Искусственный малахит изготовление. Искусственный малахит

«Хозяйка медной горы» из сказки и подумать не могла, что люди, не добравшись до ее сокровищ в горах, начнут подделывать ее гордость – . Но имитации минерала нередко пытаются выдать за оригинал. А у вас есть дома изделие из малахита? Если есть, то за вас можно быть спокойным. Ведь малахит - это камень здоровья и защитник от всяческих напастей. Главное - при покупке камня знать, как малахит отличить от подделки.

Спрос на минерал по-прежнему велик, но крупные месторождения по большей части уже исчерпаны. Поэтому, восполняя дефицит на прилавках, все чаще появляются искусственные аналоги. Необычный малахитовый цвет всегда радует глаз в поделках и ювелирных украшениях. Но платить высокую цену за подделку неприятно. Есть несколько критериев, как отличить натуральный малахит от подделки.

Как выглядит настоящий минерал

Натуральный малахит не просвечивает, имеет небольшую плотность, которая облегчает его обработку. На обработанной поверхности минерала открывается причудливый узор из размывчатых изогнутых колец, окрашенных в разные оттенки зеленого. Цвет переливается и плавно переходит из почти бесцветного до темного изумрудно-зеленого. Все это в строгой последовательности, каждое кольцо имеет свой оттенок, будто искусный художник тщательно прорисовал узор. Одноцветные фрагменты встречаются редко.

До обработки образец может иметь стеклянный блеск. Но после полировки он приобретает нежный шелковистый отблеск. Камень чувствителен к нагреванию и может частично разрушиться в горячей воде.

В эпоху Советского Союза славился , который добывался вблизи Свердловска. На сегодняшний день главные поставки минерала идут из Заира. Камни добывают также в США, Намибии, Чили, Австралии, Зимбабве, Казахстане и Урале.

Цветовые оттенки подскажут, как отличить малахит от его аналога. Производства имитаций поставлены на поток, о разнообразии цветов тут не задумываются.

Поэтому камни, похожие на малахит, окрашивают в 2-3 зеленых оттенка и не более. Присмотритесь внимательно к образцу: если в нем чередуются только три варианта зеленого цвета, то у вас в руках поддельный минерал. Природный камень имеет узор из линий схожих, но неодинаковых оттенков изумрудного цвета. Количество вариантов гаммы зеленого доходит до десяти и более.

Прессованный минерал

Часто, когда покупатель сомневается в подлинности материала, продавец аргументирует качество тем, что это прессованный образец. Прессованный малахит, как правило, натурального происхождения, но низкого сорта. Он представляет собой осколки и фрагменты камня разной величины, спрессованные между собой и соединенные эпоксидной смолой. В этих образцах видны острые грани фрагментов, перегородки между включениями. В минерале ясно видны зоны эпоксидной смолы с плавающими в ней камешками.

Некоторые изделия из прессованного малахита очень красивы, но качество все равно ниже обычных, и цена соответственно не должна быть завышена.

Способы распознать имитацию

Есть несколько методов, как определить имитацию, доступные в домашних условиях:

• Цена . Натуральный камень не может стоить дешево, ни при каких условиях и отговорках. Если цена невысокая, то камни точно поддельные.
• Вес. Подержите разные образцы на ладони, малахитовые минералы тяжелее аналогов.
• Блеск и холод. Натуральные камни более холодные, чем их пластмассовые близнецы. Искусственный малахит имеет стеклянный блеск, в то время как поверхность оригинала более матовая.
• Твердость. Природный минерал имеет низкую твердость. Возьмите кусочек кварца и проведите им по минералу - сразу останется глубокий след, стекло и пластик поцарапать сложнее.
• Проверка кислотой. Малахит растворяется в кислоте, выделяя при этом углекислый газ и приобретая голубой цвет. Поделки из аналогов цвет не изменят.
• Чтобы распознать подделку, делают нехитрый трюк: к образцу подносят горящую свечу . Пластмасса сразу оплавится.

Рассказывая о малахите, нужно уточнить, что такое псевдомалахит.

Это отдельный минерал, внешне очень похожий. Отличается он синим оттенком и свойствами, присущими только ему. Сравнивая образцы, неопытный человек легко поверит, что это малахит. Встречается этот минерал довольно редко. Единственный плюс в том, что, если вам продадут его вместо оригинала, вы получите не просто кусок пластмассы, а природный, редкий минерал.

Синтетические подделки

В научных лабораториях разработали методику получения синтетического малахита. Технология изготовления искусственного камня позволяет путем синтеза получить минерал, который крайне трудно отличить от природного. Производство искусственного камня позволяет заменить его натуральные образцы в камнерезном деле. Например, для облицовки различных архитектурных фрагментов внутри здания, учитывая высокую цену природного материала.

Покупая украшение на рынке, не стоит ждать от него магических или целебных свойств. Такие изделия привлекательны и красивы, но обладают свойствами стекла или пластмассы, а не ценного природного камня. Поэтому стоит оригинал искать в специализированных ювелирных салонах, там вам покажут и документы, подтверждающие природное происхождение изделия.

