Microsoft Word Bao cao tong ket de tai saphir doc 1 trungt©mnghiªncøu kiÓm®Þnh®¸quývµvµng b¸oc¸o§Òtµi nghiªn cøu øng dôngquytr×nhxölýnhiÖtlµmt¨ngchÊtl−îngsap hirmiÒnnamviÖtnam §¬nvÞchñtr×thùchiÖn Nh÷n[.]
trungtâmnghiêncứu-kiểmđịnhđáquývàvàng - báocáoĐềtài nghiên cứu ứng dụngquytrìnhxửlýnhiệtlàmtăngchấtlợngsap hirmiềnnamviệtnam Đơnvịchủtrìthựchiện TrungtâmNghiêncứuKiểmđịnh ĐáquývàVàng Nhữngngờithựchiện: 1.TS.PhạmVănLong Chủnhiệm 2.PGS.TSNguyễnNgọcTrờng TS.PhạmTiếnDũng KS.PhạmĐứcAnh TS.PhạmVănLong 6818 25/4/2008 HàNội,3/2008 Mụclục Trang Mởđầu Chơng1:Cơsởkhoahọccủaphơngphápxửlýnhiệt 1.1 Tổngquanvềcácphơngphápxửlýnângcấpchấtlợngđáquý 1.2 Bảnchấtphơngphápxửlýnhiệt 1.3 Cácthiếtbịxửlýnhiệt Chơng2.ĐặcđiểmchấtlợngcủasaphirmiềnnamViệt 10 15 Nam 2.1 Đặc điểmthànhphần hóahọcvà màusắc 15 2.2 Đặc điểmtinh thểhọc vàđộ tinhkhiết 22 Chơng3.Kếtquảxửlýnhiệtnângcấpchấtlợng 27 saphirmiềnnamViệtNam 3.1 Quytrìnhcôngnghệtổngquan 27 3.2 KếtquảnghiêncứucôngnghệxửlýnhiệtsaphirmiềnnamViệt Nam 31 Kếtluận 42 Tàiliệu thamkhảo 43 mởđầu TheoQuyếtđịnhsố3474/QĐ-BCNngày5tháng12năm 2006củaBộtrởngBộC « n g n g h i Ö p v Ò v i Ö c g i a o n h i Ư m v khoah ä c c ô n g n g h ệ n ă m 0 c h o T r u n g t â m Nghiên cứu K i ểm đ ị n h Đ q u ý v µ V µn g t h ù ch i Ön đ ềt ài Nghiêncứuứngdụngquy trìnhxửlý nhiệtlàmtăngchấtlợngsaphiamiềnnamViệtNam.Thờigianthựchiện10tháng,t ừtháng3/2007đếntháng12/2007 Mụctiêucủađềtài -N g h i ê n cứucácđặctrngchấtlợngcủasaphiamiềnnamViệtNam Xâydựngquytrìnhxửlýnhiệtthíchhợpnhằmlàmtăngchấtlợngvềmàusắcv độtinhkhiếtcủ asaphia 2.Nhiệmvụcủađềtài - Khảosát,lấymẫusaphiamiềnnamViệtNam - Nghiêncứucácđặctrngchấtlợng - Xâydựngquytrìnhxửlýnhiệtphùhợp.Tiến độvàkếtquảthựchiệnđềtài TT 1 Nộidungcôngviệc Lậpđềcơngnghiêncứu Thờigian 2/2007 Yêucầu Đềcơng Khảosát,thuthậpmẫu saphiamiềnnam Nghiêncứucácđặctrng chấtlợngcủasaphia 3/2007 Lấycácloại mẫuđặctrng Chỉracácđặc trngchất lợng Xửlýnhiệtthử nghiệm 4-5/2007 ứngdụngcácquytrìnhxửlýn hiệtđểthínghiệmtrêncáclôs aphianghiêncứu 6-7/2007 Xâydựngquytrìnhxửlý nhiệtchosaphiamiền nam 8-9/2007 Quytrìnhthử nghiệm Xửlýthửnghiệmtrêncác lôsảnphẩmthơngmại