Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt nhằm nâng cấp chất lượng một số loại đá bán quý của việt nam zircon thạch anh

ĐẠI H Ọ C QUỐC G IA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN ********* TÊN ĐỂ TÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ x LÝ NHIỆT NHẰM NÂNG CẤP CHẤT LƯỢNG MỘT s ố LOẠI ĐÁ BÁN QUÝ CỦA VIỆT NAM(ZIRCON, THẠCH ANH) MÃ s ố : QT - 07 - 42 Chủ tr ì đ ể tà i: P G S T S N guyễn Ngọc K hói H À N Ộ I - 2007 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN ********* TÊN ĐỂ TÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ x LÝ NHIỆT NHẢM NÂNG CẤP CHẤT LƯỢNG MỘT SỐ LOẠI ĐÁ BÁN QUÝ CỦA VIỆT NAM(ZIRCON, THẠCH ANH) MÃ s ố : Q T - # - C hủ trì để tài: PGS.TS Nguyễn Ngọc Khôi C ác cán th a m gia: ThS Nguyễn Thị M inh Thuyết TS Nguyễn Thùy Dương BÁO CÁO TÓM TẮT a Tên để tài: Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt nhằm nâng cấp chất lượng sô loại đá bán quý Việt Nam (zircon, thạch anh), M ã số: QT- 07 - 42 b Chủ tri đề tài: PGS.TS N guyễn Ngọc Khôi c Các cán tham gia: - ThS Nguyễn Thị M inh Thuyết - TS Nguyễn Thùy Dương d Mục tiéu nội dung nghiên cứu: Muc tiêu nehiên cứu: (1) Xác lập đặc trưng chất lượng ngọc số loại đá bán quý Việt Nam (zừcon, thạch anh) (2) Xây dựng quy trình cơng nghệ xử lý nhiệt phù hợp nâng cấp chất lượng loại đá bán quý Nôi duns nshiên cứu: (1) Thu thập mẫu loại đá bán quý zừcon thạch anh từ số mỏ Việt Nam (2) Nghiên cứu đặc điểm ngọc học đặc trưng chất lượng loại mẫu đá bán quý thu thập (3) Nghiên cứu thử nghiệm quy trình cơng nghệ xử lý nhiệt nâng cấp chất lượng loại đá bán quý e Các kết đạt được: (1) Đã xác định đặc trưng chất lượng ngọc đá bán quý zircon thạch anh Việt Nam (2) Bước đầu xây dựng quy trình cơng nghệ xử lý nhiệt zircon thạch anh Việt Nam / Tình hình kinh p h í đê tài (hoặc dụ án): Từ ngân sách Nhà / nước :0 Kinh phí Đại học Quốc gia Hà Nội : 20.000.000 đ Vay tín dụng :0 Vốn tự có :0 Thu hổi :0 20.000.000 đ Tổng kinh phí thực chi K H O A Q U Ả N LÝ CH Ủ T R Ì Đ Ể TÀ I (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) PGS.TS Nguyễn Ngọc Khôi C QUAN CH Ủ T R Ì Đ Ể T À I M IỀ U T R Ư Ỏ M G / ' / ưC:t '-G h ọ c I l { Ị k h o a h o c :TỊ \ ■ (iS.ISWI Ji^rv di'làu SUMMARY a Title o f the Project: Research on the heat treatm ent technology to enhance some semiprecious gemstones of Viet Nam (zircon and quartz), code: Q T - 07 - 42 b H ead o f the Project : Nguyen Ngoc Khoi, Assoc Prof, PhD c Participants: - Nguyen Thi M inh Thuyet, Ms - Nguyen Thuy Duong, PhD d Objectives and contents: Objectives (1) To establish gem quality characteristics o f some semiprecious gemstones of Viet Nam (zircon and quartz) (2) To establish suitable heat-treatm ent technological processes to enhance these semiprecious gemstones Contents: (1) To collect a set of samples o f semiprecious gemstones zừcon and quartz from some main deposits of Vietnam (2) To study gemological features and gem quality characteristics o f collected semiprecious gemstones (3) To investigate and experim ent heat-treatm ent technological processes to enhance these gemstones e Obtained results: (1) The gemquality characteristics of Vietnam semiprecious gem stones zircon and quartz have been established (2) For the first time the technological processes have been established to heat treat Vietnam zừcon and quartz M Ụ C LỤ C Trang Lời mở đầu Chương Tổng quan phương pháp xử lý đá quý 1.1 Khái