Как сделать рубиновое дерево
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 04.10.2024
Рубин – один из самых дорогих драгоценных камней, который не только добывают в индии и Шри-Ланке, но и активно выращивают в лабораторных условиях. Синтетический вариант ничем не отличается от натурального и очень любим ювелирами, так как обладает безупречной чистотой и окрасом.
Натуральный минерал часто непригоден для использования в украшениях, так как обладает невысокой прозрачностью, в нем встречаются многочисленные включения.
Любители выращивают драгоценные кристаллы рубина самостоятельно при помощи простых методов в домашних условиях. Такое хобби не противоречит законодательству, а при наличии постоянных источников сбыта может стать выгодной бизнес-моделью.
Выращивание кристаллов рубина в домашних условиях с помощью аппарата Вернейля
Если вы начнете изучать рынок драгоценных металлов, то рано или поздно придете к очень интересному заключению, что во всех наших магазинах по продаже ювелирных изделий множество драгоценностей искусственного происхождения. И это, самое интересное, совсем не обман!
Натуральные камни совсем не отличаются по своих химическим и физическим характеристикам от искусственно-произведенных драгоценных камней. И если мы пойдем дальше, то отметим, что большинство природных драгоценностей имеют достаточно идеальную частоту и характеристики, чтобы иметь честь быть проданными в магазинах ювелирных изделий.
К тому же преимущество синтетических изделий над природными проявляется в том, что качество первых можно с помощью производства в лабораториях производства улучшить настолько, что качество этих изделий будут настолько близки к оригинальным, а процесс нетрудоемким, что отношение прибыли к затратам будет настолько высоким, что несомненно выращивание драгоценных камней в домашних условиях заинтересует вас.
Выращивание искусственных рубинов в домашних условиях производят несколькими методами: можно использовать поваренную соль, медный купорос или алюминиевые квасцы, либо воспользоваться аппаратом Вернейля. Сахар непригоден из-за низкой стойкости и сильной подверженности к деформации, но из него можно сделать интересные сладкие сувениры.
Лучше всего начинать с малых объемов. Постепенно, по мере накапливания опыта, кристаллы будут получаться все более прозрачными и высококачественными.
Перед тем, как приступить к работе, важно позаботиться о производственном процессе и технике безопасности:
- Все вещества, используемые для изготовления рубинов, следует хранить в затененном прохладном месте без доступа света или влаги. Дети не должны иметь доступа к этим веществам, так как они могут обладать высокой токсичностью.
- Посуда для изготовления рубинов должна использоваться только для этих целей и не применяться при сервировке пищи.
- Во время работы с компонентами будущих кристаллов следует использовать перчатки и защищать лицо и глаза при помощи маски и очков.
Все эти меры предосторожности помогут сделать работу безопасной и предотвратят возникновение несчастных случаев.
Ниже описан алгоритм, как вырастить кристалл рубина самостоятельно из поваренной соли. Этот компонент найдется в каждом доме, он безопасен для окружающих, а синтетический камень получается особенно прочным.
Нужно делать следующее:
- Подготовить емкость с горячей водой. Для начала достаточно пол-литра кипятка, в котором растворяют несколько столовых ложек соли, после чего раствор тщательно перемешивают. Соль добавляют до тех пор, пока она не перестанет растворяться. На этом же этапе необходимо внести пищевой краситель
- Отфильтровать полученный раствор. Делается это при помощи нескольких слоев марли. В процессе очистки из жидкости удаляются все примеси и мелкие кусочки мусора. Это поможет сделать кристалл прозрачным, уберет мутность. После того, как раствор профильтровали, его наливают в емкость и оставляют на сутки для формирования кристалла. Он станет заготовкой будущего рубина.
- Формирование искусственного камня. После того, как на дне образовался соляной камень, к нему необходимо привязать леску. Затем ее наматывают на деревянную палочку или карандаш таким образом, чтобы он была слегка натянута, и располагают над емкостью с соляным раствором. Кристалл должен находиться в растворе в подвешенном состоянии, чтобы обеспечить свободное формирование рубина.