Tổngkết,báocáonghiệm thu 10/2007 Quytrìnhổn định Báocáo 1112/2007 Diễngiải Ghichú ĐÃhoàn thành ĐÃhoàn thành ĐÃhoàn thành Thửnghiệmở cácđiềukiệnn hiệtđộkhácn hau ĐÃhoàn thành ĐÃxửlýở mộtsốquy trìnhkhác ĐÃhoàn thành ĐÃhoàn thành ĐÃhoàn thành Trongquátrìnhthựchiệnđềtài,chúngtôiluônnhậnđợcsựquantâm,chỉđạocủaVụ KhoahọcvàCôngnghệ(BộCôngThơng),củaLÃnhđạoCôngtyCổphầnĐáquývàVàngHà Nội,củacácphòngbanchứcnăngtrongCôngty,củacácđơnvịvàcán h ân , cácnhàkhoahọc.Nh ândịpnày,tậpthể tácgiả xinbàytỏlòngbiếtơnchânthànhcủamình Dothờigianthựchiệnđềtàihạnhẹp,cácđiềukiệntrangthiếtbịvàkinhphírấthạ n chế,d okhảnăngchuyênmôn,đềtàichắcchắnvẫncònnhiềukhiếmkhuyết.Cáct ác giảrấtmon gnhậnđợcnhữngýkiếnđónggóptừphíangờiđọc Chơng1 Cơsởkhoahọccủaphơngphápxửlýnhiệt 1.1 Tổngquanvềcácphơngphápxửlýnângcấpchấtlợngđáquý Trongsốcácnguyênliệukhaithácđ ợctừcácmỏđáquý,sốcóthửsửdụng trựct iếpđểchếtácvàlàmhàngtrangsứcngaythờngchiếmtỷlệkhônglớn,nhấtlà đốivớicácloạiđáquýhiếmvàđắttiềnnhkimcơng,ruby,saphir, Đểtăngđợcg i trịcủacácsảnphẩmkhaithácvàtậnthutriệtđểnguồntàinguyên,đÃtừlâutrênthế giớingờitatìmmọicáchkhácnhaunhằmnângcấpchấtlợngcủađáquý.Chođếnnay ,c ácphơngphápnângcấpchấtlợngđáquýđợcconngờisửdụngnhiềunhấtlà: o Xửlýnhiệt(vànhiệtkhuyếchtán) o Chiếuxạ: Bằngcáctiaphóngxạ BằngtiaX Bằngtiacựctím Bằngchùmđiệntử o Tẩy,hànvànhuộmđáquýbằngcácvậtliệukhácnhau Tẩmdầuvàtẩmsáp Hàngắnkhenứtbằngthuỷtinh,chấtdẻo Phủbềmặtbằngcácchấtkhácnhau Tuỳthuộ c v cá cch ủ ng lo ại đ qu ý ,đ ặcđ i ểm ch ất l ợngv àđ i ềuk i ện cô ng nghệcụ thể màngờita sử dụng cácphơngphápkhác để làm tăng chất lợng đáquý Ngàynay,phơngphápxửlýnhiệtđợchầuhếtcácnớcsửdụngđểnângcấpchấtlợng nhiềuloạiđáquý,trongđócóruby,saphirvìnhữnglýdosauđây: o PhơngphápxửlýnhiệtchỉlàmđiềumàtựnhiênđÃlàm,tứclàmôphỏng đúngnhữnggìđÃdiễnratrongtựnhiên o Nếuviênđátiếptụcnằmsâutronglòngđất,trongnócũngsẽdiễnranhữngthayđổ inhtrongquátrìnhxửlýnhiệt o Mầusắctạonênsauxửlýnhiệtlàổnđịnhdớitácdụngcủanhiệtđộvàtheot h i gian o Trongquátrìnhxửlýnhiệtkhôngcóchấtgìđợcchothêm,cũngnhkhôngcó gìđợcl ấyrakhỏiviênđá.Cấutrúccủaviênđávẫnđợcbảotồn o Phơngphápnàykhônggâyhạigìđốivớisứckhoẻconngời