quát chung 1.2 Phương pháp xử lý nhiệt 1.3 Phương pháp chiếu xạ 10 1.4 X lý đá quý hóa chất 10 Chương Cơ sở khoa học công nghệ xử lý nhiệt 12 2.1 Bản chất phương pháp xử lý nhiệt 12 2.2 Các thiết bị xử lý nhiệt 12 2.3 Quy trình cơng nghệ xử lý nhiệt tổng quan 15 Chương Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt zừcon Việt Nam 20 3.1 Đặc điểm chung khoáng vật zữcon 20 3.2 Kết bước đầu nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt zircon 27 Việt Nam 3.3 Kết luận Chương Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiột thạch anh Việt Nam 36 4.1 Đặc điểm chung khoáng vật thạch anh 36 4.2 Kết bước đầu nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt thạch 40 anh Việt Nam 4.3 Kết luận 44 Kết luận kiến nghị 45 Tài liệu tham khảo 46 LỜI M ỏ ĐẦU Việt Nam có tiềm nàng phong phú loại đá quý khác nhau, có nhiều loại đá bán quý khác zircon,thạch anh,peridot, Tuy vậy, sơ sản phẩm khai thác loại chế tác để sử dụng lại hạn chế Phần lớn nguyên liệu khai thác từ mỏ có chất luợng thấp hoạc khống đạt chất lượng, nước có cơng nghộ đá q phát triển sản phẩm khai thác đá quý từ mỏ đểu phải trải qua trình xử lý để nâng cấp chất lượng phương pháp khác trước đưa vào sử dụng Trên giới phương pháp xử lý đá quý chia thành nhóm: - Các phương pháp xử lý nhiệt - Các phương pháp chiếu xạ - Các phương pháp xử lý hóa chất Trong số phương pháp phương pháp xử lý nhiệt sử dụng nhiều Khoa Địa chất có nhà khoa học có uy tín nhiều năm nghiên cứu lĩnh vực đá quý GS.TSKH Phan Trường Thị, PGS.TS Nguyễn Ngọc Trường, Ngụy Tuyết Nhung, Nguyễn Ngọc Khôi, Gần Khoa Địa chất trang bị thiết bị xử lý nhiệt đại lò nung nhiệt độ cao Carbolite HTF 18/4 Đây sở để Khoa Địa chất triển khai Đề tài “Nghiên cứu cồng nghệ xử lý nhiệt nhằm nâng cấp chất lượng số loại đá bán quý Việt Nam (zircon, thạch anh)” Báo cáo trình bày chương: Chương Tổng quan phưang pháp xử lý đá quý Chương Cơ sở khoa học công nghệ xử lý nhiệt Chương Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt zừcon Việt Nam Chương Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt thạch anh Việt Nam Kèm theo báo cáo 27 hình vẽ ảnh minh hoạ Theo quy định chung, phần đầu, trước báo cáo cịn có phần báo cáo tóm tất bàng tiếng Việt tiếng Anh Trong trình thực Để tài, tập thể tác giả nhận đạo thường xuyên kịp thời lãnh đạo Khoa Địa chất, phòng ban lãnh đạo Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, góp ý chân thành đồng nghiệp ưong quan Nhân dịp tập thể tác giả xin bày tỏ biết ơn chân thành đạo giúp đỡ quý báu Cơng nghệ đá q nói chung cơng nghệ xử lý đá q nói riêng ln vấn đề phức tạp bí mật quốc gia Do hạn chế thời gian kinh phí nên Báo cáo nhũng kết nghiên cứu bước đầu chắn tránh khỏi khiếm khuyết Tập thể tác giả mong nhận ý kiến đóng góp nhà khoa học, nhà chun m ơn ngồi Trường Chương TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP x LÝ ĐÁ QUÝ 1.1 Khái quát chung Trong số nguyên liệu khai thác từ mỏ đá quý, số có thử sử dụng trực tiếp để chế tác làm hàng trang sức thường chiếm tỷ lệ không lớn,nhất loại đá quý đất tiền (kim cương, ruby, sap h , )• Để tảng giá trị sản phẩm khai thác tận thu triệt để nguồn tài nguyên, từ lầu giới người ta tìm cách khác nhằm nâng cấp chất lượng đá quý Các phương pháp nâng cấp chất lượng đá quý sử dụng nhiểu [12]: - Xử lý nhiệt - Chiếu xạ: + Bàng tia phóng xạ + Bàng tia X + Bằng tia cực tím + Bàng chùm điện tử - Xử lý đá quý hóa chất: + Tẩm dầu tẩm sáp + Hàn gắn