- Добавление воды по мере испарения. Чтобы обеспечить бесперебойный рост кристалла, в емкости всегда должно быть определенное количество жидкости. Ее необходимо осторожно подливать не реже 1 раза в 14 дней.
На выращивание небольшого кристалла потребуется около 3 месяцев. После того, как рубин достиг необходимого размера, его вытаскивают из раствора, осторожно обсушивают при помощи салфеток и покрывают несколькими слоям лака для ногтей. Это поможет обеспечить камню лучшую сохранность.
Аппарат Вернейля для работ на дому
Вырастить красный кристалл достаточно быстро и просто при помощи аппарата Вернейля. Главный плюс этого устройства – быстрый рост кристалла. Образец весом до 30 карат можно получить за 3 часа. Кроме этого, при помощи аппарата легко вырастить искусственные сапфиры и топазы.
Если раньше этот прибор использовали исключительно в промышленных условиях, то в настоящее время его можно собрать дома самостоятельно.
Аппарат Вернейля состоит из таких компонентов, как растущий кристалл, кристаллодержатель, горелка для расплавления порошка, катетометр, механизм встряхивания, механизм опускания кристалла для более равномерного нарастания, муфель и бункер, куда изначально подается смесь из солей.
Для получения рубина этим способом потребуется использование смесь из соли двуокиси алюминия и оксида хрома.
Процесс получения кристалла выглядит следующим образом:
- порошок помещается в бункер;
- огонь подается к нижней части бункера;
- пролетая через огонь, частицы расплавляются и попадают в тонкую пленку расплава;
- так как кристалл по мере образования медленно опускается, то это позволяет поддерживать постоянную скорость роста искусственного камня.
Производство таких камней очень экономично, так как для приготовления 1 кристалла потребуется не более 8 грамм смеси обоих компонентов. Для получения разнообразных синтетических минералов можно экспериментировать с пропорциями и наименованиями используемых солей.
Экономические расчеты
Производство рубинов в домашних условиях очень экономично. При выращивании кристаллов из соли нужно посчитать стоимость всех компонентов. Немного дороже может стоить использование аппарата Вернейля, так как потребуется прибавить расходы на изготовление самого агрегата и траты на электроэнергию. В обоих случаях синтетические рубины стоят гораздо дороже, поэтому их производство является рентабельным.
Отдельно стоит упомянуть такой момент, как законодательство в сфере оборота драгоценных камней. В России осуществляется строгий контроль за производством и продажей природных минералов, а искусственно созданные образцы при этом не упоминаются. Если удастся найти рынки сбыта и поставить изготовление рубинов на поток, лучше всего зарегистрировать предпринимательскую деятельность в установленном порядке, чтобы избежать проблем с налоговой.
Изготовление рубина в домашних условиях, даже с использованием специального оборудования, не составит труда. Начинать следует с небольших объемов, чтобы отточить технологию и получать высококачественные кристаллы с оптимальной чистотой и окрасом.
Внимание: эта статья - составная часть более общей статьи: Про химию, в котрой она используется.
Синтетические драгоценные камни по своему химическому составу и физическим свойствам практически полностью неотличимы от натуральных камней. Вся проблема оказывается в том, что среди натуральных драгоценных камней далеко не все имеют достаточную чистоту и другие ювелирные качества. чтобы удостоится чести быть представленными в ювелирных салонах, а в условиях лабораторного или заводского производства технологический процесс можно отладить настолько, что все выращенные в лаборатории кристаллы будут иметь практически одинаковые ювелирные характеристики. Да и в производстве они значительно дешевле, чем их "коллеги" того же качества, добытые в глубоких и опасных для жизни рабочих шахтах. К тому же месторождения определенных минералов не разбросаны в изобилии равномерно по всему земному шару, а сосредоточены, как правило, в немногих местах.
Дальше мысль потекла по аналогии с витражами и мозаикой. Если в интернете я наткнулся на предложения по этим услугам от крупных солидных фирм, с солидными производственными площадями и денежным оборотом, то, задался я тогда вопросом - почему нельзя делать небольшие витражи (вставки в межкомнатные двери, настенные светильники и т.п.) буквально у себя на письменном столе?
