焰熔法合成寶石技術(shù)（三）

沈才卿，陸太進(jìn)，沈湄，劉結(jié)文

1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院

2.國家珠寶玉石首飾檢驗(yàn)集團(tuán)有限公司

3.臺(tái)灣寶石學(xué)院暨鑒定所

4.原中恒譽(yù)資產(chǎn)評(píng)估公司

第五節(jié) 焰熔法合成金紅石類寶石

合成金紅石是第二次世界大戰(zhàn)后研究生產(chǎn)出來的，由于它具有高色散和高折射率的特性，在人造鈦酸鍶和合成立方氧化鋯（CZ）研制出來以前，淡黃色的合成金紅石晶體一直是一種受歡迎的鉆石仿制品。

合成金紅石也是一種高折射率和具有良好的紅外反射性能的晶體材料。1969 年中國國家科委向中科院上海硅酸鹽研究所下達(dá)了“金紅石晶體生長(zhǎng)”的研究項(xiàng)目，該項(xiàng)目主要技術(shù)指標(biāo)是：（1）晶體樣品尺寸：30 mm×50 mm×5 mm；（2）晶片紅外反射率：≥80%。中科院完成了項(xiàng)目所規(guī)定的合格小樣、中樣和大樣晶片。所以，合成金紅石國內(nèi)最早是由中科院上海硅酸鹽研究所完成的。參研人員有張道標(biāo)、張綬慶、王毛南、唐元汾、何雪梅等14 人。

金紅石的化學(xué)分子式為TiO2，四方晶系，熔點(diǎn)1840°C，密度為4.25 g/cm3，摩氏硬度6，折射率2.61～2.90，雙折射率為0.87，色散度為0.330，合成金紅石可用焰熔法制得，其生長(zhǎng)工藝如下：

一、原料的選擇與制取

選擇合成的硫酸氧鈦銨(NH4)2SO4·TiOSO4·2H2O 為初始原料，將其焙燒可得到TiO2粉料，作為焰熔法生長(zhǎng)合成金紅石晶體的爐料。此種粉料具有高純度、高分散態(tài)和有利于晶體生長(zhǎng)的構(gòu)型以及反應(yīng)完全等性質(zhì)。

（一）合成硫酸氧鈦銨的配料

(NH4)2SO4水溶液（二級(jí)），濃度為3.8 mol/L；濃H2SO4（二級(jí)），密度1.84 g/cm3；TiCl4水溶液（二級(jí)），濃度為2.5 mol/L。

（二）合成操作工藝

首先將盛有一定量硫酸氨(NH4)2SO4水溶液的玻璃缸放在水浴中，進(jìn)行攪拌，緩慢地加入濃H2SO4。此時(shí)溶液溫度升高，待溶液溫度降到20～25°C 時(shí)，以100 ml/min 的速度滴進(jìn)TiCl4水溶液，逐漸析出白色沉淀，過濾后取沉淀物，并用蒸餾水清洗之，即可得到純凈的硫酸氧鈦銨(NH4)2SO4·TiOSO4·2H2復(fù)鹽。

（三）合成要點(diǎn)

低濃度合成時(shí)，較易獲得砂粒狀的復(fù)鹽沉淀。這是因?yàn)樵谙∪芤褐泻铣蓵r(shí)，硫酸氧鈦銨緩慢成核，晶核數(shù)目少，易獲得粗顆粒的沉淀；若以較濃的溶液合成，將TiCl4水溶液滴入混合液中時(shí)，立即形成大量晶核，只能獲得細(xì)顆粒的沉淀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成乳濁液，沉淀很難抽濾干。用細(xì)顆粒復(fù)鹽焙燒，所得爐料的質(zhì)量較差；按低濃度合成工藝生產(chǎn)復(fù)鹽，獲得TiO2粉料的產(chǎn)量較高。

合成硫酸氧鈦銨復(fù)鹽時(shí)，配料的比例也會(huì)影響粉料的質(zhì)量，當(dāng)(NH4)2SO4：H2SO4：TiCl4＝2：1.6：1 時(shí)，比較容易獲得砂粒狀硫酸氧鈦銨沉淀，此復(fù)鹽沉淀焙燒制得的TiO2爐料，可生長(zhǎng)出優(yōu)質(zhì)的金紅石晶體。

