Способ получения цветного хромдиопсидового стекла (варианты)

Изобретение относится к использованию минерального сырья хромдиопсида (магний-кальциевый силикат состава MgCaSi2O6, содержащий примесь хрома) для получения ювелирного поделочного материала в виде плавленых цветных однородных окрашенных стеклообразных образцов. Зеленое хромдиопсидовое стекло получают плавлением с использованием высокочастотного нагрева минерального хромдиопсидового сырья в стеклоуглеродном тигле в инертной атмосфере с последующим перегревом расплава до температуры 1600°С, выдержкой расплава при этой температуре до его осветления и закалкой расплава выключением высокочастотного нагрева, обеспечивающим в течение до трех минут охлаждение расплава до 600°С. Синее хромдиопсидовое стекло получают плавлением с использованием высокочастотного нагрева минерального хромдиопсидового сырья в стеклоуглеродном тигле в инертной атмосфере с последующим перегревом расплава до температуры 1700°С, выдержкой расплава при этой температуре до его осветления, снижением температуры расплава до 1600°С и последующей закалкой расплава выключением высокочастотного нагрева, обеспечивающим в течение до трех минут охлаждение расплава до 600°С. Техническим результатом является получение ювелирного поделочного материала в виде прозрачных стеклообразных однородных окрашенных образцов хромдиопсида зеленого и синего цвета с сохранением свойств, присущих хромдиопсиду, для поделочных материалов. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к использованию минерального сырья хромдиопсида (магний-кальциевый силикат состава MgCaSi2O6, содержащий примесь хрома) для получения ювелирного поделочного материала в виде плавленых цветных однородных окрашенных стеклообразных образцов.

Ярко-зеленые кристаллы хромдиопсида нашли применение в ювелирных изделиях. Однако качественные кристаллы обычно имеют небольшие размеры, их величина редко превышает 7-8 см.

Основная порода минерала хромдиопсида представляет собой зеленого цвета зернисто-слоистую неоднородную массу, легко скалывающуюся по плоскостям, с белесыми примесными прожилками, которая в лучшем случае используется в качестве поделочного камня для художественных изделий.

Известно использование диопсида и его хромсодержащей разновидности в качестве окрашивающего компонента в составе шихты при получении различных цветных силикатных декоративных стекол и стеклокерамики (см., например, SU №1523542, SU №1530588, RU №2377195, RU №2465227).

О получении диопсида MgCaSi2O6 в стеклообразном состоянии хорошо известно, как и о получении стекол в во всей области составов системы MgSiO3 – CaSiO3, например, в работе L. Cormier, G.J. Cuello, Geochimica et Cosmochimica Acta, v. 122, 2013, p. 498-510 стекла получены плавкой шихты, содержащей исходные материалы (SiO, CaCO и MgO) в платино-родиевых тиглях и закалкой нижней части тигля в холодной воде.

В ювелирной области техники используется множество приемов для улучшения физических и/или эстетических свойств природных минералов, например, облучением электронным пучком, облучением ионами металлов, нейтронной бомбардировкой, термообработкорй и тому подобные. Однако, не существует известных методов обработки или улучшения качества природного хромдиопсида.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, является получение поделочного материала в виде прозрачных стеклообразных однородных окрашенных образцов хромдиопсида зеленого и синего цвета с сохранением величины показателя преломления, твердости, присущих хромдиопсиду для поделочных материалов. При этом, чтобы получить хромдиопсид в стеклообразном состоянии при отсутствии стеклообразующих добавок необходимо обеспечить высокие скорости охлаждения расплава.

В предлагаемом способе зеленое хромдиопсидовое стекло получают плавлением минерального хромдиопсидового сырья с последующим перегревом расплава до температуры 16000С в стеклоуглеродном тигле в инертной атмосфере с использованием высокочастотного нагрева, выдержкой расплава при этой температуре до его осветления и закалкой расплава выключением высокочастотного нагрева, обеспечивающей в течение до трех минут охлаждение расплава до 6000С.

