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山东蓝宝石的矿产资源丰富，但绝大数品质较低，颜色深且透明度低。目前国内的处理方法是加入着色剂铁使得山东蓝宝石的颜色更深，从而透明度也降低。这种方法使得低品质的蓝宝石有了利用价值，但经济效率仍不高。
本文先从理论上分析了山东蓝宝石品质低的原因，主要是由于颜色太深引起的颜色品质差和透明度低，而颜色的深浅与所含致色元素的含量及致色离子的比值有关。实验主要选取颜色为深蓝色、透明度为不透明-透明的山东蓝宝石作为样品，采用XRF和UV-Vis测试出蓝宝石主要致色元素的含量及紫外吸收光谱，从而根据光谱吸收的范围及强度，分析了山东蓝宝石致色的原因。
通过对山东蓝宝石进行不同助剂、不同恒温时间、不同处理温度及不同处理气氛的离子扩散的对比实验，找出最佳的方案改善蓝宝石的透明度和颜色的纯度。多次对比实验可知，对山东蓝宝石进行离子扩散反应，加入助熔剂硼砂、Na2CO3，催化剂MgSO4·7H2O，以及使受热均匀的Al2O3粉末搅拌加热至1500℃，恒温24h后，蓝宝石的透明度有所提高，同时加入适量的TiO2能够使得蓝宝石保持纯正的蓝色。另外，实验表明在对山东蓝宝石进行离子扩散处理时，加入柠檬酸能够缩短反应的时间。对处理效果明显的样品进行XRF、EPMA、IR和UV-Vis的定量定性测试，并全面分析了改善前品质低的原因和改善后元素和离子含量的变化。