Trongcácđềtàithựchiệntừcác năm1998,2003và2006chúngtôiđà tiếnhànhdùngphơngphápxửlýnhiệtđểxửlýcáclôđáquývùngLụcYên,QuỳChâuvàmộts ố loại đá bán quý khác(thạch an h , per idot , zi r ) đ Ãthu đợccáckếtquả định.Chínhvìcáclý dođómàchúngtôilựachọnphơngphápxửlýnhiệtđểxửlý saphi rkhuvựcnghiêncứu 1.2 Bảnchấtphơngphápxửlýnhiệt Bảnchấtcủaphơngphápxửlýnhiệtlàsửdụngnhiệtđộcaovàmôitrờngxửl ý thíchhợ ptácdụnglênrubyvàsaphirđểlàmthayđổitínhchất(hoátrị)vàsựphânbốcủacácnguyêntốtạo mầutrongcorindon,dẫnđếnsựthayđổivềmầusắc(vàđộtinhkhiết)củaviênđá.Tácdụngc ủanhiệtđộlênmầusắcchủyếuthểhiệnởsựgiÃnnởthểtích (khônggiannguyêntử)củatinhth ểcorindon,thúcđẩycácquátrìnhkhuyếchtáncácnguyêntốtạomầuđồngđềutrongviênđá, đồngthờithúcđẩycácphảnứnghoáhọcsẽdiễnratrongđó.Môitrờngxửlý(ôxihoáhoặckh ử)làyếutốquyếtđịnhđếnkếtquả xửlý,đặcbiệtlàđốivớiloạiruby,saphirnày.Cờng độôxyhoákhửcủamôitrờngchỉbịchiphốibởiápsuấtriêngphầncủaôxytạimộtnhiệtđộnàođó.N óquy địnhlợngôxycầnphảicóởmôitrờngxungquanhtạinhiệtđộxửlýcorindon Nhvậy,bằngcáchkếthợpnhiệtđộcaovàmôitrờngxửlýthíchhợptacóthểl m thayđ ổitrạngtháihoátrịcủacácnguyêntốtạomầuvàtáiphânbốchúngtrongcấutrúccủacorindon,từđó mầusắccủacorindoncũngsẽthayđổitheo Ngoàitácdụnglênmầusắc,nhiệtđộcao,trongmộtsốtrờnghợpnhấtđịnh,cũ n g cótácdụnglàmtăngđộtinhkhiếtcủacorindonlênđángkể(làmgiảmhoặcloạibỏcácba othểkhácnhaudớidạngcácđámmây,màngsữa,màngcháo).) 1.2.1 Tácdụngcủanhiệtđộvàmôitrờngxửlýlêncácđặctrngchấtlợngcủar u b y , sa phir a Tácdụnglênmầusắc NhchúngtađÃbiết,nguyênnhântạomầucủaruby,saphirlàdosựcómặtcủacác n guyêntốchuyểntiếptrongcấutrúctinhthểcủachúng.Tuyvậy,khôngchỉriêngsựcómặtc ủacácnguyên tố nàyđÃđủđểtạo racácmầukhác trongcorindon N h ì n chung, cáccơchếtạomầucủađáquýrấtphứctạpvàchịuảnhhởngcủanhiều yếutố:hoátrị,sốphốitrícủacácion,bánkínhion,lựcđẩytĩnhđiện,nồngđộcủacáciontạomầ utrongcorindon Khitanungcorindondớinhiệtđộnóngchảycủanó(2050oC),viênđásẽbịgiÃnnởra.Tácd ụngcủanhiệtđộlênmầusắcchủyếuthểhiệnởsựgiÃnnởthểtích(khôngg ia n nguyêntử)củatin hthểcorindon,thúcđẩycácquátrìnhkhuyếchtáncácnguyêntốtạomầuđồngđềutrongviênđ á,đồngthờithúcđẩycácphảnứnghóahọcsẽdiễnratrongđó