Задумываясь, как сделать правильный выбор в пользу оригинала, есть смысл сходить в музей геологии. Там можно тщательно рассмотреть узор, написанный природой, почувствовать его энергетику и магнетизм.

Время делать камни!

Сочетание изображения, металлической фурнитуры и яркой, причудливой структуры минералов на предмете всегда выглядит очень эффектно. При помощи небольшого набора акриловых красок и бытовых материалов в «камень» можно превратить поверхность любой формы.

Рисунок на поверхностях камней условно разделим на группы:

Слоистые,

Пятнистые,

Нитяные.

Например, малахит - слоистый, а вот гранит и лазурит - пятнистые и т.д.

1. Застелите рабочую поверхность. Наденьте фартук или спецодежду (акриловую краску при попадании на ткань впоследствии сложно удалить), подготовьте несколько емкостей с чистой водой.

2. Подберите синтетические кисти: широкую плоскую и круглую с удлинённым ворсом (для удобства работы хорошо иметь под рукой кисти разных размеров).

3. Подготовьте кусочки губки для мытья посуды, морскую губку (необязательно натуральную, можно успешно использовать ее имитацию), ножницы, зубную щетку, салфетки, ветошь. Также понадобится мелкозернистая наждачная бумага.

4. Заранее подберите фотографии камня и набор необходимых по цвету красок.

6. Многослойная лакировка делает имитацию каменной поверхности более естественной , поэтому какой бы способ и камень вы не выбрали, старайтесь не пренебрегать этим этапом.

Метод имитации для слоистых пород

Имитация малахита в декупаже с помощью акриловой краски

Рассмотрим на примере малахита.

Малахит - минерал, образующий зелёные массы натёчной формы с радиально-волокнистым строением.

Зеленый светлый , Кобальт зеленый темный , Небесный , Белила , Ультрамарин , Умбра натуральная , Черный .

Дополнительные материалы:

Дополнительные материалы:

Дополнительные материалы:

Из инструментов:

Морская губка;

Дополнительные материалы:

Из инструментов:

Морская губка;

Палитра пластиковая.

1. Фон. На палитре смешиваем между собой небольшое количество Капут мортуума с белилами. Получаем приятный нежный цвет розовой гаммы. Тщательно перемешивать краски не нужно, оставляем неоднородность цвета.

Широкой синтетической кистью наносим на поверхность заготовки плотным слоем краску, создавая плавные переходы.

2. Пятна. Смачиваем губку в чистой воде, отжимаем, набираем на нее небольшое количество белил и делаем оттиски, легко прикасаясь к поверхности.

Заполняем подобным образом площадь заготовки только частично, примерно третью часть. Направление нанесенной светлой краски послужит основой для прорисовки будущих прожилок.

3. Прожилки. На небольшую круглую кисть набираем краску Капут Мортуум. Кисть предварительно обильно смачиваем водой. Консистенция краски не должна быть густой.

Дрожащей рукой и с различным давлением на кисть наносим прожилку и тут же размываем ее край водой. Растягиваем краску. Дорабатываем линию более светлыми полупрозрачными оттенками, краской с добавлением белил и хорошо разбавленной водой.

Таким же образом рисуем все остальные линии, в том числе и светло-серого цвета.

4. Повторно работаем губкой с нанесённым на нее светлым цветом.

5. Просушка и лакировка. Покрываем поверхность несколькими слоями акрилового лака, сушим, выравниваем поверхность мелкозернистой наждачной бумагой. Повторяем операцию, постепенно разбавляя лак водой. Для эффектности советуем наносить не меньше 20 слоев акрилового глянцевого лака.

Имитация розового мрамора готова.

3. Пятна. Губку окунуть в воду и отжать. Набрать на нее Ультрамарин и пройтись по всей поверхности.

Повторить операцию с Синим кобальтом.

4. Прожилки. Тонкой круглой кистью нанести белилами искривленные линии и размыть их края водой пока краска не высохла.

5. Набрызг. На кисть или зубную щетку набрать белую краску, разведенную водой и разбрызгать по поверхности.

Также поступить с нанесением золотой краски.

6. Просушка и лакировка. Покрываем поверхность несколькими слоями акрилового лака, сушим, далее выравниваем поверхность мелкозернистой наждачной бумагой.

Повторяем операцию, постепенно разбавляя лак водой и снижая зернистость наждачной бумаги. Для эффектности советуем наносить не меньше 20 слоев акрилового глянцевого лака.

И завершаем процесс финишным лаком.

«Лазуритовая» поверхность завершена.

Имитация бирюзы по технике монотипия

Бирюза - поделочный и полудрагоценный камень, минерал популярный с древности и доныне. Создание фона для прожилок и природных пятен этого камня заслуживает особого внимания.

Цвета красок из палитры художественных красок «Акрил-Арт»: Бирюзовый , Кобальт синий , Белила ,

Изделия, имитирующие натуральные камни, обладают высокой прочностью, устойчивостью к химическим веществам, экологичностью, ударо- и теплостойкостью, а также прочими преимуществами. Мрамор искусственный изготавливается из бетона, гипса и полиэфирной смолы и применяется не только для облицовки домов, но и при изготовлении столешниц, лестниц, подоконников, фонтанов и многого другого.

