СПОСОБ ОБЛАГОРАЖИВАНИЯ ПРИРОДНЫХ МИНЕРАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК C04B41/00 

Изобретение относится к способам обработки природных минералов с целью улучшения их ювелирных качеств, в частности чароитов.

Известны способы окрашивания минералов неорганическими красителями, такими как растворимые соли хрома, железа, кобальта, никеля, меди.

Окрашивание неорганическими соединениями сопровождается проведением в каменном материале необратимых химических реакций с выпадением во внутрипоровом пространстве труднорастворимых соединений, устойчивых к атмосферным воздействиям.

Так, для окрашивания агатов и халцедонов в фиолетовый цвет используют соединение кобальта.

Однако яркой устойчивой, близкой к природной, окраски на образцах чароита достичь этим способом не удается.

Известны и способы облагораживания минералов, основанные на применении органических красителей.

Так, для усиления цвета образцов бирюзы используют подкрашивание ее анилиновыми красителями или берлинской лазурью (А.Н. Платонов, М.Н. Таран, В.С. Балицкий. Природа окраски самоцветов. М. Недра, 1984, с. 161 164).

Для улучшения цвета бледных образцов нефрита также используют органические красители (Г. Смит. Драгоценные камни. М. Мир, 1980, с. 450).

Однако через несколько месяцев искусственная окраска обычно утрачивается, и необходимого цветового эффекта для чароитов достичь не удается.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ окрашивания природного жадеита раствором алцианового зеленого с предварительной обработкой водным раствором азотной кислоты в смеси с углекислым основным никелем при 90 100^oC с последующим закреплением полученной окраски парафином (а. с. N 502772, B 44 D 5/00, C 04 B 41/80, 1976).

Обработанные этим способом образцы жадеита после обработки кислым раствором покрываются тонкой cетью протравленных межзеренных промежутков глубиной 0,1 0,5 мм, в которые и проникает краситель, окрашивая несортовой жадеит в ярко-зеленый цвет, который затем закрепляется парафином.

Однако известный способ не пригоден для чароита и чароитовых пород по ряду причин: во-первых, цвет, достигаемый при использовании алцианового зеленого, не соответствует окраске, необходимой для чароитовых пород; во-вторых, алциановый зеленый это импортный краситель, и в настоящее время возникают определенные трудности с его приобретением; в третьих, в указанном прототипе поверхность образцов жадеита перед окраской подвергают "травлению" азотной кислотой в смеси с кислой никелевой солью, для придания дополнительной пористости окрашиваемой поверхности.

Чароитовые же породы, нуждающиеся в облагораживании, очень не однородны по своему минеральному составу, они содержат большое количество минералов (карбонатов, сульфидов, самородных минералов и др.), растворимых в кислой среде, а кислая среда не только значительно нарушила бы их поверхность, но и ухудшила бы технологические параметры породы.

И наконец, алциановый зеленый это представитель фталцианиновых синтетических красителей, для которых характерны свойства основных красителей. Удерживаются они на субстрате главным образом с помощью ионных связей, энергия которых порядка 40 80 кДж/моль. А чем больше энергия связи красителя с объектом крашения, тем устойчивее окраска.

Целью предложенного способа является улучшение ювелирных свойств чароита.

Поставленная цель достигается тем, что шлифованные образцы чароитовых пород различных разновидностей обезжиривают ацетоном или спиртом и окрашивают 3 10%-ным раствором активного органического красителя при 90^oC. Для улучшения фиксирования красителя в красильный раствор добавляют нейтральный электролит, например раствор поваренной соли.

При обезжиривании образца чароита из него извлекают остатки шлифовочных масел, способствующих несмачиваемости поверхности, максимальной степени открытости пор и затрудняющих образование ковалентных связей красителя и образца.

В качестве красящих веществ используют водный раствор активного фиолетового красителя (ТУ 6-36-91-0-91) или смесь активных красных и синих красителей (ТУ 6-14-9992-85 и ТУ 6-36-5011400-11-89).

Активные красители это азокрасители (в том числе комплексы с переходными металлами Cu, Cr, Co), охватывающие гамму цветов от желтого до черного.