Cáchợpchấtkhácnhautrongcorindonkhibịnungnóngởnhiệtđộđếngầnnhiệt độnóngchẩy(hoặccaohơn)sẽphảnứngtheocáccáchkhácnhau.Hànhvicủachúngphụthu ộcvàoquanhệvềcấutrúc,hóahọcvàvậtlýcủachúngvớicácnguyêntửbaoxungquanhtro ngcấutrúccủatinhthểchủ.Mộtsốhợpchấttạonêntừcácnguyêntốkimloạichuyểntiế p(Ti,Cr,Fe,V)vàchúnglàcáchợpchấtmầu.Khibịnungnóng trongmộtđiềukiệnnàođ ó,cáchợpchấttạomầunàycóthểtạoracácmầukhác,hoặclàmthayđổimầuđÃcósẵn Môitrờngxửlýlàmộtyếutốquantrọngảnhhởngrấtlớnđếnkếtquảxửlý.C c n guyêntửôxycóthểbịđẩyrahoặchấpthụvàocấutrúccủatinhthểcorindontạimộtnhiệtđộổ nđịnhchotrớc.Điềunàyphụthuộcchủyếuvàohàmlợngôxytạimộtnhiệtđộnàođó,nóquyđịn hlợngôxycầnphảicóởmôitrờngxungquanhởnhiệtđộxửlýcorindon.Khimôitrờngtrựctiếpx ungquanhcorindonchỉcóôxyhoặcgiầuôxy,c h ú n g tasẽcóchếđộôxyhóa.Khinồngđộôxygi ảmxuống,môitrờngxungquanhc o r i n d o n sẽdầndầntrởnênthiếuôxy.Trongtrờnghợp nàytasẽcóchếđộkhử(hoặc ôxyhóa)mộtphần.Khinồngđộôxygiảmđiđángkể,môitrờngxungquanhsẽlàmôitrờngkhử b Tácdụnglênđộtinhkhiết Khitinhthểcorindonnởradobịnung,cácbaothểbêntrongcũngsẽbịgiÃnnở.Hệsốgià nnởt h ể tícht h e o n h i Ư t ®éc đ a c ¸ c b a o t h Ĩ n µ y c ã t h Ĩ k h ¸ c v í i h Ư s è c đ a c o r i n d o n : c hínhsựkhácbiệtvềhệsốgiÃnnởnhiệtnàyđÃdẫntớinhữngbiếnđổikhácnhauvềvậtlýtrongti nhthểcorindon,từcácvếtnứtrấtnhỏđếncáckhenứt,vếtvỡlớn Cácbaothểrắntrongcorindon,khibịnungtớimộtnhiệtđộnàođó,sẽphảnứngkhông nhnhau:mộtsốbaothểcóđiểmnóngchảythấphơnnhiệtđộxửlýsẽbịphânhuỷ, trongkhic ácbaothểkhácsẽbịnóngchảy.Mộtsốbaothểbịmờhẳn,hoặcbiến đổivềhìnhdạngbênngoài,trongkhicácbaothểkhácthìlạicónhữngbiếnđổikhácnhauvề vậtlývàhóahọc(bảng1.1) Bảng1.1.Nhiệtđộnóngchảyvàtínhchấtbiếnđổicủacácbaothể rắntrongquátrìnhxửlýnhiệtcorindon Tên bao thểNhiệt độ nóng chảy (0C) Biến đổi nung 1660 1339 Apatit Calcit Corindon Nhiệt độ nóng chảy thay đổi theo thành phần Calcit bị phân huỷ 8850C (tại áp suet atm) nóng chảy 1339 Là nhiệt độ nóng chảy corindon tinh khiết hóa học 6000C bắt đầu bị phân huỷ Graphit bắt đầu thăng hoa 3650-36950C trớc nóng chảy 2050 Phlogopit Graphit >600 3700 Hematit Mica Pirotin Rutil sinh Sphen nguyên Spinel 1388 >600 Nhiệt 1195 độ nóng chảy thay đổi theo thành phần Pirotin thờng kèm với pyrit, bắt đầu bị phân huỷ 6900C trớc nóng Rutil bị phân huỷ 16400C 1825 1382 2135 Spinel tinh khiết hóa học có điểm nóng chảy 21350C, thờng 19250C ( Điểm nóng chảy 24300C ( 30) Zircon 2430 Cácbaothểrutildạngsợi,dạngkimque,khibị nungtớinhiệtđộ gầnvớiđiểmn óngchảy(1825 oC)vàđểnguộinhanhsẽbịhòatanhoàntoànvàotrongcấutrúccủatinht hểruby.ởnhiệtđộthấphơnvàkhichabịhòatanhoàntoànchúngthờngtạot h n h ngcácđờngđứtđoạnhoặccácchấmrờirạc Khicácbaothểlỏng(khílỏng)nguyênsinhvàthứsinhbịnungtớinhiệtđộnào đó,chúngsẽbiếnđổitheocáccáchkhácnhau.Mứcđộvàtínhchấtcủacácbiếnđổinà yphụthuộcvàohệsốgiÃn nởvềthểtíchvànhiệtđộxửlý.Thôngthờngcác baothểk h Ý ng s Ï b Þ nỉ v µ k Õt q u ¶ l µx u Êt h i Ư n c¸c k h en ø t ø n g s u Ê t h × n h el i px un g q u an h chúng.Trongmộtsốtrờnghợpcáckhenứtnàycóthểpháttriểnlênđếnbềmặtcủa viênđá.Mặtkhác,quátrìnhxửlýcũngcóthểhàngắnmộtphầnhoặchoàntoàncácbaothểthứsinh Cácdấuhiệusongtinhthờngítbịbiếnđổitrongquátrìnhxửlýnhiệt,tuynhiênv i ệ c tăn ghoặchạnhiệtđộđộtngộtcóthểdẫnđếnviệcxuấthiệncáckhenứttáchdọctheocácmặtph ẳngsongtinh.Cũngtơngtựnhvậy,cácdấuhiệuđờngsinhtrởngc ũ ng ítbịảnhhởngtro ngquátrìnhxửlýnhiệt,chỉkhiởnhiệtđộquácaothìchúngm i bịbiếndạng Tínhchấtcácbiếnđổithờnggặpđốivớicácdấuhiệuđộtinhkhiếtkhácnhautr ongcorindontrongquátrìnhxửlýnhiệtđợcdẫnratrongbảng1.2 Bảng1.2.Tínhchấtcácbiếnđổitrongcácbaothểthờnggặpkh áctrongcorindontrongquátrìnhxửlý Tênbaothể SợirutilSợi bơmit Cácđ m m â y c ấ u trúc: Cácđámcamsắt Trớcxửlý CácsợikhôngbịđứtđoạnCác sợi m ầu trắngtheo cácmặ tsongtinhtrựcthoi - Cácphầntửrutil - Khôngrõbảnchất Mầunâu,vàngnâuđếndaca m,phớtđỏ Sauxửlý Sợiđứtđoạn,dạngđốm,tro,ngôisaoNóng chảymộtphầnhoặchoàntoàn - Nóngchảymộtphầnhoặchoàntoàn - Khôngbịbiếnđổi Cáctínhtụmầuphớtnâu,phớtđen,đôikhi mầutrắng;thờngchuyểnthànhv â n tay - C¸cc h Ê t l n g b Þ h ß a t a n , ch Êt k h í b ị - Làcáck h e nứtlấpđầybằn nổ,hìnhthànhcácvântay Baothểlỏng: g c c c h ấ t l n g , láng/ - Cãt h Ó b ị l ấ y đ ầ y , c ã t h Ĩ p h ¸ t t r i - nguyênsinh khí ể n thànhkhenứtcăng - Cácvântay Biếnđ ổ i t h n h c c b « n g t u y Õ t ; thờng - thứsinh Làcácbaothểrắncóánhm pháttriểncácđĩathủytinh Các bao thể ạnh Thờnghìnhthànhcácđĩathuỷtinh dạngbôngtuyết Baothểrắnkèmtheochấtk Lỗt r ố n g l ấ p ® Ç y b» hÝ ngv Ë t l i ệ u t h ủ y ti nh Nóngchảy,hìnhthànhvòngnớctràn, Baothểrắn Baot h ể dạngriềm đĩathuỷtinh,cóthểđảosanhôvòngTinhthể đăngten sẽcómầuđen,tối;hìnhthành Baot h ể d n g v ò n g s Baot h ể r ắ n k è m v â n t a đĩathủytinhhoặcđảosanhôvòng y dạngxuyêntâm aoThổ Zirconkèmt h e o c c c h ấ t Pháttriểncácvântay,hoặckhenứt Riềmphóngxạ lỏng bao quanh căng Tinh thể đám mầu Mầu tập trung nhiều xung qua Đám mầu xung Bị biến rạng quanh bao thể rắn Các trởng đờng Các đới mầu Song tinh sinh Góc canh, thẳng, rõ nét Thẳng, sắc cạnh Song tinh dạng Biến dạng, mờ nhạt Có thể bị gẫy mặt song tinh 1.3 Cácthiếtbịxửlýnhiệt TừlâungờiSriLankađÃbiếtdùngngọnlửacónhiệtđộcaođểđốtsaphirlamvàsaphir hồn gđểlàmtăngmàucủachúng.Đầutiên,họdùngngọnlửađợcsinhratừviệc đốtthanđáhoặcthansọdừavàdùngmộtthiếtbịdạngốngthổiđểlàmtăngnhiệtđộ,c ô n g n ghệthủcôngnàyngàynaynhiềunơivẫnđợcsửdụngnhngthaybằngốngthổit h ì ngờitadùngm ộtchiếcquạtgió Vàođầunhữngnăm70,cácnhàkinhdoanhđáquýThái LanđÃpháttriểncôngnghệ xửlýnhiệtlênmộtmứccaohơn(xửlýởnhiệtđộcaohơnkhoảng16001650 oC).N h i ệ t độnàyđợctạorabằngviệcsửdụngcáclòdieselhoặclògas.Lợithếcủa cáck iểu lònhvậylàchúngcógiáthànhthấp,tuynhiênchúnglạicómặtkhôngthuậnlợilàkh ôngđiềukhiểnđợcnhiệtđộtrongquátrìnhxửlý.Cácnhàxửlýthờngxácđịnhnh iệt độmộtcá chtơngđốithôngquaviệcquansátmàucủangọnlửahoặcdùngmộtti nh t h ể t h c h a n h n h ỏ đ ể l m c h ỉ t h ị (nhiệtđộnóngc h ả y c đ a t h ¹ c h a n h khoảng1600 oC) Ngàynay,cáclòđiệnđợcsửdụngnhiềunhấtđểxửlýnhiệtrubi,saphir.Nhiệtđột ố i đacủacá clòkiểunàycóthểđạttới18001850oC.Thuậnlợicủacáclòkiểunàylàc h ú n g cóchơngtrìnhcàiđặtsẵncóthểđiềuchỉnhđợc nhiệtđộvàvậnhànhdễdàng Đểxửlýnhiệtđáquýngờitacóthểsửdụngcácloạilòđốtkhácnhau,từnhữnglòthủcôngđơ ngiảnnhấtđếncácloạilòhiệnđạinhấtvớinhữngchơngtrìnhxửlýtự động.Tuỳthuộcvàonguồnnhiệtđợcsửdụngmàtacócácloạilàđốtsau: Lòđiện.Đâylàkiểulòđợcsửdụngnhiềunhấthiệnnaytrênthếgiới Lògas Lòdầu Lòthan(bảng1.3)