Чтобы изготовить искусственный мрамор своими руками, необходимо определиться с технологией его производства.

Литьевой мрамор

В качестве основы для этого материала используется полиэфирная смола и любой минеральный наполнитель (мраморная крошка, дробленный белый кварц и прочие мелкодисперсные компоненты). Последние позволяют производить плиты стилизованные под гранит, малахит, яшму и оникс.

Для изготовления литьевого искусственного мрамора в домашних условиях потребуется подготовить раствор:

1. Полимербетона. Для этого необходимо смешать 20-25% полиэфирной смолы с 75-80% толченого нейтрального минерала.
2. Бутакрила. В этом случае вместо смолы используется АСТ-Т и бутакрил в равной пропорции, после чего к смеси добавляют 50% кварцевого песка или измельченного щебня.

Также потребуется подготовить речной песок, пигмент, гелькоут и пластификатор. Технология изготовления искусственного мрамора из смолы включает в себя следующие этапы:

1. Смажьте гелькоутом матрицу для будущего искусственного камня и дайте форме высохнуть.
2. Подготовьте раствор одним из описанных выше методов.
3. Выложите жидкий раствор в матрицу и удалите его излишки.
4. Накройте форму пленкой, и подождите 10 часов.
5. Вытащите готовый искусственный камень из формы и оставьте его на открытом воздухе на некоторое время.

Отвердевший камень можно дополнительно отшлифовать или оставить без механической обработки.

Несмотря на простоту изготовления такого искусственного сырья, литьевой способ производства мрамора отличается высокой стоимостью, поэтому имеет смысл рассмотреть и другие методы создания камней.

Искусственный мрамор из гипса представляет собой гипсовую массу, затворенную смесью воды и клея, которая шлифуется до появления зеркального блеска. Подобная «тонировка» позволяет имитировать такие натуральные минералы, как малахит и ляпис-лазурит.

Для производства этого искусственного мрамора не потребуется дорогостоящих материалов. Приготовить его можно следующим образом:

1. Замесите в воде сухой гипс и столярный клей.
2. Залейте в смесь растопленную смолу.
3. Размешайте состав и добавьте в него пигмент.
4. Снова размешайте смесь, пока в ней не появятся естественные вкрапления и разводы.

Полезно! Если вы хотите получить изделие натурального цвета, то необходимо смешать 200 г белого гумилакса, 1 кг спирта (технического) и 50 г гипса. Чтобы получить кофейный оттенок используйте оранжевый гумилакс, а для создания черного камня добавьте анилиновую краску.

1. Залейте жидкую массу в пластиковую матрицу.
2. Удалите излишки смеси. Для этого присыпьте раствор сухим гипсом.
3. Подождите порядка 10 часов и вытащите готовое изделие из формы.
4. Обработайте поверхность изделия кремнекислым калием, чтобы придать готовому камню водоустойчивости.
5. Просушите мрамор и отполируйте его с помощью мягкого фетра (также можно использовать специализированные абразивные средства, придающие готовому изделию более насыщенный оттенок).
6. Когда поверхность камня станет практически зеркальной – искусственный мрамор будет готов.

Такое производство искусственного мрамора и мозаики считается наиболее простым и доступным. Благодаря гипсу камни получаются очень легкими и прочными. Такие изделия успешно используются в жилых помещениях.

Искусственный мрамор с бетонным наполнителем

Технология производства мрамора с использованием бетона также пользуется большой популярностью, благодаря использованию экологически чистого материала и простоте изготовления изделий.

Чтобы самостоятельно создать такой камень, выполните следующие шаги:

1. Промажьте сухую матрицу с гладкой поверхностью влагостойким гелькоутом и дождитесь полного высыхания формы.
2. Подготовьте бетонную смесь и добавьте в нее глину или гашенную известь.
3. Приготовьте наполнитель. Для этого необходимо смешать 2 части речного песка, 1 часть цемента, 80% воды и добавить в состав гальку. В полученный раствор также необходимо добавить пигмент (1% от веса смеси) и замешивать состав для искусственного мрамора 30-40 секунд. Перемешивать все компоненты рекомендуется в специальном миксере.
4. Добавьте в готовый наполнитель пигмент (добавлять его нужно неравномерно, чтобы готовое изделие получилось более реалистичным). После этого тщательно перемещайте жидкий состав.
5. Установите матрицу в горизонтальное положение и маленькими порциями влейте в нее подготовленную массу. При этом должны заполниться все пустоты формы.
6. Удалите излишек смеси с помощью шпателя.
7. Накройте поверхность полиэтиленом и дождитесь полного затвердевания состава при плюсовой температуре (в зависимости от толщины камня он будет сохнуть от 24 часов до нескольких дней).
8. Извлеките готовую искусственную плиту из матрицы и обработайте ее шлифовальной машинкой и специальной прозрачной политурой.

