Diamant

---

Hintergrund

Der Diamant ist der härteste bekannte Naturstoff. Es kommt in einer Art von Eruptivgestein vor, das als Kimberlit bekannt ist. Der Diamant selbst ist im Wesentlichen eine Kette von kristallisierten Kohlenstoffatomen. Die einzigartige Härte des Steins ist das Ergebnis der dicht konzentrierten Natur der Kohlenstoffketten. Kimberlit entstand wie andere magmatische Gesteine ​​im Laufe von Jahrtausenden durch vulkanische Einwirkungen, die bei der Bildung der Erdkruste auftraten. Kimberlit befindet sich innerhalb dieser ehemaligen Sphären vulkanischer Aktivität – oft in der Nähe von Bergketten – in vertikalen Schächten, die sich tief in die Erde erstrecken. Im Inneren des Kimberlits gibt es intermittierende Ablagerungen von Diamanten, einem von mehreren vorhandenen Mineralien. Allerdings enthält nicht jeder Kimberlit Diamant. Andere Steine, die oft mit Diamanten gefunden werden, sind Glimmer, Granat und Zirkon. Kimberlit kann einen blaugrauen Farbton haben – daher als blauer Grund bezeichnet -oder wenn es der Luft ausgesetzt ist, kann es einen gelblichen Schimmer haben und wird gelber Grund genannt.

Verlauf

Es wird vermutet, dass Diamanten vor etwa 6.000 Jahren in den Flussbetten der Region erstmals in Indien entdeckt wurden. Händler waren dafür verantwortlich, die Edelsteine ​​in der Antike und im frühen Mittelalter bis nach China und bis nach Rom in den Westen zu bringen. Die Chinesen waren die ersten, die die ungewöhnlich harte Natur des Edelsteins erkannten und ihn als Werkzeug zum Schneiden anderer Steine ​​verwendeten. Plinius der Ältere, ein römischer Gelehrter, schrieb im ersten Jahrhundert über den Diamanten. Das Wort selbst leitet sich vom griechischen Begriff adamas ab was "unbesiegbar" oder "unbesiegbar" bedeutet.

Von Anfang an war der Diamant von Geheimnissen und Aberglauben durchdrungen. Da sie so selten waren – zunächst nur in Indien zu finden – wurde es zu einem weit verbreiteten Aberglauben, dass der Diamant seinem Träger besondere Kräfte verlieh. Sie wurden im Kampf getragen, um den Sieg zu sichern, und manchmal als Gegenmittel gegen Gift angerufen. Anderer Aberglaube, der mit dem Stein verbunden war, beinhaltete die Einschränkung, dass das Einführen in den Mund zu einem Zahnverlust führen würde. In anderen Fällen galt fein gemahlener Diamant, der zu Pulver verarbeitet wurde, als wirksames Gift. Tatsächlich sind sich Experten einig, dass selbst in pulverisierter Form die einzigartige Schärfe des Minerals winzige Löcher in den Verdauungstrakt reißen würde. Da es sich sowohl um den härtesten als auch um einen der seltensten Naturstoffe handelt, werden Diamanten seit jeher überaus teuer. Der extreme Wert des Steins machte ihn auch zu einer tragbaren Form des Reichtums in Zeiten von Krieg und Umbruch.

Der eigentliche Abbau von Diamanten als Industrie kann bis auf Indien um 800 bis 600 v. Chr. zurückverfolgt werden. Indien war über tausend Jahre lang die einzige bekannte Quelle der Gesteine, bis sie um n. Chr. auf Borneo ausgegraben wurden 600. Im Mittelalter wurde der Diamant von einigen der farbenfroheren Edelsteine ​​wie Rubin und Smaragd überschattet. Diese anderen Steine ​​fanden leichter als der Diamant ihren Weg in den Schmuck der Reichen und Mächtigen Europas. Darüber hinaus waren noch keine Edelsteinschleiftechniken entwickelt worden, um die Brillanz des Steins zu entfesseln. Diamanten wurden normalerweise in ihrem natürlichen Zustand belassen oder durch einen rudimentären Schliff geformt. Im 17. Jahrhundert entwickelte jedoch ein venezianischer Lapidarium namens Vincenzo Peruzzi den sogenannten Brillantschliff. Dieser Schliff offenbarte die Feinheiten und die natürliche Perfektion des Steins.