khe nứt thuỷ tinh, chất dẻo + Phủ bề mặt bàng chất khác Tuỳ thuộc vào chủng loại đá quỷ, đặc điểm chất lượng chúng điều kiện công nghệ cụ thể mà người ta sử dụng phương pháp khác để làm tăng chất lượng đá quý 1.2 Phương pháp xử lý nhiệt Bản chất phương pháp xử lý nhiệt dùng nhiệt độ cao môi trường tác dụng lên đá quý, làm thay đổi tính chất (trạng thái hoá trị) đặc điểm phân bố nguyên tô' tạo màu viên đá, dẫn đến thay đổi vẻ màu sắc độ tinh khiết đá quý Ngày nay, phương pháp xử lý nhiệt hầu sử dụng để nâng cấp chất lượng nhiều loại đá quý, có thạch anh, zữcon lý sau đây: o Phương pháp xử lý nhiệt làm điểu m tự nhiên làm, tức mơ diễn tự nhiên o Nếu viên đá tiếp tục nằm sâu lịng đất, diễn thay đổi trình xử lý nhiêt o Mầu sắc tạo nên sau xử lý nhiệt ổn định tác dụng nhiệt độ theo thời gian o Trong trình xử lý nhiệt khơng có chất cho thêm, khơng có lấy khỏi viên đá Cấu trúc viên đá bảo tồn o Phương pháp khơng gây hại sức khoẻ người Ngồi kỹ thuật xử lý nhiệt thơng thường, gần cơng nghệ có bước tiến Đó kỹ thuật xử lý kèm theo khuyếch tán chất tạo màu, kỹ thuật xử lý kim cương nhóm khơng màu nhiệt độ áp suất cao 1.3 Phương pháp chiếu xạ Bản chất phương pháp chiếu xạ đá quý tác dụng lên chúng bàng xạ điện từ khác nhau: tia cực tím sóng ngắn (5eV), tia X (lO.OOOeV) tia y (l.OOO.OOOeV), tia Y sử dụng nhiều Dưới tác dụng xạ hình thành tâm màu (tâm điện tử tâm lỗ trống) dẫn tới thay đổi màu sắc đá quý Để xử lý đá quý bàng phương pháp người ta sử dụng máy gia tốc khác Màu tạo theo phương pháp số đá quý tương đối ổn định (ví dụ màu lam topaz), số loại đá quý khác chúng lại thường Ổn định (như màu vàng saphir chiếu xạ) bị nhạt theo thời gian tác dụng nhiệt độ cao Một số loại đá quý xử lý phương pháp bao gồm: - Beryl aquamarin: không màu sang vàng, màu lam sang màu lục, màu nhạt sang màu lam đậm - Corindon: không màu sang vàng, từ màu hồng sang màu padparadja - Kim cương: từ không màu m àu nhạt sang m àu lam, lục, đen, vàng, nâu, hồng đỏ - Thạch anh: từ không màu màu nhạt sang m àu ám khói, tím loại hai màu (ametrin) - Topaz: từ không màu sang màu vàng, da cam , nâu lam - Zircon: từ không màu sang màu nâu đỏ nhạt 1.4 Xử lý đá quý hóa chất Những kỹ thuật thường áp dụng nhóm phương pháp bao gồm: 1.3.1 Tẩm dầu 10 14 Pupin J P., 1980 Zircon and Granite petrology Contributions to Mineralogy and Petrology 73: pp 207-220 15 Ries G., 2001 Z kon als akzessorisches Mineral Aufschluss 52: pp 381-383 16 Schumann w , 1997 Gemstones o f the World Sterling Pub Co Inc NY 17 The most com prehensive and up-to-date work on zircon and its related disciplines is the M ineralogical Society o f America monograph published in late 2003: Hanchar & H oskin (2003) Zừcon Reviews in Mineralogy and Geochemistry, volume 53, 500 pages http://www.minsocam.org/MSA/RTM/Rim53.html 18.Themelis Ted, 1992 The heat treatment o f ruby and sapphire Gemlab Inc 19.Tondar p., Zirkonmorphologie 1991 als Charakteristikum eines Gesteins Dissertation an der Ludwig-M aximilians-Universitot Mỹnchen, 87 pp 20.Vavra G., 1990 On the kinem atics of zừcon growth and its petrogenetic significance: a cathodolum inescence study Contributions to Mineralogy and Petrology 106: pp 90-99 21.Vavra G., 1994 System atics of internal zircon morphology in major Variscan granitoid types Contributions to Mineralogy and Petrology 117: pp 331-344 22 Webster R (1992), Gems, Their sources, Description and Identification, Butterworth, London 47 Đ Ạ I HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI t r n g đ i h ọ c k h o a h ọ c tự n h i ê n Nguyền Vãn Nam ĐịC m Ể M TINH THỂ-KHOÁNG VẬT HOC, NGỌC HỌC, m i v K.