不同溫度下合成的復(fù)鹽，可具有不同的晶形：在20～25°C 合成時(shí)，析出的復(fù)鹽成粒狀；在30～50°C 時(shí)，析出的復(fù)鹽呈針狀；合成溫度低于12°C 時(shí)，整個(gè)溶液呈凍膏狀，沉淀凝結(jié)成團(tuán)。砂粒狀的復(fù)鹽沉淀符合工藝要求。

二、TiO2 粉料的制備

硫酸氧鈦銨在焙燒過程中發(fā)生熱分解反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)式如下：

硫酸氧鈦銨焙燒的方法有二種，均可得到符合工藝要求的TiO2粉料。

（一）分段兩次焙燒法

首先將硫酸氧鈦銨進(jìn)行預(yù)燒處理，即將硫酸氧鈦銨置于電爐中，半小時(shí)內(nèi)爐溫升至750°C，保溫2～2.5 小時(shí)，然后冷卻至室溫，過180 目篩，所得TiO2粉料的松裝容積密度為0.24～0.40 g/ml。

將預(yù)燒所得的TiO2粉料在920～960°C 溫度條件下進(jìn)行重?zé)?，保?～2.5 小時(shí)，然后冷卻至室溫，過180目篩，則可獲得合成金紅石單晶所用的優(yōu)質(zhì)TiO2粉料，其松裝容積密度為0.44～0.54 g/ml。

（二）分段一次焙燒法

將硫酸氧鈦銨置于電爐中，半小時(shí)內(nèi)升溫至750°C 并保溫2 小時(shí)，然后升溫到920～960°C，再保溫2 小時(shí)，冷卻至室溫后，過孔徑為180 目篩即可獲得優(yōu)質(zhì)TiO2粉料。

以上兩種焙燒方法，所制備的TiO2爐料，均可生長(zhǎng)出優(yōu)質(zhì)的合成金紅石單晶。采用二次焙燒法可在重?zé)幚砉ば蛑姓{(diào)整重?zé)龡l件，彌補(bǔ)某些不足，以求獲得優(yōu)質(zhì)的TiO2粉料。

另外，TiO2粉料可由于原料的合成條件及焙燒條件不同，具有不同的晶體結(jié)構(gòu)。優(yōu)質(zhì)粉料以銳鈦礦結(jié)構(gòu)為主，質(zhì)量較差的粉料以金紅石結(jié)構(gòu)為主。

三、焰熔法合成金紅石晶體的工藝條件

TiO2粉末在氫氧火焰中的熔化溫度是1840°C，要求H2：O2＝（1.8～2.0）：l，具體操作類同于剛玉晶體的生長(zhǎng)，但噴嘴管要稍加改進(jìn)，在原來的H2-O2管外再加一個(gè)氫氣套管，形成氫氣―氧氣―氫氣的改進(jìn)型噴嘴管，從而形成還原氣氛。經(jīng)過5～6 小時(shí)，便可得到直徑15 mm，長(zhǎng)60～70 mm，重約30～34 g 的合成金紅石晶體。該晶體由于高溫下缺氧使Ti4+變成了Ti3+，而且每2個(gè)Ti3+就有一個(gè)氧空位，從而使晶體呈黑色不透明狀，需經(jīng)退火處理，方可變?yōu)橥该鞯膶毷w。

四、焰熔法合成金紅石晶體的退火處理

將合成的黑色不透明金紅石晶體置于高溫爐中，加溫到1000°C 并使之在氧化氣氛中緩慢退火，可得到略帶淡黃色調(diào)的無色透明晶體。

若在真空或缺氧條件下進(jìn)行加熱處理，缺氧0.1%就會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色或淡藍(lán)色的合成金紅石晶體。

劉旭東等2016 年在《人工晶體學(xué)報(bào)》上發(fā)表了題為“焰熔法生長(zhǎng)金紅石單晶體生長(zhǎng)室內(nèi)溫度分布的數(shù)值模擬”文章中對(duì)H2和O2流量對(duì)溫度分布的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：中心軸向溫度隨噴嘴距離的增加而升高，在距噴嘴92 mm 處達(dá)到最高溫度3290.3 K 后開始下降：晶體熔帽徑向溫度隨直徑的增加逐漸減小，熔帽邊緣溫度則急劇升高；隨著H2流量增加，生長(zhǎng)室內(nèi)中心軸向和徑向溫度逐漸增大，H2流量增加2 L/min，中心最高溫度平均升高130°C，最高溫度的位置向下移3.1 mm，晶體熔帽表面溫度平均升高70°C。已經(jīng)退火的焰熔法合成金紅石晶體（已經(jīng)進(jìn)行加工）及加工好的成品見圖4-73。焰熔法合成金紅石刻面見圖4-74。

圖4-73 焰熔法合成金紅石晶體和制品（引自劉旭東等2016）

圖4-74 焰熔法合成金紅石刻面（裴育提供圖片）

另外，若在TiO2粉料中加入著色劑還可獲得彩色合成金紅石晶體。加入著色劑與呈現(xiàn)顏色的關(guān)系見表4-3。

表4-3 合成金紅石類寶石加入著色劑所呈現(xiàn)的顏色

第六節(jié) 焰熔法合成鈦酸鍶晶體

鈦酸鍶（SrTiO3）晶體屬立方晶系，熔點(diǎn)2080°C，密度5.122 g/cm3，硬度5.5，色散0.190，折射率2.409。1951 年，美國科學(xué)家邁克等人首先用焰熔法合成了人造鈦酸鍶晶體。

1966 年，由中科院上海硅酸鹽研究所、華東技術(shù)物理所等單位共同承擔(dān)國家任務(wù)。硅酸鹽所負(fù)責(zé)其中的紅外晶體鈦酸鍶（SrTiO3）的研制任務(wù)。因?yàn)殁佀徭J單晶在2～5 μm 紅外波段有很高的透過率（80%左右）和折射率（n ≥2.40）,是制造紅外浸透鏡的首選材料之一。利用紅外跟蹤的“眼鏡蛇導(dǎo)彈”的窗口材料就是用鈦酸鍶晶體做的?？梢?，鈦酸鍶晶體在軍工上有很大的用處。由此可見，國內(nèi)用焰熔法合成鈦酸鍶晶體是中科院硅酸鹽研究所完成的。

自1968 年初開始，中科院上海硅酸鹽研究所陸續(xù)向協(xié)作單位提供了單晶樣品。并于1969 年將鈦酸鍶單晶生長(zhǎng)全套工藝技術(shù)推廣至一機(jī)部某晶體元件廠，投入批量生長(zhǎng)。

由于人造鈦酸鍶晶體的折射率與鉆石的折射率很接近，并且其色散很強(qiáng)，所以被用于仿鉆石。鈦酸鍶結(jié)構(gòu)圖見圖4-75。

圖4-75 鈦酸鍶晶體的結(jié)構(gòu)示意圖

圖4-75 說明：中心雙圈為鍶原子（Sr），周邊實(shí)心黑點(diǎn)為鈦原子（Ti），周邊空心圓點(diǎn)為氧原子（O）。

一、原料的選擇和制取

原料為草酸鍶和草酸鈦的復(fù)鹽，由氯化鍶、四氯化鈦和草酸發(fā)生反應(yīng)而制得，其反應(yīng)式為：SrCl2+TiCl4+2H2C2O4+5H2O―→ SrTiO（C2O4）2·4H2O↓+6HCl

在反應(yīng)過程中，TiCl4極易水解，其水解產(chǎn)物加熱后變成TiO2，成為粉料中的雜質(zhì)，破壞粉料的化學(xué)計(jì)量。因此在反應(yīng)時(shí)要使SrCl2和H2C2O4過量，以抑制游離鈦的存在，以Sr2+、C2O42-過量25%時(shí)為宜。

二、SrTiO3 粉料的制備

將SrTiO(C2O4)2·4H2O 復(fù)鹽在750°C 溫度下焙燒，其反應(yīng)式為：

焙燒所得的粉料，需過180 目篩，即可用于人造鈦酸鍶晶體的焰熔法生長(zhǎng)。

三、焰熔法生長(zhǎng)鈦酸鍶類晶體的工藝特點(diǎn)

焰熔法生長(zhǎng)鈦酸鍶類晶體的設(shè)備與生長(zhǎng)剛玉類寶石的設(shè)備相似，只是噴嘴管采用與生長(zhǎng)合成金紅石時(shí)相同的氫氣―氧氣―氫氣三層組合式噴嘴管，為還原氣氛。氫氣和氧氣的流量分別為60 L/min和12 L/min。成核時(shí)H2：O2＝7：1 ；晶體生長(zhǎng)過程中H2：O2＝5：1；生長(zhǎng)速度約15 mm/h。當(dāng)原料組份接近化學(xué)計(jì)量時(shí)，便可生長(zhǎng)出直徑15 mm，長(zhǎng)50 mm 的人造鈦酸鍶梨晶。

葉慶楊在1984 年的《人工晶體學(xué)報(bào)》上發(fā)表了“焰熔法生長(zhǎng)鈦酸鍶（SrTiO3）單晶體”的文章，可以見到焰熔法合成的鈦酸鍶晶體，上邊是深藍(lán)黑色的。見圖4-76。加工過的焰熔法合成鈦酸鍶晶體和刻面成品見圖4-77。

圖4-76 焰熔法人造鈦酸鍶晶體（引自葉慶楊1984）

圖4-77 焰熔法合成鈦酸鍶晶體和刻面成品（裴育提供照片）

四、人造鈦酸鍶晶體的退火處理

由于晶體是在還原氣氛中生長(zhǎng)的，所以鈦呈三價(jià)，使晶體成為發(fā)亮的深藍(lán)黑色缺氧晶體。因此，鈦酸鍶晶體需要在氧化氣氛中退火，其退火溫度為1200～1600°C，保溫2～4 小時(shí)后，即可變?yōu)闊o色透明狀；若在還原氣氛中退火，可得到藍(lán)色晶體。

人造鈦酸鍶晶體也可進(jìn)行二次退火，即首先在1700°C 下退火，再在800°C 下退火以改善顏色。

另外，彩色人造鈦酸鍶晶體的生長(zhǎng)也可用加入著色劑的方法獲得。如在粉料中加入V、Cr 或Mn，可使晶體退火后呈紅色；加入Fe 或Ni，則晶體呈黃色或棕色等。人造鈦酸鍶加入著色劑與晶體呈現(xiàn)顏色的關(guān)系見表4-4。

表4-4 人造鈦酸鍶加入著色劑所呈現(xiàn)的顏色

五、人造鈦酸鍶的軍事用途

1960 年左右，人造鈦酸鍶是“響尾蛇導(dǎo)彈”的窗口材料，在導(dǎo)彈的頭部有六塊人造鈦酸鍶晶體薄片作為窗口材料，屬于紅外線跟蹤類導(dǎo)彈。飛機(jī)噴火在尾部，所以，用這種響尾蛇導(dǎo)彈打飛機(jī)時(shí)，它能跟隨飛機(jī)尾部噴火處，飛機(jī)拐彎它跟著拐彎，飛機(jī)上升它隨著上升，飛機(jī)下降它跟著下降，好像粘著在飛機(jī)尾部直到導(dǎo)彈把飛機(jī)打下來。

第七節(jié) 焰熔法合成人造釓鎵榴石（GGG）

人造釓鎵榴石的合成方法有焰熔法、提拉法、導(dǎo)模法等，用焰熔法合成的人造釓鎵榴石晶體現(xiàn)在很難找到，圖4-78 中的樣品是“北京臻藝匯寶技術(shù)培訓(xùn)中心”的“寶石教學(xué)博物館”保存的，由培訓(xùn)中心的裴育老師提供給作者的。

圖4-78 焰熔法合成人造釓鎵榴石晶體一角（裴育提供照片）

人造釓鎵榴石的化學(xué)成分：Gd3Ga5O12，等軸晶系，通常無色至淺褐或黃色，玻璃光澤至亞金屬光澤，摩氏硬度6～7，密度7.05 g/cm3，無多色性，折射率1.970，無雙折射，紫外熒光：短波：中至強(qiáng)粉橙色。

“北京臻藝匯寶技術(shù)培訓(xùn)中心”有數(shù)萬顆各類寶玉石標(biāo)本，建了一個(gè)對(duì)外開放的“寶石教學(xué)博物館”，里邊陳列著焰熔法合成的“人造釓鎵榴石”標(biāo)本，見圖4-78。

北京臻藝匯寶技術(shù)培訓(xùn)中心，是中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）GIC 北京培訓(xùn)分部，同時(shí)也是英國寶石協(xié)會(huì)（Gem-A）FGA/DGA 全球聯(lián)合培訓(xùn)中心。北京臻藝培訓(xùn)中心創(chuàng)立于2000 年，由中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）珠寶學(xué)院首任院長(zhǎng)顏慰萱教授創(chuàng)立。培訓(xùn)中心擁有體系完整的數(shù)萬顆各類寶玉石相關(guān)標(biāo)本，每年培養(yǎng)約160 名GIC/FGA/DGA 珠寶鑒定師，到2020年已有畢業(yè)生逾千人。沈才卿作為人工寶石專業(yè)委員會(huì)秘書長(zhǎng)，應(yīng)朋友要求多次組織參觀過“寶石教學(xué)博物館”，與帶領(lǐng)參觀的顏慰萱教授，負(fù)責(zé)人陳長(zhǎng)征董事長(zhǎng)，許寧總經(jīng)理以及裴育老師和張夢(mèng)菲老師有過合影，見圖4-79、圖4-80 和圖4-81。圖4-79是2013 年安排苑執(zhí)中博士和沈湄理事長(zhǎng)參觀寶石教學(xué)博物館時(shí)顏慰萱教授親自帶領(lǐng)參觀，參觀后合影。圖4-80 是2020 年11 月沈才卿再次去北京臻藝匯寶技術(shù)培訓(xùn)中心寶石教學(xué)博物館參觀后，與陳長(zhǎng)征董事長(zhǎng)、許寧總經(jīng)理以及帶領(lǐng)參觀和講解的裴育和張夢(mèng)菲老師一起合影留念。圖4-81 是2018 年沈湄理事長(zhǎng)參觀北京臻藝匯寶技術(shù)培訓(xùn)中心寶石教育博物館后為了拍攝寶石教學(xué)博物館而留影，圖4-82 是裴育老師從教育博物館大門口往里拍攝的全景，可見這個(gè)寶石教學(xué)博物館的規(guī)模確實(shí)比較大，寶石和礦物標(biāo)本比較多。在另外一間屋子還有很多結(jié)合不同合成方法講課時(shí)用的晶體，這里沒有展示。裴育老師告訴作者，內(nèi)藏寶石標(biāo)本有1 萬1 千多顆。本章我們用了裴育老師提供的3 張寶石晶體圖片，寶石教學(xué)博物館藏的其他圖片將在別的章節(jié)中應(yīng)用。

圖4-79 顏慰萱陪同參觀博物館后合影（2013年）（左起：沈才卿、顏慰萱、苑執(zhí)中、沈湄）

圖4-80 2020年11月沈才卿再次參觀博物館后合影(后排左起：裴育、張夢(mèng)菲；前排左起：許寧、沈才卿、陳長(zhǎng)征）

圖4-81 2018年8月沈湄參觀博物館后留影

圖4-82 北京臻藝匯寶技術(shù)培訓(xùn)中心寶石教育博物館（裴育提供照片）

第八節(jié) 焰熔法合成寶石的鑒別

一、焰熔法合成寶石的一般特性

（1）焰熔法合成寶石的整個(gè)過程沒有水的介入，因此合成出的寶石晶體內(nèi)部無氣液二相包體，但可見氣相包裹體。

當(dāng)梨晶下降速度稍慢，火焰過于靠近晶體時(shí)，晶體頂部的粉料會(huì)熔融沸騰，產(chǎn)生球形玻璃氣泡；當(dāng)氫氧比例不當(dāng)，氫氣過量時(shí)，會(huì)把熔體吹開，產(chǎn)生球形氣泡，也可能是一些拉長(zhǎng)的復(fù)雜的氣泡及齒形氣泡等。這些氣泡大小不一，或單個(gè)或成群出現(xiàn)，有時(shí)小氣泡大量密集形成云霧狀包體。用光導(dǎo)纖維燈觀察，氣態(tài)包裹體呈奶色。

（2）焰熔法生長(zhǎng)的晶體是沿籽晶和晶軸方向一圈一圈地生長(zhǎng)的，所以晶體的橫截面上可見到象唱片一樣的密集弧形生長(zhǎng)環(huán)帶或色帶，常伴生有與條紋方向垂直的拉長(zhǎng)形氣泡。

（3）生長(zhǎng)過程中，有時(shí)粉料沒有被火焰熔融就掉到梨晶上，被包裹在晶體中，這就形成未熔化的粉料固體包裹體，呈面包渣碎屑狀。

（4）當(dāng)焰熔法生長(zhǎng)寶石的噴口不是用高純氧化鋁多晶陶瓷制成時(shí)，噴槍材料會(huì)對(duì)晶體造成污染，從而在晶體內(nèi)部出現(xiàn)相應(yīng)材料的散射粒子。

（5）由于晶體生長(zhǎng)時(shí)，溫差較大，寶石內(nèi)應(yīng)力也較大，紅寶石和藍(lán)寶石的晶棒很容易從中間裂開，呈半圓的棒體，并易產(chǎn)生位錯(cuò)而使晶體出現(xiàn)鑲嵌結(jié)構(gòu)、晶向扭曲等嚴(yán)重缺陷。

（6）焰熔法生長(zhǎng)晶體時(shí)，生長(zhǎng)端面上的熔層很薄，雜質(zhì)很容易在熔層內(nèi)富集，在結(jié)晶過程中若排雜過程不完全時(shí)，會(huì)使晶體存在雜質(zhì)。

（7）焰熔法生長(zhǎng)的寶石晶體個(gè)體較大，顏色均勻而鮮艷。

二、焰熔法合成剛玉類寶石的鑒別

1.焰熔法合成紅寶石的鑒別

（1）早期焰熔法生長(zhǎng)的合成紅寶石內(nèi)部可見圓形和橢圓形的氣泡，外面有一黑圈，大小不一，成群出現(xiàn)，雜亂分布，甚至還可見到成排管狀氣泡，用十倍放大鏡即可清晰地觀察到。參見圖4-83?，F(xiàn)代焰熔法生長(zhǎng)的合成紅寶石內(nèi)部比較干凈，無氣泡或偶見氣泡。相比之下，天然紅寶石中均可見氣液包裹體，包裹體多呈圓形或橢圓狀、蠕蟲狀、針狀及片狀，集中在某一平面或凹、凸面上，組成類似于指紋狀、羽狀及文象狀圖案。

圖4-83 焰熔法合成紅寶石的弧形生長(zhǎng)紋和氣泡

（2）天然紅寶石中有許多固體礦物包裹體，多呈短柱狀、棱角狀、片狀及粒狀等。焰熔法生長(zhǎng)的合成紅寶石中沒有固態(tài)礦物包體，但偶爾可見未熔的白色氧化鋁粉末和紅色氧化鉻粉末呈面包渣狀。

（3）天然紅寶石的生長(zhǎng)紋平直或呈六邊形，而焰熔法生長(zhǎng)的合成紅寶石的生長(zhǎng)紋為弧形，并貫穿整個(gè)樣品，即使無氣泡，生長(zhǎng)紋也較常見。參見圖4-82。

（4）合成的刻面紅寶石在臺(tái)面方向上有二色性，而天然的刻面紅寶石在臺(tái)面方向無二色性，在腰圍方向才顯二色性。

（5）在紫外光照射下，焰熔法生長(zhǎng)的合成紅寶石的熒光性強(qiáng)于天然紅寶石（包括長(zhǎng)、短波紫外光），呈中強(qiáng)―強(qiáng)的紅色熒光。

（6）焰熔法生長(zhǎng)的合成紅寶石受X射線照射后，有磷光現(xiàn)象，而天然紅寶石則無。

2.焰熔法合成藍(lán)寶石的鑒別

天然藍(lán)寶石刻面（例如山東產(chǎn)藍(lán)色藍(lán)寶石）從上面看是藍(lán)色的，從腰部看是綠色的；合成藍(lán)寶石從臺(tái)面看是藍(lán)色的，從腰部看是紫藍(lán)色的。焰熔法合成的藍(lán)寶石在氣體包裹體、固體包裹體、生長(zhǎng)紋、二色性等方面的鑒別特征同合成紅寶石，在熒光性及吸收光譜方面的鑒別特征有差別。

三、焰熔法合成尖晶石寶石的鑒別

（1）焰熔法生長(zhǎng)尖晶石晶體時(shí)，為了得到成色好的合成尖晶石晶體，加入粉料中的Al2O3比理論量高達(dá)2.5倍，這便導(dǎo)致了合成尖晶石出現(xiàn)光性異常，在正交偏光下產(chǎn)生不規(guī)則的格子狀和波紋狀消光。

（2）由于合成尖晶石晶體在生長(zhǎng)時(shí)，速度較緩慢，所以弧形生長(zhǎng)紋或色帶不像合成紅寶石那樣明顯。

（3）合成尖晶石內(nèi)部干凈，無包裹體，偶見氣態(tài)包裹體呈傘狀或酒瓶狀；而天然尖晶石常有氣液二相包裹體，小八面體狀黑色尖晶石包裹體及鋯石等其它礦物包裹體。

（4）天然尖晶石裂紋較發(fā)育，而合成尖晶石常在晶軸垂直方向上出現(xiàn)裂紋。

（5）合成尖晶石顏色濃艷均一、呆板，可與天然尖晶石區(qū)別。

（6）合成尖晶石的折光率為1.728、密度為3.64 g/cm3，較天然的大。天然尖晶石的折光率為1.718、密度為3.60 g/cm3。

（7）含鉻的紅色合成尖晶石發(fā)紅色熒光，其熒光強(qiáng)于天然的紅色尖晶石。

（8）天然的藍(lán)色尖晶石紫外光下顯惰性，在濾色鏡下通常無反應(yīng)；而合成的藍(lán)色尖晶石因含鈷在濾色鏡下呈紅色，并且在短波紫外光下顯強(qiáng)藍(lán)白色熒光，在長(zhǎng)波紫外光下顯強(qiáng)紅色熒光。

（9）總體來看，所有合成的尖晶石晶體均比天然的尖晶石晶體有強(qiáng)的紫外熒光性，并且與各自相對(duì)應(yīng)顏色的天然晶體相比均有不同的吸收光譜。

四、焰熔法合成金紅石寶石的鑒別

焰熔法合成金紅石常用于仿鉆石，且易與鉆石和榍石相混淆?？筛鶕?jù)其密度（4.24～4.26 g/cm3）及摩氏硬度低（6）等性質(zhì)進(jìn)行辨別，也可用分光鏡進(jìn)行快速鑒別。黃綠色金紅石的吸收光譜在430 nm處有一強(qiáng)吸收帶，是金紅石晶體的特征吸收，可作為鑒別的有力證據(jù)。

五、焰熔法合成人造鈦酸鍶寶石的鑒別

焰熔法合成的人造鈦酸鍶為無色晶體，是鉆石的仿制品，可根據(jù)其物理特性“三高一低”的特點(diǎn)進(jìn)行鑒別。所謂“三高一低”是指折光率（2.409）高、色散（0.190）高、密度（5.13 g/cm3）高、摩氏硬度（5～6）低。肉眼觀察人造鈦酸鍶戒面時(shí)，其極高的色散十分醒目，幾乎每一個(gè)小刻面均能反射出五彩繽紛的色彩。放大檢查時(shí)仔細(xì)觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)人造鈦酸鍶刻面寶石的腰圍處有明顯的磨盤擦痕；并且檢查臺(tái)面拋光情況，可發(fā)現(xiàn)有細(xì)痕。另外，用手掂一掂寶石，會(huì)感覺壓手，證明其密度大于鉆石。