Если вы решаете, как сделать искусственный мрамор самостоятельно, то предпочтение стоит отдать гипсу или бетону. Однако можно приобрести готовый материал:

• Молотый мрамор (микрокальцит). Это сырье изготавливается из колотого мрамора. Это порошкообразное вещество минерального происхождения отличается высокой прочностью и малой химической активностью. Помимо этого материал устойчив к солнечным лучам и не впитывает влагу.
• Жидкий мрамор. Помимо мраморной крошки в состав этого материала входят акриловые полимеры, благодаря чему такой камень получается легким и гибким. Такой мрамор можно легко резать ножом и оклеивать им стены. Наибольшей популярностью он пользуется при отделке комнат неправильной формы.

В заключении

Изготовление искусственного мрамора отличается исходя из используемого материала (подробнее на видео). Однако независимо от того, какое исходные сырье вы выбрали, за камнем необходимо правильно ухаживать. Например, для сохранения блеска мраморной поверхности используйте мыльный раствор (на 3 л воды необходимо добавить 1 колпачок любого моющего средства).

Изобретение относится к изготовлению искусственно выращенных камней и может быть использовано в ювелирной промышленности и ювелирно-прикладном искусстве. Способ получения синтетического малахита заключается в том, что готовят исходный рабочий раствор путем растворения основной углекислой меди в растворе карбоната аммония, содержащем избыточную мольную концентрацию аммиака по отношению к мольному содержанию углекислоты. Объем исходного рабочего раствора разделяют на две части перегородкой, проницаемой для жидкой и газовой фазы, причем в верхней части находится зона растворения, куда помещают твердую основную углекислую медь, а в нижней части находится зона кристаллизации, куда предварительно устанавливают металлические или полимерные элементы будущих изделий и где осуществляют последующее выпаривание раствора при температуре 40-95°С. После выпаривания конденсируют образующуюся парогазовую смесь, а полученный конденсат в виде водного раствора карбоната аммония возвращают в зону растворения для осаждения из упаренного раствора кристаллов синтетического малахита на поверхности металлических или полимерных элементов, установленных в зоне кристаллизации. В зоне растворения поддерживают температуру на 20-30°С ниже, чем в зоне кристаллизации. Концентрацию меди (II) в исходном рабочем растворе устанавливают равной 45-60 г/л. Техническим результатом изобретения является улучшение художественно-декоративных характеристик синтетического малахита, заключающихся в получении малахита с любыми разновидностями текстуры, прежде всего, почковидной и плисовой текстуры с разнообразной цветовой гаммой материала и узором, заранее задаваемыми художниками-дизайнерами для изготовления будущих изделий. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к изготовлению искусственно выращенных камней и может быть использовано в ювелирной промышленности и ювелирно-прикладном искусстве.

Для получения драгоценных и полудрагоценных искусственных минералов, в том числе и для искусственного малахита, широко известен гидротермальный способ выращивания ювелирных кристаллов, реализующий синтез минералов и солей из водных растворов при высоких температурах и давлениях (B.C.Балицкий, Е.Е.Лисицына. «Синтетические аналоги и имитации природных драгоценных камней», «Недра», 1981, с.10-26).

Указанный метод основан на перекристаллизации исходной шихты, представленной, например, солью основной углекислой меди путем ее растворения в относительно более горячей зоне с последующим конвективным переносом растворенных компонентов в относительно менее нагретую зону, где происходит кристаллизация и рост кристаллов соответствующего материала. Выращивание кристаллов по этому методу осуществляют в автоклавах высокого давления из нержавеющих сталей и сплавов, позволяющих проводить процесс при температурах до 500°С и давлениях (десятки и сотни мегапаскалей).

Гидротермальный синтез малахита не получил широкого применения из-за необходимости сложной дорогостоящей аппаратуры, взаимодействия рабочих растворов с внутренними поверхностями автоклавов и практически не регулируемого процесса кристаллизации.

Более экономически выгодным способом синтеза малахита является его кристаллизация и выращивание из водных растворов солей меди путем медленного испарения исходных растворов и последующей кристаллизации малахита из пересыщенного раствора в изотермических условиях. При этом температура процесса не превышает 100°С, а давление - 1 атм.

Способ получения малахита по патенту RU 2225360 включает выпаривание раствора основной углекислой меди с добавлением основного углекислого цинка в растворе карбоната аммония. При этом выпаривание основной углекислой меди и основного углекислого цинка в водном растворе карбоната аммония проводят с конденсацией образующейся при выпаривании парогазовой смеси NH 3 , СО 2 и H 2 O и получением водного раствора карбоната аммония, который используют для растворения основной углекислой меди и получения подаваемого на выпаривание раствора основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония. Получаемый по этому методу поликристаллический малахит содержит примеси Zn 2+ в количестве от 0,2 до 0,9%, поэтому не является полным химическим аналогом природного малахита. Кроме того, недостатком способа является получение малахита с ограниченными разновидностями текстуры, которая является полосчатой и наименее интересной для изготовления ювелирных изделий.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения синтетического ювелирно-поделочного малахита по патенту RU 2159214, заключающийся в следующем.

