Гидротермальный синтез – процесс роста кристаллов в условиях высоких температур и давления. Поэтому данный процесс проводят в специальных толстостенных сосудах – автоклавах, изготовленные из специальной антикоррозийной и жаропрочной стали. Автоклав, показанный на рисунке, невелик, его рабочий объем составляет около 250 мл, что позволяет вырастить за один цикл роста около 100 г изумрудных кристаллов. Автоклавы для гидротермального роста кристаллов кварца намного больше – до 6 м3 и позволяют выращивать до полутонны кристаллов за один цикл роста.
Суть гидротермического роста кристаллов изумруда с использованием технологии «Русский Изумруд» заключается в следующем. В нижней части рабочей полости автоклава заполняется заряд (4) – измельченный натуральный берилл, не пригодный для ювелирных изделий. Над ним расположена диафрагма (5) – стальная круглая пластина с отверстиями, разделяющая рабочую полость автоклава на две зоны: растворение (под диафрагмой) и рост (над диафрагмой). В зоне роста помещается рама (6) с одним или несколькими семенами (7) – прямоугольными тонкими пластинами, вырезанные из кристаллов изумруда самого высокого качества, выращенных в предыдущих циклах. Вдоль внутренней полости добавляется необходимое количество воды и минерализатора (смесь определенной композиции, которая увеличивает растворимость берилла в гидротермальном растворе). В качестве минерализатора в технологии выращивания “Русского Изумруда” используются соли, которые присутствуют в реальных пегматитовых процессах, в которых происходит образование природных кристаллов берилла.
Таким образом, в качестве исходных продуктов в технологии выращивания “Русского Изумруда” используются природные вещества, либо их полные аналоги. Загруженный автоклав запечатывается в верхней части и помещается в специальную вертикальную печь, в которой автоклав нагревается до примерно 600 ° С, а давление в нем увеличивается до 1500 атм.
Более того, нижняя часть автоклава (зона растворения) нагревается до более высокой температуры, чем верхняя (зона роста). В зоне растворения гидротермальный комплекс зарядовых компонентов (берилл) крайне насыщен. Насыщенные растворы из зоны растворения в результате естественной тепловой конвекции входят в зону роста, где они охлаждают и становятся перенасыщенными. Избыток вещества из пересыщенного раствора оседает на затравочных пластинах – так и растет кристалл изумруда. Общая продолжительность одного цикла роста составляет 1 месяц, в течение которого один или несколько кристаллов изумруда вырастают до 100 г общего веса с общей длиной до 19 см и толщиной до 2,5 см.
Давайте проанализируем разницу, между реализацией лабораторных и естественных гидротермальных процессов. Кора начинает кристаллизоваться с образованием, к примеру, гранита. В то же время начинают отделятьмя газообразные компоненты, прежде всего вода, в которой растворяются добавки минерализаторов, которые как-раз и способны растворять вещества, нерастворимые при нормальных условиях. Такой водный газовый раствор называют гидротермальным. В конце магматической кристаллизации образуется полость в толще земной коры, окруженной плотными стенками, состоящими из кристаллической породы, заполненной гидротермальным раствором. И кристаллы начинают расти. Сравнивая естественные и лабораторные гидротермальные процессы, мы видим почти полную аналогию между ними – в естественном и герметичном автоклаве, но не в железном, а в гранитном.
1
В основе используется природные камни привезенные в Россию непосредственно с места добычи изумрудов (Бразилия). Все сырье тщательно очищается и соединяется с затравкой.
2
Заготовка помещается в автоклав и герметично закрывается.
3
Автоклавы помещаются в специальное хранилище, где под воздействием высокой температуры и давления, в условиях максимально приближенным к природными, растет гидротермальный кристалл.
4
Через месяц автоклавы вынимают из хранилищ и извлекают готовое сырье.
5
Готовые кристаллы поступают на ограночное производство.