Другим вариантом изобретения является получение синего хромдиопсидового стекла плавлением минерального хромдиопсидового сырья с последующим перегревом расплава до температуры 17000С в стеклоуглеродном тигле в инертной атмосфере с использованием высокочастотного нагрева, выдержкой расплава при этой температуре до его осветления, снижением температуры расплава до 16000С и последующей закалкой расплава выключением высокочастотного нагрева, обеспечивающей в течение до трех минут охлаждение расплава до 6000С.

Состав хромдиопсидового сырья влияет на температуру плавления сырья. Для чистого диопсида температура плавления от соотношения кальция к магнию изменяется в пределах 1540–15700С. Чтобы сократить время осветления расплава за счет удаления газовых примесей, расплавления тугоплавких примесных частиц, применятся небольшой перегрев расплава до 16000С - температуры, при которой расплав еще не реагирует со стенками стеклоуглеродного тигля. Кроме того, при перегреве расплав хромдиопсида становится менее вязким, что содействует более быстрому осветлению расплава.

Перегрев расплава до 17000С приводит к частичному восстановлению ионов Cr3+ до Cr2+ за счет взаимодействия шихты со стенками стеклоуглеродного тигля и в результате закалки к получению синего хромдиопсидового стекла.

Использование стеклоуглеродного тигля, гладкая поверхность которого и инертность к расплаву при температуре плавления хромдиопсида позволяет исключить прилипание стекла к тиглю.

Использование высокочастотного нагрева позволяет мгновенно отключить подачу мощности на водоохлаждаемый индуктор, что обеспечивает высокую скорость охлаждения расплава для получения стекла. Изменение температуры расплава при закалке составляет в первую минуту от 16000С до 11000С, за вторую минуту до 8000С, за третью минуту до менее 6000С. Такие скорости охлаждения расплава обеспечивают сохранение стеклообразного состояния хромдиопсида.

Исследования показали, что возможно проведение процесса без перегрева при температуре плавления, но это приводит к увеличению времени до осветления расплава и увеличению времени контакта расплава со стенками тигля.

На фиг. 1 представлены дифрактограммы: 1 – исходный хромдиопсид, 2 – аморфное хромдиопсидовое стекло (съемка под п/э пленкой, пики от нее); на фиг. 2 - ИК- спектры: 1, 3 – аморфные зеленое и синее стекла, 2 – исходный хромдиопсид; на фиг. 3 - Cr Kα рентгеновские эмиссионные спектры зеленого (1) и синего (2) хромдиопсидовых стекол.

Суть предлагаемого способа получения цветных хромдиопсидовых стекол раскрывается примерами их получения.

Пример 1. Измельченное хромдиопсидовое сырье, содержащее по результатам анализа, масс.%: Si- 21.5; Ca – 13.6; Mg – 10.2; Fe – 0.8; Al – 0.8; Na – 0.7; Cr – 0.3; C – 3.6; O – 48.5, массой 3 г загружают в стеклоуглеродный тигель диаметром 15 мм, высотой 26 мм, который помещают в кварцевом реакторе в графитовую трубку, нагреваемую высокочастотным индуктором. Подачей высокочистого аргона в реактор вытесняется воздух и создается инертная атмосфера для предотвращения выгорания графитового нагревателя и стеклоуглеродного тигля. Затем после включения высокочастотного нагрева тигель с шихтой нагревается до 7000С, равномерная подача мощности на индуктор через каждые 5 минут обеспечивает дальнейший нагрев тигля со скоростью порядка 300/мин до 16000С при которой расплав выдерживается до его осветления примерно в течение 5 мин. с последующей закалкой расплава путем выключения индукционного нагрева. После охлаждения из тигля легко извлекается прозрачное равномерно окрашенное зеленого цвета хромдиопсидовое стекло в форме плосковыпуклой линзы. Потеря массы после плавки образца не превышала 0,5%.

Пример 2. В отличие от примера 1 хром диопсид массой 3 г в процессе нагрева перегрет на 100 градусов, при 17000С наблюдалось образование газообразных пузырьков на дне тигля, которые всплывали на поверхность расплава и схлопывались, после снижения температуры расплава до 16000С образование пузырьков прекращалось и расплав закаливался выключением нагрева. После охлаждения образец извлекался и представлял собой равномерно окрашенное прозрачное синего цвета стекло также в форме плосковыпуклой линзы.

