Искусственный малахит своими руками. Имитация натуральных камней. Малахит (роспись, мастер-класс). Способы выращивания искусственного малахита

Востребованность малахита объясняется красотой этого камня. Окраска малахита может варьироваться от бирюзовых светлых оттенков до насыщенных, глубоких темно-зеленых тонов. Текстура крайне разнообразна. Встречаются камни со слоями разной окраски, могут присутствовать чередования слоев в виде лент, кругов, полосок. Наибольшую ценность представляет камень, имеющий в своей глубине тонкие концентрические кольца в виде павлиньего глаза.

Привлекает внимание в одночасье, поэтому являться счастливым обладателем украшения из этого камня желает каждый ценитель натуральных материалов. С ростом популярности минерала произошло истощение его природных источников, поэтому были разработаны методики синтеза малахита. Встречаются и подделки камня, которые изготовляются из керамики, стекла, пластмассы. Конечно, стоимость такого товара существенно ниже изделия из натурального камня.

Малахит: возможности и особенности

Минерал лучше носить людям, стремящимся к известности. Малахит обладает способностью привлекать повышенное внимание и развивать мудрость. При стремлении разобраться в потемках собственной души натуральный малахит – лучший способ открыть в себе перспективы для развития.

Камень хорошо подходит детям в качестве амулета. Такой талисман стимулирует любознательность и усмиряет непоседливость. Для ребенка следует подбирать минерал с нежным оттенком первой весенней зелени. В текстуре должны присутствовать завитки.

Свойства украшений из малахита позволяют быстро разрешать все жизненные ситуации, поэтому этот камень незаменим при активном темпе жизни. Для Тельцов и Весов минерал подходит больше всего, однако его могут использовать и Львы. А вот Девам и Скорпионам малахит лучше не носить.

Камень достаточно нежен. Его не следует подвергать перепадам температурных показателей, ударам. Недопустима чистка абразивами, паром или ультразвуком. Можно использовать только обычный мыльный раствор.

Натуральный камень и подделка. Как отличить?

Для большей схожести с настоящим камнем производители могут прибегать к некоторым хитростям. С целью усиления цвета, избавления от небольших трещин используется специальная пропитка изделия парафином либо смолой. В специальной лаборатории определить проведение такой процедуры труда не составит. Чтобы выявить подделку необходимо обратить внимание на несколько факторов:

1. Цвет. Дешевая имитация малахита не имеет цветовых перепадов в толще камня. Обычно подделка отличается однородностью цвета и абсолютным отсутствием каких-либо вкраплений.

2. Блеск. Синтетические изделия всегда имеют вкрапления с несколько грязноватым оттенком, а натуральный блеск полностью отсутствует. Имитация малахита обычно тусклая с коричневатыми включениями.

3. Химическая реакция. Для малахита характерно изменение окраски минерала в месте контакта с нашатырем. При этом процессе появится синий цвет на камне. Если изделие выполнено из искусственных компонентов, то реакция не произойдет. Стоит ли применять такой способ на настоящем малахите – вопрос спорный, особенно учитывая стоимость украшения.

4. Твердость. Если по малахиту провести ножом либо стеклом, то настоящий минерал будет царапаться и появится стружка. На стекле царапина не возникнет, а на пластике останется белесая полоска с прерывистой серединой.

5. Термическая обработка. Бусина малахита, если держать ее над открытым огнем, поменяет оттенок. В случае, когда изделие изготовлено из стекла, образуется копоть без видимого горения. Пластмасса загорится и сразу начнет плавиться.

Как видно, методов, как отличить малахит от поддельного камня, достаточно много и не все они безопасны для настоящего минерала. Последний способ, который позволит найти действительно стоящий товар – это обратиться в специальную лабораторию и провести тщательный анализ изделия. Конечно, искать ценное малахитовое украшение нужно только в магазинах с проверенной временем репутацией. Тогда покупка доставит только радость и избавит от сомнений в собственной неповторимости.

В этой статье:

Малахит очень широко используется в декоративно-прикладном искусстве. Он представляет собой основной карбонат меди, а интересен не цветом, блеском, или оттенками, а сложным рисунком, который образуется на протяжении многих лет благодаря природным условиям. Долгое время получить искусственный камень не удавалось, но сейчас на рынке можно обнаружить множество экземпляров минерала, синтезируемого в лаборатории. Как сделать малахит и возможно ли это в домашних условиях?

Ответ на этот вопрос будет утвердительным только наполовину. В природе малахит образуется в местах залежей медных руд при условии, что они залегают в карбонатных породах. При вымывании медной руды под действием подземных вод и растворенных в них кислорода и углекислого газа медь переходит в раствор. Этот раствор содержит ионы меди, которые медленно просачиваясь через известняк, вступают с ним в реакцию. Вследствие этого образуется основной карбонат меди.

Имитация малахита

Существует химическая реакция, которая позволяет получить малахит дома. Для того чтобы это сделать, необходимы:

• безводный карбонат натрия или прокаленная пищевая сода;
• медный купорос (сернокислая медь, сульфат меди);
• воронка;
• чашка Петри;
• фильтровальная бумага;
• колбочки и сосуды.

Безводный карбонат натрия и медный купорос смешиваются в одинаковом количестве. Далее осадок фильтруется с помощью воронки и фильтровальной бумаги. После этого вынимается бумага с осадком и высушивается в чашке Петри. Это и будет порошок малахита. Безводный карбонат натрия также можно получить при прокаливании на сковородке обычной пищевой соды.

