水热法合成祖母绿的历史、原理、及发展前景

水热法合成祖母绿设备及生长过程 高压釜 自动控温电阻炉 测温设备 热电偶 黄金管
一种高压釜的结构示意图，一 般用耐高温高压的钢材制成。 关键结构是可开启的密封系统， 内含贵金属衬里，防止钢质容 器被高温高压矿化剂腐蚀。
水热法合成祖母绿晶体生长过程
组装好的高压釜在电阻炉加热下升温，内部的水溶液膨胀 产生高压。在600℃左右，黄金管底部的原料被溶解进入 矿化剂水溶液，其中的祖母绿组分浓度不断增大直至达到 饱和。 由于温差作用，底部温度较高的溶液流到上部温度较低的 结晶区，由饱和溶液变为过饱和溶液，祖母绿分子在悬挂 的籽晶片上结晶析出。不断重复这一过程直到原料耗尽。
其他宝石学特征对比 除俄罗斯早期水热法合成祖母绿在查尔斯滤色镜 下呈黄色调或无变化之外，其他水热法合成祖母 绿在查尔斯滤色镜下均呈红色调。 澳大利亚Biron及Pool产水热法祖母绿和俄罗斯产 水热法祖母绿在紫外荧光下无反应（可能是产品 中含铁，对紫外荧光有淬灭作用 桂林的水热法合成祖母绿中出现的三相钉状包裹 体，其钉头为固体包裹体，内含物除硅铍石外， 还有金绿宝石、绿柱石，也可作为鉴定特征之一。
水热法合成祖母绿的历史
水热法由意大利人spezia于十九世纪末发明，主要用于地 球化学相平衡和合成晶体的研究。 1930年，德国的I.G.Faben在此基础上合成出第一块祖母 绿晶体。60年代，奥地利的Lechleitne以浅色绿柱石为原 料合成成功。1965年，美国Linde公司实现了该法合成祖 母绿商业化生产。 1993年底俄罗斯与泰国合资组建Tairus公司从事水热法生 产。 1987年10月我国开始研究水热法合成祖母绿，不久后合 成出我国第一块祖母绿
水热法合成宝石概述 水热法是一种非限制性的晶体生长方法。其原理 是将生长晶体的原料溶解在高温高压水溶液环境 中，采取适当措施使之达到过饱和并在籽晶片上 结晶。该法生长的晶体具有热应力小、位错密度 低、晶体结构完整、缺陷少、纯度高、光学均匀 性好等特点。目前多应用于刚玉、水晶、祖母绿 等合成。其生长机理及环境与天然极其相似，因 此该法生长的晶体在宝石学特征、包裹体等方面 与天然品十分接近。更容易被消费者接受。可见 水热法在合成红蓝宝石、祖母绿等高档宝石方面 具有独特的优越性。
合成祖母绿技术及其 发展前景
制作人：曾维靖 吴亮亮 邹昆迪 班 级 ：141081
摘要： 摘要： 介绍水热法合成宝石晶体技术的历史和现状，同 时简述所需的设备及步骤 阐述现阶段世界各主要水热法合成祖母绿产品供 应商的部分工艺 指出该方法的发展前景：完善工艺，降低成本； 合成新的功能晶体，拓宽应用范围。 关键词：水热法 祖母绿 矿化剂 酸性环境
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与国外水热法合成祖母绿宝石的对比及鉴别
在水热法生长工艺上，各国均采用高压釜、温差电阻炉和 自动控温设备。矿化剂以酸性复杂溶液为主，由于哥伦比 亚的优质天然祖母绿产于碱性碳酸岩中，历史上也有因此 采用碱性系统的实验，但不能保证稳定的物相形成。近来 也有用硫酸系统的实验。 水热法生长的温度500～600℃，温度梯度10～130℃ 压力70～600MPa,新工艺570℃左右，压力为170MPa左 右。
籽晶片取向：最理想的取向是与结晶轴C轴的夹角为 20°～25°产品外观为短柱状；俄罗斯的Tairaus采 用籽晶片与C轴夹角为43°～47°是切角最大的， 产品为长板状。大多国家采用20°～40°桂林早期 采用35°左右，新工艺则为23°左右。 着色剂方面，我国与大多数国家一样采用含铬试剂， 少数国家采用(铬+钒)试剂，或者(铬+钒+铁)。 我国与大多国家一样采用黄金管密封悬浮法(澳大利 亚Biron和Pool无资料可查)。俄罗斯Tairus公司不用 黄金管，产品中含较高铁以及少量铜和镍。
俄罗斯水热法合成祖母绿产品中，有棕红色呈六 边形不透明的板状氧化铁固体包裹体，可作为主 要鉴定特征，另外的特征有籽晶切向为45°左右， 颜色较深等。 所有水热法合成祖母绿颜色都是带蓝色调的绿色 和翠绿色，多色性明显：No为黄绿色、Ne为蓝绿 色。就质量而言，以中国桂林、澳大利亚Biron和 美国Regency相对较好，俄罗斯Tairus质量相对 较差。
参考文献
陈振强 . 桂林新型水热法合成祖母绿的宝石学特征. 宝石与宝石学杂志2000 （4） 曾骥良 . 中国水热法生长的红宝石与祖母绿。2000年北京国际珠宝首饰学术 会议. 2000-05 沈才卿 . 桂林水热法合成祖母绿的生长原理、鉴定特征和发展前景 珠宝科 技2002年第二期总第45期第14卷