ỆN t h n h t o C ủ a CORINDON t r o n g M ETA PEU T v s a KHOANG LIÊN QUAN KHU v ự c TRÚC LẢU : LÀNG CHẠP C huyên ngành: Thạch hoc, khoáng học trám lích học M ãsố : 1.06.03 LUẬN VĂ N THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỠNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN NGOC KHƠI Hà Nơi - 2007 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUỒNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T NHIÊN KHOA ĐỊA CHẤT N gu yễn H ữu Tuấn ĐẶC ĐIỂM NGỌC HỌC, ĐẶC TRƯNG CHẤT LƯỢNG VÀ NGUỒN G ố c THÀNH TẠO SAPHIR ĐẢK TÔN-ĐÃK NÔNG KHỐ LUẬN T Ố T NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY C h u y ê n n g àn h : Đ ịa ch ất C án huớng dẩn: PGS TS Nguyén Ngọc Khôi Hà Nội- 2007 VIỆN KHOA HỌC VÀ CỒNG NGHỆ VIỆT NAM *** GIAY n h ậ n b i Tạp chí CÁC KHOA HỌC VỀ TRÁI ĐẤT H N ộ i, ngày tháng A năm 2008 Ban Biên tập tạp chí “Các khoa học Trái đất” nhận báo: “Kết bư c đ ầ u n g h iê n c ứ u c ô n g n g h ệ x lý n h iệ t zircon V iệt N am ” Của tác giả: Nguyễn Ngọc Khôi, Phạm Văn Long Gửi ngày: 9/1 / 2008 Tài liệu bao gồm: 01 thảo A4 Nhận xét hình thức thảo: TL/TổNG BIÊN TÂP P H Ó T Ồ N G B IÊ N TÂP - Đúng quy định X - C hưa đ ú n g q u y đ ịn h Ngày nhận: 9/1/2008 PG S.T S N guyễn Văn G iảng KẾT QUẢ BƯỚC ĐẦU NGHIÊN c ứ u CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NHIỆT ZIRCON VIỆT NAM Nguyễn Ngọc Khôi, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Phạm Văn Long, Công ty CP Đấ quý Vàng Hà Nội I MỞ ĐẦU Việt Nam có tiêm phong phú loại đá quý khác nhau, có nhiều loại đá bán quý khác zữcon, thạch anh, peridot, Tuy vậy, số sản phâm khai thác loại chế tác để sử dụng lại hạn chế Phấn lớn nguyên liệu khai thác từ mỏ đểu có chất luợng thấp khơng đạt chất lượng, nước có công nghệ đá quý phát triển sản phẩm khai thác đá quý lừ mỏ phải trải qua trình xư lý đê nâng cấp chất ỉượng phương pháp khác trước đưa vào sử dụng Trên giới phương pháp xử lý đá quý chia thành nhóm: - Các phương pháp xử lý nhiệt - Các phương pháp chiếu xạ - Các phương pháp xử lý hóa chất Trong sơ phương pháp phương pháp xử lý nhiệt sứ dụng nhiều nliâl Bài báo trình bây kêt bước đầu nghiên cứu tính chất ngọc học chất lượng ngọc zircon Việt Nam, sở xây dựng quy trình cơng nghệ xử lý nhiệt nâng cấp chất lượng chúng II CÁC TÍNH CHẤT NGỌC HỌC CHUNG CỦA ZIRCON Zircon thành viên nhóm nesosilicat sử dụng làm đá q, có cơng thức hố học Z rS i0 Zircon kết tinh hệ phương, dạng tinh thể quen thường gặp tliáp đôi phương Trong thành phần zừcon ln có mặt hafnium với hàm lượng dao động từ đến 4% Ngoài hafnium, uranium thorium thường có mặt cấu trúc zircon Chính tượng “tự chiếu xạ” phân rã nguyên tố phóng xạ dẫn đến phá huỷ cấu trúc tinh thể zứcon nguyên nhân biến đổi tinh thể zircon thành loại thuỷ tinh đẳng hướng Quá trình diễn khoảng thời gian địa chất dài Loại zircon chịu phân huỷ cấu trúc đặt lên lì zircon “metamict” Theo mức độ phá huỷ cấu trúc tinh thể zừcon chia thành: • Zircon “cao”, loại zircon khơng bị biến đổi cấu trúc tinh thể Loại thích hợp để sử dụng làm đá q • Zircon “trung bình”, có mức độ biến đổi trung bình • Zircon “thấp” ", có mức độ biến đổi cao nhất, cấu trúc tinh thể tính chất vật lý bị biến đổi hồn tồn Zircon mơt khống vật tiếng có mặt khắp nơi vỏ rái Đâl Các loai