Как видно, этот способ не позволяет получить камень, а только порошок вещества.

Промышленное получение

Существует несколько способов получить искусственный малахит. Первый и самый очевидный - это использование природного малахита в виде порошка и его спекания при высоком давлении. Основной процесс, который при этом происходит: вещество уплотняется и перекристаллизуется. Такой же метод используют в Америке, чтобы произвести бирюзу. Его же применяют и для получения других полудрагоценных камней такого типа.

В нашей стране подобный малахит производится сплавлением крошки минерала при давлении до 10 тысяч атмосфер, параллельно с этим образец требуется нагреть до 100 градусов. В результате получается сплошная масса в виде пластин.

Еще один возможный способ - гидротермальный. Он основан на том, что в виде растворителя выступает вода. Но так как при нормальных условиях она способна растворять не так много веществ, то создаются определенные - высокое давление и температура. Этот способ дает камень малахит, очень схожий с природным. Но основная задача заключается в том, чтобы получить текстуру камня. В свое время технология была разработана на трех советских предприятиях и сейчас широко используется как здесь, так и за рубежом, например, в Канаде.

О конкретной технологии получения камня искусственным путем, которая бы также давала возможность получить рисунок малахита, упоминается во многих научно-популярных и новостных журналах. Однако в подробных описаниях не названо конкретного рецепта. Получается, что по сей день технология остается втайне.

Таким образом, не существует известного способа, способствующего получению малахита в домашних условиях, чтобы он полностью соответствовал оригиналу.

Для того чтобы имитировать малахит, широко используются другие способы.

Имитация

Одним из способов сделать изделие из малахита является использование полимерной глины. Полимерная глина - это вещество, которое представляет собой поливинилхлорид с добавлением пластификаторов. Она используется в качестве основы для изготовления поделок. Например, из нее делают цветы. Существует две разновидности пластики: одна застывает при температуре 100 градусов, другая - при комнатной, но за больший промежуток времени. Во время застывания пластификатор испаряется и получается изделие из поливинилхлорида.

Для того чтобы из полимерной глины сделать малахит, берут несколько оттенков зеленого цвета и раскатывают из них небольшие кружочки. Их кладу один на другой в случайном порядке и вытягивают из них «колбаски», которые потом растягивают, режут на куски и снова складывают. Получается рисунок, в точности имитирующий поверхность камня. Такой камень используют для кулонов и вставок в украшения.

Еще один вариант имитировать малахит на каких-либо поверхностях - это нанесение акриловой краски. Для начала краска опять же различных оттенков зеленого цвета наносится на подготовленную загрунтованную поверхность. Ею покрывают пятнами в случайном порядке разными цветами. Основная задача здесь - закрасить всю поверхность.

Далее для придания краске еще более случайного рисунка используется пленка или пакет из полиэтилена. После этого с помощью скальпеля, пластикового инструмента подобной формы или куска бумаги имитируется пластинчатый рисунок натурального камня. Изделие взбрызгивается водой и удаляются излишки краски с помощью бумаги. В конце можно покрыть заготовку лаком.

Еще одним вариантом имитации малахита в интерьере является декоративная штукатура. Так же как и в методе с декорированием акриловыми красками, используется штукатурка разных оттенков. Она кладется как конечный слой и не требует покраски, но вскрывается лаком.

Отдел образования Администрации Ленинского района

города Екатеринбурга

Гимназия № 5

Исследовательская работа на тему:

«Знакомство с Уральским малахитом.

Опыт по выращиванию

искусственного малахита».

Исследовательская работа

ученика 2 «Б» класса

Абрамова Леонида

Руководитель:

Классный руководитель:

Екатеринбург, 2013

1. Введение………………………………………………………………….3

2. О малахите ……………………………………………………………....4

3. Уральский малахит – исторические факты ……………………………5

4. Физические свойства малахита ………………………………………...7

5. Способы выращивания искусственного малахита…………………….8

6. Эксперимент по выращиванию малахита в домашних условиях…….9

7. Выводы …………………………………………………………………..12

ВВЕДЕНИЕ

Я коллекционирую различные минералы. Мне интересно узнавать о них разную полезную информацию. Недавно мы с папой ходили в Уральский геологический музей. Там, очень много разных минералов и других экспонатов. Там я узнал о том, что месторождения малахита на Урале исчерпаны и теперь малахит в России не добывают. Хотя Уральский малахит признан во всём мире самым красивым по богатству рисунка. Мне стало интересно, а можно ли вырастить искусственный малахит?

Цель моей работы: больше узнать о минерале и опытным путём доказать возможность выращивания минерала – малахит, в домашних условиях.

Эта работа актуальна в современном мире, так как истощаются запасы природных минералов.

Сначала я познакомился с историей добычи малахита на Урале, затем узнал, где и как использовали раньше и используют сейчас этот красивый камень.

В процессе поиска разной информации я выяснил, что малахит российские учёные успешно выращивают в лабораторных условиях. Мне стало интересно, а можно ли вырастить этот минерал самому в домашних условиях?

О МАЛАХИТЕ

Малахит - один из красивейших минералов. Его окраска богата оттенками - вся палитра зеленых тонов от светло-зеленого с голубизной (бирюзового) до густого темно-зеленого цвета ("плисового"). Название минерал получил, вероятно, за зеленую окраску, напоминающую цвет листьев мальвы (греч. malache - мальва), либо за небольшую твердость (греч. malakos - мягкий).

