Способ изменения окраски минералов Советский патент 1991 года по МПК C30B33/04 C30B29/22 

Изобретение относится к физике твердого тела, геофизике и геохимии и может быть использовано для окрашивания низкосортных кристаллов кальцита с последующим их использованием в травильной, художественно-декоративной и ювелирной промышленности, а также в качестве фильтров в оптике.

Известен способ окрашивания кристаллов аметиста в фиолетовый цвет, включающий гамма-облучение, термообработку при 290°С в течение 2 ч и последующее воздействие ультрафиолетовым излучением с длиной волны 200-500 нм.

Однако этот способ по своему техническому решению, параметрам и режимам об- работки неприменим для кальцита. Образцы аметиста по данному способу облучают гамма-излучением в течение неопре- деленного времени, с неизвесткой исходной мощностью дозы и неизвестной интегральной дозой для получения темно- фиолетового цвета с буровато-дымчатым оттенком. Глубины этого центра окраски могут быть совершенно разными для разных образцов аметиста. Следовательно, эти центры возбуждаются не при одинаковых, а при совершенно разных интегральных дозах гамма-облучения, которые отсутствуют в известном способе. Последующее ультрафиолетовое облучение с заданной длиной волны в зависимости от глубины центра темно-фиолетового цвета окраски с буровато- дымчатым оттенком и интегральной дозы первоначального гамма-облучения вызывает в образцах аметиста совершенно иные эффекты. Положительный эффект по неизвестному режиму гамма-облучения и последующему ультрафиолетовому облучению может проявляться в образцах аметиста с довольно низкой глубиной указанного центра, а исключением образцов с более глубокими центрами окрасок.

Природный кальцит с характерными для него центрами окрасок возбуждается при вполне определенных дозных и временных

О

о со

со ел

режимах обработки, которые не приведены в известном способе. Кроме того, отжиг при 290°С в течение 2 ч по известному способу приводит к обесцвечиванию образцов кальцита, к их разрушению и растрескиванию.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изменения окра- ск|и кристаллов пренита, включающий гамма-облучение интегральной дозой (7- 10)Мрад и последующую термообработку при 150-180°С в течение 40-50 мин.

Этот способ также неприменим со своими режимами и параметрами обработки для кальцита. Кальцит при интегральной дозе гамма-облучения (Т-Ю)Мрад вообще не окрашивается, а после отжига при 150- 80°С в течение 40-50 мин обесцвечивается.

Цел ь изобретения - расширение цветовой гаммы природного кальцита, а также получение интенсивной желто-оранжевой, красно-малиновой и коричнево-красной его окраски.

Цель достигается тем, что, в способе изменения окраски кристаллов, включающем радиационное облучение и термообработку, в качестве радиационного воздействия используют жесткое гамма-излучение, а облучение проводят интегральной дозой (3,8-6,2).10 Р с последующей термообработкой при 70-80°С в течение 30-40 мин. Причем для получения интенсивного желто-оранжевого цвета облучение проводят интегральной дозой (3,8- 4,4). 10 Р, для получения интенсивного крас- но -малинового цвета - интегральной дозой (4,9 - 5,2). 108Р, а для получения интенсивного коричнево-красного цвета - интегральной дозой (5,5-6,2).108Р. Термообработку в каждом случае проводят при температуре 70-80°С в течении 30-40 мин,

Общими признаками известного и предлагаемого способов являются радиационное облучение и термообработка. Отличительными признаками предлагаемого способа являются новые режимы и параметры обработки.

Изучены границы проявления цветовых свойств кристаллов кальцита различных проявлений, условий образования, дефек- то® структуры, различного химического состава. Для получения этих цветовых свойств установлены соответствующие дозные, термические и временные режимы и параметры обработки. Эти параметры для разных образцов кальцита несколько отличаются друг от друга.

П р и м е р 1. Серые, белые, серовато-белые некондиционные образцы кальцита облучают у-излучением со средней энергией у -квантов 1,25 МэВ, интегральной дозой (7-8). 10 Р. После такого облучения и последующего отжига при 30-40°С в течение 155 20 мин нет изменений в цветовой окраске кальцита.

П р и м е р 2. Серые, белые, серовато-белые некондиционные образцы кальцита облучают у-излучением со средней энергией

10 у-квантов 1,25 МэВ, интегральной дозой (1,1-1,3).108Р. Окраска кальцита слабо-чайная, а после отжига при 30-40°С в течение 15-20 мин - чайная.

ПримерЗ. Серые, белые, серовато-бе15 лые некондиционные образцы кальцита облучают у -излучением со средней энергией у -квантов 1,25 МэВ, интегральной дозой (2,1-2,3).108Р. Окраска слабая медово-желтая, а после отжига при 40-50°С в течение

20 20-25 мин - медово-желтая средней интенсивности.

П р и м е р 4. Серые, белые серовато-белые некондиционные образцы кальцита облучают у -излучением со средней энергией

25 у -квантов 1,25 МэВ, интегральной дозой (2,8-3,2).108Р, Окраска образца - медово- желтая, а после термообработки при 40- 50°С в течение 20-30 мин желто-оранжевая средней интенсивности.

30 П р и м е р 5. Серые, белые, серовато-белые некондиционные образцы кальцита облучают у -излучением со средней энергией у-квантов 1,25 МэВ, интегральной дозой (3,8-4,4). 108Р. Окраска желто-оранжевая со

35 слабо-дымчатым оттенком. После отжига при 70-80°С в течение 30-40 мин образцы приобретают интенсивный и устойчивый в течение длительного времени желто-оранжевый цвет. Кристаллы люминзсцируют

40 желто-оранжевым цветом в течение 20-22 ч и фосфоресцируют снежно-белым цветом в течение 5-6 ч.

