Гидротермальный способ выращивания камней

Гидротермальный метод

Гидротермальный синтез – процесс роста кристаллов в условиях высоких температур и давления. Поэтому данный процесс проводят в специальных толстостенных сосудах – автоклавах, изготовленные из специальной антикоррозийной и жаропрочной стали. Автоклав, показанный на рисунке, невелик, его рабочий объем составляет около 250 мл, что позволяет вырастить за один цикл роста около 100 г изумрудных кристаллов. Автоклавы для гидротермального роста кристаллов кварца намного больше – до 6 м3 и позволяют выращивать до полутонны кристаллов за один цикл роста.

Суть гидротермического роста кристаллов изумруда с использованием технологии «Русский Изумруд» заключается в следующем. В нижней части рабочей полости автоклава заполняется заряд (4) – измельченный натуральный берилл, не пригодный для ювелирных изделий. Над ним расположена диафрагма (5) – стальная круглая пластина с отверстиями, разделяющая рабочую полость автоклава на две зоны: растворение (под диафрагмой) и рост (над диафрагмой). В зоне роста помещается рама (6) с одним или несколькими семенами (7) – прямоугольными тонкими пластинами, вырезанные из кристаллов изумруда самого высокого качества, выращенных в предыдущих циклах. Вдоль внутренней полости добавляется необходимое количество воды и минерализатора (смесь определенной композиции, которая увеличивает растворимость берилла в гидротермальном растворе). В качестве минерализатора в технологии выращивания “Русского Изумруда” используются соли, которые присутствуют в реальных пегматитовых процессах, в которых происходит образование природных кристаллов берилла.
Таким образом, в качестве исходных продуктов в технологии выращивания “Русского Изумруда” используются природные вещества, либо их полные аналоги. Загруженный автоклав запечатывается в верхней части и помещается в специальную вертикальную печь, в которой автоклав нагревается до примерно 600 ° С, а давление в нем увеличивается до 1500 атм.

Более того, нижняя часть автоклава (зона растворения) нагревается до более высокой температуры, чем верхняя (зона роста). В зоне растворения гидротермальный комплекс зарядовых компонентов (берилл) крайне насыщен. Насыщенные растворы из зоны растворения в результате естественной тепловой конвекции входят в зону роста, где они охлаждают и становятся перенасыщенными. Избыток вещества из пересыщенного раствора оседает на затравочных пластинах – так и растет кристалл изумруда. Общая продолжительность одного цикла роста составляет 1 месяц, в течение которого один или несколько кристаллов изумруда вырастают до 100 г общего веса с общей длиной до 19 см и толщиной до 2,5 см.

Источник

Что такое гидротермальные камни и как их выращивают?

Существует ошибочное суждение, что гидротермальный и синтетический камень, являются дешёвой подделкой настоящих драгоценностей, стоимость которых. Однако, оно совершенно не подтверждается действительностью.

Гидротермальный камень, как и синтетический, являются искусственными аналогами природных минералов, только они выращены в условиях, которые создаёт сам человек, при этом синтетический камень сохраняет все свойства и характеристики природного камня.

Также ошибочно мнение о том, что синтетическими камнями являются подделки из стекла, пластика и пластмасса, на самом деле, все эти изделия являются муляжами, и изготавливаются исключительно в целях презентации товара на публике, во избежание ограблений или различного рода хищений.

Поэтому гидротермальные и синтетические камни – это не замена, а альтернатива тому, что создала сама природа.

При продаже и покупке драгоценного камня особое значение придается тому, как он был добыт и где он формировался тысячелетия – в земле или под присмотром лаборанта, контролирующего правильность протекающего процесса.

Гидротермальные камни ювелирные мастера быстро начали использовать в своём деле, как только они стали доступны в цене для среднего класса.

Практически все виды гидротермальных камней превосходят свои аналоги по качеству, а в соотношении с тем, что природные залежи уже практически исчерпаны, и индексация натуральных камней составляет 20% за год, искусственные камни будут находить всё более широкое применение в различных отраслях промышленности.

