- ủ nhiệt Khi đã đạt tới nhiệt độ vận hành thì công đoạn gia công nhiệt bắt đầu
3.2.4.Xử lý loại saphir có màng mây, màng sữa
Saphir ở các mỏ miền Nam Việt Nam hay bị hiện t−ợng màng mây, màng sữa hay màng cháo (hình 3.12). Nguyên nhân chủ yếu của hiện t−ợng này là do sự có mặt của các bao thể rutil (TiO2) dạng sợi, dạng kim que rất nhỏ trong tinh thể chủ corindon (Al2O3). Chúng là sản phẩm của quá trình phá huỷ dung dịch cứng. Nh− chúng ta biết, ở nhiệt độ và áp suất cao, ứng với nhiệt độ và áp suất thành tạo của corindon ở d−ới sâu, khi không gian nguyên tử còn lớn, Ti có thể hòa tan trong cấu trúc của Al2O3, tạo ra dung dịch cứng Al2O3 – TiO2. Về sau, khi corindon đ−ợc đ−a lên mặt đất hoặc rơi vào điều kiện nhiệt độ và áp suất thấp hơn, dung dịch cứng sẽ bị phá huỷ (exsolution): Ti sẽ đẩy ra khỏi cấu trúc của corindon, kết hợp với ôxy tạo nên các tinh thể rutil rất nhỏ dạng kim, sợi, gây ra hiện t−ợng màng mây, màng sữa, màng cháo và làm giảm độ tinh khiết của viên đá ở mức độ khác nhau.
Hình 3.12. Hiện t−ợng màng mây, màng sữa trong saphir miền Nam Việt Nam
Khi ta nung corindon có màng mây, màng sữa theo một quy trình thích hợp ở nhiệt độ cao thì có thể loại bỏ hầu hết màng mây và làm giảm đáng kể màng sữa, màng cháo của chúng.
Nh− chúng ta đã biết TiO2 có cấu trúc tứ ph−ơng trong khi đó cấu trúc của tinh thể Al2O3 là trực thoi, hai cấu trúc này không t−ơng thích với nhau do vậy TiO2 luôn có khuynh h−ớng tách ra khỏi mạng của tinh thể Al3O3, kết tinh độc lập tại các vị trí xung yếu trong cấu trúc tinh thể corindon và tạo nên các hiện t−ợng màng mây, màng sữa, màng cháo. Để giảm hoặc loại hiện t−ợng này ta chỉ cần nung chúng ở nhiệt độ thích hợp trong môi tr−ờng bất kì. Sở dĩ nh− vậy là vì khi nung corindon có màng mây, màng sữa đến nhiệt độ v−ợt quá nhiệt độ phá huỷ dung dịch cứng Al2O3 – TiO2 (1650oC), các tinh thể rutil sẽ hòa tan trở lại trong cấu trúc tinh thể chủ theo phản ứng:
Sau đó, để không diễn ra sự xuất hiện trở lại của rutil ta cần phải giảm nhanh nhiệt độ từ 16500C xuống 10000C với tốc độ giảm nhiệt độ thích hợp. ở khoảng nhiệt độ d−ới 11000C thì tốc độ hạ nhiệt nên thấp hơn để tránh gây rạn nứt mẫu.
Quy trình xử lý loại saphir có màng mây, màng sữa miền nam Việt Nam về cơ bản cũng giống với quy trình xử lý loại ruby có màng mây, màng sữa đã đ−ợc chúng tôi nghiên cứu trong đề tài khoa học cấp Bộ năm 2004. Tuy nhiên, mức độ chứa màng mây, màng sữa trong saphir miền nam th−ờng không dày đặc nh− trong ruby Quỳ Châu do vậy nhiệt độ max và thời gian ủ nhiệt th−ờng thấp hơn.
Sơ đồ quy trình xử lý loại saphir màng mây, màng sữa từ các mỏ miền Nam Việt Nam thể hiện trên hình 3.13.
Hình 3.13. Sơ đồ quy trình xử lý saphir có màng mây, màng sữa miền Nam Việt Nam
Bảng 3.4. Các thông số của quy trình xử lý corindon có màng mây, màng sữa miền Nam Việt Nam
Thông số Mô tả chi tiết
ToC max ≥1650
Thời gian ủ nhiệt ở ToC max
Vài giờ – vài ngày, thông th−ờng 3-10 h
(Phụ thuộc vào màng rutil nhiều hay ít, ToC max, kích th−ớc và khối l−ợng mẫu nung)
Tốc độ tăng/hạ nhiệt
- Tốc độ tăng nhiệt độ không quan trọng, phụ thuộc vào độ rạn nứt của nguyên liệu thô.
