我国人工宝石的生产工艺1958年从原苏联引进时,完全按照国外的工艺流程操作,处于学习阶段。五十年以来,我国科学技术水平在不断提高,科技工作者的科研水平和操作技术也在不断提高,我们的科技工作者经过对原有生产工艺的理解、改造和不断积累经验,开始了根据资料自己设计和生产设备、自己制定实验方案、自主进行实验研究的阶段,甚至发展到自己创造发明的阶段。由于有了这样的发展过程,才使我国的人工宝石生产工艺有了很大的进步。在这里不能把所有的成果进行介绍,仅举两个例子来说明。
一、我国焰熔法生长人工宝石生产工艺的进步
我国于1958年从原苏联引进了焰熔法生长人工宝石的工艺和设备,当时主要是合成红宝石。因为合成红宝石的摩氏硬度为9,很硬,可以做机械式手表中的轴承,机械式手表表盘上写的“21钻”即表示有21颗红宝石轴承,“25钻”表示手表中有25颗红宝石,另外,高档仪器仪表中的轴承也是用的红宝石,因此,我们1958年引进焰熔法生长合成红宝石的用途主要是为了发展我国的民族工业,用于首饰装饰用的时间是在我国改革开放以后。生长红宝石时,火焰温度要超过三氧化二铝的熔点2050℃才能实现,通常要高出200℃,达到2250℃才行,人们选用氢气和氧气燃烧能产生2900℃火焰温度的特点设计了焰熔法生长合成红宝石的生产工艺。但是,获得氢气和氧气的方法按原苏联的生产工艺是用电解水的方法获得的,电解水时的用电量很大,据测算,按原苏联工艺生产1公斤合成红宝石的用电量约1000度,按工业用电电费每度电0.6元人民币算,生产1公斤合成红宝石的成本仅电费一项,就是600元人民币,成本很高。我国在1992年前有12家焰熔法生长红宝石厂,1992年起,由于我国的电费开始不断上涨,使焰熔法生长合成红宝石的成本不断上升,在珠宝原料市场上的竞争力不断下降,以至于生产厂大量倒闭。1998年起,我国科技工作者开动脑筋,利用化工厂生产过程中排出的多余氢气或氧气生产合成红宝石,这样,不仅解决了生产合成红宝石的气源问题,又解决了化工厂排出气体破坏环境问题,既环保又节能,还降低成本,真是一举三得。最早采用这种方法进行焰熔法生长合成红宝石的,是浙江省衢州化工厂组建的巨化宝石厂,后来,巨化宝石厂还用此设备生长了合成尖晶石。该厂焰熔法生长红宝石的设备见图1,产品见图2。后来,福建鑫磊珠宝公司也利用化工厂排出的废气进行焰熔法合成红宝石的生产,效果很好。该公司建在某大型化工厂附近,那个化工厂在生产过程中,要排出大量氢气,如果把这些氢气全部利用起来,可以年产300吨红宝石。但氢气中带有有毒的氯气,它把工厂周围的树木和庄稼都毒死了,成为全国有名的十大环境污染区之一。福建鑫磊珠宝公司与中科院大连物理化学研究所合作,把有毒的氯气分离出来后沉淀成别的化工原料,既利用了化工厂的废气来生产焰熔法合成红宝石,又消除了原来的污染源,使老百姓安居乐业;公司的投产,吸收了当地的很多劳动力,使很多人有了工作,走上了脱贫致富之路,确实是件一举多得的大好事。福建鑫磊珠宝公司在具体操作中还创造了气体稳压法(加强安全);创造滚动操作法,使每人操作由10台生长炉增加到每人可以操作80台,大大提高了工作效率。
二、我国冷坩埚熔壳法生长合成立方氧化锆生产工艺的进步
国际上是1976年由原苏联发明的冷坩埚熔壳法生长合成立方氧化锆,他们申请了专利。我国科技工作者是从专利资料入手,1992年开始进行研究,很快被突破后于1983年投入生产。从1983年我国生产合成立方氧化锆以来,在生产设备上有了很大的提高。起初,我国每台高频炉每炉只生产出5公斤合成立方氧化锆,设备改进后,现在每台高频炉每炉生产400公斤合成立方氧化锆(见图3),产量大大提高,成本降低;合成立方氧化锆单个晶体的大小也得到了提高,以前的产品比较小,每个只有几十克重,现在的产品可以达到单个1980克以上;产品颜色品种上也有很多增加。 |