Активные красители содержат функциональные группы, способные образовывать прочные ковалентные связи: E 110 630 кДж/моль. Красители проникают в образцы на глубину от 0,5 мм до полного прокрашивания в зависимости от структуры и минерального состава образца.

Образцы, относящиеся к волокнистому природному типу полосчато-волокнистой разновидности, прокрашиваются на всю глубину.

Образцы, имеющие в своем минеральном составе твердые и плотные зерна типа кварца, эгирина и других в большом количестве, прокрашиваются на 0,5 1,0 мм.

Образцы окрашиваются в различные оттенки интенсивного фиолетового цвета. Визуально становятся очень похожими по окраске на кондиционные природные образцы, что во многом предопределяет их стоимость.

Для закрепления окраски образцы обрабатывают водным раствором закрепителя типа ДЦУ-2, У-2, Tanafix HM, Stabifix или раствором уксусной кислоты.

Легкой доводкой образцов на мелкой наждачной бумаге и последующей полировкой на войлоке с применением полировочных паст образцам придают блеск.

Применение 3-10% -ного раствора органического красителя и одновременная термообработка при 90^oC в течение 3 суток были установлены на основании многочисленных опытов при использовании образцов чароита различных разновидностей.

Было установлено, что при меньших концентрациях красителя, низкой температуре обработки и меньшем времени выдерживания образцов окраска образуется неустойчивая и несвойственная чароиту по тону.

При применении больших концентраций красителя, увеличении времени обработки заметного усиления и упрочнения фиолетовой окраски не наблюдается, а тон окраски становится очень темным.

При обработке более высокими температурами окраска в образцах становится грязных оттенков за счет частичного разложения раствора органического красителя.

Пример.

Шлифованные образцы чароита светлых, белесых, грязновато-розоватых тонов с разного рода включениями промывают ацетоном и высушивают на воздухе.

Затем помещают в закрытый сосуд с 5%-ным раствором красителя активного ярко-фиолетового 4кT и добавляют раствор нейтрального электролита как фиксатора окраски, например раствор поваренной соли.

Образцы выдерживают в растворе при 90^oC трое суток.

Окрашенные образцы вынимают из сосуда, промывают водой и высушивают.

Затем образцы обрабатывают раствором закрепителя при комнатной температуре. После последующей промывки и просушки образцам шлифовкой и полировкой придают блеск.

Обработанные таким образом образцы чароита приобретают интенсивный фиолетовый цвет, который придает им высокое ювелирное качество.

В таблице представлены результаты обработки образцов чароита водными растворами различных активных органических красителей.

Приобретенная образцами чароита окраска устойчива к атмосферным воздействиям, воде, соде, мылу, слабым щелочам и кислотам, температурным воздействиям до 200^oC, не выцветает на солнце.

Использование: изобретение относится к способам обработки природных минералов с целью улучшения их ювелирных качеств, в частности чароитов. Сущность изобретения: шлифованные образцы чароитовых пород различных разновидностей обезжиривают ацетоном или спиртом и окрашивают 3 - 10%-ным водным раствором активного органического красителя: активного ярко-фиолетового 4кФ или смесью активного красного 6Ф и активного бирюзового К с добавкой нейтрального электролита при температуре 90^oC в течение трех суток. Активные красители содержат функциональные группы, способные образовывать прочные ковалентные связи с образцами. Красители проникают на глубину от 0,5 мм до полного прокрашивания в зависимости от структуры и минерального состава образцов. Приобретенная окраска устойчива к атмосферным воздействиям, воде, соде, слабым щелочам, кислотам, температурным воздействиям до 200^oC, не выцветает на солнце, позволяет сохранить текстурные особенности чароита. Обработанные образцы несортового дешевого чароита приобретают интенсивный фиолетовый цвет, который придает им высокое ювелирное качество. 2 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ облагораживания природных минералов путем окрашивания с использованием органических красителей, термообработки и закрепления окраски, отличающийся тем, что окрашивание чароита проводят в 3 10%-ных водных растворах активных органических красителей с добавкой нейтрального электролита при 90^oС в течение 3 суток. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве красителя используют активный ярко-фиолетовый 4 кТ. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве красителя используют смесь активного красного 6Ф и активного бирюзового К.