Diamant wird in einer Art von Eruptivgestein gefunden, das als Kimberlit bekannt ist. Kimberlit entstand wie andere magmatische Gesteine ​​im Laufe von Jahrtausenden durch vulkanische Einwirkungen, die bei der Bildung der Erdkruste auftraten. Im Inneren des Kimberlits gibt es intermittierende Ablagerungen von Diamanten, einem von mehreren vorhandenen Mineralien.

Im 18. Jahrhundert wurden in Brasilien in kleinen Mengen Diamantenvorkommen entdeckt, später in Australien, Russland und den USA. Brasilianische Edelsteine ​​wurden zuerst nach Indien gebracht und als indische Diamanten nach Europa verschifft, da die Menschen nicht-indische Edelsteine ​​für weniger wertvoll hielten. Im 20. Jahrhundert war eine amerikanische Mine in der Nähe von Murfreesboro, Arkansas, gegen eine geringe Gebühr für neuartigen öffentlichen Bergbau geöffnet. In Sibirien wurden Diamanten von hoher Qualität gefunden, aber die extrem kalte Temperatur hat einen groß angelegten Abbau unmöglich gemacht.

1866 wurde in Südafrika der weltweit größte Diamantenvorrat entdeckt. Einige Kinder hatten einen Stein gefunden und nach Hause gebracht, und ein neugieriger Nachbar gab ihn an einen Händler weiter, der ihn einem Geologen schenkte. Es wurde entdeckt, dass es sich um einen Diamanten von enormer Größe handelt, der ein kleines Vermögen wert ist. Südafrika erlebte bald einen Diamantenrausch, und mit dem Zustrom von Goldsuchern entstanden Elendsviertel. Schließlich wurden die verschiedenen Bergwerke und Bergwerksgesellschaften der Region unter der Kontrolle der DeBeers-Organisation konsolidiert. Mit der DeBeers Consolidated Mines, Ltd., einer zentralen Vertriebsorganisation, und einer Diamantenhandelsgesellschaft kontrolliert dieses Konglomerat etwa 80 % der weltweiten Diamantenproduktion. Der moderne Diamantenabbau konzentriert sich auf Kimberley, Südafrika, und wird von DeBeers durchgeführt. Etwa alle sechs Wochen laden Vertreter der DeBeers Diamond Trading Company eine spezielle Liste von Diamantengroßhändlern – weniger als hundert weltweit – nach London ein, um vorab ausgewählte Lose des Edelsteins zu besichtigen. Nur so kommen südafrikanische DeBeers-Diamanten auf den Markt.

Industrielle Anwendungen

Diamanten sind in der heutigen Zeit für die Industrie nicht mehr wegzudenken. Der Automobilmagnat Henry Ford entdeckte als erster die zeitgenössische industrielle Verwendung des Steins. Er förderte die Erforschung seiner Anwendungen für den Fertigungssektor, insbesondere als kostengünstiges Schleifmittel, und die Umgebung von Detroit wurde zu einem Zentrum für Händler von Diamantwerkzeugen. Die Flugzeugindustrie folgte der Führung des Automobilsektors und wurde ein begeisterter Benutzer von diamantbasierten Produkten. Diamanten, die für industrielle Anwendungen verwendet werden, sind normalerweise von geringerer Qualität als die auf dem Edelsteinmarkt zu findenden Diamanten, behalten jedoch die gleichen Eigenschaften wie Härte und Haltbarkeit bei. Diamant Werkzeuge halten viel länger als solche aus anderen Quellen und bieten eine nahezu unübertroffene Präzision beim Schneiden anderer Materialien. Darüber hinaus arbeiten solche Tools schneller und viel leiser als andere Alternativen.

Werkzeuge aus Industriediamanten werden in der Spiegel- und Optikfertigung sowie bei Gas- und Ölbohrungen eingesetzt. In der Textilindustrie werden Geräte aus Diamanten zum Schneiden von Mustern verwendet. In der Medizin werden aus Diamanten hergestellte Schneidinstrumente verwendet, um Knochen und Gewebe sauber zu durchtrennen. Die Bauindustrie verwendet Diamantwerkzeuge zum Schleifen und Trennen von Beton und Pflaster. Diamanten werden auch verwendet, um Nadeln für Stereoplattenspieler herzustellen.