Изделия из малахита - это вазы, небольшие скульптуры, шкатулки, кабошоны, бусы, полированные пластины. Образцы малахита часто представляют сугубо научный интерес, но среди них есть очень красивые штуфы. Даже в необработанном виде очень эффектны причудливой формы почковидные и гроздьевидные агрегаты малахита. Иногда для подчеркивания красоты камня достаточно лишь небольшого среза или легкой полировки природной поверхности образца.

По составу малахит представляет собой водную углекислую соль меди - Cu2(OH)2. Оксида меди в малахите содержится до 72%. Окраска его объясняется присутствием иона меди. Кристаллы малахита крайне редки и весьма ценятся коллекционерами.

Благодаря небольшой твердости (твердость по шкале Мооса 3-4) малахит легко обрабатывается: быстро режется, хорошо шлифуется и полируется, в руках умелого мастера принимает самую высокую зеркальную полировку.

Малахит издавна привлекал внимание людей. С неолита вплоть до железного века, он был камнем ремесленников: краскотеров и красильщиков, стеклодувов, живописцев, плавильщиков (выплавляли медь). Иногда его использовали в качестве бесхитростных украшений и простых поделок. Самой ранней малахитовой поделке 10500 лет! Это скромная, простой овальной формы подвеска, найденная в одном из погребений неолитического могильника в долине Шанидар (Северный Ирак). В те времена в нем ценилась не красота, а польза.

УРАЛЬСКИЙ МАЛАХИТ – ИСТОРИЧЕСКИЕ ФАКТЫ

Общепризнано, что малахит по полному праву может считаться «русским» камнем. Не будет большим преувеличением назвать малахит и «поистине» уральским камнем. Издавна повелось, что для изучения малахита ученые со всего света съезжались на прославленные уральские месторождения его. Отсюда, с Урала, пошла и современная техника обработки малахита, признанная во всем мире как техника «Русской мозаики».

Первым было открыто Гумешевское месторождение, расположенное на нынешней северо-западной окраине города Полевского Свердловской области. Нашли его в 1702 году жители Арамильской слободы Сергей Бабин и Козьма Сулея. Нашли по следам древних разработок и не менее древним остаткам от плавки руд - «изгаринам». И позднее при разведке и разработке месторождения находили многочисленные следы деятельности рудознатцев и металлургов ушедших поколений: медные ломы, кожаные сыромятные сумы, обрывки одежды, «изгарины», а однажды обнаружили и их останки. Историки датируют время этих древних разработок серединой - концом первого тысячелетия до н. э.

В 1735 году по распоряжению казна приступила к разработке Гумёшевского месторождения. Но, видно, тогдашние царёвы металлурги достаточно не знали технологии обработки и плавки подобных руд. Завод работал в убыток. Так продолжалось до 1759 года, когда титулярный советник купец Алексей Турчанинов «выходил» в столице себе убыточный рудник вместе с Сысертским, Полевскими и Северским заводами.

Скоро Гумешевское месторождение не могло уже удовлетворять спроса, все увеличивающегося и умело подогреваемого.

И тут подоспело открытие сказочно богатых малахитовых залежей на Меднорудянском руднике возле города Нижнего Тагила. Владельцы этого рудника, Демидовы, не растерялись. Им хорошо был ведом путь, надежный и кратчайший к прибылям. Из первых же крупных находок Анатолий Демидов велит вырубить малахитовый храм - восьмиколонную ротонду, изысканно-строгую и нарядную, и подносит ее Николаю I для установки в Исаакиевском соборе.

А еще малахит в старые годы шел на изготовление очень прочной зеленой краски. Наш современник ужасается: малахитом красили крыши.

С уменьшением запасов малахита резко уменьшился и поток изделий малахитовой промышленности. Это положение сохранилось и до сих пор.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАЛАХИТА:

Химическая формула (CuOH)2CO3 – это довольно хрупкий минерал.

Цвет: варьирует от сочного темно-зеленого до светлого бирюзово - зеленого. Непрозрачен, в мелких кристаллах просвечивает. В плотных почковидных агрегатах окраска обычно распределяется ритмично, с чередованием темных и светлых зон. Тонкоигольчатый (плисовый) и порошковатый агрегаты окрашены равномерно. Более или менее одноцветные куски встречаются редко.

Вид кристалла: призматический, пластинчатый, игольчатый. Чаще всего наблюдается в виде корочек, сферокристаллов, натечных почковидных агрегатов.

Малахит - один из красивейших минералов. Название минерал получил, за зеленую окраску, напоминающую цвет листьев мальвы.

Малахит - минерал, основной карбонат меди.

Лучистый малахит приобретает на срезе шелковистый отлив (плисовый малахит). Блеск шелковистый или бархатный в агрегатах, алмазный до стеклянного у кристаллов. Образуется в зоне окисления медных или медьсодержащих железорудных или полиметаллических сульфидных месторождений.

СПОСОБЫ ВЫРАЩИВАНИЯ ИСКУССТВЕННОГО МАЛАХИТА:

Существует несколько способов получения искусственных минералов. Один из них – это создание композитных материалов спеканием порошка природного минерала при высоком давлении. При этом происходит много процессов, из которых главные – это уплотнение и перекристаллизация вещества.