Основную углекислую медь растворяют в водном растворе карбоната аммония при избыточном мольном содержании аммиака в 1,5-8 раз по отношению к мольному содержанию углекислоты в растворе. Полученный раствор выпаривают при температуре 40-95°С с переменной скоростью. При этом в процессе кристаллизации образуется поликристаллический агрегат синтетического малахита, химический состав которого и физико-химические свойства полностью соответствует его природному аналогу, а износостойкость и полируемость на 5-50% выше, чем у природного минерала.

Недостатком известного способа являются невысокие декоративно-художественные характеристики получающегося малахита, в частности ограниченные возможности получения заданной текстуры и цветовой гаммы. Так, основная текстура поверхности синтетического малахита, получаемого по данному способу, является преимущественно полосчатой, характеризуемой чередованием светло- и темно-зеленых слоев, что характерно для ювелирно-поделочного малахита из Заира. В то же время, по данному способу не получается малахит других разновидностей и текстуры природного малахита, таких как почковидная и плисовая, обладающие более высокими художественно-декоративными качествами, характерными, например, для знаменитого уральского бирюзового малахита.

Другим недостатком данного способа является относительно высокая затратность его использования при последующем изготовлении из синтетического малахита ювелирно-поделочных изделий. Это связано с тем, что получающийся по данному способу малахит имеет преимущественно форму монолитных кусков (камней), которые для изготовления изделий по традиционной мозаичной технологии требуют применения трудоемких операций механической обработки этих кусков, включающей их распиловку на пластинки, шлифовку и полировку поверхности этих пластин с последующим использованием их в качестве мозаичных элементов, приклеиваемых к поверхности формы самого изделия.

Одним из основных недостатков изложенного способа является невозможность управления процессом синтеза с точки зрения создания заданного рисунка (узора) на поверхности малахита, характерного для природного материала наилучших сортов.

Техническим результатом заявленного изобретения является удешевление изготовления ювелирно-поделочных изделий из синтетического малахита, а также улучшение художественно-декоративных характеристик синтетического малахита, заключающихся в получении малахита с любыми разновидностями текстуры, прежде всего почковидной и плисовой текстуры с разнообразной цветовой гаммой материала и рисунком (узором), заранее задаваемыми художниками-дизайнерами для изготовления будущих изделий.

Технический результат достигается за счет того, что в способе получения ювелирно-поделочного малахита, включающем подготовку исходного рабочего раствора путем растворения основной углекислой меди в растворе карбоната аммония, содержащем избыточную мольную концентрацию аммиака по отношению к мольному содержанию углекислоты, объем исходного рабочего раствора разделяют перегородкой, проницаемой для жидкой и газовой фазы, на две части, верхнюю - зону растворения и нижнюю - зону кристаллизации. При этом в зону растворения помещают в открытой емкости твердую основную углекислую медь, а в зону кристаллизации предварительно устанавливают металлические или полимерные элементы будущих изделий и осуществляют последующее выпаривание раствора при температуре 40-95°С. После чего осуществляют конденсацию образующейся парогазовой смеси NH 3 , СО 2 и Н 2 О, а полученный конденсат в виде водного раствора карбоната аммония возвращают в зону растворения для осаждения из упаренного раствора кристаллов синтетического малахита на поверхности металлических или полимерных элементов, установленных в зоне кристаллизации. Температуру в зоне растворения поддерживают на 20-30°С ниже, чем в зоне кристаллизации.

В предпочтительном варианте реализации способа концентрацию меди (II) в исходном рабочем растворе устанавливают равной 45-60 г/л.

Благодаря осуществлению вышеизложенного способа достигается решение задачи управляемого синтеза малахита с заданными физико-химическими и художественно-декоративными характеристиками, в частности с требуемой почковидной и плисовой текстурами поверхности малахита и с получением непосредственно в процессе кристаллизации полуфабрикатов будущих изделий, доводка которых до товарных изделий осуществляется без применения распиловки с помощью простых операций шлифовки и полировки поверхности полуфабрикатов, что значительно экономичнее традиционного мозаичного способа изготовления изделий из малахита.

Способ осуществили в аппарате-кристаллизаторе, принципиальная схема которого представлена на Фиг.1. Аппарат представлял собой герметичный цилиндрический сосуд, разделенный двумя перфорированными и одной сплошной перегородкой на 4 камеры: камеру 1 конденсации, камеру 2 растворения, камеру 3 кристаллизации и камеру 4 нагрева аппарата.

Камера 2 растворения представляла собой цилиндрическую емкость, на перфорированное дно которой, являющееся перегородкой между камерой 2 и камерой 3 кристаллизации, устанавливали открытую емкость, загруженную твердой солью основной углекислой меди. В центре дна камеры выполнено отверстие, к которому приварена трубка, проходящая вверх по высоте камеры. По этой трубке в процессе работы аппарата проходила парогазовая смесь NH 3 , CO 2 и H 2 O из камеры 3 кристаллизации в камеру 1 конденсации и обратный сток из последней конденсата.