- Tốc độ giảm nhiệt độ từ 1650oC xuống 1100oC là khoảng 400-800oC/h để ngăn không cho TiO2 kết tinh trở lại. D−ới 11000C tốc độ giảm nhiệt độ phải thấp hơn để tránh làm rạn nứt mẫu.
Môi tr−ờng Môi tr−ờng bất kỳ
Hình 3.14. Các sợi rutil bị hoà tan trong cấu trúc tinh thể chủ saphir trong quá trình xử lý
kết luận
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu của đề tài có thể đi đến một số kết luận sau: 1. Khu vực các tỉnh Tây Nguyên miền Nam Việt Nam rất có triển vọng về saphir, saphir ở đây rất phong phú về chủng loại chất l−ợng và màu sắc, tuy nhiên chất l−ợng của chúng th−ờng không cao do có tông màu quá đậm, chứa các đới màu khác nhau hoặc có độ tinh khiết thấp do chứa nhiều các bao thể và rạn nứt. Việc ứng dụng các quy trình xử lý nhiệt để làm tăng chất l−ợng của chúng và tận dụng triệt để nguồn tài nguyên này là một việc làn rất cần thiết và có ý nghĩa to lớn.
2. Các quy trình xử lý t−ơng ứng với các đặc tr−ng chất l−ợng khác nhau của saphir miền Nam Việt Nam nh− sau:
a. Với loại saphir có màu lam đậm: - Nhiệt độ xử lý tối đa: 1800oC.
- Thời gian ủ nhiệt: từ 6h đến 48h (tùy thuộc vào độ đậm nhạt của màu, nhiệt độ max, kích th−ớc và khối l−ợng mẫu nung.
- Môi tr−ờng nung: ôxi hóa.
b. Với loại saphia có các màu hỗn hợp (saphir BGY): - Nhiệt độ xử lý từ 1100oC – 1800oC.
- Thời gian ủ nhiệt: 3h-24h (tùy thuộc vào độ đậm nhạt của các đới màu, nhiệt độ max, kích th−ớc và khối l−ợng mẫu nung).
- Môi tr−ờng xử lý: ôxi hóa.
c. Saphir có các sọc, dải, đốm, vết màu lam - Nhiệt độ xử lý: 800oC – 1800oC
- Thời gian ủ nhiệt: 3h – 48h (tùy thuộc vào các đốm, vết, sọc, dải màu lam lớn hay nhỏ, đậm hay nhạt, nhiệt độ max, kích th−ớc và khối l−ợng mẫu). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Môi tr−ờng xử lý: môi tr−ờng trung hòa hoặc ôxi hóa (tùy thuộc vào nguyên liệu thô ban đầu).
d. Loại saphir có màng mây, màng sữa: - Nhiệt độ xử lý: tối đa 1650oC.
- Thời gian ủ nhiệt: 3h-10h.
- Tốc độ hạ nhiệt từ 1650oC xuống 1100oC là 400-800oC/h. - Môi tr−ờng xử lý: bất kỳ.
Tài liệu tham khảo
1. Nguyễn Ngọc Khôi và nnk, 1994. Đặc điểm tinh thể khoáng vật học và điều kiện thành tạo corindon Việt Nam. Tạp chí Địa chất, số 222, 9-10.
2. Nguyễn Ngọc Khôi và nnk, 1995. Đặc điểm chất l−ợng ruby, saphir Việt Nam. Tạp chí Địa chất, số 230, 9-10.
3. Nguyễn Ngọc Khôi, 1996. Kết quả b−ớc đầu xử lý nâng cấp chất l−ợng ruby, saphir Việt Nam. Địa chất tài nguyên, T.2, 249-257.
4. Nguyễn Ngọc Khôi và nnk, 1995. Nghiên cứu đặc điểm tinh thể-khoáng vật học và chất l−ợng của ruby, saphir Việt Nam. Trong đề tài KT 01.08 “Đánh giá tiềm năng đá quý Việt Nam”. Hà Nội, 1995.
5. Phạm Văn Long (2000), "Điều kiện thành tạo và nguồn gốc của saphir trong bazan miền nam Việt Nam",Tạp chí Địa chất, A/258, tr. 35-45, Hà Nội.
6. Phạm Văn Long (Chủ nhiệm) (2001), "Nghiên cứu đặc điểm tiêu hình corindon Việt Nam", Báo cáo kết quả Đề tài NCKH cấp Bộ, Bộ Công nghiệp 2000-2001, Hà Nội.