Physikalische Eigenschaften

Diamanten sind Kohlenstoffketten. Kohlenstoff ist einer der am häufigsten vorkommenden Stoffe auf dem Planeten. In einer Form ist es einfacher Graphit, der in Bleistiften verwendet wird, aber in seiner kristallisierten Form nimmt er ein ganz anderes Aussehen als Diamant an. Auf der Skala, die Mineralogen zur Messung der Härte von Mineralien verwenden, werden Diamanten auf einer Skala von eins bis zehn mit zehn bewertet. Diamanten werden in Karat gemessen, der Standardmaßeinheit für Edelsteine. Ein Karat entspricht ungefähr einem Fünftel Gramm. Das Karat kann auf einer Skala von 100 weiter in Punkte unterteilt werden. Einer der Gründe, warum Diamanten so geschätzt werden, ist, dass das Licht, das sie absorbieren, direkt nach außen reflektiert wird, wenn der Stein richtig geschliffen wurde. Die außergewöhnliche Kristallstruktur des Edelsteins ermöglicht diese hohe Brechbarkeit. Aufgrund ihrer Struktur sind Diamanten auch ausgezeichnete Stromleiter.

Strukturell kann der Diamant als Oktaeder beschrieben werden. Das bedeutet, dass sich im Inneren doppelte vierseitige Pyramiden aus Kohlenstoffketten befinden, die an der Basis aufeinandertreffen. Würfel oder Dodakaeder – eine zwölfseitige Form – finden sich auch im Stein. Manchmal können kleine dreieckige Taschen, sogenannte Trigone, beobachtet werden.

Diamanten kommen in der Natur in einer Vielzahl von Farbtönen vor. Farblose oder weiße Diamanten sind am häufigsten, während einige getönte Steine ​​selten und wertvoll sind. Die Farbtöne können gelb, blau, pink, grün oder bernsteinfarben sein. In Südafrika ist es üblich, orangefarbene Diamanten als Schmuck zu sehen, aber dieser Brauch hat sich in der restlichen Welt nicht durchgesetzt. Einige der berühmtesten Diamanten der Welt sind die farbigen – zum Beispiel der schwere Dresdner Grün und der berüchtigte Hope-Diamant. Letzteres, von blauer Farbe, soll eine gewisse negative Energie enthalten, und viele unerklärliche Todesfälle wurden mit seinen Besitzern in Verbindung gebracht. Es befindet sich heute in der Sammlung der Smithsonian Institution in Washington, DC.

Extraktion und Raffination

Diamanten werden entweder aus Kimberlitrohren unter der Erdoberfläche oder aus alluvialen Ablagerungen abgebaut. Alluviale (Flussbetten) Ablagerungen traten auf, als vulkanische Aktivitäten Kimberlit und andere Mineralien vom Zentrum der Aktivität zu sich natürlich bildenden Bewässerungssystemen trugen. Solche Diamanten werden ziemlich nahe der Erdoberfläche gefunden. Beim Aubergbau müssen zunächst erhebliche Sandmengen aus dem Gebiet entfernt werden. Der Sand und andere solche Komponenten werden als Abraum bezeichnet, und große mechanische Schaber werden verwendet, um ihn aus dem Weg zu räumen. Unter dem Abraum liegt ein Kiesbett, und Bulldozer schaufeln den Kies auf und legen ihn in Haufen beiseite.

Die Haufen werden dann zu einer Siebanlage gebracht, wo die Diamanten gewonnen werden. Im alluvialen Bergbau ist es manchmal notwendig, das Grundgestein unterhalb des Kiesbettes – oder manchmal sogar unterhalb des Grundgesteins selbst – zu erreichen, um die Diamantvorkommen freizulegen. Der Untergrund muss gründlich abgesucht werden. Manchmal wird zu diesem Zweck ein riesiges Vakuumgerät namens Vacuveyer verwendet. Während sich der Abbauprozess in horizontaler Weise fortsetzt, wird der abgetragene Abraum erneut abgelagert, um die ausgehobenen Standorte zu verfüllen.

