Corundum: se folosește ca piatră prețioasă, abrazivă, refractară

Conţinut

• Ce este Corundum?
• Făcut faimos de rubinele și safirurile
• Proprietățile Corundumului
• Apariția geologică a corundului
• Duritate și utilizare ca abraziv
• Şmirghel
• Folosiți ca piatră prețioasă
• „Bijuterii” și „cristale” din ceasuri
• Ruby Lasers
• Alte utilizări ale Corundumului

Corindon: Două segmente de corindon din India, care prezintă forma mineralelor hexagonale și despărțirea bazală. Aceste exemplare au culoarea roșie și ar putea fi numite „rubin corundum”. Drepturi de autor asupra imaginii iStockphoto / Lissart.

Ce este Corundum?

Corundumul este un mineral formator de roci care se gaseste in rocile ignee, metamorfice si sedimentare. Este un oxid de aluminiu cu o compoziție chimică de Al₂O₃ și o structură hexagonală de cristal.

Mineralul este foarte cunoscut pentru duritatea extremă și pentru faptul că uneori se găsește sub formă de cristale transparente frumoase în multe culori diferite. Duritatea extremă face din corindon un abraziv excelent, iar atunci când această duritate se regăsește în cristale frumoase, aveți materialul perfect pentru tăierea pietrelor prețioase.

Corundul natural și sintetic sunt utilizate într-o mare varietate de aplicații industriale datorită durității, durității și stabilității chimice. Acestea sunt folosite pentru confecționarea rulmenților industriali, a geamurilor rezistente la zgârieturi pentru instrumente electronice, a napolitelor pentru plăci de circuit și a multor alte produse.

Cristale de corindon: Fotografii cu trei cristale de corindon. În stânga este un corundum comun din Transvaal, Africa de Sud, adică înălțime de aproximativ 6 centimetri. În centru se află un corindon de rubin de calitate superioară din Karnataka, India, care are o înălțime de aproximativ 1,6 centimetri. În dreapta se află un corindon de safir albastru din Sri Lanka, care are înălțimea de aproximativ doi centimetri. Toate cele trei exemplare și fotografii de Arkenstone / www.iRocks.com.

Făcut faimos de rubinele și safirurile

Majoritatea oamenilor sunt familiarizați cu corindonul; cu toate acestea, foarte puțini oameni îl cunosc după denumirea sa minerală - în schimb o cunosc după numele „rubin” și „safir”. Un specimen de corindon cu o culoare roșie profundă este cunoscut sub numele de „rubin”. Un corund de calitate prețioasă cu o culoare albastră este numit „safir”. Corundul incolor este cunoscut sub numele de "safir alb". Corundul de orice altă culoare este cunoscut sub numele de "safir fantezist".

Despărțirea corundului: Segmente hexagonale de corundum care au fost separate prin despărțire. Aceste exemplare au aproximativ un centimetru. Fotografie USGS de Andrew Silver.

Gnee corundum cu safir: Un exemplar de gnee corundum din Valea Gallatinului, Montana. Acest exemplar are o lungime de aproximativ douăsprezece centimetri și are un cristal rotund de safir albastru în partea stângă.

Proprietățile Corundumului

Corundumul este un material excepțional de dur și dur. Este al treilea cel mai greu mineral, după diamant și moissanit. Acesta servește drept mineral index pentru o duritate de nouă pe scara Mohs Durness.

Duritatea sa, gravitația specifică ridicată, cristalele hexagonale și despărțirea sunt proprietăți de diagnostic foarte bune pentru a fi utilizate în identificarea sa. Un rezumat al proprietăților fizice ale corindonului este prezentat în tabelul de mai jos.

Safire aluviale Montana: O împrăștiere de mici safire aluviale găsite în Montana. Aceste pietre albastre nu sunt tratate și măsoară aproximativ patru-cinci milimetri.

Apariția geologică a corundului

Corundumul se găsește ca un mineral primar în rocile igiene, cum ar fi syenitul, sifenita nefinină și pegmatitul. Unele dintre cele mai importante zăcăminte de rubin și safir se găsesc acolo unde pietrele s-au împiedicat de fluxurile de bazalt și acum se găsesc în solurile și în sedimentele de jos.

