Diamond

Achtergrond

De diamant is de hardste natuurlijke stof die bekend is. Het wordt gevonden in een soort stollingsgesteente dat bekend staat als kimberliet. De diamant zelf is in wezen een keten van koolstofatomen die zijn uitgekristalliseerd. De unieke hardheid van de steen is het resultaat van de dicht geconcentreerde aard van de koolstofketens. Net als andere stollingsgesteenten werd kimberliet in de loop van duizenden jaren gevormd door vulkanische actie die plaatsvond tijdens de vorming van de aardkorst. Kimberliet bevindt zich in deze voormalige sferen van vulkanische activiteit - vaak in de buurt van bergketens - in verticale schachten die zich diep in de aarde uitstrekken. In de kimberliet bevinden zich intermitterende afzettingen van diamanten, een van de vele aanwezige mineralen. Niet alle kimberliet bevat echter diamant. Andere stenen die vaak met diamanten worden gevonden, zijn mica, granaat en zirkoon. Kimberliet kan een blauwgrijze tint hebben, en wordt daarom blauwe grond genoemd -of als het wordt blootgesteld aan lucht, kan het een geelachtige zweem hebben en wordt het gele grond genoemd.

Geschiedenis

Er wordt gedacht dat diamanten voor het eerst werden ontdekt in India ongeveer 6000 jaar geleden in de rivierbeddingen van de regio. Handelaren waren verantwoordelijk voor het brengen van de edelstenen naar het verre oosten als China en naar het westen als Rome tijdens de klassieke en vroege middeleeuwen. De Chinezen waren de eersten die de ongewoon taaie aard van de edelsteen beschaamden en gebruikten het als een hulpmiddel om andere stenen te snijden. Plinius de Oudere, een Romeinse geleerde, schreef in de eerste eeuw over de diamant. Het woord zelf komt van de Griekse term adamas wat 'onoverwinnelijk' of 'onoverwinnelijk' betekent.

Vanaf de vroegste dagen is de diamant doordrenkt met mysterie en bijgeloof. Omdat ze zo zeldzaam waren - aanvankelijk alleen in India gevonden - werd het een algemeen aanvaard bijgeloof dat de diamant zijn drager speciale krachten verleende. Ze werden in de strijd gedragen om de overwinning te verzekeren en soms gebruikt als tegengif voor vergif. Ander bijgeloof in verband met de steen omvatte het voorbehoud dat het plaatsen van de steen in de mond zou leiden tot verlies van tanden. In andere gevallen werd gedacht dat fijngemalen diamant, tot poeder gemaakt, een effectief gif was. Deskundigen zijn het er inderdaad over eens dat zelfs in verpulverde vorm de unieke scherpte van het mineraal minuscule gaatjes in het spijsverteringskanaal zou scheuren. Omdat het zowel de moeilijkste als een van de zeldzaamste natuurlijke stoffen is, hebben diamanten altijd buitengewoon hoge prijzen opgeleverd. De extreme waarde van de steen maakte het ook een draagbare vorm van rijkdom in tijden van oorlog en ontreddering.

De feitelijke winning van diamanten als industrie kan worden teruggevoerd tot in India tot ongeveer 800 tot 600 v. Chr. India was de enige bekende bron van de rotsen gedurende meer dan duizend jaar, totdat ze werden opgegraven in Borneo rond A.D. 600. Tijdens de Middeleeuwen werd de diamant overschaduwd door enkele van de meer kleurrijke edelstenen zoals de robijn en de smaragd. Deze andere stenen vonden gemakkelijker hun weg naar de juwelen van de rijken en machtigen van Europa dan de diamant. Bovendien waren er nog geen technieken voor het knippen van edelstenen ontwikkeld om de schittering van de steen te ontketenen. Diamanten werden meestal in hun natuurlijke staat gelaten of gevormd door een rudimentaire slijpvorm. In de 17e eeuw ontwikkelde echter een Venetiaanse lapidaris genaamd Vincenzo Peruzzi de zogenaamde briljantslijpvorm. Deze snede onthulde de fijne kneepjes en de natuurlijke perfectie van de steen.

Diamant wordt gevonden in een soort stollingsgesteente dat bekend staat als kimberliet. Net als andere stollingsgesteenten werd kimberliet in de loop van duizenden jaren gevormd door vulkanische actie die plaatsvond tijdens de vorming van de aardkorst. In de kimberliet bevinden zich intermitterende afzettingen van diamanten, een van de vele aanwezige mineralen.

In de 18e eeuw werden diamantafzettingen in kleine hoeveelheden ontdekt in Brazilië en later in Australië, Rusland en de Verenigde Staten. Braziliaanse edelstenen werden eerst naar India gebracht en naar Europa verscheept als Indiase diamanten, omdat mensen niet-Indiase edelstenen als minder waardevol beschouwden. In de 20e eeuw stond een Amerikaanse mijn in de buurt van Murfreesboro, Arkansas, open voor nieuwe openbare mijnbouw tegen een kleine vergoeding. Er zijn diamanten van hoge kwaliteit gevonden in Siberië, maar de extreem koude temperatuur heeft grootschalige mijnbouw onhaalbaar gemaakt.