Der unterirdische Abbau von Kimberlit für Diamanten erfordert auch den Transport enormer Mengen an Gestein und anderem Material, um Edelsteine ​​zu finden, jedoch in einem viel größeren Maßstab als der alluviale Bergbau. Für einen freigelegten Teil Diamanten müssen schätzungsweise 15 bis 30 Millionen Teile aus dem Weg geräumt werden. Anders als beim Abbau von Gold oder anderen Substanzen können Ingenieure nicht im Voraus feststellen, ob ein Gebiet einen großen Diamantenvorkommen hat.

Bergbau

• 1 Block Caving ist die am häufigsten verwendete Methode zum Abbau von Diamanten aus Kimberlit-Lagerstätten. Diese Methode bietet den höchsten Ertrag und ist somit die kostengünstigste. Zuerst wird ein großes vertikales Loch mit einem Durchmesser von typischerweise 1.750 Fuß (533 m) ausgehoben. Levels werden ungefähr alle 40 Fuß (12 m) platziert. Entlang dieser Ebenen befinden sich horizontale Tunnel, die als Kratzstollen bekannt sind. In den Stollen gibt es in Abständen von etwa 3 m kleine geneigte kegelförmige Öffnungen. Diese Öffnungen sind ungefähr vier Fuß mal vier Fuß groß. Wenn eine horizontale Scheibe über den Kegeln geschnitten wird – normalerweise etwa 1,8 m hoch – beginnt der Kimberlit abzubrechen und in den Kegel und in die Schaberdrift zu fallen. Anschließend wird das Material auf Lastwagen geschoben. Die Lastwagen fahren unter Tage durch das Abbaugebiet und bringen den gesammelten Kimberlit zu einer Zerkleinerungsvorrichtung.

Zerquetschen

• 2 Bei der Zerkleinerung, die in den Untertagebergwerken stattfindet, werden große Kimberlitbrocken in leichter transportierbare Segmente zerkleinert. Nach einer anfänglichen Zerkleinerung durchläuft der Kimberlit einen Grizzly oder eine Reihe von Eisenstangen. Wenn die zerkleinerten Brocken den Grizzly nicht passieren, sind sie immer noch zu groß und werden zur weiteren Zerkleinerung zurückgeschickt. Der zerkleinerte Kimberlit wird dann zur weiteren Verarbeitung über die Oberfläche gebracht. Wenn kein Kimberlit mehr in den Kegeln gefunden wird, ist der Bereich erschöpft und die Arbeit verlagert sich auf eine niedrigere Ebene.

Trennen

• 3 Die eigentlichen Diamanten müssen von dem sie umgebenden Gestein getrennt werden. Das Zerkleinern oder Mahlen des Aushubmaterials ist der erste Schritt, aber dies geschieht in rudimentärer Form, um die möglichen Edelsteine ​​​​im Inneren nicht zu beschädigen. Als nächstes wird ein Gerät auf Schwerkraftbasis verwendet, um die diamanthaltigen Anteile – das sogenannte Konzentrat – aus den Tailings oder dem Füllgestein zu sortieren. Eine der am häufigsten verwendeten Methoden, um die beiden zu trennen, ist eine Art Waschpfanne, die in den 1870er Jahren in Südafrika entwickelt wurde. Zersetzter Kimberlit und Wasser – in einer Mischung, die als Pfütze bekannt ist – wird in die Pfanne gegeben. Die Viskosität der Mischung ist ein entscheidendes Element, da die leichteren Partikel nach oben steigen, Diamanten und andere schwere Mineralien jedoch auf den Boden der Pfanne sinken.

  Eine andere Methode zum Freilegen von Diamanten verwendet Medienseparatoren. Ein Eintopf, der als Aufschlämmung bezeichnet wird, wird zubereitet – typischerweise bestehend aus Wasser, das dem zerkleinerten Konzentrat und den Überresten zugesetzt wird. Ferrosiliziumpulver, das eine hohe Dichte hat, wird ebenfalls hinzugefügt.