При подготовке аппарата к работе в камеру 2 растворения залили исходный рабочий раствор, который готовили растворением соли основной углекислой меди марки «ХЧ» в растворе карбоната аммония с добавлением 25%-ного раствора аммиака для обеспечения избыточной аммиачности, при этом исходный рабочий раствор имел следующий состав, г/л: Cu (II) - 50, сумма СО 3   2- и НСО 3   - - 50, NH 4   + - 45.

В данном растворе избыточное мольное содержание аммиака примерно в 3 раза превышает мольное содержание углекислоты.

Камера 3 кристаллизации, расположенная ниже камеры 2 растворения, также представляет собой цилиндрическую емкость с герметичным плоским дном (перегородкой между этой камерой и камерой 4 нагрева и верхней перегородкой между этой камерой и камерой растворения, выполненной с отверстиями для прохода паров и стекающего конденсата после его контактирования с солью меди в камере 2 растворения. При подготовке аппарата к работе (синтезу малахита) в камеру 3 кристаллизации предварительно устанавливали алюминиевые пластины размером 100×50×20 мм, полимерные пластины из полипропилена с такими же размерами и изогнутые пластины из указанных материалов для придания им сферической поверхности. Указанные пластины являются элементом будущих мозаичных изделий (декоративных панно). После установки пластин в камеру кристаллизации заливали исходный рабочий раствор вышеприведенного состава для камеры 2 растворения.

Расположенная над камерой 2 растворения камера 1 конденсации представляет собой эллиптическую крышку аппарата, к внутренней поверхности которой приварены обращенные вниз под углом конденсаторные пластины в форме сегментов. Назначением пластин является конденсация попадающих на них из камер растворения и кристаллизации парогазовой смеси NH 3 , СО 2 и Н 2 О с образованием водного раствора карбоната аммония, возвращаемого в процесс. Для регулирования температуры в камере, а также в камере растворения (2), к крышке камеры конденсации приваривается водяная рубашка, обеспечивающая проток охлаждающей воды через внешнюю поверхность крышки.

Необходимый температурный режим в камерах аппарата обеспечивается за счет трубчатых электронагревателей (тэнов), которые устанавливаются в самой нижней камере - камере нагрева (4). Верхняя плоская часть этой камеры, являющаяся перегородкой, отделяющей камеру нагрева от камеры кристаллизации, выполнена из хорошо проводящего тепло материала, а нижняя часть, являющаяся днищем аппарата в целом, - из материала, плохо проводящего тепло.

Описанный выше аппарат-кристаллизатор, выполненный из нержавеющей стали, имел следующие характеристики:

Принцип работы описанного выше аппарата, использованного в примере исполнения предлагаемого способа, заключается в следующем.

Залитый в камеры (3 и 2) кристаллизации и растворения исходный аммиачно-карбонатный раствор меди нагревали до температуры, обеспечивающей достаточно высокую упругость паров. Образующаяся при этом (в процессе выпаривания) парогазовая смесь NH 3 , CO 2 и Н 2 О (преимущественно в камере кристаллизации, имеющей более высокую температуру в аппарате), поднимаясь вверх, попадала в камеру конденсации (1), где на конденсаторных пластинах образуется жидкая фаза (водный раствор карбоната аммония), стекающая вниз аппарата. Часть конденсата через трубку в камере растворения (2) стекала сразу же в камеру кристаллизации, а другая его часть через отверстия в перегородке стекала в камеру растворения (2), где попадала в емкость с находящейся в ней твердой солью основной углекислой меди, которая частично растворялась в конденсате и уже в виде медьсодержащего раствора стекала в ту же камеру кристаллизации (3). В результате осуществления в процессе синтеза многократного цикла «испарение-конденсация-растворение», происходящих в аппарате при поддержании постоянных значений температур в камерах аппарата, происходит увеличение концентрации меди в растворе камеры кристаллизации. При достижении определенной концентрации меди в этом растворе происходит выделение осадка малахита на поверхности металлической или полимерной матрицы, заранее установленной в камере кристаллизации (3), и рост кристаллов малахита до достижения заданнной толщины, определяемой временем кристаллизации.

Предложенный способ в описанном выше аппарате-кристаллизаторе выполняли в следующей последовательности:

Вначале готовили исходный рабочий раствор основной углекислой меди ее растворением в растворе карбоната аммония с избытком аммиака, как это описано выше.

Рабочий раствор, содержащий, г/л: Cu (II) - 50, сумма СО 3   2- и НСО 3   - - 50, NH 4   + - 45 заливали через штуцера в камеры растворения (2) в объеме 3,5 л и камеры кристаллизации (3) в объеме 5,5 л.

Предварительно в камеру растворения устанавливали открытую чашу с насыпанной в нее солью основной углекислой меди марки «ХЧ» в количестве 0,5 кг, а в камеру кристаллизации - металлические и полимерные пластины, как это описано выше.