zircon suốt có mầu khác sử dụng làm đá quý, loại mầu lơ, không mầu, nâu đỏ nâu vàng sử dụng nhiểu Zữcon mầu nã 11 phới đỏ vàng phổ biến thị trường đá quý đắt đẹp zircon mầu lơ Các loại zircon mầu khác (vàng, lục, hồng, tím) đơi có mật tlìị trường (hình 1) Hình Khống vật zircon với màu khác Zircon dùng làm đá quý có tính chất ngọc học bảng Bảng 1■Các tĩnh chất ngoe hoc zircon Thành phẩn: Hê tinh thể: Mầu sắc: Độ suốt: Dạng quen: Tỷ trọng: Độ cứng: Chiết suất: Lưỡng chiết: Đặc tính quang: Độ tán sắc chiết suất:: Z rS i0 (+Hf, Fe, Th, U), silicat zirconium Bốn phương Không mầu, lơ, tím, vàng, vàng nâu, da cam, đỏ, nâu, nâu đỏ lục Trong suốt, đục, không thấu quang Các tinh thể dạng lãng trụ có hai đầu dạng lưỡng tháp 3,90 đến 4,8 6,5 đến 7,5 Cao, thường 1,92-1,98 Theo vãn liệu 1,78 -2,01 Cao; 0,04-0,06 M ôt true M ạnh, 0,039 cho tất biến loại Đa sắc: Khá manh loại zứcon mầu đậm; Zkcon mầu lơ: xanh da trời đậm đến không mầu xám phớt vàng; Các mầu khác: mầu có tơng đâm nhat khác Phát quang: Thường trơ; loai mầu vàng mù tạc vàng da cam có thê phát máu săc khác sang ngan cực tím; loại mầu vàng xỉn có lận quang sang dài Dưới tác dụng lâu dài tia cực tim mạnh mọt vài loai zircon khơng mầu trở lại mầu náu ban đâu Phổ hấp ỉhu: Chê tác: - - Có nhiều dải vach mảnh dãc trưng cho phổ hấp thụ TR — Chế tác hình oval tròn kiểu hỗn hợp (phần kiêu kim cương va phần đáy tầng) kiểu mài giác (facet) thường gặp kiểu chế tác zứcon có sử dụng Zưcon cân che tac cho hiệu ứng nhân đơi thây khơng bị mờ (kém trong) -HWIlgy. Các tính chất zừcon thay đổi rõ rệt theo trạng thái biên đoi cau true tinh the tác dụng phóng xạ tự nhiên A/ III KET QUA NGHIÊN cú u CÔNG NGHỆ XỬLÝ NHTẺT ZIRCON VIỆT NAM Đặc điểm ngọc học zircon Việt Nam Theo kết phân tích cùa chúng tơi sơ' tác giả khác, thành phần hoá 1ỌC va cac ạc điêm ngọc học zircon từ sô vùng mỏ Việt Nam đưa bảng Bang Ket qua phân tích thành phần hố học zircon sơ vùng cùa Việt Nam Khu vực Thành phần (%) S i02 A IA M gò Zr2O s H f02 Tong Pteiku Đà Lạt Ba Bê' 32.48-35.97 33.02-34.09 0-0.09 0-0.01 62.36-66.67 0.53-0.96 99.38-100.01 37.08 62.71-66.64 0.5-1.33 98.25-102.14 61.04 1.79 99.91 Bảng Đặc điểm ngọc học chất lượng zircon số mỏ Việt Nam Địa điểm Ngoe Yêu Biển Hồ Bon Drang Sơn Điền Sa Vỗ Hình dựng tinh thể Lăng tru phương, mảnh vỡ Lãng trụ phương ngắn, chóp Mảnh vỡ Lăng tru phương, mành vỡ Lăng Iru phương, mảnh vỡ mành tinh thể Độ bào tròn Yếu, bán tròn canh 1.5-4 3-5 Hơi bào tròn 3-4.5 I lơi bào trịn 3-6 Tmfu7nrh~~~^_^ Kích tliước (mm) Màu sue Vết vỡ Nâu hồng, vàng nâu 2.2-4.2 Trắng trong, hồng nâu nhat Vỏ sò Hơi tròn canh 1-2.5 Lạc Sơn Lăng tru phương, chóp, song tinh Yếu 1-5 Hồng đỏ Nâu đỏ, nâu vàng Nâu vàng Đỏ nâu, phớt vàng Vỏ sò Vỏ sò Vỏ sò Vỏ sò Vỏ sò, nửa vỏ sò Mỡ, kim cương Thuỷ tinh, kim cương 4.5 Bán Thu ỳ tinh, kim cương 4.364.52 Trong suốt, bán Vỏ sỗ, không phẳng Thuỷ tinh Kim cương Độ cứng Tỳ trọn i> 4.55 4.12 7.5 4.58 Thuỷ tinh, kim cương 4.60 Độ irony suốt Bán trong, Trong suốt Trong suốt Bán Bán Ánh Đá Bản Đặc dìcm bao tlìể Đặc tinli quanịi học Tính trục Đa sắc No Ne Bọt, mây mù, nứt Dị hướng Bọt Hematit Hematit Dị hướng Dị hướng Dị hướng DỊ hướng Dị hướng trục (+) trục (+) trục (+) trục (+) Hổng Da cam Phát quang Không Không Giá Irị trang sức Loại Vàng, yếu Loại B trục (+) Đò hồng Đỏ da cam Không trục (+) Hồng nhạt Da cam Vàng, Yếu Loại B-C c Loại c Zircon quý Vàng, Yếu Loại B-C Nứt, bọt khí DỊ hướng trục (+) Đị tím