  Die Aufschlämmung kann in einen von drei Arten von Medienabscheidern gegeben werden. Der erste ist ein kegelförmiger Tank mit einem kegelförmigen Rührelement im Inneren. Das Rührwerk bewegt sich an den Seiten des Tanks, lässt aber genügend Raum, damit die leichteren Rückstände nach oben steigen und die schwereren Elemente nach unten sinken können. Bei einem Medienabscheider vom Typ Heberad wird ein Rad zur Hälfte mit Gülle gefüllt. Schaufeln darin bewegen die Mischung, heben die schweren Partikel vom Boden und trennen sie vom Rest der Mischung. Die dritte Art von Medienabscheidern ist als Hydrozyklon bekannt. Es ist ein großer Bottich, der sich dreht und durch die Zentrifugalkraft werden die schwereren, diamantreichen Partikel abgeschieden.

Einfetten

• 4 Nach dieser rudimentären Trennung wird das Konzentrat in einen Schmierbereich verlegt, eine weitere Innovation in der Diamantherstellung, die Ende des 19. Jahrhunderts in Südafrika entwickelt wurde. Mit Wasser vermischt wird die Kimberlit-Diamant-Mischung auf ein gefettetes Band oder einen Tisch gelegt. Dieses Gerät ist normalerweise geneigt und vibriert. Das Verfahren basiert auf der Prämisse, dass neu ausgegrabene Diamanten nicht nass werden, wenn sie mit Wasser in Kontakt kommen. Stattdessen bleiben sie am Fett haften. Vaseline ist normalerweise die bevorzugte Substanz auf dem Fettband oder -tisch. Das Wasser trägt dann die restlichen Nicht-Diamant-Teilchen weg. Das diamanthaltige Konzentrat wird dann vom Tisch gefegt und gekocht, um die Fettspuren zu entfernen. Bei einer neueren Methode wird Röntgentechnologie verwendet, um zu bestimmen, welches der Konzentrate Diamant und welches ausschwemmendes Material ist.

Schneiden

• 5 Diamantbrocken werden schließlich zu kleinen, perfekt geformten Edelsteinen, die häufig in Verlobungsringen und anderem Schmuck verwendet werden. Da Diamant die härteste bekannte Substanz ist, muss zum Schleifen des Steins Diamantstaub verwendet werden. Beim Schneiden wird eine winzige Rille in die Oberfläche des Diamanten eingeschnitten und ein Spalteisen wird in die Rille eingesetzt. Mit einem schnellen, kräftigen Schlag sollte sich der Diamant entlang seiner natürlich vorkommenden Ebenen perfekt spalten. Das Lapidarium bestimmt weitere Schnitte, indem es diese mit Tinte auf der Oberfläche anzeichnet. Als nächstes wird eine Diamantsäge, geölt mit der ungewöhnlichen Kombination aus Diamantstaub und Olivenöl, vertikal auf der Oberfläche des rohen Edelsteins gedreht. Dieses Gerät teilt den Diamanten in neue Segmente. Diese Teile werden dann einer drehbankähnlichen Vorrichtung zum Schleifen zugeführt.

Die Zukunft

Diamanten sind eine endliche Ressource. Das Schicksal indischer Diamanten ist ein gutes Beispiel dafür, was die Zukunft der südafrikanischen Diamantenabbauindustrie bringen könnte. Von der ersten Entdeckung der Edelsteine ​​in Indien bis vor relativ kurzer Zeit wird angenommen, dass über 12 Millionen Karat aus Indien stammen. Mitte des 20. Jahrhunderts waren die Ressourcen fast erschöpft und Indien produzierte nur noch etwa 100 Karat jährlich. Diamanten werden weiterhin in Industrie und Hochtechnologieunternehmen verwendet, aber synthetisch hergestellte Faksimiles – erstmals 1953 hergestellt – können einige der Aufgaben erfüllen, die ursprünglich ausschließlich dem echten Stein vorbehalten waren. Diese "gefertigten" Edelsteine ​​haben die gleichen Härte- und Haltbarkeitseigenschaften, und obwohl sie zu Schmuckzwecken nie so beliebt sein werden wie der echte Diamant, sind sie für industrielle Anwendungen gut geeignet.