| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2159214
СИНТЕТИЧНИЙ ювелірно-виробної МАЛАХІТ І СПОСІБ ЙОГО ОДЕРЖАННЯ
Ім'я заявника: Акціонерне товариство закритого типу "Женаві"
Ім'я винахідника: Протопопов Е.Н .; Протопопова В.С .; Соколов В.В .; Петров Т.Г .; Нардів А.В.
Ім'я патентовласника: Акціонерне товариство закритого типу "Женаві"
Адреса для листування: 197136, Санкт-Петербург, а / с 88, Новосельцеву О.В
Дата початку дії патенту: 2000.02.09
Використання: синтетичні камені для ювелірної промисловості і декоративно-прикладного мистецтва. Основну вуглекислу мідь розчиняють у водному розчині карбонату амонію при надлишковому мольному зміст аміаку в 1,5-8 разів по відношенню до мольному змістом вуглекислоти. Отриманий розчин випарюють при 40-95 ° С із змінною швидкістю. Утворюється полікристалічний агрегат синтетичного малахіту. Синтетичний малахіт містить основну вуглекислу мідь і домішки при наступному співвідношенні компонентів, вагу. %: Сu 2 [СО 3] (ОН 2) - 99,99-99,5; домішки - 0,01-0,50. При цьому синтетичний малахіт в домішки містить Fe 2 O 3 і Na 2 O, щільність синтетичного малахіту становить 3,9-4,1 г / см 3, твердість по Моосу - 4,0, мікротвердість - 216-390 кг / мм 2, максимум спектра відбиття поверхні синтетичного малахіту - 490-525 нм, ізностойкость синтетичного малахіту в порівнянні з зносостійкістю природного малахіту - 105-150%, а полируемость синтетичного малахіту по відношенню до поліруємості природного малахіту становить 105-150%. Синтетичний малахіт містить чергуються світло-і темно-зелені шари, а його поверхня у відбитому світлі проявляє плисовий муаровий ефект.
ОПИС ВИНАХОДИ
Група винаходів відноситься до виготовлення синтетичних ювелірно-виробних каменів для ювелірної промисловості і декоративно-прикладного мистецтва.
Винаходи можуть знайти застосування при виготовленні та реставрації інтер'єрів квартир і будинків, ювелірних виробів, біжутерії, сувенірів, предметів декоративно-прикладного мистецтва.
Малахіт є мінерал з класу карбонатів хімічного складу Cu 2 [CO 3] (OH) 2 або CuCO 3 · Cu (OH) 2, що містить 71,9% CuO (Cu 57,4%), 19,9% CO 2, 8,2% H 2 O і до 10% домішки у вигляді CaO, Fe 2 O 3, SiO 2. Кристалізується в моноклінної системі, кристали рідкісні і мають голчастий або призматичний вигляд. Звичайні скрито- і мелкокристаллические ниркоподібні натічні скориночки, сталактідоподобние агрегати, ритмічно полосчатие з радіально-волокнистою структурою.
Колір природного щільного малахіту яскраво-зелений, блакитно-зелений до темного, іноді буро-зеленого. Зміна кольору по різних зонах і верствам малахіту створює на зрізах і полірованих площинах химерний малюнок. Блиск у агрегатів шовковистий (плисовий малахіт), оксамитовий, тьмяний, у кристалів - алмазний, що переходить в скляний. Твердість за мінералогічною шкалою Мооса 3,5 - 4,0; щільність 3900-4100 кг / м 3.
У природі малахіт зустрічається в приповерхневої зоні окислення сульфідних мідних руд. Великі скупчення щільного малахіту дуже рідкісні і утворюються шляхом заміщення вапняків сульфатними розчинами міді в зоні окислення великих родовищ міді, чим пояснюється наявність в природному малахіт домішок у вигляді CaO, Fe 2 O 3, SiO 2. Зазвичай зустрічається в невеликій кількості в розсіяному стані у вигляді нальотів, прімазок, невеликих скупчень, землистий мас в суміші з іншими гіпергенними мінералами. Лише зрідка зустрічаються щільні скупчення малахіту вагою до 50 т (Медноруднянск, Нижній Тагіл, Гумешевского рудники на Уралі) [Великої радянської енциклопедії, с. 276].
