Диагностика камнесамоцветного сырья для производства ювелирных изделий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 17.00.06, кандидат технических наук Кузнецова, Ирина Васильевна

• Кузнецова, Ирина Васильевна
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кузнецова, Ирина Васильевна

Введение.

1. Состояние вопроса.

1.1. Драгоценные и поделочные камни.

1.2. Свойства минералов.

1.3. Включения.

1.4. Классификация ювелирных камней.

1.5. Камнесамоцветное сырье.

2. Минералы группы граната (как модель для проведения экспериментов).

2.1. История обработки и применения в ювелирном деле.

2.2. Цветовой диапазон гранатов и разновидности гранатов.

2.3. Особенности минералов группы граната.

3. Исследование гранатов рабочей коллекции.

3.1. Макроскопическое и микроскопическое описание гранатов.

3.2. Определение химического состава и кристалл охимических особенностей гранатов.

4. Диагностика камнесамоцветного сырья для производства ювелирных изделий.

4.1. Определение формы выделения минерального объекта.

4.2. Макроскопическое описание минерального образца.

4.3 Определение твердости.

4.4. Микроскопическое исследование минерального образца.

4.5. Определение кристаллохимических особенностей минерала.

5. Рекомендации по использованию гранатов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Диагностика камнесамоцветного сырья для производства ювелирных изделий»

Высокая конкуренция на отечественном и международном рынках камнесамоцветного сырья вынуждает гранильные предприятия искать пути улучшения дизайна и снижения себестоимости выпускаемой продукции.

Сегодня это возможно только с применением современных наукоемких технологий и методов исследования; использованием передовой техники« и высокоэффективного оборудования, материалов, обладающих свойствами, повышающими потребительский спрос и постоянным творческим поиском художественных образов в создании новых дизайнерских решений.

В настоящее время в мире существует большое количество различных методов исследования* минерального сырья. В' результате развития и совершенствования-техники и технологий появились новые высококачественные приборы и другие технические средства для изучения и диагностики минералов. В современных условиях качественная техника стала доступной, что позволяет проводить комплексное исследование минерала за меньший промежуток времени. Развитие и расширение научно-технической базы не может не влиять на подход к минералу в целом, то есть при изучении- и диагностике минерального объекта вместо нескольких методов достаточно использовать один или использовать такие методы, которые дадут наиболее полную информацию о минерале, в зависимости от поставленной^ перед исследователями задачи. На данный момент существуют различные методики оценки и диагностики минерального сырья. Следует отметить, что геммологической диагностике подлежит только ограночное минеральное сырье, в остальных случаях, как правило, приводится общая последовательность действий которая не даёт полной информации об объекте исследований и достаточно субъективна.

В настоящее время способы диагностики минералов и оценки их возможных ювелирных качеств существуют в виде методических указаний для работы с минеральным сырьем и в виде ТУ, которые, как правило, разработаны для конкретных видов минералов реальных месторождений. 3

Таким образом, актуальным вопросом является создание диагностическая методики, включающей в себя обоснованную схему действий и манипуляций производимых с минералом для его точной и полной идентификации и выявления в нем качеств потенциального ювелирного материала. Данная методика позволит оптимально-подобрать перечень методов ^ исследования минерала-для. каждого конкретного случая, так как в ней раскрыты особенности рассматриваемых методов, их преимущества и информативность. Преимуществом такой диагностики является его простота и наглядность. Схематическое решение данной диагностической методики сделает ее доступной для широкого круга пользователей.

Цель и задачи исследования.

Целью данной работы, является разработка гибкой диагностической методики с целью выявления наиболее качественного и быстрого способа идентификации- минерального объекта и определения его потенциальной перспективности в качестве ювелирного сырья.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

1. Проанализировать, отечественные и зарубежные методики оценки минералов, установленные стандарты для. оценки- камнесамоцветнош сырья (Технические условия, стандарты СТА (геммологического института Америки) и т.д.), методические руководства и указания' по аттестации основных показателей качества природных драгоценных минералов обработанных и в сырье, учебные и методические пособия.

2. Провести сравнительный анализ методов изучения и диагностики минералов с целью выявления-методов, позволяющих проводить исследование за меньший промежуток времени с большей точностью.

3. Разработать методику диагностики самоцветов в сырье с использованием современных методов, позволяющих диагностировать как типичные ювелирные и ювелирно-поделочные камни, так и редкие или новые минералы, ювелирные характеристики которых ранее не рассматривались.