Для исследований зеленое и синее хромдиопсидовые стекла отожжены при 500-6000С для снятия напряжений. Шлифовкой и полировкой приготовлены плоско параллельные образцы для оптических и электронного строения исследований. Рентгенофазовым анализом (фиг. 1) и ИК спектрами (фиг. 2) подтверждено аморфное состояние стекол. Изменение зарядового состояния примеси хрома (фиг. 3) ответственно за изменение окраски стекла в синий цвет.

1. Способ получения цветного зеленого хромдиопсидового стекла плавлением с использованием высокочастотного нагрева минерального хромдиопсидового сырья в стеклоуглеродном тигле в инертной атмосфере с последующим перегревом расплава до температуры 1600°С, выдержкой расплава при этой температуре до его осветления и закалкой расплава выключением высокочастотного нагрева, обеспечивающим в течение до трех минут охлаждение расплава до 600°С.

2. Способ получения цветного синего хромдиопсидового стекла плавлением с использованием высокочастотного нагрева минерального хромдиопсидового сырья в стеклоуглеродном тигле в инертной атмосфере с последующим перегревом расплава до температуры 1700°С, выдержкой расплава при этой температуре до его осветления, снижением температуры расплава до 1600°С и последующей закалкой расплава выключением высокочастотного нагрева, обеспечивающим в течение до трех минут охлаждение расплава до 600°С



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к получению стеклянной подложки, покрытой слоем цветного стекла. Способ нанесения слоя цветного стекла на поверхность стеклянной подложки осуществляется путём пиролиза в пламени раствора, содержащего по меньшей мере один предшественник оксида кобальта, оксида железа, оксида марганца, оксида хрома, оксида серебра, оксида меди, оксида золота или оксида селена, индивидуально или в виде смеси нескольких из них в виде металлоорганических соединений и/или соли.
Изобретение относится к синему стеклу. Синее стекло содержит следующие компоненты, мас.

Стекло // 2663515
Изобретение относится к технологии силикатов, а именно к производству стекол, которые могут быть использованы для изготовления изделий декоративно-художественного назначения.

Изобретение относится к технологии силикатов, а именно к производству стекол, которые могут быть использованы для изготовления изделий декоративно-художественного назначения.

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к способам приготовления шихты для производства оптического, окрашенного в массе стекла. Технический результат - обеспечение стабильности технологического процесса при производстве окрашенного оптического стекла с заданными спектральными характеристиками.

Изобретение относится к шихте для производства стекла. Шихта для получения цветного стекла содержит, мас.

Изобретение относится к оптически прозрачным стеклокристаллическим материалам магнийалюмосиликатной системы. Предлагается прозрачный ситалл, содержащий, мас.%: SiO2 40-50; Al2O3 10-15; MgO 6-10; ZnO 20-25; Na2O 0,5-3; TiO2 3-9; ZrO2 1-6; As2O3 0,1-1.

Изобретение относится к области технологии силикатов и касается производства стекла, которое может быть использовано для изготовления изделий хозяйственно-бытового и декоративно-художественного назначения.

Стекло // 2642585
Изобретение относится к технологии силикатов и касается составов стекол, которые могут быть использованы для изготовления изделий хозяйственно-бытового назначения.

Изобретение относится к технологии цветного стекла, которое может быть использовано, например, для изготовления посуды, художественных изделий. Зеленое стекло содержит, мас.%: SiO2 64,6-66,3; СаО 4,3-7,0; MgO 0,5-1,5; Na2O 11,0-15,0; K2O 0,5-1,0; Pr2O3 3,5-4,2; Cr2O3 0,2-0,4; В2O3 9,0-11,0.