Щільний, зонально-концентричний натічний малахіт у вигляді досить великих мас представляє велику цінність як гарний камінь, що вживається для ювелірних і декоративно-художніх виробів (вставки, намиста, стільниці, вази, облицювання колон і ін.).
Відомі великі родовища малахіту в Заїрі, на півдні Австралії, в Казахстані і в США. Родовища малахіту на Уралі (Медноруднянскіе і Гумешевского рудники) в даний час практично повністю вироблені.
У зв'язку з цим виникає актуальна проблема розробки технологій отримання синтетичного ювелірно-виробного малахіту, аналогічного за своїми показниками природному малахіту.
Відомі способи отримання синтетичних ювелірно-виробних матеріалів, які полягають в кристалізації з розплавів солей або з високотемпературних водних розчинів [Н. І. Корнілов, Ю. П. Солодова. Ювелірні камені. - М .: "Надра", 1987, с. 259-276]. Однак для отримання малахіту дані методи непридатні, оскільки малахіт розкладається при температурі 100-110 o C без плавлення, а в воді практично не розчинний.
Відомі способи отримання монокристалів малахіту в умовах низькотемпературного гідротермального синтезу [Ruszala P., Kostiner E. The hydrothermal synthesis of single crystals of ozurite and malachite . J. Cryst Growth. 1 974 / 26. N 1, s. 155-156].
Відомий спосіб виготовлення синтетичного малахіту в вигляді окремих частинок і їх співосадження з невеликою кількістю однорідно розсіяного вісмуту, використовуваних як ядер для подальшого вирощування при підвищених температурах і подальшого конвертування в мідний ацетиленовий комплекс, який використовується як каталізатор етілінірованія [Патент США N 4107082, B 01 J 27/20, 15.08.78].
Відомі агломерати кристалів малахіту і їх отримання, містять 1-7% (BiO) 2 CuCO 3 і 0,5-3,5% SiO 2, що мають середній розмір 15 мкм, який використовується в якості каталізаторів в хімічних виробництвах [Патент США N 4536491, У 01 J 21/20, C 04 C 33/04, 20.08.85].
Відомий спосіб виробництва малахіту або малахітоподобних виробів, що включає перемелювання природного малахіту до частинок 10-100 мікрон, розподіл пудри в прозорому лаку, забарвленням їм Ізготавляются предметів, висушування і нанесення на поверхню візерунків або масок, що відтворюють текстуру природного малахіту [Патент EP N 0856363, B 05 D 5/05, B 44 F 9/04, 1998-08-05].
Даними способами не вдається отримати малахіт, придатний для використання в якості ювелірно-виробного матеріалу.
Найбільш близьким за технічною сутністю і досягається при використанні технічного результату (прототипом) є спосіб отримання полікристалічного малахіту, що полягає в розчиненні вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію, що містить рівні молярний частки амонію і карбонат-іона з подальшим випаровуванням розчину при нагріванні, в результаті чого виходить пухкий осад полікристалічного малахіту [Чирвінський П. Н. Штучне отримання мінералів в XIX столітті. - Київ. Університет, 1903-1906].
Недоліком даного способу-прототипу, а й усіх інших відомих способів є неможливість отримання щільного матеріалу, аналогічного за своїми показниками природному малахіту і придатного для використання в ювелірно-виробних цілях.
Зокрема, недоліками способу-прототипу є слабке зрощення між окремими кристалами і Сфероліти в образующемся поликристаллическом осаді малахіту, його висока пористість і низька механічна міцність (після висихання осад легко розтирається пальцями), що робить його непридатним для ювелірно-виробних цілей. Іншим недоліком відомого способу є однотонність виходить осаду, що має блідо-зелений колір, на відміну від щільного полікристалічного агрегату природного малахіту, ювелірно-виробні різновиди якого характеризуються наявністю чергуються яскравих світло-зелених і темно-зелених смуг або шарів.
Основна технічна проблема (не вирішення до теперішнього часу винахідницька задача), що стримує розширення застосування малахіту в ювелірно-виробних і декоративно-художніх цілях, полягає в тому, що відомі до теперішнього часу способи не дозволяють виготовляти синтетичний щільний полікристалічний малахіт аналогічний за фізико-механічними і споживчими властивостями природному ювелірно-виробного малахіту.