Другой возможный способ – гидротермальный синтез, то есть получение кристаллических неорганических соединений в условиях, моделирующих процессы образования минералов в земных недрах. Он основан на способности воды растворять при высоких температурах (до 500° С) и давлениях до 3000 атмосфер вещества, которые в обычных условиях практически нерастворимы.

ОПЫТ ПО ВЫРАЩИВАНИЮ МАЛАХИТА В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ:

1. Я растворил стиральную соду(Na2CO3) в кипяченной воде. И получил щелочь (Na(OH)).

2. Смешал медный купорос(CuSO4) с щелочью(Na(OH)). Набрал в кастрюлю воду и нагрел до 90 градусов. Затем остудил до 50 и поставил в кастрюлю посудину со смесью.

https://pandia.ru/text/78/115/images/image004_151.jpg" width="468" height="352">

6. В коробочку вылил перемешанный осадок с клеем.

8. Поставил всё на подоконник

8Наблюдал: затвердение произошло за 24 часа.

ВЫВОДЫ

Таким образом я доказал, что в домашних условиях можно получить искусственно выращенный минерал, но его плотность, структура и рисунок не идут не в какое сравнение с природным.

Так же я узнал о том, что в лабораторных условиях можно. Учёными было разработано несколько методов синтеза малахита, позволяющих получить в искусственных условиях практически все текстурные разновидности, характерные для природного камня – полосчатые, плисовые, почковидные. Отличить искусственный малахит от природного можно было разве что методами химического анализа. Разработка методов искусственного получения малахита считается одним из наиболее существенных достижений в области синтеза природных аналогов драгоценных и поделочных камней. По всем своим свойствам синтетический малахит способен заменить природный камень в ювелирном и камнерезном деле. Его можно использовать для облицовки архитектурных деталей как внутри, так и снаружи зданий.

В процессе выполнения этой работы я очень много узнал для себя нового и интересного. Узнал историю малахита, о его физических и даже мистических свойствах. В дальнейшем я планирую продолжить изучение минералов и пополнение своей коллекции.

Изобретение относится к изготовлению искусственно выращенных камней и может быть использовано в ювелирной промышленности и ювелирно-прикладном искусстве. Способ получения синтетического малахита заключается в том, что готовят исходный рабочий раствор путем растворения основной углекислой меди в растворе карбоната аммония, содержащем избыточную мольную концентрацию аммиака по отношению к мольному содержанию углекислоты. Объем исходного рабочего раствора разделяют на две части перегородкой, проницаемой для жидкой и газовой фазы, причем в верхней части находится зона растворения, куда помещают твердую основную углекислую медь, а в нижней части находится зона кристаллизации, куда предварительно устанавливают металлические или полимерные элементы будущих изделий и где осуществляют последующее выпаривание раствора при температуре 40-95°С. После выпаривания конденсируют образующуюся парогазовую смесь, а полученный конденсат в виде водного раствора карбоната аммония возвращают в зону растворения для осаждения из упаренного раствора кристаллов синтетического малахита на поверхности металлических или полимерных элементов, установленных в зоне кристаллизации. В зоне растворения поддерживают температуру на 20-30°С ниже, чем в зоне кристаллизации. Концентрацию меди (II) в исходном рабочем растворе устанавливают равной 45-60 г/л. Техническим результатом изобретения является улучшение художественно-декоративных характеристик синтетического малахита, заключающихся в получении малахита с любыми разновидностями текстуры, прежде всего, почковидной и плисовой текстуры с разнообразной цветовой гаммой материала и узором, заранее задаваемыми художниками-дизайнерами для изготовления будущих изделий. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к изготовлению искусственно выращенных камней и может быть использовано в ювелирной промышленности и ювелирно-прикладном искусстве.

Для получения драгоценных и полудрагоценных искусственных минералов, в том числе и для искусственного малахита, широко известен гидротермальный способ выращивания ювелирных кристаллов, реализующий синтез минералов и солей из водных растворов при высоких температурах и давлениях (B.C.Балицкий, Е.Е.Лисицына. «Синтетические аналоги и имитации природных драгоценных камней», «Недра», 1981, с.10-26).

Указанный метод основан на перекристаллизации исходной шихты, представленной, например, солью основной углекислой меди путем ее растворения в относительно более горячей зоне с последующим конвективным переносом растворенных компонентов в относительно менее нагретую зону, где происходит кристаллизация и рост кристаллов соответствующего материала. Выращивание кристаллов по этому методу осуществляют в автоклавах высокого давления из нержавеющих сталей и сплавов, позволяющих проводить процесс при температурах до 500°С и давлениях (десятки и сотни мегапаскалей).

Гидротермальный синтез малахита не получил широкого применения из-за необходимости сложной дорогостоящей аппаратуры, взаимодействия рабочих растворов с внутренними поверхностями автоклавов и практически не регулируемого процесса кристаллизации.

Более экономически выгодным способом синтеза малахита является его кристаллизация и выращивание из водных растворов солей меди путем медленного испарения исходных растворов и последующей кристаллизации малахита из пересыщенного раствора в изотермических условиях. При этом температура процесса не превышает 100°С, а давление - 1 атм.