Da cam Vàng, Yếu Loại B-C Cơ chê tạo mầu zircon Trong tự nhiên zircon có nhiéu mầu sắc mầu khác nhau, từ khơng màu, lơ, tím, vàng, vàng nâu đến da cam, đỏ, nâu, nâu đỏ lục Trong sô mầu có giá trị mầu lơ, nhiên zircon mầu lơ tự nhiên lại Trong cac mo Viẹt Nam da phần zircon có mầu nâu, nâu dỏ, vàng, vàng nâu, không mâu (bang 3) Màu zircon vừa tạo ion uranium, vừa phá huy phong xạ Các ion u 4+, có bán kính lớn giơng ion Zr4\ thay thê Zr4+ cấu triic zircon tạo mâu lơ cửa zircon tự nhiên chưa xử lý nhiệt, rheo thời gian địa chat, uranium trải qua q trình phân rã phóng xạ, dản đến hình thành lâm pha huý (tám mầu, liinh 2) Các tâm mầu nguyên nhân tạo máu náu đo va mầu khác zircon chưa xử lý (hình 3) Phổ hấp thụ cùa zircon mầu nâu đỏ thể trẽn hình 4, ta thay tleu khơng có vạch phổ mảnh đặc trưng zircon điển hình C h i ế u xạ Tiến lõ trống f ilia l' T iế n điện tử A B A B~ f l j i T â m lỗ trố n g Hình Zircon màu nâu đị Việt Nam chưa xử lý nlnệt 1lình Sự hình thành tâm màu đá quý zircon K 0.8 - 0.6 - 0.4 - 0.2 0.0 Hình Phổ hấp thụ zữcon mầu nâu đỏ chưa xử lý nhiệt - - X, n m Hau het zircon mâu do, đo da cam, đỏ nâu đỏ tím đươc gắn hàng trang sức đêu chưa qua xử lý nhiệt Loại zircon tìm thấy nhiều Sri Lanka, Thái Lan Cambodia va Việt Nam Loại zircon mầu nâu đỏ từ khu vực cung cấp hẩu hết zircon mầu lơ có mặt thị trường (sau xử lý nhiệt) Xư lý nhiệt, điêu kiện định, loại bỏ tâm phá huỷ khỏi phục mầu lơ ban đầu tinh thể zircon kết tinh Chuẩn bị mẫu Việt Nam zircon thường khai thác kèm với saphir sa khoáng (cliú yêu sa khoáng aluvi) tạo thành với mỏ liên quan với basalt Đó mị lâ y Ngun (Đak Tơn, Di Linh, Đak Long), miền Đông Nam (Ma Lâm, Đá Bàn) miền Nam Trung (Ngọc Yêu) Zircon miền Nam Việt Nam có mầu từ náu đỏ, nâu cánh rán, vàng không mầu Để thử nghiệm công nghệ xử lý nhiệt yếu tập trung vào loại zircon mầu nâu đỏ, mầu nâu, nâu vàng khơng mầu, có độ [rong suốt từ đục đến bán suốt Mẫu thử nghiệm chọn gồm lơ: lị mảu thị lơ mầu chế tác Ngồi để so sánh kết chúng tơi chọn thêm lô mầu thô từ Campuchia Lô mẫu zircon thơ Việt Nam chọn có mầu nâu đỏ, nâu, nâu vàng, kích thước từ - ram đến - 7mm có độ suốt khác Đây lô mẫu thử nghiệm trước xử lý lô mẫu chế tác Tùy thuộc vào độ suốt lại chia chúng thành lô: A, B c với độ giảm dần Độ suốt phan ánh mức độ phá hủy cấu trúc tinh thể zircon tượng phân rã phóng xạ tự nhiên Với lô mẫu thử nghiệm quy trình xử ]ý khác nhau, với thòng số xử lý khác nhau, sở kết thu lựa chọn quy trình xử lý tối ưu Các thông số xử lý ỉựa chọn sở kết nghiên cứu nhà chuyên môn công bố Kết xử lý Cho đến zircon tự nhiên thử nghiệm xử lý công nghệ kỹ thuật khác nhau, chủ yếu cơng nghệ xử lý nhiệt xử lý nhiệt kết hợp với chiêu xạ Đa sơ zircon có mặt thị trường đá quý thê giới cho đên đêu loại xỉr lý nhiệt Kết nghiên cứu thử nghiệm cho thấy loại zircon xử lý nhiệt đê Iidiig cấp chất lương đai đíi sơ đêu thũc loiỊi zircon trung binh (ìTiưc đọ pha huy cáu true chưa cao) Loại zircon trung bình gặp nhiều mỏ thường có mâu nâu phớt đỏ da cam (có tên gọi hyacinth) Chúng xử lý nhiệt khoang nhiệt độ từ 1.000 đến 1.400°c để khôi phục trạng thái “cao” ban đầu Trong loại zircon thấp (loại chứa lượng tạp chất phóng xạ cao nhất) khơng thể xừ lý nhiệt được, kè nhiệt độ 1.450°c khoảng thời gian thích hợp Kêt thử nghiệm quy trình chế độ xử lý khác loại zircon mầu nủu đỏ cho thấy: - Ngay nhiệt độ xử lý tương đối thấp (150 - 300°C) mầu sắc độ suốt thay đôi, nhiên thay đổi