- ủ nhiệt Khi đã đạt tới nhiệt độ vận hành thì công đoạn gia công nhiệt bắt đầu
3.2.1. Xử lý loại saphir có mầu lam đậm
Nguyên nhân tạo mầu lam (xanh d−ơng) của saphir đã đ−ợc nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài n−ớc đề cập đến. Chủ yếu mầu lam của saphir đ−ợc tạo nên bởi quá trình chuyển dịch điện tích liên hoá trị Fe2+ - O – Ti4+ (intervalence charge transfer – IVCT), th−ờng đi kèm với quá trình chuyển dịch IVCT Fe2+ - O – Fe3+, cũng nh− cặp Fe3+/ Fe3+. Tuỳ thuộc vào tỷ lệ Ti/Fe các mầu lam khác nhau của saphir sẽ đ−ợc tạo ra (lam nhạt, lam vừa đến lam đậm).
Hầu hết saphir mầu lam của các mỏ miền Nam Việt Nam (Đăk Nông, Bình Thuận, Di Linh...) đều thuộc loại có tông mầu đậm đến rất đậm, đôi khi tối đen (Hình 3.1), đặc tr−ng bởi hàm l−ợng v−ợt trội của Fe so với Ti. Những loại saphir t−ơng tự trên thế giới là Australia, Thái Lan, Trung Quốc, Nigeria, trong đó nguồn gốc thành tạo của chúng đều đ−ợc cho là có liên quan với các tr−ờng basalt... Thông th−ờng trong các loại saphir này hàm l−ợng của Fe3+ khá cao. Đây là nguyên nhân chủ yếu làm cho chúng th−ờng có tông mầu từ đậm đến rất đậm (mầu mực cửu long).
Một đặc điểm đặc tr−ng khác của loại saphir mầu lam đậm này là tính đa sắc rất mạnh: mầu lam đậm theo ph−ơng song song với trục C và mầu lam/lục và vàng/lục theo ph−ơng vuông góc với trục C. Mầu lam/lục là do, ngoài cặp Ti4+/Fe2+ (theo cơ chế IVCT) còn có sự có mặt Fe3+ (đơn lẻ hoặc cặp đôi) với hàm l−ợng rất cao.
Thông th−ờng cơ chế làm nhạt mầu của saphir lam đậm là liên quan với việc tăng hàm l−ợng oxy trong môi tr−ờng xử lý ở một nhiệt độ ổn định. Một số viên saphir lam đậm vừa phải, đặc biệt là từ mỏ Đăk Tôn (Đăk Nông) và Di Linh (Lâm Đồng) mầu lam đậm đã giảm đi đáng kể, mặc dù tông mầu vẫn còn đậm (Hình 3.1; 3.2 và 3.3), trong khi đó những viên saphir có mầu lam tối thì tông mầu thay đổi rất ít hoặc không thay đổi.
a b
Hình 3.1. Mẫu saphir mầu lam đậm mỏ Đak Tôn (Đak Nông) tr−ớc (a) và sau xử lý (b). Mẫu DN 01
a
b
Hình 3.2. Mẫu saphir mầu lam đậm mỏ Di Linh (Lâm Đồng) tr−ớc (a) và sau xử
a
b
Hình 3.3. Mẫu saphir mầu lam đậm mỏ Di Linh (Lâm Đồng) tr−ớc (a) và sau xử lý (b). Mẫu
DL 02C
Bản chất của quy trình xử lý này đ−ợc giải thích nh− sau.
Nh− trên đã đề cập, mầu lam đậm của saphir các mỏ miền Nam Việt Nam là do hàm l−ợng v−ợt trội của Fe3+ so với hàm l−ợng của Ti. Lúc đó cơ chế chuyển dịch điện tích liên hóa trị Fe2+ - O – Ti4+ để tạo mầu lam bình th−ờng của saphir sẽ hạn chế. Để có đ−ợc cơ chế này ta phải chuyển Fe3+ thành Fe2+ càng nhiều càng tốt, tức là phải ôxy hóa Fe3+ thành Fe2+. Sơ đồ của quá trình này đ−ợc thể hiện trên hình 3.
Hình 3.4. Sơ đồ xử lý nhiệt loại saphir mầu lam đậm miền Nam Việt Nam
Đây là một quá trình thuận nghịch. Trong tr−ờng hợp trong viên saphir có đủ l−ợng Fe và Ti cần thiết thì, nếu ta nung trong môi tr−ờng ôxy hóa, saphir mầu lam đậm có thể trở thành mầu lam vừa, thậm chí lam nhạt (đến không mầu). Ng−ợc lại, khi nung trong môi tr−ờng khử, saphir nhạt mầu có thể trở thành mầu lam.
Các thông số của quy trình xử lý loại saphir mầu lam đậm miền Nam Việt Nam đ−ợc dẫn ra ở bảng 3.1.
Bảng 3.1. Các thông số thực nghiệm của quy trình xử lý saphir mầu lam đậm miền Nam Việt Nam
Chế độ xử lý Saphir lam đậm
ToC max 800 - 1800oC
Thời gian ủ nhiệt ở ToC max, giờ
Từ 6h đến 1-2 ngày
(phụ thuộc vào độ độ đậm nhạt của mầu lam, ToC max, kích th−ớc và khối l−ợng mẫu nung)
Tốc độ tăng/hạ nhiệt Phụ thuộc vào độ rạn nứt của nguyên liệu thô
Môi tr−ờng
Ôxy hoá
(mạnh hay yếu phụ thuộc vào độ đậm nhạt của mầu lam)