Corundumul se găsește, de asemenea, în rocile metamorfice în locurile în care șisturile sau bauxitele aluminioase au fost expuse la metamorfismul de contact. Schist, gneis și marmură produse de metamorfismul regional vor conține uneori corindon. Unele dintre safire și rubine de cea mai înaltă calitate, culoare și claritate sunt formate în marmură de-a lungul marginilor corpurilor de magmă subterană.

Tenacitatea, duritatea ridicată și rezistența chimică la corunduri îi permit să persiste în sedimente cu mult timp după ce alte minerale au fost distruse. Acesta este motivul pentru care se găsește adesea concentrat în depozitele aluviale.

Aceste depozite sunt cea mai importantă sursă de rubine și safire din mai multe părți ale lumii. Sursele tradiționale de rubine și safire aluviale includ Birmania, Cambodgia, Sri Lanka, India, Afganistan, Montana și alte zone. În ultimele decenii, mai multe părți din Africa, inclusiv Madagascar, Kenya, Tanzania, Nigeria și Malawi, au devenit producători importanți de rubin și safir.

Roți zemoase: Anunț care oferă roți emery și corundum, publicat în 1895 de The Springfield Manufacturing Company din Bridgeport, Connecticut. Aceasta a fost într-o perioadă în care s-au folosit roșii și corindon autentice pentru fabricarea roților.

Duritate și utilizare ca abraziv

Duritatea extremă a corindonului îl face util mai ales ca abraziv. Corundul zdrobit este prelucrat pentru a îndepărta impuritățile și apoi ecranat pentru a produce granule și pulberi de dimensiuni uniforme. Acestea sunt utilizate pentru șlefuire, compuși de lustruire, hârtii cu nisip, roți de șlefuit și alte aplicații de tăiere.

Unele probleme cu utilizarea corundului natural ca abraziv sunt că depozitele sunt de obicei mici, de formă neregulată, iar corundul este de calitate variabilă. Nu sunt surse fiabile de materiale de calitate consecventă necesare pentru a conduce un proces de fabricație. Corundul sintetic, produs cu ajutorul bauxitei calcinate, a devenit o sursă mai fiabilă cu proprietăți mai consistente. A înlocuit corindonul natural în majoritatea produselor fabricate.

Hârtie de nisip cu oxid de aluminiu se realizează prin atașarea particulelor gradate de dimensiuni de corindon sintetic (oxid de aluminiu) pe o foaie de hârtie. Este o șmirghel folosită pe scară largă pentru prelucrarea lemnului și alte lucrări de fabricație.

Rock plin de emotie: Un specimen de rocă emeridă, bogată în corindon și spinel din Peekskill, New York. Acest exemplar are o lungime de aproximativ șase inci (cincisprezece centimetri). Emery a fost adesea zdrobit, prelucrat și ecranat pentru a fi folosit ca abraziv industrial.

Fișiere de unghii Emery: „Plăcile împodobite” sunt un produs pentru manichiură și îngrijire a unghiilor, care este realizat prin lipirea hârtiilor abrazive pe o bucată subțire de carton. Ei și-au obținut numele în anii 1800 când s-a folosit zgârietură zdrobită ca abraziv. Panourile de astăzi nu sunt realizate cu emery. În schimb, multe dintre ele au o parte grosieră a corindonului sintetic (oxid de aluminiu) și o parte fină a abrazivului granatului.

Şmirghel

Piatra Emery este o rocă granulară metamorfică sau igienă care este bogată în corindon. Este un amestec de minerale de oxid, de obicei corindon, magnetită, spinel și / sau hematită. Este cea mai frecventă formă de corindon natural care a fost folosit pentru fabricarea abrazivelor.

Utilizarea emeriei ca abraziv a scăzut semnificativ în ultimele câteva decenii. Acesta a fost înlocuit aproape complet de substanțe abrazive fabricate, cum ar fi carbură de siliciu. Carbură de siliciu are o duritate de Mohs între 9 și 9,5. Este ieftin și, de obicei, este mai bun decât abrazivii naturali obținuți din corindon sau emery.

Corundum ca rubin, safir și safir fantezist: Corundul de calitate a gemului este un material extrem de apreciat și valoros. Când are o culoare roșie aprinsă se numește „rubin”. Când este albastru se numește „safir”. Când este incolor se numește „safir alb”. Corindonul de orice culoare, de orice altă culoare, se numește "safir fantezist". În trecut, majoritatea corindonului gem a fost produsă în Asia și Australia. În anii 90, multe descoperiri de corindon gem au fost făcute în Africa. Toate pietrele din această fotografie au fost minate în Africa. Aproape toate corundurile de gem sunt tratate prin încălzire sau un alt proces pentru a-și îmbunătăți culoarea.

Cel mai bun mod de a afla despre minerale este să studiezi cu o colecție de exemplare mici pe care le poți gestiona, examina și observa proprietățile lor. În magazin se găsesc colecții ieftine de minerale.

Folosiți ca piatră prețioasă

Pe piața de pietre prețioase și bijuterii, aproape toată atenția se adresează unui grup mic de nestemate cunoscute sub numele de „cei patru mari”: diamant, rubin, safir și smarald. Două dintre acestea, rubinul și safirul, sunt corunduri de geme.

Aceste pietre cele mai populare sunt foarte căutate și au fost minate în multe părți ale lumii timp de mii de ani. Astăzi, milioane de rubine și safire sunt necesare în fiecare an pentru a răspunde cerințelor pieței de bijuterii - de la pietre comerciale ieftine, vândute în mall-uri și magazine mari, până la exemplare spectaculoase utilizate în bijuterii de design și personalizate. Cererea de pietre atractive depășește capacitățile minelor de a furniza. Drept urmare, prețurile plătite pentru pietrele naturale atractive au crescut la niveluri ridicate.

Atunci când un consumator dorește un „inel de rubin” sau un „pandantiv de safir”, în general nu este interesat să înlocuiască un spinel roșu, un iolit albastru sau o altă bijuterie atrăgătoare de culoare similară. Vor „rubin” sau vor „safir”. Bijutierii cu amănuntul, în special cei care vând piese și seturi cu mai puțin de 500 de dolari, au prezentat din ce în ce mai multe pietre sintetice sau „create de laborator” alături de pietrele naturale în vitrinele lor.

Materialele sintetice au aceeași compoziție de oxid de aluminiu și structură de cristal ca rubinele naturale și safirurile. Culoarea lor este produsă și de aceleași oligoelemente (crom pentru rubin și fier cu titan pentru safir).

Au același apel optic și, de obicei, un aspect fizic mai bun decât pietrele naturale de dimensiuni similare, cu același preț. Drept urmare, mulți consumatori achiziționează acum bucuroase pietre sintetice, deoarece primesc un produs mai atractiv la un preț pe care și-l pot permite. Pe termen lung, pietrele sintetice sunt susceptibile de a continua deplasarea pietrelor naturale de pe piață, în special în gamele de prețuri mai mici și mijlocii, unde consumatorii sunt foarte conștienți de preț.

Nu este nimic în neregulă cu vânzarea sau achiziționarea de bijuterii care conțin pietre prețioase sintetice, atât timp cât sunt îndeplinite două condiții: 1) vânzătorul trebuie să dezvăluie faptul că pietrele prețioase sunt produse ale omului și nu produse ale naturii; și, 2) cumpărătorul înțelege clar că pietrele prețioase sunt sintetice și realizate de oameni, mai degrabă decât să fie produse ale naturii.

Rulmenți pentru ceasuri Corundum: Rulmenți corundum (rubin) într-un ceas de buzunar antic, cu o mișcare „bijuterie”. La începutul anilor 1900, corundul sintetic era folosit ca rulmenți de bijuterii la ceasuri. Drepturi de autor asupra imaginii iStockphoto / RobertKacpura.

Rulmenți corundum: Un desen de rulmenți de bijuterii și o piatră de cap (roșie) care ține o roată pivot într-un ceas mecanic lubrifiat de ulei (galben). Imagine de domeniu public de Chris Burks Chetvorno.

„Bijuterii” și „cristale” din ceasuri

La mijlocul anilor 1800, producătorii de ceasuri din Elveția aveau nevoie de rulmenți minusculi, care erau foarte rezistenți la abraziune. Au descoperit că ar putea să găurească o gaură într-o mică bucată de corindon și să o folosească pentru un rulment cu durată lungă de viață. Corindonul a fost mult mai greu decât metalele folosite la fabricarea părților în mișcare ale unui ceas și a putut să reziste la abraziunea continuă fără a da greș. Rulmenții corundum au fost numiți "rulmenți de bijuterii" după omologii lor pietre prețioase.

Ceasurile elvețiene și „mișcările lor de bijuterii” au devenit celebre în întreaga lume pentru viața lungă și fiabilitatea lor. La începutul anilor 1900, rulmenții sintetici de corundum au înlocuit rulmenții naturali corundum în majoritatea ceasurilor elvețiene. Corundul sintetic a fost mai uniform decât corundul natural, precum și mai ieftin și mai ușor de obținut. Această utilizare a rulmenților de bijuterii a creat o reputație pozitivă pentru ceasurile elvețiene care continuă până astăzi - chiar în timp ce ceasurile mecanice sunt înlocuite cu ceasuri digitale.

Safirul sintetic incolor este folosit și la ceasuri. Durabilitatea, strălucirea vitroasă și rezistența la zgârieturi îl fac o acoperire transparentă perfectă pentru fața unui mecanic sau digital. Aceste învelișuri clare, cunoscute sub numele de „cristale” protejează fața ceasului de impact, praf, umezeală și abraziune. Safirul sintetic a fost utilizat în acest scop de aproape 100 de ani.

Corindon sintetic: Un boule de corindon sintetic. Datorită culorii sale roșii, ar putea fi numit „rubin sintetic”. Material ca acesta este folosit pentru rulmenți de ceas, pietre prețioase, medii de câștig cu laser și multe alte scopuri.

Laser cu rubin: Diagrama primului laser de lucru. A folosit un cristal subțire de rubin ca mediu de câștig. Imagine de domeniu public de către laboratorul național Lawrence Livermore.

Ruby Lasers

Corundul sintetic este o parte esențială a multor lasere. De fapt, primul laser de lucru a fost un „laser rubin”, realizat de Theodore Maiman la Hughes Research Labs în 1960. Acesta a folosit un cristal de rubin sintetic drept „mediu de câștig”. Mediul de câștig este un material din laser care este ținta unei explozii intense de lumină.

Această lumină face ca electronii din mediul de câștig să sară până la un nivel mai ridicat de energie provocând emisia fotonilor, care lovește alți atomi în mediul de câștig, determinându-i să fie excitați și să emită mai mulți fotoni. Această scurtă reacție în lanț produce lumina foarte intensă a unui fascicul laser. Laserele sunt denumite după materialul utilizat ca mediu de câștig, cum ar fi „laser rubin” sau „laser cu safir de titan” sau „laser YAG” (granat de aluminiu cu iritru).

În doar câteva decenii, laserele au devenit obiecte comune ale societății noastre. Micile lasere sunt utilizate în CD și DVD playere. Laserele sunt utilizate pentru a tăia metal, piatră și alte materiale dure. Laserele sunt utilizate pentru a îndepărta tatuajele, pentru a efectua operații cosmetice, chirurgie de cataractă și chirurgie LASIK pentru corectarea vederii.

Ferestrele scannerului corundum sintetic: O mașină de autocontrol cu ​​fereastră de scaner cu coduri de bare la un magazin cu amănuntul din Houston, Texas. Fereastra scanerului este probabil realizată din corindon sintetic. Imagine de domeniu public de WhisperToMe.

Alte utilizări ale Corundumului

Corundumul are multe alte utilizări. Este inert chimic și rezistent la căldură. Aceste proprietăți îl fac un material perfect pentru fabricarea de produse refractare, cum ar fi cărămida de foc, căptușeala cuptor și mobilierul cuptorului. Astăzi, aceste produse sunt fabricate de obicei cu corindon sintetic.

Corundul pur este incolor, transparent, rezistent și rezistent la zgârieturi. Cristale mari de corundum sintetic clar sunt cultivate, tăiate în foi subțiri și apoi folosite ca ferestre ale scanerelor magazinelor alimentare, cristale de ceas, ferestre pentru aeronave și huse de protecție pentru dispozitive electronice.