Метою групи винаходів (необхідний технічний результат, який досягається при використанні винаходів) є забезпечення можливості отримання синтетичного щільного полікристалічного ювелірно-виробного малахіту, що характеризується чергуванням яскравих світло-зелених і темно-зелених смуг з контрастними колірними переходами між шарами і не відрізняється за своїм фізікомеханіческіх і ювелірно -Художнє властивостями від кращих сортів ювелірно-виробних різновидів природного малахіту.
Поставлена мета і необхідний технічний результат досягаються тим, що синтетичний ювелірно-виробний малахіт, який представляє собою полікристалічний агрегат, що містить основну вуглекислу мідь Cu 2 (CO 3] (OH) 2 і домішки, відповідно до винаходу синтетичний малахіт містить основну вуглекислу мідь і домішки при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:
Cu 2 [CO 3] (OH) 2 - 99,99-99,5
Домішки - 0,01 - 0,50
При цьому синтетичний малахіт в якості домішки містить Fe 2 O 3 і Na 2 O, щільність синтетичного малахіту становить 3,9 - 4,1 г / см 3, твердість по Моосу 4,0, мікротвердість 216 - 390 кг / мм 2, максимум спектра відбиття синтетичного малахіту 490 - 525 нм, зносостійкість синтетичного малахіту в порівнянні з ізностойкостью природного малахіту 105-150%, а полируемость синтетичного малахіту по відношенню до поліруємості природного малахіту становить 105 - 150%.
При цьому синтетичний малахіт містить чергуються світло-зелені і темно-зелені шари, а його поверхня у відбитому світлі проявляє "плисовий" (муаровий) ефект.
Характерною особливістю синтетичного малахіту є його отримання шляхом розчинення основний вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію, містить надмірну мольное вміст аміаку по відношенню до мольному змістом вуглекислоти, і подальшого випарювання розчину при нагріванні з утворенням полікристалічного агрегату синтетичного, внаслідок чого межкристаллической простір синтетичного малахіту містить залишковий іон амонію.
Поставлена мета і необхідний технічний результат досягаються і тим, що за способом отримання синтетичного ювелірно-виробного малахіту, що включає розчинення основний вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію і подальше випарювання отриманого при цьому розчину з утворенням полікристалічного агрегату синтетичного малахіту, відповідно до винаходу розчинення основний вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію проводять при надлишковому мольному зміст аміаку в 1,5-8 разів по відношенню до мольному змістом вуглекислоти.
При цьому випарювання розчину основний вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію з надлишком аміаку проводять при температурі 40 - 95 o C, переважно при температурі 60 - 80 o C, причому випарювання розчину основний вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію з надлишком аміаку проводять зі змінною швидкістю із забезпеченням можливості отримання синтетичного малахіту з чергуються світло-зеленими і темно-зеленими шарами, а для забезпечення можливості отримання контрастних колірних переходів між шарами синтетичного малахіту при переході до вирощування чергового шару швидкість випаровування розчину основний вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію змінюють з надлишком аміаку не менше ніж в 1,2 рази в порівнянні зі швидкістю випарювання при кристалізації попереднього шару синтетичного малахіту.
Підтвердження ефективності винаходів, можливість промислової реалізації винаходів і можливість практичного досягнення необхідного технічного результату підтверджуються наведеними нижче прикладами реалізації винаходів.
При виготовленні синтетичного ювелірно-виробного малахіту по винаходу використовують порошкоподібну основну вуглекислу мідь Cu 2 (OH) 2 CO 3 по ГОСТ 8927-79, карбонат амонію (NH 4)2 CO 3 по ГОСТ 3770-78 і 25% -ний водний розчин аміаку NH 4 OH по ГОСТ 3760-79.