7. Phạm Văn Long (2003), "Nghiên cứu đặc điểm tinh thể khoáng vật học và ngọc học của rubi, saphir ở hai vùng mỏ Lục Yên (Yên Bái) và Quỳ Châu (Nghệ An)", Luận án Tiến sĩ Địa chất, Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội.
8. Phạm Văn Long, Hoàng Quang Vinh, Virginie Garnier, Gaston Giuliani, Daniel Ohnenstetter, Therose Lhomme, Dietmar Schwarz, Anthony Fallick, Jean Dubessy, Phan Trong Trinh (2004), “Gem corundum deposits in Vietnam, Journal of Gemology,29, p. 129-147.
9. Phạm Văn Long, 1996. Kết quả nghiên cứu b−ớc đầu về điều kiện thành tạo và nguồn gốc corindon Lục Yên. Tạp chí Địa chất, số 237, loạt A, 71-74.
10. Tạ Hoa Mai, 1996.ứng dụng các ph−ơng pháp quang phổ vào việc khảo sát ruby để giám định và nâng cao chất l−ợng. Luận văn cao học. Tr−ờng cao học Vật Lý, Trung tâm KHTN&CNQG.
11. Nguỵ Tuyết Nhung và nnk, 1994. Ngọc rubi và saphir Việt Nam. Kinh tế địa chất và nguyên liệu khoáng, 34, 3/1994.
12. Phan Tr−ờng Thị và nnk, 1990. Basalt mang ngọc corindon và zircon trên lãnh thổ Đông Nam á. Tạp chí Địa chất, No. 198-199, Hà Nội.
13. Trần Xuân Toản và nnk, 1992. Triển vọng đá quý và đá bán quý ở Nam Việt Nam. Địa lý, địa chất, môi tr−ờng TP. Hồ Chí Minh, 3, 6/1992.
14. Nguyễn Hữu Tý và nnk, 1995. Nguồn gốc, quy luật phân bố và đánh giá tiềm năng đá quý liên quan đến basalt Kainozoi ở miền nam Việt Nam. Hội thảo khoa học xây dựng bản đồ quy luật phân bố đá quý và đá kỹ thuật Việt Nam tỷ lệ 1:1.000.000.
15. arem J.E., 1977. Colour Encyclopedia of Gemstones. N.Y. 16. Belyaev L.M., 1980. Ruby and Sapphire. Amerind, New Delhi.
17. Fritsch E., Rossman G. R., 1987. An update on color in gems. Part 1: Introduction and colors caused by dispersed metal ions. Gem &Gemology, Vol. 23, 126-139. 18. Fritsch E., Rossman G. R., 1988. An update on color in gems. Part 2: Colors
involving multiple atoms and color centers. Gem & Gemology, Vol. 24, 3-14. 19. Fritsch E., Rossman G. R., 1988. An update on color in gems. Part 1: Colors
caused by band gaps and physical phenomena. Gem &Gemology, Vol. 24, 81-102. 20. Hughes R.W., 1991. Corundum: ruby and sapphire. White Lotus.
21. Kane R.E., et al., 1991. Ruby and fancy sapphire from Vietnam. Gem & Gemology, Vol. 27, 136-155.
22. Koivula J. I., et al., 1993. Gem news: an update on ruby enhancement. Gem & Gemology, Vol. 29, No. 3, 214-215.
23. Koivula J. I., et al., 1990. Gem news: Rubies from Vietnam?. Gem &Gemology, Vol. 26, No. 2, 163-164
24. Nassau K., 1982. Color enhancement of gemstones: Heat treatment of corundum.
International Gemological Symposium Proceedings 1982, published by GIA, Santa Monica, 111-117.
25. Nassau K., 1983. The Physics and Chemistry of Color. Wiley, New York. 26. Nassau K., 1984. Gemstones Enhancement. Butterworths, London. 27. Read P.G., 1982. Dictionary of Gemology. London.
28. Renộe Newman, 1994. The Ruby & Sapphire Buying Guide. 2nd ed., Intern. Jewelry Publications, Los Angeles. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
29. Scaratt K., 1983. Heat treated sapphires. Retail Jeweller, 22, No. 543, 16-17. 30. The Gemstone Enhancement Manual. Jewelers of America, N.Y., 1990. 31. Themelis T., 1992. The heat treatment of ruby and sapphire. Gemlab Inc.
32. Themelis T., 1987. Heat-treating: How to succeed. Jewellery News Asia. May, pp.24-28.
33. Themelis T., 1995. Heat treating sapphires from Anakie district, Australia.