Например, они используются при лазерном наведении, высокоточной наводке, в управлении термоядерными реакциями, в медицине и при операциях на хрупких участках тела как глаза и прочее.

Гидротермальная обработка камней

Поскольку с начала середины 20-го века, уровень жизни стал быстро расти, спрос на драгоценности также повышался, что дало толчок к исследованиям в области искусственного выращивания камней. Но даже природные камни не всегда идеальны по своей структуре.

Минералы низкого качества проходят гидротермальную обработку для улучшения характеристик, таких как:

• Цвет;
• Твёрдость и плотность;
• Внешняя эстетика;
• Чистота преломления света;
• Увеличение стоимости.

Гидротермальная обработка предполагает собой облагораживание камня при помощи высоких температур, достигающих порядка 5 000 градусов.

При продаже такого камня, продавец обязан предоставить покупателю информацию о том, какие виды обработки проходил камень, в том числе и «термальную огранку» – обычно процедура носит такое названия, но может называться и «термоочисткой».

Камни такой обработки не теряют своего звания в качестве природных минералов, но тем не менее их стоимость значительно ниже, чем каменя природного, но не проходившего обработку из-за отсутствия необходимости.

Как выращивают гидротермальные камни?

Срок самообразования природного камня составляет около 1-2 миллионов лет (ничего так срок), а вот гидротермальный способ выращивания камней тех же размеров, займет примерно месячный срок с учётом огранки полировки (то есть разница колоссальная).

Изделие будет превосходить природный аналог в прочности и эстетике.

Учёным с успехом удалось воссоздать условия, в которых минерал будет проходить своё рождение. Процесс крайне сложный и требует постоянного контроля во избежание брака, также стоимость производства составляет половину стоимости самого продукта.

Изначально, цена гидротермальных камней была в несколько раз выше чем природных, но с развитием науки, большим и дорогим аппаратам пришли на смену компьютеры, объединяя в себе по несколько приборов сразу.

Весь процесс по своей сути, схож с переплавкой железа, когда из множества маленьких кусочков, получается один большой пласт.

Этот же принцип применяется при производстве гидротермального камня, разница только в температуре, величина которой, при необходимости достигает 6 000 градусов. Бока будущего камня постоянно охлаждаются водой, чтобы температура не была слишком высокой у краёв.

Если этот фактор не учитывать, получится «непропечённый пирожок», где бок будет слишком чистыми, а сердцевина так и останется переплавленной не до конца, из-за чего будет видна не расплавившаяся кроша. Ведь именно из крошки натурального камня создают гидротермальный.

В основном таким способом выращивают:

• Рубин;
• Кварц (получая его самые различные оттенки, которые не встречаются в природных условиях);
• Шпинель;
• гадолиний галлиевый гранат (или аббревиатура ГГГ);
• Корунды;
• Лейкосапфир;
• Сапфир;
• Фианит.

Сейчас существуют 5 методов переплавки (ведь достичь температуры в 6000 градусов и удерживать её продолжительное время, дело далеко не простое).

Большинство из методов переплавки являются не разглашаемой коммерческой тайной:

• Метод Чохральского;
• Метод Степанова;
• Метод Багдасарова;
• Метод Вернейля;
• Метод гарниссажа.

Достоверно известно только то, что такие температуры достигаются либо при электролизе высокого напряжения, либо при постоянном нагнетании через турбины кислорода и водорода в чистом виде.

Чем отличается синтетический камень от гидротермального?

Между этими двумя видами выращивания есть большая разница, поскольку метод производства совершенно разный.

Отличия синтетического камня от гидротермального:

• Гидротермальный камень создаётся из натурального сырья в виде крошки, и достигает своего конечного вида под действием высоких температур.
• Синтетический камень. Сырьём является не мелкие кусочки требуемого минерала, а его раствор, ведь кристалл каким бы он ни был, по своей структуре состоит из кристаллической решётки со строгой геометрией размещения атомов относительно друг друга и имеют способность наращиваться друг на друга или, наоборот, отделяться под действием физических воздействий. Простыми словами наблюдается процесс кристаллизации, который все проходили на уроке химии и физики.