П р и м е р 6. Серые, белые, серовато-белые некондиционные образцы кальцита об45 лучаюту -излучением со средней энергией у-квантов 1,25 МэВ, интегральной дозой (4,9-5,2). 103Р. Окраска интенсивная желто- оранжевая со слабым красно-малиновым оттенком. После термообработки при 7050 80°С в течение 30-40 мин образцы приобретают интенсивный и устойчивый в течение длительного времени красно-малиновый цвет. Плотность фотолюминесценции и фосфоресценции растет с ростом интегральной

55 дозы гамма-облучения.

П р и м е р 7. Серые, белые, серовато-белые некоядиционные образцы кальцита облучают у -излучением со средней энергией у -квантов 1,25 МэВ, интегральной дозой

(5,5 0.2). 10 Р. После такого облучения и отжига при 70-80°С в течение 30 40 мин образцы приобретают интенсивный и устойчивый в течение длительного времени коричнево-красный цвет. Плотность фото- люминесценции и фосфоресценции достигает насыщения.

Примерв. Серые, белые, серовато-белые некондиционные образцы кальцита облучают у -излучением со средней энергией у -квантов 1,25 МэВ, интегральной дозой (6.5-7,2). 108Р.

8 результате такой радиационной обработки образцов кальцита на желто-оранжевый, красно-малиновый и коричнево-красный цвета налагается дымчатая окраска. Дальнейшая увеличение температуры и времени термообработки приводит к удалению достигнутых положительных цветовых свойств.

Таким образом, наилучшую цветовую окраску образцов кальцита, придающую им высокие художественно-декоративные и ювелирные свойства, получают при облучении образцов кальцита жестким гамма-излучением интегральной дозой (3,8-6,2).108Р и последующей термообработкой при 70-80°С в течение 30-40 мин, причем при облучении интегральной дозой (3,8-4,4). 10 Р получают интен- сивный желто-оранжевый цвет, а при облучении интегральной дозой ( 4,9 -5,2) 108Р - интенсивный красно-малиновый цвет, а при облучении интегральной дозой (5,5-6,2).10 Р - интенсивный корич- нево-красный цвет. Полученные с помощью предлагаемых режимов обработки образцы кальцита могут быть использованы также и в качестве фильтров в оптике, так как выявленные цвета каль- цита находятся в разных диапазонах длин волн.

Кальцит - повсеместно распространенный поделочный камень, Представляет собой кристаллический известняк и по химическому составу напоминает карбонат кальция с формулой СаСОз. Он бесцветен и непрозрачен, но просвечивает. В нем заметны признаки, указывающие на первичную природу карбоната. Его ок- раска вызвана многочисленными элементами-примесями. Помимо своего применения в качестве поделочного камня, известняк широко используется как строительный камень, сырье для цемента

и алебастра Прозрачная его разновидность - исландский шпат, используется в оптике в качестве линз и призм для изучения явлений дихроизма и плеохроизма в кристаллах.

Кальцит относится к тригональной сингонии, отличается совершенной спайностью, параллельной плоскостям ромбоэдра. Показатели преломления равны 1,486 и 1,658. Двупреломление высокое, знак отрицательный. Блеск - стеклянный. Удельный вес 2,71. Твердость 3 по шкале Мооса, Запасы кальцита в природе огромные. В достаточном количестве могут встречаться и оптически однородные кристаллы.

С учетом изложенного, задача получения из некондиционных разновидностей поделочного материала кальцита, используемого ранее как строительный камень, сырье для цемента и алебастра, образцов с высокими цветовыми, художественно-декоративными ювелирными свойства, а из оптических их разновидностей - исландского шпата, используемого-ранее в качестве призм и линз в оптике, ювелирных изделий и оптических фильтров за счет их окрашивания в интенсивные и устойчивые в течение длительного времени желто-оранжевый, красно малиновый и коричнево-красный цвета, является в высшей степени актуальной, позволяющей обеспечить запрос промышленности на эти виды изделий.

Формула изобретения

1.Способ изменения окраски минералов, включающий гамма-облучение и последующую термообработку, отличающий- с я тем, что, с целью расширения цветовой гаммы природного кальцита, облучение ведут интегральной дозой (3,8-6,2). 108Р, а термообработку проводят при 70-80°С в течение 30-40 мин.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что, с целью получения интенсивной желто-оранжевой окраски, облучение ведут интегральной дозой (3,8-4,4). 108Р.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью получения интенсивной красно-малиновой окраски, облучение проводят интегральной дозой (4,9-5.2). 108Р.

4.Способ по п. 1,отличающийся тем, что, .с целью получения интенсивной коричнево-красной окраски, облучение проводят интегральной дозой (5,5-6,2).108Р.

Изобретение относится к физике твердого тела, геофизике и геохимии и может быть использовано для окрашивания низкосортных кристаллов природного кальцита с последующим их использованием в травильной, художественно-декоративной и ювелирной промышленности, а также в качестве фильтров в оптике. Цель изобретения - расширение цветовой гаммы природного кальцита и получение интенсивной желто- оранжевой, красно-малиновой и коричнево- красной его окраски. Способ включает у-облучение минералов интегральной дозой