4. Провести сравнительный анализ гранатов рабочей коллекции гранатов по данным, полученным в процессе исследования дляпоследующего определения их годности и принадлежности к конкретному типу самоцветных камней: .

5. Разработать практические рекомендации по применению предлагаемой; методики для камнесамоцветнот сырья на примере минералов группы араната.

Методы исследования:

Поставленные в диссертационной? работе задачи решены на основе следующих методовисследованияидиагностики минералов.

Микроскопическое исследование минералов группы граната доводилось с помощью поляризационного микроскопа ПОЛАМ- РП-1 и Leica DFG-320. Оптические свойства- изучались в высокопреломляющих иммерсионных жидкостях с показателем преломления' в пределах от 1.734 до 2.000, при увеличении х20.

Химический состав изучался методом электронно-зондового микроанализа с использованием сканирующего электронного микроскоиа JOEL JSM 6510s с энергодисперсионным детектором» EDAX и электронно-зондового микроанализатора с волново-дисперсионным детектором Cameca SX-20.

Рснтгенофазовый и. реетгеноструктурньш анализы образцов проводилисьс использованием порошкового дифрактометра ДРОН-2; порошкового дифрактометра STOE Stadl Р; монокристального дифрактометра STOEIPDS1I.

Инфракрксные спектры поглощения; получены на ИК-спектрофотометре Bruker Vertex 70.

Научная новизна:

В представленной работе новыми являются следующие результаты:

1. Разработана комплексная, методика диагностики для самоцветов в их природном (необработанном) состоянии с целью обнаружения качеств и свойств, соответствующих ювелирному сырью. 2. : Экспериментально доказана целесообразность- идентификации нетипичных и редких минералов, а также выявления новых.

3. Разработаны рекомендации по применению изученных минералов группы граната;

4. В процессе исследования минералов из рабочей коллекции обнаружен и детально исследован новый минерал, кальций-циркониевый гранат, керимасит (kerimasite) Ca3Zr2(Fe2Si)012. Новый минерал и его название утверждены, Комиссией по новым минералам и названиям минералов Международной Минералогической Ассоциации (CNMMN IMA), ГМА # 2009-029.

Практическая значимость работы.

Разработанная диагностическая методика позволяет значительно ускорить процесс определения минерала, его различных свойств и качеств, соответствующих ювелирному камню. Уже на начальной стадии исследования можно определить оптимальные методы для решения конкретной задачи.

Апробация работы.

Материалы диссертации докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на: научно-технических конференциях и, семинарах СПГУТД (СПб., 2009, 2010); заседаниях кафедры технологии художественной обработки^ материалов и ювелирных изделий* СПГУТД (СПб., 2008—20010); Международной научно-практической конференции-студентов и молодых ученых «Современная техника и технологии» ТПУ (Томск, 2009); XXVI Международной конференции "Geochemistry of Magmatic Rocks / School Geochemistry of Alkaline Rocks" (Москва, 2009).

1. Состояние вопроса

Заключение диссертации по теме «Техническая эстетика и дизайн», Кузнецова, Ирина Васильевна

6. Заключение

Результатам проведенного практического исследования минералов группы граната (рабочая коллекция) являются:

1. Разработан методический подход к минеральному сырью для его диагностики, выявления в нем качеств и свойств, соответствующих камнесамоцветному материалу, а также всестороннего изучения.

2. Определены методы исследования минерала, позволяющие значительно сократить потерю ценного ювелирного сырья и провести его диагностику качественно и быстро, а также позволяющие диагностировать редкие и выявлять новые минералы.

3. Установлена зависимость качества и способа дальнейшей обработки минерала от типа, химического состава, твердости, размера и количества включений.

4. Определена зависимость между показателями преломления минерала и количеством расходуемого минерального сырья. Так как огранка для минерала с наибольшим показателем преломления может иметь меньшую высоту, то расход такого сырья соответственно уменьшается. Установлено, что для данной минеральной группы такой диагностический признак как изотропность, необходимо дополнить другими исследованиями, поскольку значительная часть изученных в ходе исследования гранатов обладают анизотропией и в качестве типичной характеристики изотропность гранатов не стоит рассматривать.

Определена зависимость цвета и твердости зон в минерале от особенностей их химического состава.

5. Предложены рекомендации по применению данной диагностики в отраслях, связанных с ювелирной промышленностью, а также другими областями, в которых необходимо учитывать изученные характеристики минералов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кузнецова, Ирина Васильевна, 2010 год

1. Андерсон Б. Определение драгоценных камней. М:, Мир, 1983.