После подачи в аппарат необходимого объема исходного рабочего раствора его герметизировали, перекрывая все входные и выходные патрубки и включали электронагрев в камере нагрева (4). Постепенно в течение 2-3 часов поднимали температуру со скоростью 2-5°С в час до заданных значений температур: в камере кристаллизации до T=70°С и в камере растворения до Т=45°С, при этом температура в камере растворения была ниже на 25°С, чем в камере кристаллизации. Для обеспечения более низкой температуры в камере растворения, чем в камере кристаллизации, включали подачу охлажденной воды с Т=20-30°С в рубашку камеры конденсации. При этом температура в камере конденсации устанавливалась на уровне 35-40°С. Указанные значения температур в камерах аппарата поддерживали постоянными в течение всего процесса синтеза, время которого составляло 60 суток. Длительность процесса определяли заранее на основании предварительных опытов, исходя из условия достижения толщины выращиваемого осадка малахита на пластинах, равной 40-70 мм.

После завершения процесса синтеза из охлажденного аппарата осуществляли слив отработанного раствора через сливные патрубки, аппарат разбирали и извлекали из него образцы пластин с выращенным на них осадком малахита. Образцы промывали проточной водой, высушивали при температуре 50°С и подвергали механической обработке, включающей шлифовку и полировку поверхности пластин с получением шлифов образцов для определения физико-химических свойств и текстуры поверхности.

Определение соответствия образцов полученного синтетического малахита образцам природного минерала осуществляли с использованием стандартных методов диагностики минералов путем определения и анализа свойств, характерных для данного минерала, которые приводятся в специальных таблицах-определителях [Г.Н.Вертушкин, В.Н.Авдонин. Таблицы определения минералов по физическим и химическим свойствам. Справочник, 2-е изд. перераб. и доп., М., «Недра», 1982, с.402].

Результаты осуществления примера исполнения предлагаемого способа сведены в табл.1, в которой также приведены результаты синтеза в интервалах заявленных признаков способа.

Как следует из данных, приведенных в табл.1, наилучшие результаты по качеству синтетического малахита, полученного по предлагаемому способу, наблюдаются, когда содержание меди (II) в исходном рабочем растворе находится в пределах 45-60 г/л и разность температур между температурами в зоне растворения и в зоне кристаллизации находится в пределах 20-30°С (опыты №2, 3, 4, 7, 8). В указанных диапазонах концентрации меди и разности температур обеспечивается получение синтетического малахита, химические свойства которого (содержание CuO в веществе), физические свойства (плотность и твердость) и оптические свойства (показатель преломления) практически не отличаются от аналогичных показателей природного малахита. При этом текстура выращенного в этих условиях синтетического малахита имеет почковидный натечный характер с радиально-лучистым и зонально-концентрическими узорами рисунка поверхности и насыщенной цветовой гаммой от светло-, темно-зеленого до ярко-зеленого цвета, что в художественно-декоративном отношении характеризует малахит как ювелирно-поделочный материал самых высоких сортов.

За пределами указанных оптимальных значений концентрации меди в исходном рабочем растворе (опыты №1 и 5 табл.1) и разности температур между зонами растворения и кристаллизации (опыты №6 и 9 табл.1) происходит ухудшение показателей синтезированного малахита, в частности наблюдается несоответствие природному минералу содержания CuO в веществе и физических свойств, а главное, не достигается получение наиболее выразительной почковидной текстуры как у лучших разновидностей природного материала, в частности в указанных опытах наблюдается только полосчатая текстура.

В опытах №1-9 приведены результаты синтеза при использовании металлических элементов в зоне кристаллизации, а в опыте 10 - элемента из полипропилена.

В опытах 1, 5, 6, 9 синтетический малахит имел полосчатую текстуру; в опытах 2-4, 8 и 10 текстура была почковидной; в опыте 7 - плисовая. Цвет варьировался от светло- до яркого темно-зеленого.

1. Способ получения синтетического малахита, заключающийся в том, что готовят исходный рабочий раствор, путем растворения основной углекислой меди в растворе карбоната аммония, содержащем избыточную мольную концентрацию аммиака по отношению к мольному содержанию углекислоты, объем исходного рабочего раствора разделяют перегородкой, проницаемой для жидкой и газовой фазы, на две части, причем в верхней части находится зона растворения, куда дополнительно вносят в открытой емкости твердую основную углекислую медь, а в нижней части находится зона кристаллизации, куда предварительно устанавливают металлические или полимерные элементы будущих изделий и где осуществляют последующее выпаривание раствора при температуре 40-95°С, после чего конденсируют образующуюся парогазовую смесь NH 3 , СО 2 и Н 2 О, а полученный конденсат в виде водного раствора карбоната аммония возвращают в зону растворения для осаждения из упаренного раствора кристаллов синтетического малахита на поверхности металлических или полимерных элементов, установленных в зоне кристаллизации, при этом в зоне растворения поддерживают температуру на 20-30°С ниже, чем в зоне кристаллизации.

Судьба любого крупного месторождения малахита (а их в мире можно пересчитать по пальцам) одинакова: сначала там добывают крупные куски, из которых делают вазы, письменные приборы, шкатулки; затем размеры этих кусков постепенно уменьшаются, и из них делают в основном вставки в кулоны, броши, перстни, серьги и другие мелкие ювелирные изделия. В конце концов месторождение поделочного малахита полностью истощается, как это и случилось с Уральскими.