Способ получения малахита по патенту RU 2225360 включает выпаривание раствора основной углекислой меди с добавлением основного углекислого цинка в растворе карбоната аммония. При этом выпаривание основной углекислой меди и основного углекислого цинка в водном растворе карбоната аммония проводят с конденсацией образующейся при выпаривании парогазовой смеси NH 3 , СО 2 и H 2 O и получением водного раствора карбоната аммония, который используют для растворения основной углекислой меди и получения подаваемого на выпаривание раствора основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония. Получаемый по этому методу поликристаллический малахит содержит примеси Zn 2+ в количестве от 0,2 до 0,9%, поэтому не является полным химическим аналогом природного малахита. Кроме того, недостатком способа является получение малахита с ограниченными разновидностями текстуры, которая является полосчатой и наименее интересной для изготовления ювелирных изделий.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения синтетического ювелирно-поделочного малахита по патенту RU 2159214, заключающийся в следующем.

Основную углекислую медь растворяют в водном растворе карбоната аммония при избыточном мольном содержании аммиака в 1,5-8 раз по отношению к мольному содержанию углекислоты в растворе. Полученный раствор выпаривают при температуре 40-95°С с переменной скоростью. При этом в процессе кристаллизации образуется поликристаллический агрегат синтетического малахита, химический состав которого и физико-химические свойства полностью соответствует его природному аналогу, а износостойкость и полируемость на 5-50% выше, чем у природного минерала.

Недостатком известного способа являются невысокие декоративно-художественные характеристики получающегося малахита, в частности ограниченные возможности получения заданной текстуры и цветовой гаммы. Так, основная текстура поверхности синтетического малахита, получаемого по данному способу, является преимущественно полосчатой, характеризуемой чередованием светло- и темно-зеленых слоев, что характерно для ювелирно-поделочного малахита из Заира. В то же время, по данному способу не получается малахит других разновидностей и текстуры природного малахита, таких как почковидная и плисовая, обладающие более высокими художественно-декоративными качествами, характерными, например, для знаменитого уральского бирюзового малахита.

Другим недостатком данного способа является относительно высокая затратность его использования при последующем изготовлении из синтетического малахита ювелирно-поделочных изделий. Это связано с тем, что получающийся по данному способу малахит имеет преимущественно форму монолитных кусков (камней), которые для изготовления изделий по традиционной мозаичной технологии требуют применения трудоемких операций механической обработки этих кусков, включающей их распиловку на пластинки, шлифовку и полировку поверхности этих пластин с последующим использованием их в качестве мозаичных элементов, приклеиваемых к поверхности формы самого изделия.

Одним из основных недостатков изложенного способа является невозможность управления процессом синтеза с точки зрения создания заданного рисунка (узора) на поверхности малахита, характерного для природного материала наилучших сортов.

Техническим результатом заявленного изобретения является удешевление изготовления ювелирно-поделочных изделий из синтетического малахита, а также улучшение художественно-декоративных характеристик синтетического малахита, заключающихся в получении малахита с любыми разновидностями текстуры, прежде всего почковидной и плисовой текстуры с разнообразной цветовой гаммой материала и рисунком (узором), заранее задаваемыми художниками-дизайнерами для изготовления будущих изделий.

Технический результат достигается за счет того, что в способе получения ювелирно-поделочного малахита, включающем подготовку исходного рабочего раствора путем растворения основной углекислой меди в растворе карбоната аммония, содержащем избыточную мольную концентрацию аммиака по отношению к мольному содержанию углекислоты, объем исходного рабочего раствора разделяют перегородкой, проницаемой для жидкой и газовой фазы, на две части, верхнюю - зону растворения и нижнюю - зону кристаллизации. При этом в зону растворения помещают в открытой емкости твердую основную углекислую медь, а в зону кристаллизации предварительно устанавливают металлические или полимерные элементы будущих изделий и осуществляют последующее выпаривание раствора при температуре 40-95°С. После чего осуществляют конденсацию образующейся парогазовой смеси NH 3 , СО 2 и Н 2 О, а полученный конденсат в виде водного раствора карбоната аммония возвращают в зону растворения для осаждения из упаренного раствора кристаллов синтетического малахита на поверхности металлических или полимерных элементов, установленных в зоне кристаллизации. Температуру в зоне растворения поддерживают на 20-30°С ниже, чем в зоне кристаллизации.

В предпочтительном варианте реализации способа концентрацию меди (II) в исходном рабочем растворе устанавливают равной 45-60 г/л.

Благодаря осуществлению вышеизложенного способа достигается решение задачи управляемого синтеза малахита с заданными физико-химическими и художественно-декоративными характеристиками, в частности с требуемой почковидной и плисовой текстурами поверхности малахита и с получением непосредственно в процессе кристаллизации полуфабрикатов будущих изделий, доводка которых до товарных изделий осуществляется без применения распиловки с помощью простых операций шлифовки и полировки поверхности полуфабрикатов, что значительно экономичнее традиционного мозаичного способа изготовления изделий из малахита.

Способ осуществили в аппарате-кристаллизаторе, принципиальная схема которого представлена на Фиг.1. Аппарат представлял собой герметичный цилиндрический сосуд, разделенный двумя перфорированными и одной сплошной перегородкой на 4 камеры: камеру 1 конденсации, камеру 2 растворения, камеру 3 кристаллизации и камеру 4 нагрева аппарата.

Камера 2 растворения представляла собой цилиндрическую емкость, на перфорированное дно которой, являющееся перегородкой между камерой 2 и камерой 3 кристаллизации, устанавливали открытую емкость, загруженную твердой солью основной углекислой меди. В центре дна камеры выполнено отверстие, к которому приварена трубка, проходящая вверх по высоте камеры. По этой трубке в процессе работы аппарата проходила парогазовая смесь NH 3 , CO 2 и H 2 O из камеры 3 кристаллизации в камеру 1 конденсации и обратный сток из последней конденсата.

При подготовке аппарата к работе в камеру 2 растворения залили исходный рабочий раствор, который готовили растворением соли основной углекислой меди марки «ХЧ» в растворе карбоната аммония с добавлением 25%-ного раствора аммиака для обеспечения избыточной аммиачности, при этом исходный рабочий раствор имел следующий состав, г/л: Cu (II) - 50, сумма СО 3   2- и НСО 3   - - 50, NH 4   + - 45.

В данном растворе избыточное мольное содержание аммиака примерно в 3 раза превышает мольное содержание углекислоты.

Камера 3 кристаллизации, расположенная ниже камеры 2 растворения, также представляет собой цилиндрическую емкость с герметичным плоским дном (перегородкой между этой камерой и камерой 4 нагрева и верхней перегородкой между этой камерой и камерой растворения, выполненной с отверстиями для прохода паров и стекающего конденсата после его контактирования с солью меди в камере 2 растворения. При подготовке аппарата к работе (синтезу малахита) в камеру 3 кристаллизации предварительно устанавливали алюминиевые пластины размером 100×50×20 мм, полимерные пластины из полипропилена с такими же размерами и изогнутые пластины из указанных материалов для придания им сферической поверхности. Указанные пластины являются элементом будущих мозаичных изделий (декоративных панно). После установки пластин в камеру кристаллизации заливали исходный рабочий раствор вышеприведенного состава для камеры 2 растворения.

Расположенная над камерой 2 растворения камера 1 конденсации представляет собой эллиптическую крышку аппарата, к внутренней поверхности которой приварены обращенные вниз под углом конденсаторные пластины в форме сегментов. Назначением пластин является конденсация попадающих на них из камер растворения и кристаллизации парогазовой смеси NH 3 , СО 2 и Н 2 О с образованием водного раствора карбоната аммония, возвращаемого в процесс. Для регулирования температуры в камере, а также в камере растворения (2), к крышке камеры конденсации приваривается водяная рубашка, обеспечивающая проток охлаждающей воды через внешнюю поверхность крышки.

Необходимый температурный режим в камерах аппарата обеспечивается за счет трубчатых электронагревателей (тэнов), которые устанавливаются в самой нижней камере - камере нагрева (4). Верхняя плоская часть этой камеры, являющаяся перегородкой, отделяющей камеру нагрева от камеры кристаллизации, выполнена из хорошо проводящего тепло материала, а нижняя часть, являющаяся днищем аппарата в целом, - из материала, плохо проводящего тепло.

Описанный выше аппарат-кристаллизатор, выполненный из нержавеющей стали, имел следующие характеристики:

Принцип работы описанного выше аппарата, использованного в примере исполнения предлагаемого способа, заключается в следующем.

Залитый в камеры (3 и 2) кристаллизации и растворения исходный аммиачно-карбонатный раствор меди нагревали до температуры, обеспечивающей достаточно высокую упругость паров. Образующаяся при этом (в процессе выпаривания) парогазовая смесь NH 3 , CO 2 и Н 2 О (преимущественно в камере кристаллизации, имеющей более высокую температуру в аппарате), поднимаясь вверх, попадала в камеру конденсации (1), где на конденсаторных пластинах образуется жидкая фаза (водный раствор карбоната аммония), стекающая вниз аппарата. Часть конденсата через трубку в камере растворения (2) стекала сразу же в камеру кристаллизации, а другая его часть через отверстия в перегородке стекала в камеру растворения (2), где попадала в емкость с находящейся в ней твердой солью основной углекислой меди, которая частично растворялась в конденсате и уже в виде медьсодержащего раствора стекала в ту же камеру кристаллизации (3). В результате осуществления в процессе синтеза многократного цикла «испарение-конденсация-растворение», происходящих в аппарате при поддержании постоянных значений температур в камерах аппарата, происходит увеличение концентрации меди в растворе камеры кристаллизации. При достижении определенной концентрации меди в этом растворе происходит выделение осадка малахита на поверхности металлической или полимерной матрицы, заранее установленной в камере кристаллизации (3), и рост кристаллов малахита до достижения заданнной толщины, определяемой временем кристаллизации.

Предложенный способ в описанном выше аппарате-кристаллизаторе выполняли в следующей последовательности:

Вначале готовили исходный рабочий раствор основной углекислой меди ее растворением в растворе карбоната аммония с избытком аммиака, как это описано выше.

Рабочий раствор, содержащий, г/л: Cu (II) - 50, сумма СО 3   2- и НСО 3   - - 50, NH 4   + - 45 заливали через штуцера в камеры растворения (2) в объеме 3,5 л и камеры кристаллизации (3) в объеме 5,5 л.

Предварительно в камеру растворения устанавливали открытую чашу с насыпанной в нее солью основной углекислой меди марки «ХЧ» в количестве 0,5 кг, а в камеру кристаллизации - металлические и полимерные пластины, как это описано выше.

После подачи в аппарат необходимого объема исходного рабочего раствора его герметизировали, перекрывая все входные и выходные патрубки и включали электронагрев в камере нагрева (4). Постепенно в течение 2-3 часов поднимали температуру со скоростью 2-5°С в час до заданных значений температур: в камере кристаллизации до T=70°С и в камере растворения до Т=45°С, при этом температура в камере растворения была ниже на 25°С, чем в камере кристаллизации. Для обеспечения более низкой температуры в камере растворения, чем в камере кристаллизации, включали подачу охлажденной воды с Т=20-30°С в рубашку камеры конденсации. При этом температура в камере конденсации устанавливалась на уровне 35-40°С. Указанные значения температур в камерах аппарата поддерживали постоянными в течение всего процесса синтеза, время которого составляло 60 суток. Длительность процесса определяли заранее на основании предварительных опытов, исходя из условия достижения толщины выращиваемого осадка малахита на пластинах, равной 40-70 мм.

После завершения процесса синтеза из охлажденного аппарата осуществляли слив отработанного раствора через сливные патрубки, аппарат разбирали и извлекали из него образцы пластин с выращенным на них осадком малахита. Образцы промывали проточной водой, высушивали при температуре 50°С и подвергали механической обработке, включающей шлифовку и полировку поверхности пластин с получением шлифов образцов для определения физико-химических свойств и текстуры поверхности.

Определение соответствия образцов полученного синтетического малахита образцам природного минерала осуществляли с использованием стандартных методов диагностики минералов путем определения и анализа свойств, характерных для данного минерала, которые приводятся в специальных таблицах-определителях [Г.Н.Вертушкин, В.Н.Авдонин. Таблицы определения минералов по физическим и химическим свойствам. Справочник, 2-е изд. перераб. и доп., М., «Недра», 1982, с.402].

Результаты осуществления примера исполнения предлагаемого способа сведены в табл.1, в которой также приведены результаты синтеза в интервалах заявленных признаков способа.

Как следует из данных, приведенных в табл.1, наилучшие результаты по качеству синтетического малахита, полученного по предлагаемому способу, наблюдаются, когда содержание меди (II) в исходном рабочем растворе находится в пределах 45-60 г/л и разность температур между температурами в зоне растворения и в зоне кристаллизации находится в пределах 20-30°С (опыты №2, 3, 4, 7, 8). В указанных диапазонах концентрации меди и разности температур обеспечивается получение синтетического малахита, химические свойства которого (содержание CuO в веществе), физические свойства (плотность и твердость) и оптические свойства (показатель преломления) практически не отличаются от аналогичных показателей природного малахита. При этом текстура выращенного в этих условиях синтетического малахита имеет почковидный натечный характер с радиально-лучистым и зонально-концентрическими узорами рисунка поверхности и насыщенной цветовой гаммой от светло-, темно-зеленого до ярко-зеленого цвета, что в художественно-декоративном отношении характеризует малахит как ювелирно-поделочный материал самых высоких сортов.

За пределами указанных оптимальных значений концентрации меди в исходном рабочем растворе (опыты №1 и 5 табл.1) и разности температур между зонами растворения и кристаллизации (опыты №6 и 9 табл.1) происходит ухудшение показателей синтезированного малахита, в частности наблюдается несоответствие природному минералу содержания CuO в веществе и физических свойств, а главное, не достигается получение наиболее выразительной почковидной текстуры как у лучших разновидностей природного материала, в частности в указанных опытах наблюдается только полосчатая текстура.

В опытах №1-9 приведены результаты синтеза при использовании металлических элементов в зоне кристаллизации, а в опыте 10 - элемента из полипропилена.

В опытах 1, 5, 6, 9 синтетический малахит имел полосчатую текстуру; в опытах 2-4, 8 и 10 текстура была почковидной; в опыте 7 - плисовая. Цвет варьировался от светло- до яркого темно-зеленого.

1. Способ получения синтетического малахита, заключающийся в том, что готовят исходный рабочий раствор, путем растворения основной углекислой меди в растворе карбоната аммония, содержащем избыточную мольную концентрацию аммиака по отношению к мольному содержанию углекислоты, объем исходного рабочего раствора разделяют перегородкой, проницаемой для жидкой и газовой фазы, на две части, причем в верхней части находится зона растворения, куда дополнительно вносят в открытой емкости твердую основную углекислую медь, а в нижней части находится зона кристаллизации, куда предварительно устанавливают металлические или полимерные элементы будущих изделий и где осуществляют последующее выпаривание раствора при температуре 40-95°С, после чего конденсируют образующуюся парогазовую смесь NH 3 , СО 2 и Н 2 О, а полученный конденсат в виде водного раствора карбоната аммония возвращают в зону растворения для осаждения из упаренного раствора кристаллов синтетического малахита на поверхности металлических или полимерных элементов, установленных в зоне кристаллизации, при этом в зоне растворения поддерживают температуру на 20-30°С ниже, чем в зоне кристаллизации.

Изделия, имитирующие натуральные камни, обладают высокой прочностью, устойчивостью к химическим веществам, экологичностью, ударо- и теплостойкостью, а также прочими преимуществами. Мрамор искусственный изготавливается из бетона, гипса и полиэфирной смолы и применяется не только для облицовки домов, но и при изготовлении столешниц, лестниц, подоконников, фонтанов и многого другого.

Чтобы изготовить искусственный мрамор своими руками, необходимо определиться с технологией его производства.

Литьевой мрамор

В качестве основы для этого материала используется полиэфирная смола и любой минеральный наполнитель (мраморная крошка, дробленный белый кварц и прочие мелкодисперсные компоненты). Последние позволяют производить плиты стилизованные под гранит, малахит, яшму и оникс.

Для изготовления литьевого искусственного мрамора в домашних условиях потребуется подготовить раствор:

1. Полимербетона. Для этого необходимо смешать 20-25% полиэфирной смолы с 75-80% толченого нейтрального минерала.
2. Бутакрила. В этом случае вместо смолы используется АСТ-Т и бутакрил в равной пропорции, после чего к смеси добавляют 50% кварцевого песка или измельченного щебня.

Также потребуется подготовить речной песок, пигмент, гелькоут и пластификатор. Технология изготовления искусственного мрамора из смолы включает в себя следующие этапы:

1. Смажьте гелькоутом матрицу для будущего искусственного камня и дайте форме высохнуть.
2. Подготовьте раствор одним из описанных выше методов.
3. Выложите жидкий раствор в матрицу и удалите его излишки.
4. Накройте форму пленкой, и подождите 10 часов.
5. Вытащите готовый искусственный камень из формы и оставьте его на открытом воздухе на некоторое время.

Отвердевший камень можно дополнительно отшлифовать или оставить без механической обработки.

Несмотря на простоту изготовления такого искусственного сырья, литьевой способ производства мрамора отличается высокой стоимостью, поэтому имеет смысл рассмотреть и другие методы создания камней.

Искусственный мрамор из гипса представляет собой гипсовую массу, затворенную смесью воды и клея, которая шлифуется до появления зеркального блеска. Подобная «тонировка» позволяет имитировать такие натуральные минералы, как малахит и ляпис-лазурит.

Для производства этого искусственного мрамора не потребуется дорогостоящих материалов. Приготовить его можно следующим образом:

1. Замесите в воде сухой гипс и столярный клей.
2. Залейте в смесь растопленную смолу.
3. Размешайте состав и добавьте в него пигмент.
4. Снова размешайте смесь, пока в ней не появятся естественные вкрапления и разводы.

Полезно! Если вы хотите получить изделие натурального цвета, то необходимо смешать 200 г белого гумилакса, 1 кг спирта (технического) и 50 г гипса. Чтобы получить кофейный оттенок используйте оранжевый гумилакс, а для создания черного камня добавьте анилиновую краску.

1. Залейте жидкую массу в пластиковую матрицу.
2. Удалите излишки смеси. Для этого присыпьте раствор сухим гипсом.
3. Подождите порядка 10 часов и вытащите готовое изделие из формы.
4. Обработайте поверхность изделия кремнекислым калием, чтобы придать готовому камню водоустойчивости.
5. Просушите мрамор и отполируйте его с помощью мягкого фетра (также можно использовать специализированные абразивные средства, придающие готовому изделию более насыщенный оттенок).
6. Когда поверхность камня станет практически зеркальной – искусственный мрамор будет готов.

Такое производство искусственного мрамора и мозаики считается наиболее простым и доступным. Благодаря гипсу камни получаются очень легкими и прочными. Такие изделия успешно используются в жилых помещениях.

Искусственный мрамор с бетонным наполнителем

Технология производства мрамора с использованием бетона также пользуется большой популярностью, благодаря использованию экологически чистого материала и простоте изготовления изделий.

Чтобы самостоятельно создать такой камень, выполните следующие шаги:

1. Промажьте сухую матрицу с гладкой поверхностью влагостойким гелькоутом и дождитесь полного высыхания формы.
2. Подготовьте бетонную смесь и добавьте в нее глину или гашенную известь.
3. Приготовьте наполнитель. Для этого необходимо смешать 2 части речного песка, 1 часть цемента, 80% воды и добавить в состав гальку. В полученный раствор также необходимо добавить пигмент (1% от веса смеси) и замешивать состав для искусственного мрамора 30-40 секунд. Перемешивать все компоненты рекомендуется в специальном миксере.
4. Добавьте в готовый наполнитель пигмент (добавлять его нужно неравномерно, чтобы готовое изделие получилось более реалистичным). После этого тщательно перемещайте жидкий состав.
5. Установите матрицу в горизонтальное положение и маленькими порциями влейте в нее подготовленную массу. При этом должны заполниться все пустоты формы.
6. Удалите излишек смеси с помощью шпателя.
7. Накройте поверхность полиэтиленом и дождитесь полного затвердевания состава при плюсовой температуре (в зависимости от толщины камня он будет сохнуть от 24 часов до нескольких дней).
8. Извлеките готовую искусственную плиту из матрицы и обработайте ее шлифовальной машинкой и специальной прозрачной политурой.

Если вы решаете, как сделать искусственный мрамор самостоятельно, то предпочтение стоит отдать гипсу или бетону. Однако можно приобрести готовый материал:

• Молотый мрамор (микрокальцит). Это сырье изготавливается из колотого мрамора. Это порошкообразное вещество минерального происхождения отличается высокой прочностью и малой химической активностью. Помимо этого материал устойчив к солнечным лучам и не впитывает влагу.
• Жидкий мрамор. Помимо мраморной крошки в состав этого материала входят акриловые полимеры, благодаря чему такой камень получается легким и гибким. Такой мрамор можно легко резать ножом и оклеивать им стены. Наибольшей популярностью он пользуется при отделке комнат неправильной формы.

В заключении

Изготовление искусственного мрамора отличается исходя из используемого материала (подробнее на видео). Однако независимо от того, какое исходные сырье вы выбрали, за камнем необходимо правильно ухаживать. Например, для сохранения блеска мраморной поверхности используйте мыльный раствор (на 3 л воды необходимо добавить 1 колпачок любого моющего средства).