приклад 1
Основну вуглекислу мідь Cu 2 (OH) 2 CO 3 розчиняли в розчині карбонату амонію (NH 4)2 CO 3, що містить молярний надлишок аміаку NH 3 по відношенню до мольному змістом вуглекислоти CO 2. Мольне вміст аміаку по відношенню до мольному змістом вуглекислоти для умов даного прикладу 1,5. Суміш перемішували до повного розчинення основний вуглекислої міді. Випарювання розчину проводили при температурі 40 o C. Для отримання чергуються світло-і темно-зелених смуг процес випарювання проводили зі змінною швидкістю, варьируемой в діапазоні зміни в 1,2 раз по відношенню до швидкості випаровування на попередньому етапі отримання світлої або темної смуги (шару ). Процес випарювання продовжували до припинення виділення парів аміаку. Припинення виділення парів аміаку свідчить про повну розкладанні меднокарбонатноамміачних комплексів, що утворюються в процесі розчинення основний вуглекислої міді в розчині карбонату амонію, що призводить до утворення щільного полікристалічного агрегату основний вуглекислої міді, що представляє собою ювелірно-виробний синтетичний малахіт. Після закінчення процесу випарювання залишилася водну частину відокремлювали від синтетичного малахіту і проводили його аналіз на відповідність параметрам еталонного зразка природного малахіту, представленого в базі даних ICDD, N 41-1390.
Показники отриманого за прикладом 1 синтетичного малахіту представлені в Таблиці 1.
приклад 2
Умови прикладу 2 аналогічні умовами Прикладу 1, але ставлення мольного вмісту аміаку до мольному змістом вуглекислоти для умов даного прикладу склало 4,0.
Показники отриманого за прикладом 2 синтетичного малахіту представлені в Таблиці 1.
приклад 3
Умови Прикладу 3 аналогічні умовами Прикладу 1, але ставлення мольного вмісту аміаку до мольному змістом вуглекислоти для умов даного прикладу склало 8,0.
Показники отриманого за прикладом 3 синтетичного малахіту представлені в Таблиці 1.
приклад 4
Умови Прикладу 3 аналогічні умовами Прикладу 1, але ставлення мольного вмісту аміаку до мольному змістом вуглекислоти для умов даного прикладу склало 4, а випарювання проводили при температурі 60 o C.
Показники отриманого за прикладом 4 синтетичного малахіту представлені в Таблиці 1.
приклад 5
Умови Прімера 5 аналогічні умовам Прикладів 1 і 4, але випарювання проводили при температурі 80 o C.
Показники отриманого за прикладом 5 синтетичного малахіту представлені в Таблиці 1.
приклад 6
Умови Прімера 6 аналогічні умовам Прикладів 1 і 4, але випарювання проводили при температурі 95 o C.
Показники отриманого за прикладом 6 синтетичного малахіту представлені в Таблиці 1.
Крім цього, проведені рентгенодіфрактометріческіе дослідження показали ідентичність рентгенограм природного і синтетичного малахіту.
Практично всі оптичні константи синтетичного малахіту аналогічні оптичним констант природного малахіту.
і як і природний малахіт, синтетичний малахіт в відновному полум'ї плавиться і дає корольок міді. Змочений HCl, синтетичний малахіт забарвлює полум'я в блакитний колір. При нагріванні в скляній трубці синтетичний малахіт виділяє воду і чорніє, в соляній кислоті розчиняється з шипінням.
Таким чином, винаходи дозволяють отримувати синтетичний малахіт з фізико-хімічними властивостями, характерними для природного малахіту, але синтетичний малахіт відрізняється від природного підвищеної мікротвердістю, підвищену зносостійкість і кращої полірованим, що пояснюється більш низьким вмістом домішок і іншим якісним складом домішок.
В цілому, з огляду на новизну і неочевидність винаходів, істотність всіх загальних і приватних ознак винаходів, показану в розділі "Суть винаходу", а й показану в розділі "Приклади реалізації винаходів" здійсненність винаходу, впевнене рішення поставлених завдань і отримання нового технічного результату, заявлена група винаходів, на нашу думку, задовольняє всім вимогам охороноздатності, що пред'являються до винаходів.
Проведений аналіз показує і, що всі загальні і приватні ознаки винаходів є суттєвими, так як кожен з них необхідний, а всі разом вони не тільки достатні для досягнення мети винаходів, а й дозволяють реалізувати групу винаходів промисловим способом.