Хотя в настоящее время известны месторождения малахита в Африке (Заир, Замбия), Австралии (штат Квинсленд), США (штаты Теннеси, Аризона), добываемый там малахит и по цвету, и по красоте рисунка уступает уральскому.

Неудивительно поэтому, что значительные усилия были направлены на получение искусственного малахита. Но если синтезировать основной карбонат меди сравнительно легко, то получить настоящий малахит очень трудно - ведь полученный в пробирке или реакторе осадок, по составу соответствующий малахиту, и красивый самоцвет отличаются друг от друга не меньше, чем невзрачный кусочек мела от куска белоснежного мрамора.

Казалось, что больших проблем тут не будет: за плечами исследователей уже были такие достижения, как синтез алмаза, изумруда, аметиста, множества других драгоценных камней и минералов. Однако многочисленные попытки получить красивый минерал, а не просто зеленый порошок, ни к чему не привели, и ювелирно-поделочный малахит долгое время оставался одним из немногих природных самоцветов, получение которых считали почти невозможным.

В принципе, существует несколько способов получения искусственных минералов. Один из них - это создание композитных материалов спеканием порошка природного минерала в присутствии инертного связующего при высоком давлении. При этом происходит много процессов, из которых главные - это уплотнение и перекристаллизация вещества. Этот метод получил широкое распространение в США для получения искусственной бирюзы. Так же были получены жадеит, лазурит, другие полудрагоценные камни. В нашей стране композиты получали цементированием мелких обломков природного малахита размером от 2 до 5 мм с помощью органических отвердителей (наподобие эпоксидных смол) с добавлением в них красителей соответствующего цвета и тонкого порошка того же минерала в качестве наполнителя. Рабочую массу, составленную из указанных компонентов в определенном процентном отношении, подвергали сжатию при давлениях до 1 ГПа (10000 атм.) при одновременном нагревании свыше 100° С. В результате различных физических и химических процессов происходило прочное цементирование всех компонентов в сплошную массу, которая хорошо полируется. За один рабочий цикл таким образом получают четыре пластинки со стороной 50 мм и толщиной 7 мм. Правда, их довольно легко отличить от природного малахита .

Другой возможный способ - гидротермальный синтез, т.е. получение кристаллических неорганических соединений в условиях, моделирующих процессы образования минералов в земных недрах. Он основан на способности воды растворять при высоких температурах (до 500° С) и давлениях до 3000 атм. вещества, которые в обычных условиях практически нерастворимы - оксиды, силикаты, сульфиды. Ежегодно этим способом получают сотни тонн рубинов и сапфиров, с успехом синтезируют кварц и его разновидности, например, аметист. Именно этим способом был получен малахит, почти не отличающийся от природного. При этом кристаллизацию ведут в более мягких условиях - из слабощелочных растворов при температуре около 180° С и атмосферном давлении.

Сложность получения малахита состояла в том, что для этого минерала главное - не химическая чистота и прозрачность, важная для таких камней как алмаз или изумруд, а его цветовые оттенки и текстура - неповторимый рисунок на поверхности отполированного образца . Эти свойства камня определяются размером, формой, и взаимной ориентацией отдельных кристалликов, из которых он состоит. Одна малахитовая почка образована серией концентрических слоев разной толщины - от долей миллиметра до 1,5 см разных оттенков зеленого цвета. Каждый слой состоит из множества радиальных волокон (иголочек), плотно прилегающих друг к другу и подчас неразличимых простым глазом. От толщины волокон зависит интенсивность цвета. Например, тонкокристаллический малахит заметно светлее крупнокристаллического, поэтому внешний вид малахита, как природного, так и искусственного, зависит от скорости зарождения новых центров кристаллизации в процессе его образования. Регулировать такие процессы очень трудно; именно поэтому этот минерал долго не поддавался синтезу.

Получить искусственный малахит, не уступающий природному, удалось трем группам российских исследователей - в Научно-исследовательском институте синтеза минерального сырья (город Александров Владимирской области), в Институте экспериментальной минералогии Российской Академии наук (Черноголовка Московской области) и в Петербургском государственном университете. Соответственно было разработано несколько методов синтеза малахита, позволяющих получить в искусственных условиях практически все текстурные разновидности, характерные для природного камня - полосчатые, плисовые, почковидные. Отличить искусственный малахит от природного можно было разве что методами химического анализа: в искусственном малахите не было примесей цинка, железа, кальция, фосфора, характерных для природного камня.

Разработка методов искусственного получения малахита считается одним из наиболее существенных достижений в области синтеза природных аналогов драгоценных и поделочных камней. В музее института в Александрове стоит большая ваза, изготовленная из синтезированного здесь же малахита. В институте научились не просто синтезировать малахит, но даже программировать его рисунок: атласный, бирюзовый, звездчатый, плисовый...

По всем своим свойствам синтетический малахит способен заменить природный камень в ювелирном и камнерезном деле. Его можно использовать для облицовки архитектурных деталей как внутри, так и снаружи зданий.

Искусственный малахит с красивым тонкослоистым рисунком производится также в Канаде, в ряде других стран.