Само выращивание синтетического кристалла по сложности не уступает гидротермальному. Атомная решётка, из которой состоит минерал обрастает следующим слоем атомов над предыдущим под действием перенасыщенного раствора.

Скорость и правильность роста регулируется:

• Температурой;
• Давлением в камере;
• Концентрацией подаваемого раствора и скоростью его подачи.

Качество таких кристаллов зависит не от оборудования и опытного глаза, от быстроты роста. Если пытаться постоянно увеличивать температуру, давление и концентрацию, минерал «вымахает» за пару дней, но будет крайне неправильным и потеряет прозрачность из-за различных включений в виде пузырьков воздуха.

Выращивание проходит по 2-м основным методикам, которые также засекречены в деталях производства:

1. Синтез из низкотемпературных водных растворов (применяется в изготовлении рубинов, изумрудов, сапфиров, александритов);
2. Метод флюса (опалы и малахит).

Где можно купить гидротермальные камни?

Довольно сложно сказать однозначно, где покупать камни без риска, у покупки с рук, в салонах, в интернет-магазинах есть свои минусы и плюсы.

Купить гидротермальные камни можно с следующих местах:

• С рук. Считается самым опасным видом сделки, поскольку подлинность документов установить сложно, их сейчас может любой на принтере распечатать и продать не только фальшивку, что принесёт море разочарований, но и есть риск купить ворованный камень и поплатиться за это своей биографией, ведь таких продавцов потом «днём с огнём» не найти.
• Салоны. Здесь риски минимальны, хотя и возможны. Плюсом является то, что в салонах, на каждый камень есть законный документ, дающий детальную информацию о покупке, но цена значительно выше, чем в интернет-магазинах.
• Интернет-покупки. На цену влияет много факторов, помимо вида происхождения (натуральный или искусственный) влияет страна изготовитель, страна добытчик, компания обработки или имидж интернет-магазина. Здесь также возможны подмены и махинации, но, по крайней мере, можно будет разобраться в суде, имея чеки, камень и документы на него.

В России драгоценности предпочитают покупать в салонах несмотря на цену, такие центры есть во всех городах, они имеют широкий выбор, а специалист поможет найти середину в бюджете покупателя и виде камня.

Москва имеет на своей территории международное хранилище редких образцов камней искусственного происхождения, цена которых равна нескольким миллиардам долларов (цена парка пассажирских самолётов из более чем 10 бортов).

Стоимость гидротермальных камней

Цена зависит от страны изготовителя:

• Самые дешёвые производятся в Китае, Средней Азии и Индии, они не особо ценятся и имеют однотипный характер выпуска. Цена около 50 долларов .
• Средняя и высокая цены уже зависят от компании. Например, изумруд гидротермальный Российской или Израильской компании будет составлять 20 долларов за карат , а компании Северной Америки могут задрать цену в 3-5 раз выше.

Исходя из цен можно прийти к выводу, что позволить себе камень может любой человек среднего достатка с небольшими накоплениями, в отличие от природных самоцветов, которые уходят к своим хозяевам по недосягаемым ценам.

Поскольку прогресс не стоит на месте, каталоги постоянно пополняются новыми экземплярами с различной цветовой гаммой. Большинство выпускаемой продукции не имеет аналогов в природе.

Заметить отличия от природного и искусственного камня без оборудования не удастся, также нельзя определить и способ изготовления, которых сейчас 3 (газовый, температурный и кислотный).

Источник

Гидротермальный драгоценный камень: аналог или подделка?

Лабораторный камень нередко путают с подделкой из стекла и пластмассы. Но это в корне неверно: гидротермальный камень является полноценным аналогом. Выращенный в лаборатории, он демонстрирует все свойства природного минерала: цвет, блеск, структуру, твердость, прозрачность. И если искусственный камень является лишь имитацией драгоценного, то синтезированный аналог — полным повторением, хоть и менее ценным и более дешевым.

Кстати, подобные выводы справедливы для всех лабораторных драгоценных камней. Например, здесь мы поделились интересными фактами и мифами о выращенных специалистами алмазах.

