[發明專利]一種人工合成寶石級孔雀石的方法

有效

• 申請號: 201310144503.1
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103204535A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 潘春旭;李洋
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C01G3/00
• 分類號: C01G3/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

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技術領域??

本發明屬于人工晶體材料制備領域，特別涉及一種人工合成寶石級孔雀石的方法。

背景技術??

目前，珠寶界使用的孔雀石玉為單礦物巖，主要組成礦物為孔雀石（Malachite）。孔雀石，又名堿式碳酸銅，是一種含銅碳鹽的蝕變礦物，屬單斜晶系，化學式為CuCO₃?Cu(OH)₂，呈不透明的深綠色，具有色彩濃淡相間的條狀花紋，因酷似孔雀羽毛上斑點的綠色而得名。孔雀石主要產于含銅硫化物礦床的氧化帶，常作為銅礦的伴生物，是原生含銅礦物氧化后形成的表生礦物，可以作為尋找原生銅礦床的標志。自然界中，孔雀石常出現的形態有：塊狀、鐘乳狀、腎狀、葡萄狀、粉末狀、土狀、被膜等。塊大色美的孔雀石以其獨一無二的孔雀綠環帶狀紋理深受珠寶愛好者的歡迎，多用于名貴的玉雕材料、各種首飾玉料、盆景石和觀賞石等。近年來，我國天然孔雀石礦資源已日漸稀缺，寶石級孔雀石價格也隨之一路攀升。采用人工合成的方法制備寶石級孔雀石，將具有巨大的市場前景。

目前，工業上人工制備堿式碳酸銅（孔雀石）粉末的方法已十分成熟。基本方法是：將銅鹽與碳酸鹽在溶液環境下一起反應，生成堿式碳酸銅沉淀，經烘干得到堿式碳酸銅粉末^[1]。常采用的配方有三種：（1）采用Na₂CO₃溶液與CuSO₄溶液反應制備；（2）采用NaHCO₃固體粉末與CuSO₄·5H₂O固體粉末混合后放入沸水反應制備；（3）采用Cu(NO₃)₂溶液與Na₂CO₃溶液反應制備。上述方法生成的最終產物——堿式碳酸銅粉末雖然化學成分與孔雀石無異，也可壓結成塊，但因不具備美麗的孔雀綠環帶狀紋理，因而無法將其用作寶石級玉料，市場價值不大。

1982年，前蘇聯科學家首次利用化學沉淀法合成了由眾多致密的小球粒團塊組成的人工孔雀石^[2]。具體方法是：將銅氨絡離子[Cu(NH₃)₄]²⁺溶液和碳酸銅CuCO₃溶液混合，緩慢加熱，隨著溫度升高，銅離子溶解度降低達到過飽和而發生沉淀，形成孔雀石。這種方法得到在人工孔雀石根據紋理的不同可分為帶狀、絲狀和胞狀等三個品種，其中以胞狀合成孔雀石品質最佳，可作為寶石級玉料；帶狀合成孔雀石次之，絲狀合成孔雀石最次，完全無法作為寶石級玉料。該方法通過控制CO₂氣體的分壓生成孔雀石結晶，而形成寶石級孔雀石獨有的孔雀綠環帶狀紋理的難點在于需要實時控制銅的濃度，條件十分苛刻，一旦控制不好就會出現帶狀合成孔雀石這樣的低品質產品，甚至絲狀合成孔雀石這樣的副產品。因此，雖然利用這種方法合成的孔雀石的化學成分、顏色、紋理、密度、硬度、光學性能、X射線衍射圖譜等方面都與天然的寶石級孔雀石十分相似，但至今仍無法普及推廣。

目前，人工合成寶石級孔雀石技術在國內外均屬于科研難題。由于自然界中寶石級孔雀石屬于不可再生資源，隨著國內外孔雀石礦資源的日益枯竭，而用于寶石級玉料的孔雀石的市場需求與日俱增。因此，需要制備人工合成寶石級孔雀石的簡易技術。

文中涉及如下參考文獻：

[1]屈小英,?周華,?工業無機化學實驗,?科技文獻出版社,?北京,?2008：77.

[2]何雪梅,?沈才卿,?寶石人工合成技術,?化學工業出版社,?北京，2004：204.

發明內容??

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種工藝簡單、易于控制的人工合成寶石級孔雀石的方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：

一種人工合成寶石級孔雀石的方法，采用本發明提出新型的鹽溶液－蒸汽合成方法制備，即，在過量CO₂的潮濕氣氛中，以銅或銅錫合金為基體制備寶石級孔雀石顆粒。所述的過量CO₂是指，提供的CO₂量大于合成孔雀石所需的理論CO₂量。

上述在過量CO₂的潮濕氣氛中，以銅或銅錫合金為基體制備寶石級孔雀石顆粒具體為：