Зміст
- Що таке Корунд?
- Прославився рубінами та сапфірами
- Властивості Корунда
- Геологічне виникнення Корунда
- Твердість і використання в якості абразиву
- Емері
- Використовувати як дорогоцінний камінь
- "Коштовності" та "Кристали" у Годинниках
- Рубінові лазери
- Інші способи використання корунду
Корунд: Два сегменти кристалу корунду з Індії, що демонструють гексагональну кристалічну форму мінералів та основну проділу. Ці зразки червоного кольору і можуть бути названі "рубіновим корундом". Авторські права на зображення iStockphoto / Lissart.
Що таке Корунд?
Корунд - це породоутворюючий мінерал, який міститься в магматичних, метаморфічних та осадових породах. Це оксид алюмінію з хімічним складом Al2О3 і гексагональна кристалічна структура.
Мінерал широко відомий своєю надзвичайною твердістю і тим, що його іноді можна знайти як красиві прозорі кристали у багатьох різних кольорах. Надзвичайна твердість робить корунд відмінним абразивом, і коли ця твердість виявляється в красивих кристалах, у вас є ідеальний матеріал для різання дорогоцінних каменів.
Натуральний та синтетичний корунди застосовуються у широкому спектрі промислових застосувань через їх міцність, твердість та хімічну стійкість. Вони використовуються для виготовлення промислових підшипників, стійких до подряпин вікон електронних інструментів, пластин для печатних плат та багатьох інших виробів.
Кристали корунду: Фотографії трьох кристалів корунду. Зліва - звичайний корунд з Трансваалу, Південна Африка, який становить близько 6 сантиметрів у висоту. У центрі розташований коштовний рубіновий корунд із Карнаката, Індія, у висоту близько 1,6 сантиметрів. Праворуч - синій сапфіровий корунд із Шрі-Ланки, який має висоту близько двох сантиметрів. Усі три зразки та фотографії Arkenstone / www.iRocks.com.
Прославився рубінами та сапфірами
Більшість людей знайомі з корундом; однак, мало хто його знає за назвою мінералу - натомість вони знають це за назвами "рубін" та "сапфір". Зразок корундової якості з глибоким червоним кольором відомий як "рубін". Корундовий якісний корунд із синім кольором називається "сапфіром". Безбарвний корунд відомий як «білий сапфір». Корунд будь-якого іншого кольору відомий як «фантазійний сапфір».
Корундне розставання: Гексагональні кристалічні сегменти корунду, які були розділені проділом. Ці екземпляри мають поперек одного сантиметра. Фото USGS Ендрю Сілвер.
Корунд гнейс із сапфіром: Зразок гнойсу корунда з долини Галатин, штат Монтана. Цей екземпляр має довжину близько дванадцяти сантиметрів і має лівий білий круглий кристал сапфіру.
Властивості Корунда
Корунд - надзвичайно твердий і жорсткий матеріал. Це третій за твердістю мінерал після алмазу та моїсаніту. Він служить в якості індексу мінералу для твердості дев'яти за шкалою твердості Мооса.
Його твердість, висока питома вага, гексагональні кристали і проділи є дуже хорошими діагностичними властивостями, які використовуються для його ідентифікації. Підсумок фізичних властивостей корунда наведено в таблиці нижче.
Алувіальні сапфіри в Монтані: У Монтані знайдені дрібні алювіальні сапфіри. Ці блакитні камені не оброблені і розміром приблизно від чотирьох до п’яти міліметрів.
Геологічне виникнення Корунда
Корунд є основним мінералом у магматичних породах, таких як сієніт, нефеліновий сиєніт та пегматит. Деякі з найважливіших у світі родовищ рубіну та сапфіру знаходяться там, де дорогоцінні камені вивітрювались від базальтових потоків і зараз знаходяться в низових грунтах та осадах.