Основой для гидротермального минерала всегда выступает натуральное сырье. Например, в производстве синтезированного изумруда используются маленькие кусочки природного берилла. Затравку помещают в раствор вместе с другими составляющими: оксидами алюминия и бериллия, кремнеземом и хромом, и затем отправляют в автоклав, где процесс развития кристалла происходит под воздействием высокого давления (700−1400 атмосфер) и температуры (до 1000 °C).

Химические свойства гидротермальных камней и природных идентичны, визуально они также очень схожи. Разницу можно заметить только при тщательном исследовании под большим увеличением.

Отличия гидротермальных камней от натуральных

Гидротермальные камни часто превосходят природные по качеству: они более яркие и чистые. Кроме того, залежи некоторых драгоценных камней очень ограничены, и оттого стоимость минерала порой оказывается заоблачной.

Более дешевые и при этом высококачественные гидротермальные камни сегодня все чаще используются в ювелирных изделиях демократичной ценовой категории, в то время, как украшения с природными минералами может позволить себе далеко не каждый.

Какие камни чаще всего выращивают гидротермальным способом

Гидротермальные корунды (сапфиры и рубины) широко представлены на ювелирном рынке. Натуральный рубин без дефектов в природе встречается крайне редко. Синтезированные же минералы — ровные, чистые, без внутренних трещин, насыщенные, лишь с микроскопическими включениями пузырьков воздуха. Внешне же камень выглядит безупречным.

Тоже самое касается и гидротермальных изумрудов. При изучении с помощью микроскопа в них можно найти визуальные отличия от природного минерала: коричневатые примеси из-за присутствия оксида железа и включения в виде крошечных пузырьков и трубочек.

Природный изумруд, конечно, и сам по себе зачастую имеет несовершенную внутреннюю структуру, включения слюды и пирита. Но и с такими дефектами натуральный камень стоит гораздо дороже лабораторного аналога.

Широко распространено производство гидротермального горного хрусталя. Лабораторный бесцветный кварц также имеет полное совпадение со своим природным собратом как визуально, так и в строении. Современные технологии позволяют выращивать достаточно крупные кристаллы кварца, которые при этом сохраняют свой цвет и прозрачность, что довольно редко встречается в природных условиях.

В лабораториях выращивают и другие разновидности кварца: цитрины, аметисты, аметрины.

На развитие драгоценного камня в природе условиях уходят миллионы лет, а в искусственно воссозданных условиях достаточно крупный кристалл можно вырастить за несколько недель. И благодаря стремительному развитию науки, сегодня мы имеем возможность приобрести изумруд, сапфир или рубин абсолютно идентичный натуральному по химическому составу и не уступающий по красоте, за существенно меньшие деньги.

Кстати, в Германии гидротермальные изумруды уважительно называют «культурными». Сложно не заметить определенное сходство с культивированным жемчугом, в развитии которого человек также принимает непосредственное участие: многие из сортов этого драгоценного камня выращиваются на специальных фермах.

Какие камни не бывают гидротермальными?

К сожалению, далеко не любой камень получается вырастить в лабораторных условиях. Так, опалы к украшениях демократичной ценовой категории — всегда синтетическая имитация. Однако, даже если вы покупаете камень за большие деньги, важно быть уверенным в его натуральности. Для этого существует несколько способов проверки опала.

Несколько сложнее дело обстоит с алмазами. Какие только способы и материалы не используются в ювелирной индустрии, чтобы повторить или превзойти красоту этого камня. Наиболее известными и совершенно легальными имитациями являются муассанит (который даже превосходит бриллиант по внутреннему «огню») и фианит. В среднем муассанит ощутимо дороже фианита, однако и второй (если это очень качественный камень) нередко используется в достаточно дорогих украшениях известных брендов.

Если же после покупки украшения, у вас возникли сомнения в его качестве или вы заподозрили подлог, вам полезно будет узнать о том, как и в каких случаях возможен возврат ювелирных изделий. Поскольку процедура имеет свои особенности и ограничения.

Подписывайтесь на Jewellery Mag в Google Новости и Telegram-каналe, чтобы первыми узнавать о новых публикациях. Самые интересные статьи за месяц ждут вас в нашей регулярной рассылке.

Источник