钻石

钻石存在于一种称为金伯利岩的火成岩中。与其他火成岩一样，金伯利岩是通过地壳形成过程中发生的火山作用在数千年的过程中形成的。金伯利岩内部是断断续续的钻石矿床，钻石是目前存在的几种矿物之一。

18 世纪，在巴西发现了少量钻石矿床，后来在澳大利亚、俄罗斯和美国发现了钻石矿床。巴西宝石首先被带到印度，然后作为印度钻石运往欧洲，因为人们认为非印度宝石的价值较低。在 20 世纪，阿肯色州默弗里斯伯勒附近的一个美国矿山以少量费用开放供新奇的公共采矿。在西伯利亚发现了高质量的钻石，但极冷的温度使得大规模开采不可行。

1866 年，世界上最大的钻石矿藏在南非被发现。一些孩子找到了一块石头并将其带回家，一个好奇的邻居把它交给了一个商人，商人又把它交给了一位地质学家。它被发现是一颗巨大的钻石，价值不菲。南非很快经历了钻石热潮，随着探矿者的涌入，棚户区如雨后春笋般涌现。最终，该地区的各个矿山和矿山公司在 DeBeers 组织的控制下进行了整合。该集团拥有 DeBeers Consolidated Mines, Ltd.、一个中央销售组织和一家钻石贸易公司，控制着全球 80% 的钻石产量。当代钻石开采集中在南非金伯利，由戴比尔斯进行。每隔六周左右，戴比尔斯钻石贸易公司的代表就会邀请一份特别名单的钻石批发商（全球不到一百名）到伦敦查看预先选定的宝石批次。这是南非戴比尔斯钻石进入市场的唯一方法。

工业应用

在现代，钻石已成为工业不可或缺的一部分。汽车大亨亨利福特是第一个发现这种石头在当代工业用途的人。他赞助研究其在制造业中的应用，特别是作为一种低成本磨料，底特律地区成为金刚石工具经销商的中心。飞机工业紧随汽车行业，成为金刚石产品的狂热用户。用于工业应用的钻石通常比宝石市场上的钻石等级低，但它们保留了相同的硬度和耐用性。钻石 工具的使用寿命比其他来源的工具长得多，并且在切割其他物质时具有几乎无与伦比的精度。此外，与其他替代品相比，此类工具的运行速度更快、更安静。

由工业金刚石制成的工具用于镜子和光学制造领域以及天然气和石油钻探领域。在纺织工业中，由钻石制成的设备用于切割图案。在医学中，由钻石制成的切割工具用于干净地切割骨骼和组织。建筑业在混凝土和路面的研磨和切割中使用金刚石工具。钻石还用于制作立体声唱机的针。

物理特性

钻石是碳链。碳是地球上最常见的物质之一。在一种形式中，它是简单的石墨，用于铅笔，但在结晶形式中，它具有与钻石完全不同的外观。在矿物学家用来测量矿物硬度的等级中，钻石以 1 到 10 的等级评定十。钻石的计量单位是克拉，这是宝石的标准计量单位。一克拉大约等于五分之一克。克拉可以根据 100 的比例进一步分为多个点。钻石如此珍贵的原因之一是因为它们吸收的光会直接向外反射，如果钻石经过适当切割。宝石不寻常的晶体结构允许这种高度的折射性。由于其结构，金刚石也是极好的电流导体。

在结构上，钻石可以被描述为一个八面体。这意味着内部有双四边形碳链金字塔，它们在底部相接。在石头中还发现了立方体或十二面体——十二边形。有时可以观察到称为三角形的小三角形口袋。

自然界中的钻石有多种颜色。无色或白色钻石是最常见的，而一些有色钻石则稀有且珍贵。色调可以是黄色、蓝色、粉红色、绿色或琥珀色。在南非，橙色钻石被视为珠宝很常见，但这种习俗尚未进入世界其他地区。一些世界上最著名的钻石是有色钻石，例如重的德累斯顿绿和臭名昭著的希望钻石。后者是蓝色的，被认为具有一定的负能量，许多不明原因的死亡与它的主人有关。它现在在华盛顿特区的史密森学会收藏。

提取精炼

钻石可以从地表以下的金伯利岩管或冲积矿床中开采出来。当火山活动将金伯利岩和其他矿物质从活动中心带到自然形成的灌溉系统时，就会形成冲积（河床）沉积物。这种钻石在地球表面很近的地方被发现。在冲积开采中，必须首先从该地区清除大量沙子。沙子和其他此类组件称为超载，使用大型机械刮刀将其移开。覆盖层下方是砾石床，推土机将砾石铲起并成堆放在一边。

然后将这些堆积物带到筛选工厂，在那里提取钻石。在冲积开采中，有时需要到达砾石层下方的基岩——有时甚至是基岩本身下方——以挖掘钻石矿床。必须彻底搜索基岩。为此，有时会使用称为 Vacuveyer 的巨大真空设备。随着采矿过程以水平方式进行，移除的覆盖层再次沉积以填充挖掘现场。