2. Ахметов С.Ф. «Грани граната» (1990), М., «Наука», с. 109.

3. Банк Г. В мире самоцветов. М., Мир, с. 1979.

4. Батти X., Принг А. М. Минералогия, Мир, 2001, с. 549.

5. Бетехтин А.Г. Курс минералогии, 3-е изд., испр. М.: Госгеолтехиздат, 1961, с. 539.

6. Бобров А. В. Минеральные особенности келифитовых кайм на гранатах из кимберлитовьгх трубок Мир и Удачная (Яку-тия) // Проблемы магматической и метаморфической петрологии: по мат. Научных чтений памяти И. Ф. Трусовой. М., «Наука», 1995, с. 8.

7. Бобров А. В., Жиляева А. И. Полифациальность ультра-мафитовых пород из кимберлитов юго-западного обрамления Анабарского щита // Проблемы магматической и метаморфиче-ской петрологии: по мат. Научных чтений памяти И. Ф. Трусовой. 1996, с. 3 4.

8. Булах А.Г. Общая минералогия. Изд. G-П Ун-та. 1999, с. 354.

9. Вертопрахов В.Н., Заможский В.Д., Клевцов П.В. // Кристаллография (1968), т. 13, вып 8.

10. Бэрри Л., Мейсон Б., Дитрих Р. Минералогия. М.: Мир, 1987, с. 592.

11. Гаранин В. К., Кудрявцева В. П., Марфунин В. С. Включения в алмазе и алмазоносные породы. // Изд. МГУ, 1991.

12. Годовиков A.A. Минералогия. М.: Недра, 1975. 519 с. 2-е изд., 1983, с. 648.

13. Генделев С.Ш. //Кристаллография (1963), т. 8, вып. 3, сс. 431-432.

14. Генделев С.Ш. //Электронная техника (1968), Сер 7, № 4, сс. 31-35.

15. Генделев С.Ш., Титова А.Г. «Рост кристаллов» (1965), М, «Наука», т. 6, сс.98-99.

16. Дэна Дж.Д., Дэна Э.С., Пэлаг Ч., Берман Г., Фрондель К. «Система минералогии»,(1951), т.1, п/т 2, сс. 42-43.

17. Егоров Н.И. Кузин М.Ф. Полевой определитель минералов. М. «Недра». 1974, с.232.

18. Егоров-Тисменко Ю. К. Кристаллография и кристаллохимия: учебник. М., «КДУ», 2005.

19. Иоффе Б. В., Рефрактометрические методы химии, JI., 1960.

20. Киевленко Е.Я., Сенкевич H.H., Гаврилов А.П. Геология месторождений драгоценных камней. М.: Недра, 1982, с. 280.

21. Корнилов Н.И., Солодова Ю.П. Ювелирные камни. М.: Недра, 1982, с. 240.

22. Костов И. «Минералогия» (1971), М., «Мир», с. 584.

23. Куцшнарев Г.М. Камнесамоцветное сырье: Учебное пособие. — Челябинск: Изд-во1. ЮУрГУ, 2007.- 119 с.

24. Лазаренко Е.К. Курс минералогии: Учеб. 2-е изд. М.: Высш. шк., 1971, с.606.

25. Лаверов Н.П., Омельяненко Б.И., Юдинцев C.B., Никонов Б.С., Соболев И.А., Стефановский C.B. «Геология рудных месторождений» (1997), т. 39, №3,сс. 211-228.

26. Лаверов Н.П., Юдинцев C.B., Стефановский, С.А., Джанг Я.Н. // Докл. РАН (2001), т. 381, № 3, сс. 399-402.

27. Лаверов Н.П., Юдинцев C.B., Стефановский C.B., Джанг Я.Н., Бае И., Че С. // Докл. РАН (2002), т. 383, № 1, с. 95.

28. Лазаренко Е.К. «Курс минералогии» (1971), М., «Высшая школа», с. 607.

29. Лодиз Р., Паркер Р. «Рост монокристаллов» (1974), М., «Мир».

30. Милль Б.В. //Кристаллография (1974), т. 19, вып. 5, сс. 1057-1061.

31. Милль Б.В., Роннигер Г. // Кристаллография (1973), т. 18, вып. 1, сс. 126131.

32. Милль Б.В., Роннигер Г. // Сб. Физика и химия ферритов (1972), М., издво МГУ, сс. 98-115.

33. Мидовский А. В;, Кононов О: В. Минералогия. Москва: Изд. МГУ, 1982.