Крім цього, аналіз сукупності істотних ознак групи винаходів і досягається за її використанні технічного результату показує наявність єдиного винахідницького задуму, тісний і нерозривний зв'язок між винаходами і призначеного способу безпосередньо для отримання синтетичного ювелірно-виробного малахіту, що дозволяє об'єднати два винаходи в одній заявці.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Синтетичний ювелірно-виробний малахіт, який представляє собою полікристалічний агрегат, що містить основну вуглекислу мідь Cu 2 [CO 3] (OH) 2 і домішки, що відрізняється тим, що синтетичний малахіт містить основну вуглекислу мідь і домішки при наступному співвідношенні компонентів, мас.% :
Cu 2 [CO 3] (OH) 2 - 99,99 - 99,5
Домішки - 0,01 - 0,50
2. Синтетичний малахіт по п.1, що відрізняється тим, що домішки синтетичного малахіту містять Fe 2 O 3 і Na 2 O.
3. Синтетичний малахіт по п.1 або 2, який відрізняється тим, що щільність синтетичного малахіту становить 3,9 - 4,1 г / см 3.
4. Синтетичний малахіт по кожному з пп.1 - 3, що відрізняється тим, що твердість синтетичного малахіту по Моосу становить 4.
5. Синтетичний малахіт по кожному з пп.1 - 4, який відрізняється тим, що мікротвердість синтетичного малахіту становить 216 - 390 кг / мм 2.
6. Синтетичний малахіт по кожному з пп.1 - 5, що відрізняється тим, що максимум спектра відбиття синтетичного малахіту становить 490 - 525 нм.
7. Синтетичний малахіт по кожному з пп.1 - 6, який відрізняється тим, що зносостійкість синтетичного малахіту в порівнянні з зносостійкістю природного малахіту становить 105 - 150%.
8. Синтетичний малахіт по кожному з пп.1 - 7, який відрізняється тим, що полируемость синтетичного малахіту по відношенню до поліруємості природного малахіту становить 105 - 150%.
9. Синтетичний малахіт по кожному з пп.1 - 8, який відрізняється тим, що синтетичний малахіт містить чергуються світло-і Темно-зелені шари.
10. Синтетичний малахіт по кожному з пп.1 - 9, який відрізняється тим, що поверхня синтетичного малахіту в відбитому світлі проявляє плисовий муаровий ефект.
11. Синтетичний малахіт по кожному з пп.1 - 10, відрізняється тим, що він отриманий шляхом розчинення основний вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію, містить надмірну мольное кількість аміаку по відношенню до мольному змістом вуглекислоти, і подальшого випаровування одержаного при цьому розчину при нагріванні з утворенням полікристалічного агрегату синтетичного малахіту.
12. Синтетичний малахіт по кожному з пп.1 - 11, відрізняється тим, що межкристаллической простір синтетичного малахіту містить залишковий іон амонію.
13. Спосіб отримання синтетичного ювелірно-виробного малахіту, що включає розчинення основний вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію і подальше випарювання розчину з утворенням полікристалічного агрегату синтетичного малахіту, що відрізняється тим, що розчинення основний вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію проводять при надлишковому мольному зміст аміаку по відношенню до мольному змістом вуглекислоти.
14. Спосіб за п.13, який відрізняється тим, що розчинення основний вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію проводять при надлишковому мольному зміст аміаку в 1,5 - 8 разів по відношенню до мольному змістом вуглекислоти.
15. Спосіб за п пп.13 - 14, який відрізняється тим, що випарювання розчину основний вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію проводять при 40 - 95 o С.
16. Спосіб за п.15, який відрізняється тим, що випарювання розчину основний вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію проводять переважно при 60 - 80 o С.
17. Спосіб за п пп.13 - 16, який відрізняється тим, що випарювання розчину основний вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію проводять зі змінною швидкістю з можливістю отримання синтетичного малахіту з чергуються світло-і темно-зелений шарами.
18. Спосіб за п.17, який відрізняється тим, що для забезпечення можливості отримання контрастних колірних переходів між шарами синтетичного малахіту при переході до вирощування чергового шару швидкість випаровування розчину основний вуглекислої міді у водному розчині карбонату амонію змінюють не менше ніж в 1,2 рази по порівняно зі швидкістю випарювання при кристалізації попереднього шару синтетичного малахіту.
19. Спосіб за п пп.13 - 18, який відрізняється тим, що отримують синтетичний малахіт по кожному з пп.1 - 12.
Версія для друку
Дата публікації 03.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.