Корунд також зустрічається в метаморфічних породах в місцях, де глиноземні сланці або боксити були піддані контактному метаморфізму. Шист, гнейс та мармур, що виробляються регіональним метаморфізмом, іноді містять корунд. Деякі сапфіри та рубіни найвищої якості, кольору та ясності формуються у мармурі по краях підземних тіл магми.
В'язкість корундів, висока твердість і хімічна стійкість дозволяють йому зберігатися у відкладах довго після знищення інших корисних копалин. Ось чому він часто виявляється зосередженим у алювіальних відкладах.
Ці родовища є найважливішим джерелом рубінів і сапфірів у кількох частинах світу. Традиційними джерелами алювіальних рубінів та сапфірів є Бірма, Камбоджа, Шрі-Ланка, Індія, Афганістан, Монтана та інші райони. За останні кілька десятиліть кілька частин Африки, включаючи Мадагаскар, Кенію, Танзанію, Нігерію та Малаві, стали важливими виробниками рубіну та сапфіру.
Колеса наждачного типу: Оголошення, що пропонує наждачні та корундові колеса, опубліковане в 1895 році компанією Springfield Manufacturing of Bridgeport, Коннектикут. Це було в той час, коли для виготовлення коліс використовували справжні наждачки та корунд.
Твердість і використання в якості абразиву
Надзвичайна твердість корунду робить його особливо корисним як абразив. Подрібнений корунд обробляється для видалення домішок, а потім перевіряється для отримання гранул і порошків рівномірного розміру. Вони використовуються для шліфування середовищ, полірувальних сумішей, паперу з піску, шліфувальних кругів та інших ріжучих застосувань.
Деякі проблеми з використанням природного корунду як абразиву полягають у тому, що родовища зазвичай невеликі, неправильної форми, а корунд має різну якість. Вони не є надійними джерелами матеріалів постійної якості, необхідних для запуску виробничого процесу. Синтетичний корунд, отриманий із застосуванням прожареного бокситу, став надійнішим джерелом з більш стійкими властивостями. Він замінив натуральний корунд у більшості виробів, що випускаються.
Наждачний папір для оксиду алюмінію виготовляється шляхом прикріплення до аркуша паперу частинок за розміром частинок синтетичного корунда (оксиду алюмінію). Це наждачний папір, широко використовується для деревообробки та інших виробничих робіт.
Емері рок: Зразок наждачної породи, багатий корундом і шпінелем з Peekskill, Нью-Йорк. Цей екземпляр становить приблизно шість дюймів (п'ятнадцять сантиметрів) поперек. Емері часто подрібнюють, обробляють і перевіряють для використання в якості промислового абразиву.
Пилочки для нігтів: «Емері дошки» - це засіб для манікюру та догляду за нігтями, який виготовляється шляхом приклеювання абразивних паперів до тонкого шматка картону. Свою назву вони отримали в 1800-х роках, коли подрібнений наждак використовувався як абразив. Сьогодні наждачні дошки не виготовляються з наждаками. Натомість у багатьох з них є груба сторона синтетичного корунду (оксид алюмінію) та тонка сторона гранатового абразиву.
Емері
Камінь емері - це зерниста метаморфічна або магматична порода, яка багата корундом. Це суміш оксидних мінералів, як правило, корунду, магнетиту, шпінелі та / або гематиту. Це найпоширеніша форма природного корунду, яка застосовувалася для виготовлення абразивів.
Використання наждаку як абразиву за останні кілька десятиліть значно скоротилося. Його майже повністю замінили вироблені абразивні речовини, такі як карбід кремнію. Карбід кремнію має твердість Мооса від 9 до 9,5. Він недорогий і зазвичай працює краще, ніж природні абразиви, виготовлені з корунду або наждаку.
Корунд як рубін, сапфір та модний сапфір: Корундовий камінь з високою якістю - це високо цінуваний і цінний матеріал. Коли він яскраво-червоного кольору, його називають «рубіном». Коли він синій, його називають «сапфір». При безбарвному його називають "білим сапфіром". Корундовий корунд будь-якого іншого кольору називають "фантазійним сапфіром". У минулому більшість коштовних каменів вироблялося в Азії та Австралії. У 1990-х роках у Африці було зроблено багато відкриттів коштовного каменю. Всі камені на цій фотографії були видобуті в Африці. Майже всі коментові камені обробляються нагріванням або іншим способом поліпшення їх кольору.
Найкращий спосіб дізнатися про корисні копалини - це вивчити колекцію невеликих зразків, з якими можна обробляти, досліджувати та спостерігати за їх властивостями. У Магазині є недорогі колекції мінералів.
Використовувати як дорогоцінний камінь
На ринку дорогоцінних каменів та ювелірних виробів майже вся увага приділяється невеликій групі дорогоцінних каменів, відомих як "велика четвірка": алмаз, рубін, сапфір та смарагд. Два з них - рубін та сапфір - це коштовні корунди.
Ці найпопулярніші дорогоцінні камені дуже затребувані і видобуваються в багатьох частинах світу протягом тисяч років. Сьогодні для задоволення потреб ювелірного ринку щороку потрібно мільйони рубінів та сапфірів - від недорогих комерційних каменів, що продаються в торгових центрах та універмагах, до вражаючих зразків, які використовуються в дизайнерських та замовлених ювелірних виробах. Попит на привабливе каміння перевищує здатність шахт постачати. В результаті ціни, сплачені за привабливі природні камені, піднялися до високих показників.
Коли споживач хоче "рубінове кільце" або "підвіска з сапфіру", вони, як правило, не зацікавлені в заміні червоного шпінеля, синього іоліту або іншого привабливого дорогоцінного каміння подібного кольору. Вони хочуть "рубін" або хочуть "сапфір". Ювелірні вироби з роздрібної торгівлі, особливо ті, що продають деталі та набори за ціною менше 500 доларів, все частіше представляють синтетичні або "створені в лабораторії" дорогоцінні камені поряд із природними каменями у вітринах.
Синтетичні матеріали мають такий же склад оксиду алюмінію та кристалічну структуру, що і природні рубіни та сапфіри. Їх колір також виробляється тими ж мікроелементами (хром для рубіну та залізо з титаном для сапфіру).
Вони мають однакову оптичну привабливість і, як правило, кращий зовнішній вигляд, ніж природні камені аналогічних розмірів тієї ж ціни. Як результат, багато споживачів зараз із задоволенням купують синтетичні камені, оскільки отримують більш привабливий товар за ціною, яку вони можуть собі дозволити. У довгостроковій перспективі синтетичні дорогоцінні камені, ймовірно, продовжуватимуть витісняти природні камені з ринку, особливо в нижньому та середньому цінових діапазонах, де споживачі дуже усвідомлюють ціну.
Немає нічого поганого у продажу чи придбанні ювелірних виробів, які містять синтетичні дорогоцінні камені, якщо дотримуються дві умови: 1) продавець повинен розкрити факт, що дорогоцінні камені - це продукти людини, а не продукти природи; і 2) покупець чітко розуміє, що дорогоцінні камені синтетичні та виготовлені людьми, а не продуктами природи.
Підшипники годинника Corundum: Корундські (рубінові) підшипники в антикварному кишеньковому годиннику з рухом «коштовності». На початку 1900-х років синтетичний корунд застосовувався як коштовні підшипники годин. Авторські права на зображення iStockphoto / RobertKacpura.
Корундні підшипники: Малюнок підшипників коштовності та шапочки (червоного кольору), що тримає шарнірне колесо в механічному годиннику, змащеному маслом (жовтий). Зображення в публічному доступі Кріса Беркса Четворно.
"Коштовності" та "Кристали" у Годинниках
У середині 1800-х років виробникам годин у Швейцарії потрібні були крихітні підшипники, які були дуже стійкими до стирання. Вони виявили, що можуть просвердлити отвір у крихітному шматочку корунда і використовувати його для плавного ходу, довгого життя. Корунд був набагато твердішим, ніж метали, що використовуються для виготовлення рухомих частин годинника, і він міг протистояти безперервному стиранню, не виходячи з ладу. Підшипники корунду були названі "коштовними підшипниками" після своїх коштовних каменів.
Швейцарські годинники та їх "ювелірні рухи" прославились у всьому світі своїм довгим життям та надійністю. На початку 1900-х років синтетичні корундові підшипники замінили природні підшипники корунду у більшості швейцарських годин. Синтетичний корунд був більш рівномірним, ніж природний корунд, а також дешевший і легший в отриманні. Таке використання підшипників коштовності створило позитивну репутацію швейцарських годин, що триває і донині - навіть тоді, коли механічні годинники замінюються цифровими годинниками.
Безбарвний синтетичний сапфір також використовується у годинниках. Його довговічність, склоподібний блиск та стійкість до подряпин робить його ідеальним прозорим покриттям для обличчя механічного чи цифрового. Ці прозорі чохли, відомі як «кристали», захищають обличчя годинника від ударів, пилу, вологи та стирання. Синтетичний сапфір використовується з цією метою майже 100 років.
Синтетичний корунд: Буль з синтетичного корунда. Через його червоний колір його можна було б назвати "синтетичним рубіном". Такий матеріал використовується для підшипників годинника, дорогоцінних каменів, лазерних підсилювачів та багатьох інших цілей.
Рубіновий лазер: Діаграма першого робочого лазера. Він використовував тонкий кристал рубіну в якості середовища посилення. Зображення у публічному доступі Національної лабораторії Лоуренса Лівермора.
Рубінові лазери
Синтетичний корунд - важлива частина багатьох лазерів. Фактично, першим працюючим лазером був "рубіновий лазер", виготовлений Теодором Майманом у дослідницькій лабораторії Х'юз в 1960 році. Він використовував синтетичний кристал рубіну як "середовище посилення". Середовище посилення - це матеріал лазера, який є об'єктом інтенсивного вибуху світла.
Це світло змушує електрони в середовищі посилення вистрибувати до більш високого енергетичного рівня, викликаючи випромінювання фотонів, які вражають інші атоми в середовищі посилення, викликаючи їх збудження і випромінюючи більше фотонів. Ця коротка ланцюгова реакція виробляє дуже інтенсивне світло лазерного променя. Лазери названі на честь матеріалу, який використовується як середовище посилення, наприклад, "рубіновий лазер" або "титановий сапфіровий лазер" або "лазер YAG" (ітрієвий алюмінієвий гранат).
Всього за кілька десятиліть лазери стали звичними предметами нашого суспільства. Крихітні лазери використовуються в програвачах CD та DVD. Лазери використовують для різання металу, каменю та інших жорстких матеріалів. Лазери використовуються для видалення татуювань, проведення косметичної хірургії, хірургії катаракти та операції LASIK для корекції зору.
Вікна синтетичного корундового сканера: Машина самовивірки з вікном сканера штрих-коду в магазині в Х'юстоні, Техас. Вікно сканера, ймовірно, виготовлено з синтетичного корунда. Зображення загальнодоступного домену від WhisperToMe.
Інші способи використання корунду
Корунд має багато інших цілей. Він хімічно інертний і стійкий до тепла. Ці властивості роблять його ідеальним матеріалом для виготовлення вогнетривких виробів, таких як пожежна цегла, гільзи печі та меблі печі. Сьогодні ці вироби зазвичай виготовляються із синтетичного корунда.
Чистий корунд безбарвний, прозорий, довговічний і стійкий до подряпин. Великі кристали прозорого синтетичного корунду вирощують, розпилюють на тонкі простирадла, а потім використовують як вікна сканерів продуктових магазинів, годинникові кристали, вікна літаків та захисні кришки електронних пристроїв.