34. Платонов А.Н., Таран М.Н., Балицкий B.C. Природа окраски самоцветов. М.: Недра, 1984, с. 197.

35. Путолова JI.C. Самоцветы и цветные камни. М.: Недра, 1991.

36. Роннигер Г., Милль Б.В., Соколов В.И. // Кристаллография (1974) г. 19, вып. 2, сс: 361-367.

37. Сапожников IO.JL, Титова А.Г. //Кристаллография (1972) т. 11, вып. 2, сс. 137-140.

38. Синкенкес Дж. Руководство по обработке драгоценных и поделочных камней. М., Мир, 1989.39: Смит Г. Драгоценные камни. М-.: Мир, 1980, с. 560.40; Смольянинов Н.А. Практическое руководство по минералогии: 2-е изд. М.: Недра; 1972, с. 357.

39. Соболев Н.В., Шацкий B.C. Включения минералов углерода в гранатах метаморфических пород. // Геология и геофизика. 1987. N 7, с. 77-80.

40. Соболевский В. И. Замечательные минералы. М., Просвещение, 1983.

41. Собчак Н., Собчак Т. Энциклопедия минералов и драгоценных камней. М., ОЛМА-ПРЕСС, 2002.

42. Стоун Дж. Всё о драгоценных камнях. М.,Оникс, 2005.

43. Справочник «Минералы». М., Наука, 1972.

44. Шуман В. Мир камня. Драгоценные и поделочные камни. 2 том. М., Мир, 1986.

45. Татарский В; Б., Кристаллооптика и иммерсионный; метод исследования минералов, М., 1965.

46. Тимофеева В.А., «Рост кристаллов из растворов-расплавов» (1978), М., «Наука», с. 267.

47. Тимофеева В. А., Дохновский И. Б., Выращивание иттриево-железистых гранатов из растворов — расплавов на точечных затравках в динамическом режиме, «Кристаллография», 1971, т. 16, в. 3, с. 616.

48. Урусов B.C. Теория изоморфной смесимости // М.: Наука, 1977.

49. Bobrov А. V. Mineral associations of inclusions in garnets from the kimberlitic pipes Mir and Sytykanskaya (Yakutia) // Intern. Geol. Congress, Beijing. Abstracts. 1996.

50. Elwell D, Sheel H.J. // Cryst, Growth from high-temp, solution (1975), London,-New-York-San-Francisko:Acad.Press.,p.630,c.92.

51. ICDD PC PDF 98 (База данных порошковых рентгенограмм).

52. Geller S., Miller C.E. // Amer. min. (1959), v. 44, pp. 1115-1119.

53. Gentile A.L., Roy R. // Amer, min. (1960), pp. 701-711.

54. Hench L.L., Clark D.E., Campbell J. High // level waste immobilization forms // Nucl Chem. Waste Management (1984), v. 5, pp. 149-173.

55. Huang M.S., Y.Zhang // Appl. Phys. (2002), A 74, pp. 177-180.

56. Ito J., Frondel С // Amer. Miner. (1967), v. 52, № 5-6, pp. 773-781.

57. Marxreiter H., Boysen H., Frey F., Schulz H. // The structure of the s-phi 1-phase CaZr409 in calcium stabilized zirconia // Materials Research Bulletin (1990), v 25, pp. 435-442.60: Menzer G. //Z. Kristallogr. (1928), v. 69, pp. 300-396.

58. Novak G. A., Gibbs G.V. // Crystal chem. of the silicate garnets (1971), v. 56, pp. 791-823.

59. Radioactive Waste Forms-for the Future. NY: Els. Sci. Publ. (1988).

60. Raison P.E., Haire R.G., Sato T., Ogawa T. // Proc. Of symps. «Sci: Bas. Nucl. Waste Man- agem.-XXll» Warrendale: MRS (1999), v. 556, pp. 3-10.

61. Sales B.C., Boatncr LA. // Radioactive waste Forms for the Future, Amsterdam: Hlseviei Sci Publ. (1988), pp. 193-232.

62. Schigaro E., Sconrdari F., Capitnnio F., et al // Eur. J. Mineral (2001), v. 13, pp. 749-759.

63. MRS Proc., v.807, pp. 273-278.

64. Yudintsev S.V., Lapina M.I., Ptashkin A.G. et al. // Proc. of sympos. «Sci. Bas. Nicl. Waste Managem.-XXV», Warrendale: MRS (2002), CD-version, v. 713, paper JJ 11.28.