969, 148, 4М138.

6. Хосикава Такэси, Акат Сабуро. Выделение кристаллов хромового авантюрина в системе Na2О — В2О3 — СuО2. — «Качаку то кочё,» 5еi and Ind, 1968, 42, № 7, 359—364 (Япония). РЖ. — Химия, 19М, «Силикатные материалы», 1969, 148, 4М138.

7. Хосикава Такэси, Акат Сабуро. Выделение кристаллов хромового авантюрина в системе Na2О — В2О3 — SiО2. — «Качаку то кочё,» 5еi and Ind, 1968, 42, № 7, 359—364 (Япония). РЖ. — Химия, 19М, «Силикатные материалы», 1969, 148, 14М138.

8. Хосикава Такэси, Акат Сабуро. Процесс роста кристаллов хромового авантюрина в боросиликатном стекле. — «Качаку то кочё», 5еi, апd Ind, 1968. 42,№ 7, 365—372 (Япония). РЖ.—Химия, 19М, «Силикатные материалы», 1969, № 5, Р5М 125.

9. Хосикава Такэси. Образование кристаллов авантюрина в боросиликатном стекле.— 19716 45 № 2, 85—91 (Япония), РЖ.—Химия, 19М, «Силикатные материалы», 1971, № 23, Р23М № 138.


Облагораживание нефрита Идентификация турмалинов