Изобретение относится к области энергетики, а также к процессам горения для плавления стекла. Горелка (1) для погружного горения содержит по меньшей мере одну трубку (5, 9) для подачи окислителя, по меньшей мере одну трубку (7) для подачи топлива, головку горелки, имеющую внешнюю оболочку (13), причем трубки (5, 7, 9) для подачи топлива и окислителя соединены встык с головкой горелки, по меньшей мере две, предпочтительно по меньшей мере три периферийные направленные наружу форсунки (21), причем каждая из форсунок имеет выпускное отверстие (23) форсунки, причем выпускные отверстия (23) форсунок расположены по периметру внешней оболочки (13) головки горелки, причем ось (22) выпускных отверстий форсунки наклонена под углом 5-30° к горизонтали и причем форсунки (21), применяемые в головке горелки, соединены с трубкой (5, 9) для подачи окислителя и с трубкой (7) для подачи топлива.
Изобретение относится к способу получения силикатного стекла. Способ включает дозирование, усреднение и смешивание компонентов шихты, гранулирование шихты, подачу гранулированной шихты в питатель плазменного реактора и плавление шихты в плазменном реакторе отходящим потоком плазмообразователя в течение 1 часа.

Группа изобретений относится к способу непрерывной плавки в барботажном слое силикатных материалов для получения теплоизоляционного волокна и печи для непрерывной плавки в барботажном слое силикатных строительных расплавов для получения теплоизоляционного волокна.

Изобретение относится к огнеупорному изделию на основе бета-глинозёма, которое выполнено в виде блока формования стеклянного листа путем переливания. Огнеупорное изделие имеет общее содержание Al2O3 приблизительно от 50 до 97%, причем Al2O3 содержит альфа-Al2O3 и бета-глинозем.

Изобретение относится к способу получения однородного стекла. Способ включает составление шихты, варку исходного стекла заданного состава для получения стеклогранулята, его диспергирование.
Изобретение относится к способу получения особо чистых халькогенидных стекол системы германий-селен. Способ включает загрузку компонентов шихты в вакуумированный кварцевый реактор, синтез стеклообразующего расплава, его гомогенизирующее плавление и закалку.
Изобретение относится к особо чистым стеклам для инфракрасной оптики. Технический результат – снижение содержания оптически активных примесей.

Изобретение относится к области получения фторидных стекол с широким диапазоном пропускания. Технический результат изобретения заключается в получении оптически прозрачных стекол без кислородсодержащих примесей с расширенным диапазоном пропускания от 0,21 мкм до 7,5 мкм для фторцирконатного стекла и от 0,225 мкм до 8 мкм для фторгафнатного стекла.

Изобретение относится к способам производства окрашенного в массе стекла и может использоваться в производстве стеклянной тары и листового стекла, вырабатываемого флоат-методом.

Изобретение относится к способу получения кремнеземистого расплава для кварцевой керамики. Технический результат - получение химически однородного кремнеземистого расплава при низких энергозатратах.
Изобретение относится к области плавки стекла, предназначенного для преобразования в минеральную вату путем волокнообразования. Способ получения стекла включает стадию электроварки с использованием электродов, погруженных в стекломассу из способной к стеклованию смеси материала шихты.

Изобретение относится к использованию минерального сырья хромдиопсида для получения ювелирного поделочного материала в виде плавленых цветных однородных окрашенных стеклообразных образцов. Зеленое хромдиопсидовое стекло получают плавлением с использованием высокочастотного нагрева минерального хромдиопсидового сырья в стеклоуглеродном тигле в инертной атмосфере с последующим перегревом расплава до температуры 1600°С, выдержкой расплава при этой температуре до его осветления и закалкой расплава выключением высокочастотного нагрева, обеспечивающим в течение до трех минут охлаждение расплава до 600°С. Синее хромдиопсидовое стекло получают плавлением с использованием высокочастотного нагрева минерального хромдиопсидового сырья в стеклоуглеродном тигле в инертной атмосфере с последующим перегревом расплава до температуры 1700°С, выдержкой расплава при этой температуре до его осветления, снижением температуры расплава до 1600°С и последующей закалкой расплава выключением высокочастотного нагрева, обеспечивающим в течение до трех минут охлаждение расплава до 600°С. Техническим результатом является получение ювелирного поделочного материала в виде прозрачных стеклообразных однородных окрашенных образцов хромдиопсида зеленого и синего цвета с сохранением свойств, присущих хромдиопсиду, для поделочных материалов. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх