软玉又称和田玉, 是我国使用最早的一种天然玉石材料, 深受国人喜爱。 2008年北京奥运会的“金镶玉”奖牌, 让全世界重新认识了中国元素, 认识了和田玉, 人们再一次兴起了对和田玉的追捧, 市场需求量增加的同时导致尾矿堆积如山, 在一定程度上, 不仅浪费土地资源而且污染环境。 开展软玉尾矿的高价值利用研究具有重要的理论与实际意义。 软玉的主要矿物成分为透闪石, 其化学式为［Ca2Mg5Si8O22(OH)2］, 是一种典型的双链硅酸盐, 可作为硅酸盐体系玻璃的重要天然矿物原料。 采用熔融法将原料加热到1 500 ℃保温2 h, 取出熔融体倒入铁制模具中, 然后在600 ℃中退火2 h, 最后得到软玉尾矿玻璃。 随着MnO含量的增加, 软玉尾矿玻璃颜色逐渐加深, 主要色调为棕黄色, 透明, 玻璃光泽, 内部干净, 无裂纹, 折射率和介电常数逐渐减小, 相对密度逐渐增大。 采用傅里叶变换红外光谱、 拉曼光谱和紫外-可见光谱等测试技术获取了掺杂Mn2+软玉尾矿玻璃的光谱学特征, 并探讨了Mn2+含量对软玉尾矿玻璃品质和颜色的影响。 结果表明: 掺杂Mn2+软玉尾矿玻璃的红外光谱和拉曼光谱都出现了与气体分子有关1 370和1 500 cm-1附近的谱峰; MnO含量为1%, 样品Tb-3的红外光谱在450~500 cm-1范围振动谱峰明显强于其他三个样品, 拉曼特征峰最强, 红外光谱和拉曼光谱出现差异, 说明随着Mn2+含量的增加, 软玉尾矿玻璃的颜色加深, 透明度降低, 其内部结构中Si-O键能先增强然后减弱, 当MnO含量为1%时, 内部结构最致密。 结合软玉尾矿化学成分和紫外-可见光谱分析, 软玉尾矿玻璃的棕黄色, 主要与Fe和Mn元素有关。 由Fe2+-Fe3+对产生的电荷转移使得可见光在蓝紫区(400~460 nm)产生吸收峰, Mn2+的最外层d-d电子跃迁使得可见光蓝绿区(480~550 nm)产生一宽吸收带, 致使可见光中黄橙区透过率比较好, 从而形成了棕黄色。 研究基本确定了掺杂Mn2+软玉尾矿玻璃的制备工艺和谱学特征, 探讨了其应用前景, 为软玉尾矿高价值利用提出了科学方向, 具有重要的理论研究意义和应用价值。

采用X射线粉晶衍射(XRD)、 激光剥蚀等离子体质谱(ICP-MS)、 拉曼光谱(RAMAN)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)对和田玉糖玉的致色机理进行研究。 结果显示, 糖玉的主要矿物成分为透闪石, 化学成分中的Fe含量和糖玉黄褐色色调有正相关关系, 颜色越深Fe的含量越高, Fe在糖玉中以独立铁质矿物的赋存形式分布于透闪石的颗粒间、 微裂隙中。 铁质矿物由于其含量低、 粒度细小, 本文设计实验对其进行富集后进行测试。 将铁质矿物富集后的样品进行透射电镜测试, 铁质矿物呈云状集合体, 电子花样衍射图显示其矿物为针铁矿。 因此, 针铁矿分布于透闪石颗粒间、 微裂隙中致使糖玉呈现黄褐色。 拉曼光谱显示糖玉表面少见红褐色矿物颗粒为金红石, 由于金红石含量少, 仅对颜色成因有部分贡献。

采用X荧光光谱、 X光粉晶衍射、 红外光谱和拉曼光谱等对新疆和田地区的白色、 青色和黑色透闪石软玉进行了化学成份和振动光谱研究。 在通过X光粉晶衍射判定所采样品全部属于透闪石质软玉后, 采用红外光谱仪和拉曼光谱仪对样品进行振动光谱测试, 并结合化学成分测试结果分析白玉、 青玉和墨玉等不同颜色的软玉中透闪石晶体结构M1、 M3位置中阳离子占位情况。 红外光谱中M—OH吸收谱带显示样品在M1及M3位置不仅有Mg2+和Fe2+, 还有Fe3+。 M—OH的吸收谱带和振动光谱特征与化学成分测试结果一致。 在此基础之上, 总结了新疆和田透闪石软玉中阳离子的种类和含量对振动光谱的影响。