Изучил технологию, поломал голову, как ее можно упростить для домашнего применения, провел определенное количество опытов - и получил результат!
Аналогично мы с Александром начали творчески перерабатывать идею выращивания кристаллов драгоценных камней в домашних условиях. Изучили (на ознакомительном уровне) разные способы, и остановились на способе французского ученого Огюста Вернейля, создавшему более 100 лет тому назад оригинальную методику и аппаратуру, позволявшую за 2-3 ч выращивать кристаллы рубина массой 20-30 каратов . Это было выдающимся достижением науки и техники не только потому, что дало возможность искусственно производить такой ценный материал в необходимых количествах, но еще и потому, что открыло перспективы синтеза и выращивания кристаллов других драгоценных камней.
Успеху О. Вернейля предшествовала почти полувековая история исследований по синтезу рубина. Первые упоминания о синтезе рубина связаны с именем Марка Гудена. В 1837 г. он получил микроскопические кристаллики рубина путем сплавления в доменной печи алюмо-аммониевых квасцов с примесью хромата калия в глиняном тигле, покрытом ламповой копотью (сажей). Мелкие кристаллики корунда и рубина позднее синтезировали Дж. Эбельман, X. Сенорман, Клэри и другие исследователи. Однако все эти работы не имели никакого практического значения. Отдельно следует отметить исследования Е. Фреми и Е. Файля, которые впервые попытались получить кристаллы корунда из раствора в расплаве. В качестве растворителя глинозема они использовали окись свинца. Добавление в исходную смесь окиси хрома или окиси кобальта позволяло получать кристаллики соответственно красного и синего цвета. Некоторые из них оказались пригодными для часовых подшипников и ювелирного гранения.
Тогда же, в 80-х годах 19 в, на рынке драгоценных камней появились так называемые "реконструированные", или сиамские рубины, представляющие собой сплавленные обломки природных кристаллов. Наилучших результатов в получении "реконструированных" рубинов добились французские ученые. Ими был сконструирован аппарат, включающий центрифугу, глиняный (или платиновый) тигель и вращающуюся газовую (кислородно-водородную) горелку. Спекание проводилось при последовательном опускании в тигель нескольких обломков кристаллов природных рубинов и позволяло получать камни массой до 10 каратов. Хотя получаемые камни и нельзя было отнести к синтетическим, тем не менее, после того как стал известен способ их изготовления, интерес к ним резко упал. И уже совсем не конкурентноспособными "реконструированные" рубины стали после появления синтетических рубинов Вернейля. Первые кристаллы О. Вернейль получил совместно с Е. Фреми из расплава фторидов бария и кальция и криолита с добавкой окиси хрома. В 1890 г. ими были переданы в Парижскую академию наук сотни сверкающих кристаллов разноокрашенных корундов, которые по условиям получения не могли быть дешевле природных рубинов. Но уже в 1892 г. О. Вернейль получил первые результаты по синтезу кристаллов корунда из чистой окиси алюминия. Полностью исследования были завершены им в 1902 г. Простота и надежность метода Вернейля привела к быстрой организации промышленного производства указанных кристаллов вначале во Франции, а позднее практически во всех высокоразвитых странах мира.
На первом рисунке показан сам принцип действия метода Вернейля (не правда ли - выглядит все довольно просто!), а на втором рисунке - аппарат Вернейля. Выглядит довольно сложно, даже поначалу наводит некоторый страх - мол, мне такой ни за что не сделать! Но, это - ложные опасения. Ведь следует еще раз вспомнить, что изобретатель создал свою технологию более 100 лет назад!
Естественно, что у него не было в распоряжении тех электрических и механических "фокусов", которые доступны любому домашнему мастеру в настоящее время!
Вот над этой проблемой - как упростить аппарат Вернейля за счет применения современных электрических узлов и механизмов широкой доступности и создать "кухонный" вариант аппарата.
И нам это удалось!
В ближайшее время с разрешения Александра я на этой страничке опубликую более развернутую информацию по "кухонному" варианту аппарата Вернейля, когда ее подготовлю.
Пока только могу сказать, что по методу Вернейля можно выращивать кристаллы не только рубина, но и голубого, белого (прозрачного) и желтого топазов (а также и другие оттенки по желанию).
Так что, заинтересовавшимся посоветую вернуться к этой страничке через некоторое время. И еще: подробное описание "кухонного" варианта я опубликовываю (с согласия Александра) как основной генератор идеи, и совершенно не опасаясь конкуренции со стороны тех энтузиастов, которые решат последовать этой идее. Резон очень прост: в настоящее время искусственные драгоценные кристаллы выращиваются во многих странах мира, но стоит зайти в ювелирный магазин, то сразу станет очевидно, что цены по-прежнему "кусаются". И до насыщения рынка, по-видимому, еще очень-очень далеко. А даже после прочтения этой информации найдутся несколько тысяч энтузиастов, то со своим "домашним" производством мы все особой "погоды" на данном сегменте рынка сделать не можем. Поэтому, и результаты наших изысканий можно публиковать ничего не опасаясь. Наоборот, если возникнет в сети что-то вроде "Ассоциации домашних кристаллорастильцев" :-), то для всех будет еще интереснее и полезнее, поскольку, как известно, две головы - хорошо, а две тысячи - можно уверенно предположить - намного лучше. И какие-то из этих голов могут оказаться намного светлее, и их идеи помогут всем интересующимся еще больше упростить и усовершенствовать аппарат, и превратить его из "кухонного", например, в "тумбочный" :-).
Теперь пару слов об экономической эффективности проекта. Чтобы вырастить кристалл рубина массой 20-30 карат (4 - 6 граммов!) потребуется 3 часа и 3 кВт*часа электро энерги и. Посчитайте - сколько это стоит в вашем регионе. Думаю. что получится цифра менее 10 руб. Стоимость 6 граммов порошка окиси алюминия и 0,2 грамма окиси хрома вообще больше 50 копеек стоить не может.
Так, что, если вы "толкнете" даже необработанный кристалл заинтересованному ювелиру, то не нужно иметь голову Сороса, чтобы понять, что прибыль от сделки будет весьма солидной. Ну, а если вы рубинами и топазами осчастливите собственную жену или подругу, то психологические дивиденды от таких "инвестиций" вообще не поддаются никакому подсчету ! :-).
На этом пока прощаюсь.
Более подробная информация по созданию домашнего варианта аппарата по выращиванию кристаллов рубина (а также, кристаллов сапфира - белого, голубого и желтого ) описана в моих книгах на эту тему. С книгами можно ознакомиться, вернувшись на страничку:
Все материалы добавляются пользователями. При копировании необходимо указывать ссылку на источник.
Читайте в статье
Что потребуется для создания искусственного рубина в условиях мастерской
Сразу оговоримся, что создать кристально чистый рубин, каковым его мы привыкли видеть на прилавках ювелирных магазинов, вряд ли удастся. Всё-таки мастерская – это не лаборатория. Однако полученный в результате сегодняшних экспериментов кристалл уже похож на свой природный аналог. К тому же и по составу различаться природный и искусственный камень не будут.
Для создания рубина понадобятся некоторые химические реагенты: оксиды алюминия и хрома. Именно из этих веществ и можно выделить составляющие рубина, образующегося под воздействием давления земной коры и высокой температуры в природе. В качестве источника высокой температуры попробуем использовать дуговую и газовую сварку.
Приготовление химической смеси, используемой для изготовления рубина
Для того чтобы изготовить рубин, необходимо смешать оксиды алюминия и хрома. В составе встречающихся в природе камней доля хрома составляет от 0.01 до 2%, поэтому придётся воспользоваться электронными весами.
Во взвешенный алюминий добавляем порошок оксида хрома, после чего состав перемешиваем. Теперь необходимо подвергнуть полученный состав воздействию высокой температуры, а значит далее начнётся самое интересное.
Как разогреть состав до нужной температуры
Существует несколько способов разогреть состав до нужной температуры. Первое, что стоит попробовать – это дуга сварки. Но обычный электрод при горении имеет недостаточную температуру, а значит лучше попробовать использовать угольный элемент.
Перед началом работы с угольного электрода нужно снять медную оболочку. В этом ничего сложного нет, медное напыление довольно легко удаляется.
Использование графита в изготовлении минерала
Температура дуги крайне высока, поэтому единственное, на чём можно расплавить получившуюся химическую смесь, он. Для начала на графитовый диск насыпаем небольшое количество порошка. Слишком много его насыпать не следует. Ведь на этом этапе производится лишь проба варианта плавки.
Далее порошок плавится под действием сварочной дуги. Здесь обязательно использование рукавиц и сварочной маски. В противном случае можно получить ожоги не только кожи, но и роговицы глаз.
Дуга разбрасывает основную часть порошка, однако некоторое его количество всё же расплавится и даст представление о том, как взаимодействуют оксиды под воздействием высокой температуры.
Понятно, что подобные шарики рубином назвать сложно, и тому есть определённые причины. Первая – это слишком высокая температура и быстрый нагрев, который способствует вспениванию состава.
Вторая причина – это слишком резкое остывание, которое не позволяет пузырькам воздуха выйти наружу. Это значит, что нужно попробовать воспользоваться другим способом плавки.
Плавка при помощи газовой сварки
Второй способ максимально повысить температуру состава – газовый резак. Порошок насыпаем на тот же графитовый диск, после чего аккуратно начинаем первый разогревать. Процесс это не быстрый, поэтому следует запастись терпением.
Основная проблема при этом будет состоять в том, что порошок сначала будет разлетаться. Поэтому слишком открывать подачу на резак нельзя. Лучше потратить немного больше времени. Главное здесь – добиться образования хотя бы небольшого количества расплавленной массы.
Доводка расплавленных частиц до нужного состояния
Когда на графите начнут появляться расплавленные шарики, их следует соединить воедино, пододвинув один к другому. Обычным инструментом этого сделать не удастся – температура слишком высока. Как ни странно, здесь может помочь простейший керамический пинцет, купленный в китайском магазине. Технологии его изготовления не известны, но температуру он держит прекрасно, нагревается докрасна и при этом не плавится, не лопается.
По ходу прогрева получившейся на графите массы, она будет уменьшаться в размерах. Это происходит по причине того, что из неё выходит воздух. После длительного нагрева горелку можно будет отключить и оставить получившийся камешек остывать. Только не стоит пытаться его охладить водой или потоком воздуха. Это приведёт к растрескиванию кристалла. Чем медленнее будет происходить остывание, тем лучше.
Что же может получиться в итоге
В результате произведённого сегодня опыта получился кристалл с насыщенным рубиновым цветом. Конечно, идеальной чистоты добиться очень сложно, на это понадобится значительно больше времени. Однако даже при наличии в кристалле некоторого количества воздуха можно сказать, что эксперимент удался и искусственный рубин в условиях мастерской создан.
Особенно красиво камень смотрится в ультрафиолетовом излучении. Человеческому глазу чистый ультрафиолет не виден, однако преломление его лучей в получившемся кристалле искусственного рубина даёт поразительный эффект. Выглядит это по-настоящему красиво.
В заключение
Понятно, что по чистоте получившийся кристалл нельзя сравнить с тем, что можно найти на прилавках ювелирных магазинов. Однако и в природе основная масса добываемых рубинов не идеально чистая. Если же потратить побольше времени, то вполне можно добиться необходимой чистоты искусственного кристалла в домашних условиях. Что же касается состава камня, то у природного кристалла и созданного в гараже искусственного он не будет отличаться.
Надеемся, что сегодняшняя тема была интересна уважаемому читателю. Огромная просьба, при попытке воспроизводства подобного эксперимента не забывайте про необходимость использования средств индивидуальной защиты. При возникновении вопросов по теме, задавайте их в обсуждениях ниже. Редакция HouseChief обязательно ответит на каждый из них. Там же вы можете прокомментировать прочитанное, выразить личное мнение о сегодняшнем опыте.
Читайте также: