<<
>>

Получаемый материал

Идентичность выращиваемого малахита природному проверялась неоднократно при помощи различных методов [Домнина, Филатов, 1987; Петров, 1987; Каминская, 1999; Бубликова и др., 2000; Мельников, Черненко, 2003; Шуйский, 2010].

Он широко используется как в мелких, так и в крупных изделиях, а чём было сказано в первой главе. Выращенный малахит также подходит для реставрации архитектурных памятников (см. гл. 5).

2.3.1 Морфология

При выращивании малахит производится в двух разновидностях.

1. "Донный" - плоские «блины» толщиной 4-13 мм с прямолинейно-полосчатым рисунком в разрезе, перпендикулярном поверхности нарастания (рис. 29).

2. "Боковинный" - представляет собой массив тороидальной формы, сформировавшийся вдоль стенки кристаллизационной камеры, со внутренней стороны, которого сформирован почковидный малахит (рис. 30), с наружной стороны гладкая поверхность - отпечаток внутренней стенки кристаллизатора (если материал непосредственно наращивался на стенку камеры).

Рис. 29. "Донный" малахит, вид сверху. Фото автора.


Рис. 30. Фрагмент тороида "боковинного" материала. Фото автора.


Более редко получали "блочный", нараставший подложки: нити, проволоку, обломки малахита (рис. 31-32). Материал имел более богатый рисунок, но был неудобен для стандартной резки. При нарастании на нить возникают цилиндриты, имеющие радиально­лучистую структуру (рис. 33).

Рис. 32. Почковидный выращенный малахит Фото М. Г. Медведевой



Рис. 33. Цилиндриты малахита. Фото автора.


В случаях, когда в установку попадает масло (обычно в случаях, когда крепёжный материал новый и оказался не отмыт от машинного масла), на поверхности раствора в кристаллизационной камере образуются жировые плёнки. Они не только уменьшают поверхность испарения, но и начинают обрастать малахитом и в дальнейшем тонут. В результате получаются чешуйки. В случаях капежа на жировую плёнку раствора с мест креплений в "потолке" кристаллизационной камеры, под этими местами образуются горки из этих чешуек (рис. 34). В случае, когда жировая плёнка обширна, на ней с тыльной части формируется малахит. По мере нарастания, кристаллизационное давление изгибает плёнку и, в дальнейшем, она погружается на дно, где происходит её дорастание (рис. 35). С тыльной стороны такого агрегата образуются застойные для раствора зоны. При кристаллизации пузыри газообразного аммиака, образующиеся под лежащей на дне пластиной, разъедают тыльную сторону материала с образованием каверн с белесым порошком на их поверхности (рис. 36).

Рис. 34. Горка из чешуек малахита (пояснения в тексте). Фото автора.


Рис. 35. Образования в выращенном малахите, возникшие в результате нарастания на жировую

плёнку (пояснения в тексте). Фото автора.


Рис. 36. Тыльная сторона образования, изъеденная продуктами распада аммиачного комплекса

(пояснения в тексте). Фото автора.

По мере нарастания материала на дно кристаллизационной камеры, происходит усиление её теплоизоляции и, соответственно, повышение температуры вещества, прилегающего ко дну. При излишней интенсивности нагрева малахит на контакте с дном переходит в тенорит: СиСОзСи(ОН)2 ^ 2CuO + CO2 + H2O.

Смена режима кристаллизации, а именно - резкое охлаждение конденсационной камеры, может приводить к обильному массовому зарождению. Причина массового зарождения


двоякая: либо зародыши возникают на поверхности раствора, либо они выносятся из растворительной камеры. В случаях, когда в этом режиме происходит завершение цикла синтеза, зародыши оседают на выступающих частях наросшего материала, и получается материал с шероховатой "занозистой" поверхностью (рис. 37). С тыльной - нижней - стороны материал оказывается экранирован (рис. 38). При более высоких скоростях роста малахит выпадает в виде осадка, называемого "просыпкой".

Рис. 37. Малахит с шероховатой поверхностью нарастания. Фото автора.


Рис. 38. Проявления массового зарождения в растворе: оседание зародышей на верхнюю часть поверхности и экранирования нижней части (зеленое и черное, соответственно). Фото автора.


При превышении «нормальной» скорости роста на донном материале формируются пустотелые трубчатые образования - «амфоры», иногда покрывающие большие участки

поверхности нарастающего материала, наиболее часто в центральных частях донной пластины. (рис. 39).

Рис. 39. Выращенный малахит с амфорами ширина ~15 см). Фото ЗАО "Женави".


Появление «амфор» вызывается тремя причинами. Первая - охлаждение купола конденсационной камеры, что в свою очередь, также приводит к влечёт снижение давления в кристаллизаторе и снижение растворимости газовой составляющей раствора, что приводит к зарождению газовых пузырьков на фронте роста. Вторая - повышение температуры нагрева дна кристаллизационной камеры, которое также уменьшает растворимость газов в растворе. Это объясняет то, что «амфоры» чаще всего возникают в средней части дна кристаллизатора, где температура максимальна. Третья, связанная с первой, - увеличение скорости роста за счет ускорения переноса вещества в кристаллизационную камеру. Освободившиеся от ионов малахита «газовые компоненты» раствора (NH3, CO2) на поверхности роста не успевают распределиться в растворе, и на уже выросшем слое малахита возникают пузырьки газа, которые обрастают малахитом. Выделение газа на фронте роста подпитывает пузырьки, в результате чего в сочетании с нарастанием малахита, пузырьки вытягиваются, а малахит принимает форму трубочки.

Последовательность их возникновения и роста выявлена по изменению цвета в разных зонах малахита и прослежена на пришлифовке образца (рис. 40).

Высота трубочки практически всегда в несколько раз больше толщины слоя, наросшего на дне кристаллизатора - подложки. Это явное свидетельство того, что поверхность пузырька или, что более вероятно, трехфазовая граница твёрдое-жидкое-газ являются активной по отношению к зародышеобразованию. Под микроскопом видно, что трубочка сложена секторами сферолитов, рост которых направлен перпендикулярно поверхности пузырька (рис. 41). Известно, что скорости роста субмикронных кристаллов существенно выше более крупных, то есть на начальных стадиях их формирования [Краснова, Петров, 1997]. Оба эти фактора

обусловливают существенно более высокие скорости роста трубочек по сравнению со скоростью нарастания «нормальной» поверхности.


Практически постоянный внутренний диаметр трубочки свидетельствует о некотором балансе между количеством выделяющегося газа при кристаллизации на её торце и скоростью появления и роста зародышей. Количество выделяемого газа при собственно возникновении закритического зародыша и при его разрастании несоизмеримо меньше. Это обуславливает главенство роли выделения газа при росте трубочки. При снижении пересыщения зародышеобразование падает, соответственно, скорость выделения газа на фронте роста снижается, что обеспечивает уменьшение диаметра канала вплоть до его перекрытия (рис. 42). Таким образом, колебания пересыщения обуславливают ребристость внутренней полости трубочки.

В некоторых случаях трубочки в высоту достигают уровня раствора, в результате чего рост прекращается, полости зарастают, а вершины оказываются на одном уровне и имеют гладкую блестящую поверхность (рис. 43). Они названы смус-топ трубочки (от англ. “smooth top” - гладкая верхушка).


Трубочки могут встречаться единично, либо образовывать группы (рис. 44). Материал с большим количеством амфор идёт в брак. В пределах группы форма и размеры трубочек обычно различаются мало.

По отношению к горизонтальной подложке трубочки ориентированы перпендикулярно или с небольшим наклоном, проявляющимся практически в одном направлении (рис. 45). Появление наклонных трубочек обусловлено конвекционными потоками раствора, возникающими из-за разности температур в жидкости. Поток, видимо, влияет на морфологию трубочек так, что пузырёк газа смещается под давлением жидкости, а обрастающий его малахит приобретает наклон в сторону движения потока. Наклонные трубочки возникают лишь в редких случаях одностороннего нарушения теплоизоляции кристаллизатора: наружный воздух

получает возможность напрямую взаимодействовать с его стенкой, тем самым, охлаждая её, в то время как в средней части дна кристаллизатора происходит постоянный нагрев. Это усиливает конвекцию раствора в кристаллизаторе и смещение пузырьков.

Рис. 44. Различные по плотности группы трубчатых образований в выращиваемом малахите.

Фото автора.


Бугорчатую поверхность некоторых трубочек (рис. 46) обеспечивает высокое пересыщение раствора, вызывающее множественное зарождение малахита на открытой поверхности раствора в кристаллизаторе.


Иногда возникают трубочки с наружной формой, близкой в сечении к треугольной, сохраняя при этом круглое сечение внутренних полостей каналов. Их поверхность всегда шероховатая, «занозистая» (рис. 47), они практически всегда имеют наклон. Как показал разрез трубочек вдоль их оси, на начальных стадиях формирования они были такими же как и те наклонные, о которых было написано выше. Но после увеличения пересыщения сверх нормального, происходило массовое зарождение сферолитов, которые переносились внутри конвекционного потока, обеспечивая мелкобугорчатое обрастание уже существовавших до этого трубочек. Их наружное треугольное сечение также обусловлено направленным движением раствора, переносившего зародыши и создававшего за трубочкой вихревые потоки (рис. 48).

Стоит упомянуть, что трубочки в искусственных условиях были получены Д. Стоуном и Р. Гольдштейном [Stone, Goldstein, 2004] в установке для гальваностегии (нанесения металлического покрытия на поверхность металлических изделий методом электролитического осаждения). Возникающий пузырёк газа обрастал тонкой плёнкой окиси железа, формируя трубку. Это может служить ещё одним свидетельством активности трёхфазовой границы по отношению к возникновению зародышей материала.

С трубчатыми образованиями природного малахита подробнее можно ознакомиться в Приложении Б.


Кристаллизационное давление связано со всегда существующей конкуренцией за пространство между растущими кристаллами, что обуславливает пониженную прочность

извлекаемого материала. При нарастании на стенки кристаллизационной камеры малахит образует непрерывное кольцо, находящееся под напряжением. Из-за этого во времена первых экспериментов, кристаллизационная камера в процессе синтеза деформировалась и увеличивалась в диаметре, а получаемый малахит из-за сильных внутренних напряжений был хрупким. C целью уменьшения влияния кристаллизационного давления были внедрены так называемые компенсаторы - резиновые прокладки, устанавливаемые перпендикулярно стенке камеры. Тем не менее, даже в этом случае при непосредственном нарастании малахита на стенку кристаллизационной камеры и малом числе компенсаторов, на материале возникают параллельные дну трещины (рис. 49).

Рис. 49. Выращенный боковинный малахит с продольными трещинами. Фото автора.


2.3.1

<< | >>
Источник: Шуйский Александр Валерьевич. Экспериментальная минералогия и генезис выращиваемого малахита. Диссертация, СПбГУ.. 2015

Еще по теме Получаемый материал:

  1. Параграф 17.14. Обращение взыскания на животных, растения, иной биологический материал Статья 209. Правовая основа обращения взыскания на животных, растения, иной биологический материал
  2. Легитимация получаемого знания
  3. Что и как получается
  4. 5. Заключение, Реализм получает подтверждение
  5. БЛОК 8. ПРАВО ПОЛУЧАТЬ ИНФОРМАЦИЮ
  6. Основные параметры интерпретации получаемых результатов
  7. Уступчивость: иногда просить — значит получать
  8. БЛОК 7. ПРАВО ПОЛУЧАТЬ ТО, ЗА ЧТО ТЫ ЗАПЛАТИЛА
  9. КАК РАБОТАТЬ МЕНЬШЕ, А ПОЛУЧАТЬ БОЛЬШЕ?
  10. ГЛАВА СЕМНАДЦАТАЯ [Возражение при силлогизмах, получаемых через приведение к невозможному]
  11. Глава VIII Юношество должно получать образование совместив и для этого нужны школы.
  12. ТЕСТОВЫЙ МАТЕРИАЛ