способ получения цитрина

Формула изобретения

Способ получения цитрина в гидротермальных условиях из водного раствора карбоната калия в присутствии ионов железа и азотнокислого лития с добавкой оксида кобальта, содержащего трехвалентный кобальт, при температуре 300 - 350^oC и давлении 400 - 1500 атм, на ориентированные затравки, отличающийся тем, что в раствор вводят дополнительно азотнокислый марганец (Mn(NO₃)₂ 6H₂O) в количестве 0,7 - 1,2 г/л раствора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротермальным способам получения монокристаллов цитрина - разновидности монокристаллического кварца, окрашенной в желтый цвет с различными оттенками. Указанные кристаллы цитрина широко используются в качестве полудрагоценных камней в ювелирной промышленности.

Известен способ выращивания окрашенных кристаллов кварца в гидротермальных условиях из водного раствора карбоната калия в присутствии ионов железа и азотнокислого лития с добавкой, содержащей кобальт, при температуре 300-370^oC и давлении 400-1800 атм (В.С.Балицкий и др. Синтетические аналоги и имитация природных драгоценных камней.- М.: Недра, 1981, с.96-97). Недостатком данного способа является то, что получаемый по указанному способу цитрин имеет недостаточную для практического использования в ювелирной промышленности оптическую плотность окраски.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ получения цитрина в гидротермальных условиях из водного раствора карбоната калия в присутствии ионов железа и азотнокислого лития с добавкой растворимого соединения кобальта Co₃O₄ при 300-350^oC и давлении 400-1500 атм (пат. РФ N 2071511 "Способ получения цитрина", МКИ: C 30 B 7/10, 29/18, приор. 1993 г.). По данному способу получают кристаллы цитрина с оптической плотностью окраски в диапазоне 0,6-1,0 см^-1, что также не удовлетворяет требованиям ювелирной промышленности.

Технической задачей настоящего изобретения является получение высококачественного кварцевого ограночного сырья (цитрина) с оптической плотностью окраски более 1,0 см^-1, с красноватым оттенком сорта "Мадера", аналогичного природному цитрину.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения цитрина в гидротермальных условиях из водного раствора карбоната калия в присутствии ионов железа и азотнокислого лития с добавкой оксида кобальта, содержащего трехвалентный кобальт, при температуре 300-350^oC и давлении 400-1500 атм на ориентированные затравки, в раствор вводят дополнительно азотнокислый марганец (Mn(NO₃)₂ 6H₂O) в количестве 0,7 - 1,2 г/л.

Отличительным признаком данного способа является то, что в раствор дополнительно вводят азотнокислый марганец (Mn(NO₃)₂ 6H₂O) в количестве 0,7 - 1,2 г/л, который существенно повышает окислительный потенциал раствора, что способствует окислению железа до трехвалентных ионов Fe⁺³, значительно уменьшая количество ионов двухвалентного железа (F⁺²) в рабочем растворе. Как известно, именно ионы трехвалентного железа Fe⁺³, внедряясь в кристаллическую решетку, образуют центры цитриновой окраски. Наличие в рабочем растворе ионов двухвалентного железа F⁺² приводит к получению зеленовато-бурых кристаллов, что снижает потребительские свойства кварца, как сырья для ювелирной промышленности. Кроме того, использование добавки азотнокислого марганца способствует сохранению высоких скоростей роста при прочих остальных условиях.

Количество (Mn(NO₃)₂ 6H₂O), равное 0,7 - 1,2 г/л раствора, установлено опытным путем. При введении в реакционную среду Mn(NO₃)₂ 6H₂O менее 0,7 г/л получаем кристаллы с бледной красновато-желтой окраской. При введении Mn(NO₃)₂ 6H₂O более 1,2 г/л получаем кристаллы с коричневатым оттенком, которые имеют пониженные потребительские свойства и не находят значительного спроса на рынках кварцевого сырья.

Конкретный пример осуществления способа.

В автоклаве емкостью 1500 л выращивают кристаллы цитрина в водном растворе карбоната калия концентрации 8 вес.% при температуре 308^oC, давлении 1140 атм со скоростью роста около 0,73 мм/сут. В нижнюю зону автоклава вместе с кварцем вводят гематит, азотнокислый литий, добавку оксида кобальта, содержащего трехвалентный кобальт (Co₂O₃) и дополнительно азотнокислый марганец (Mn(NO₃)₂ 6H₂O) в количестве 0,7-1,2 г/л. В результате получаем высококачественные кристаллы цитрина с оптической плотностью окраски не менее 1,0 см^-1, используемые как ограночное сырье для ювелирной промышленности.

Результаты опытов сведены в таблицу.