không làm chất lượng zừcon tãng lên đáng kể Các kêt hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu trước [12] - Nếu nung zircon mơi trường khử (thiếu oxy) khoảng nhiệt độ cực đại 800 - 1.000°c với thời gian từ đến phần lớn viên zircon mầu nâu đỏ chuyên sang mầu lơ (hình 5, a) Nung nhiệt độ cao thấp hơn, kéo dài thời gian nung cho kết (mầu lơ nhạt mầu) Mầu lơ đậm hay nhạt vừa phụ thuộc vào độ suốt mẫu ban đầu, vào cường độ mòi trường khử Nếu nung tiếp viên mầu lơ nhạt điều kiện số viên có the thành lơ đậm - Nếu nung zừcon môi trường ơxy hóa khơng khí khống nhiệt độ cực đại 800 - 1.000' C với thời gian trung bình phần lớn viên zircon mầu nâu đỏ chuyển sang mầu vàng, da cam, số viên thành khỏng mầu (hình 5, b) Độ suốt chúng tãng lên đáng kể Một số viên mầu vàng, da cam đỏ nung tiếp mỏi trường khử với thông số xử lý thành máu lơ - Mầu lơ mầu ưa chuông zircon quy trình xứ lý nhiệt tơi ưu zircon mầu nâu đỏ Việt Nam là: nhiệt dộ xử lý cực đại 800 - 1.000 'C, thời Hình Kết xử lý nhiệt zircon Việt Nam Trước xử lý Sau xử W Hình Quy trình xử lý tối ưu đơi với zircon máu nâu dó Nhiệt độ xử lý tối đa: 800 - 1.000"C, thời gian xử lý ò nhiệt độ tối đa: - 4h, môi trường xử lý: môi trường khử Toan cac kêt qua thử nghiệm xử ]ý nhiệt zircon Việt Nam Đề tài đươc lliể hình Nâu phớt đỏ Nung 1000 c, m õi truởng khử V ài viên có mấu lơt lat, thưừng có dài mầu N ung 1000°c, m ỏi tru ờng õ x y hố Nung 1000 c, m ịi trường khử * Đ a s ố thành mẩu lơ đậm n h t khác N ung tiẽp 900Cc , m trng khử M au lơ nhat thành đâm Hình Sơ M ột vài viẻn thành không mấu Phần lân thánh mấu vàng, đỏ, da cam Nung tiếp ả 900 °c, mỏi trng khử Mót số viên chuyển thành mầu lơ đồ thử nghiệm quy trình khác xử lý zừcon Việt Nam Bình luận kết Như vậy, tác dụng nhiệt độ môi trường xử lý, hiệu ứng giảm chất lưựng phân rã phóng xạ khắc phục, cấu trúc tinh thể zừcon có Ihể !i/* ^ l ĩ ^ v r ^ suốt mầu sắc zừcon cài thiện ang e len đa trở nén bén vững đẹp nhiều, lúc coi zircon cao Đê kiêm tra kêt xử lý, gửi lô mẫu zircon Việt Nam xử lý nhiệt Viện Đá quý Trang sức Thái Lan (GIT) kết thu giống goai ra, đê đánh giá chất ỉượng zircon Việt Nam, thu thập mọt sô lô zircon từ Campuchia Myanma tiến hành thực nghiệm xử lý quy trinh tương tự Kết thực nghiệm cho thấy sau xử lý chất lượng màu sắc cùa chúng tăng lên đáng kê Các lơ mẫu có chất lượng cao (độ tinh khiết lớn) chất lượng biên đoi cang rõ ràng Điều có lẽ liên quan đến mức đô biến đổi chúng, với loại zircon biến đơi (mức độ metamict thấp) chất lượng sau xử lý tăng lên nhiều Mâu sau xử lý nhìn chung ổn định theo thời gian tác dụng cùa nhiệt dộ Lòi cám ơn Bài báo hồn thành q trình thực đề tài cấp Đại học Quốc gia Hà Nội QT-07-42 “Nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt nhằm nâng cấp chất lượng số loại đá bán q u ý Việt Nam (zircon, thạch anh Tác giả xin chân cám ơn KẾT LUẬN Hầu hết zircon tự nhiên Việt Nam có mầu nâu đỏ, nãu vàng, vàng có chất lượng ngọc khơng cao x lý nhiệt làm ổn định cấu trúc tinh thể loại zircon này, đồng thời làm tãng đáng kể chất lượng chúng Tuỳ thuộc vào môi trường xử lý mà zircon mầu nâu đỏ, náu vàng chun thành mầu lơ (mơi trường khử) mầu vàng da cam (mơi trường ơxy liố) Máu lơ mầu ưa chuộng đỗi với zircon thị trường Quy trình xử lý nhiệt tối ưu zircon mầu nâu đỏ Việt Nam để chuyên thành mầu lơ là: nhiệt độ x lý cực đại 800 - 1.000nc , thời gian nung nhiệt độ tối đa: - giờ, môi trường xử lý: khử TÀI LIỆU THAM KHẢO Anderson B w , 1971 Gem testing Butterworth & Co Ltd London Trần Chót nnk, 1996 Những vấn đề đại quang học quang phổ T l, tr 119-124 TT KHTN CNQG, Hà Nội Fuhrback J R-, 1972 Gem & Gemology, 28, ló.Halliday A N., 1999 In the beginning Nature 409: pp 144-145 Nguyễn Ngọc Khôi, 1996 Kết bước đầu xử lý nâng cấp chất lượng rubi, saphir Việt Nam" Địa chất lài nguyên, tr 249-257, Viện Địa chất, Trung tâm Khoa học Tự nhiên Công nghệ Quốc gia Nguyễn Ngọc K hôi, 2006 Các phương pháp giám định đá quý NXB Giáo dục, Hà Nội Pham Van Long, Gaston Giuliani, Virgirue Gamier, Daniel Ohnenstetter (2004), “Gemstones in Vietnam: a review”, Australian Gemmologist, 22 (4), pp 162-168 Nassau K, 1984 Gemstones Enhancement, Butterworth Publishers, 80 Montvale Avenue Phuong N T., Chot T., 2001 Investigation of color center in Vietnamese quartz, International Workshop on Gems, Schumann W-, 1997 Gemstones o f the World Sterling Pub Co., Inc., NY 10 Themelis Ted, 1992 The heat treatment o f ruby and sapphire Gemlab Inc 1 W ebster R (1992), Gems, Their sources, Description and Identification, Butterworth, London SUMMARY Untill now Vietnam has been considered as a country with great potential for many kinds of gemstones, of which are different semiprecious gemstones such as zircon, quartz, peridot N evertheless, the majority of raw material mined from deposits usually are of low quality and rarely can be cut They should be treated by different methods in Older to improve their quality (color and clarity) A ll methods o f gemstone treatment now are divided into groups (heat treatment, irradiation and chemical treatment) of which the heat treatment is of most wide usage Most of Vietnam natural (not treated) zircon are of dark red brown, yellow brown and yellow color and, therefore, their quality is low Heat treatment can stabilize their structure and improve their quality considerably Depending on the environment, red brown, yellow brown zkcon can be changed lo blue (reducing environment) or yellow orange (oxidizing environment) color after heat treatment The blue color of zircon is most preferred in the world market The optimal process of heat treatment to change red brown and yellow brown zircon to blue one is as follow: maximum temperature 800 - 1.000°C; soaking time al max temperature - hrs; environment: reducing The color and structure of zircon after heat treatment are stable PH IẾ U ĐẢNG KÝ K Ế T QUẢ N G H IÊ N c ứ u K H -C N Tên đê tài (hoặc d ự án): N ghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt nhằm nâng cấp chất lượng số loại đá bán quý Việt Nam (zircon, thạch anh) M ã sỏ: Q T 05 - 29 Cơ quan chủ trì đê tài: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Địa chỉ: 334 N guyễn Trãi, T hanh X uân, Hà Nội Tel: — 8584615 Cơ quan quản lý đề tài: Đại học Q uốc gia H Nội Địa chỉ: Đ ường X uân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội Tel: 04 - 7547669 Tơng kinh p h í thực chi: 20.000.000 đ Trong đó: - T ngân sách N hà nước: 20.000.000 đ - Kinh phí trường: - Vay tín dụng: - Vốn tự có: -T h u hồi: Thời gian nghiên cứu: 12 tháng Thời gian bất đầu: 1/2007 Thời gian kết thúc: 1/2008 Tẻn cán bô phôi hợp nghiên cứu: ThS N guyễn Thị M inh T huyết TS N guyễn T hùy Dưofng Sô đăng k ý đ ề tài Sô ch ứ n g n h ậ n đãng ký Bảo m ật: k ế t q u ả nghiên cứu: a Phổ biến rộng rãi: Ngày: X b Phổ biến hạn chế: c Báo mật: Tóm tắt kết ng hiên cứu: (1) Đã xác định đư