地下金伯利岩开采钻石也需要移动大量的岩石和其他材料才能挖掘出宝石，但规模比冲积开采要大得多。对于发现的一部分钻石，估计必须清除 15 到 3000 万个零件废料。与开采黄金或其他物质不同，工程师无法事先确定一个地区是否有大量钻石。

挖矿

• 1 块体探矿是从金伯利岩矿床中挖掘钻石最常用的方法。这种方法的产量最高，因此成本效益最高。首先，挖出一个大的垂直孔，直径通常为 1,750 英尺（533 m）。大约每 40 英尺 (12 m) 放置一次水平面。沿着这些水平是被称为刮板漂移的水平隧道。在漂移中，每隔11英尺（3 m）左右就有小的倾斜的锥形开口。这些开口大约是四英尺乘四英尺。当在锥体上方切割水平切片时——通常大约 6 英尺 (1.8 m) 高——金伯利岩开始脱落并落入锥体和刮板漂移中。然后将材料推到卡车上。卡车在地下穿过矿区，将收集到的金伯利岩运送到破碎装置。

粉碎

• 2 在地下采矿设施中进行的破碎作业中，大块金伯利岩被破碎成更易于运输的部分。在最初的破碎之后，金伯利岩穿过灰熊或一组铁棒。如果粉碎的块没有通过灰熊，它们仍然太大，它们被送回进一步粉碎。然后将压碎的金伯利岩带到地表上方进行进一步加工。当没有更多的金伯利岩进入锥体时，该区域就会枯竭，工作将转移到较低的水平。

分离

• 3 真正的钻石必须与周围的岩石分开。破碎或铣削挖掘出的材料是第一步，但这是以基本形式完成的，以免损坏内部的潜在宝石。接下来，使用基于重力的设备从尾矿或填充岩中分选含金刚石部分（称为精矿）。将两者分开的最常用方法之一是 1870 年代在南非开发的一种洗涤盘。将分解的金伯利岩和水（称为水坑的混合物）放入锅中。混合物的粘度是一个关键因素，因为较轻的颗粒会上升到顶部，但钻石和其他重矿物会下降到锅底。

  另一种发现钻石的方法是使用介质分离器。一种称为泥浆的炖菜是由添加到粉碎的精矿和尾矿中的水组成的。还添加了密度大的硅铁粉。

  可以将浆料放入三种类型的介质分离器中的一种。第一个是锥形罐，内部装有锥形搅拌元件。搅拌器在罐的两侧移动，但留下足够的空间，以便较轻的尾矿可以上升到顶部，而较重的元素沉到底部。在提升轮式介质分离器中，一个轮子被浆液填充到一半。里面的桨搅拌混合物，从底部提起重颗粒，并将它们与混合物的其余部分分开。第三种介质分离器称为水力旋流器。它是一个旋转的大桶，通过离心力，较重的富含金刚石的颗粒被分离出来。

润滑

• 4 在这种基本分离之后，精矿移至润滑区，这是 19 世纪后期南非开发的另一项钻石制造创新。与水混合后，将金伯利岩和钻石混合物放在涂有油脂的皮带或桌子上。该设备通常是倾斜的和振动的。该方法操作的前提是新挖掘的钻石与水接触时不会变湿。相反，它们会粘在油脂上。凡士林通常是油脂带或桌子上的首选物质。然后水带走剩余的非金刚石颗粒。然后将富含钻石的浓缩物从桌面上扫除并煮沸以去除油脂痕迹。在较新的方法中，X 射线技术用于确定哪些精矿是金刚石，哪些是污水。

切割

• 5 大块钻石最终成为通常用于订婚戒指和其他珠宝的小而完美形状的宝石。由于钻石是已知最硬的物质，因此必须使用钻石粉来切割石头。在切割时，在金刚石表面切出一个微小的凹槽，将劈裂铁插入凹槽中。通过快速有力的打击，钻石应该沿着其自然形成的平面完美分裂。宝石匠通过在表面上用墨水标记来确定进一步的切割。接下来，用钻石粉和橄榄油的不寻常组合涂上油的钻石锯在未加工的宝石表面垂直旋转。该设备将钻石分成新的部分。然后将这些零件送入类似车床的设备中进行磨削。

未来

钻石是一种有限的资源。印度钻石的命运就是一个很好的例子，说明南非钻石开采业的未来可能会怎样。从在印度首次发现宝石直到最近，人们认为超过 1200 万克拉的钻石来自印度。到 20 世纪中叶，资源几乎耗尽，印度每年仅生产约 100 克拉。钻石将继续用于工业和高科技企业，但合成复制品（1953 年首次制造）可能会完成一些原本属于真石专属领域的任务。这些“人造”宝石具有相同的硬度和耐用性，虽然它们永远不会像真正的钻石那样流行，但它们非常适合工业应用。