In 1866 werd 's werelds grootste voorraad diamanten ontdekt in Zuid-Afrika. Sommige kinderen hadden een steen gevonden en mee naar huis genomen, en een nieuwsgierige buurman gaf hem door aan een handelaar, die hem aan een geoloog gaf. Er werd ontdekt dat het een diamant van enorme omvang was en een klein fortuin waard was. Zuid-Afrika beleefde al snel een diamantkoorts en sloppenwijken ontstonden met de toestroom van goudzoekers. Uiteindelijk werden de verschillende mijnen en mijnbedrijven van de regio geconsolideerd onder de controle van de DeBeers-organisatie. Met de DeBeers Consolidated Mines, Ltd., een Central Selling Organization en een Diamond Trading Company heeft dit conglomeraat ongeveer 80% van de wereldwijde diamantproductie in handen. Hedendaagse diamantwinning is gecentreerd in Kimberley, Zuid-Afrika, en wordt uitgevoerd door DeBeers. Elke zes weken nodigen vertegenwoordigers van de DeBeers Diamond Trading Company een speciale lijst van diamantgroothandels uit - minder dan honderd wereldwijd - naar Londen om vooraf geselecteerde partijen van de edelsteen te bekijken. Dit is de enige methode waarmee Zuid-Afrikaanse DeBeers-diamanten op de markt komen.

Industriële toepassingen

In de moderne tijd zijn diamanten onmisbaar geworden voor de industrie. Automagnaat Henry Ford was de eerste die het hedendaagse industriële gebruik van de steen ontdekte. Hij sponsorde onderzoek naar de toepassingen ervan voor de productiesector, vooral als goedkoop schuurmiddel, en de regio Detroit werd een knooppunt voor dealers van diamantgereedschap. De vliegtuigindustrie volgde het voorbeeld van de automobielsector en werd een fervent gebruiker van op diamant gebaseerde producten. Diamanten die voor industriële toepassingen worden gebruikt, zijn meestal van een lagere kwaliteit dan die op de edelsteenmarkt, maar ze behouden dezelfde eigenschappen van hardheid en duurzaamheid. Diamant gereedschappen gaan veel langer mee dan die van andere bronnen en bieden een bijna ongeëvenaarde precisie bij het snijden van andere stoffen. Bovendien werken dergelijke tools sneller en veel stiller dan andere alternatieven.

Gereedschappen gemaakt van industriële diamanten worden gebruikt op het gebied van spiegel- en optische fabricage, evenals bij gas- en olieboringen. In de textielindustrie worden apparaten gemaakt van diamanten gebruikt om patronen te snijden. In de geneeskunde worden snij-instrumenten gemaakt van diamanten gebruikt om bot en weefsel netjes te snijden. De bouwsector gebruikt diamantgereedschappen bij het slijpen en snijden van beton en bestrating. Diamanten worden ook gebruikt om naalden te maken voor stereo platenspelers.

Fysieke eigenschappen

Diamanten zijn kettingen van koolstof. Koolstof is een van de meest voorkomende stoffen op aarde. In één vorm is het eenvoudig grafiet, gebruikt in potloden, maar in zijn gekristalliseerde vorm ziet het er heel anders uit als diamant. Op de schaal die door mineralogen wordt gebruikt om de hardheid van mineralen te meten, scoren diamanten tien op een schaal van één tot tien. Diamanten worden gemeten in karaat, de standaard maateenheid voor edelstenen. Eén karaat is ongeveer gelijk aan een vijfde van een gram. Het karaat kan verder worden onderverdeeld in punten op basis van een schaal van 100. Een van de redenen waarom diamanten zo gewaardeerd worden, is omdat het licht dat ze absorberen direct weer naar buiten wordt gereflecteerd, als de steen goed is geslepen. De ongebruikelijke kristalstructuur van de edelsteen maakt deze hoge mate van breking mogelijk. Vanwege hun structuur zijn diamanten ook uitstekende geleiders van elektrische stroom.

Structureel kan de diamant worden omschreven als een octaëder. Dit betekent dat er binnenin dubbele vierzijdige piramides van koolstofketens zijn die elkaar aan de basis ontmoeten. Kubussen of dodacaëders - een twaalfhoekige vorm - worden ook in de steen gevonden. Soms kunnen kleine driehoekige holtes, trigonen genaamd, worden waargenomen.

Diamanten komen in de natuur voor in verschillende tinten. Kleurloze of witte diamanten komen het meest voor, terwijl sommige getinte stenen zeldzaam en waardevol zijn. De tinten kunnen geel, blauw, roze, groen of amber zijn. In Zuid-Afrika is het gebruikelijk om oranje diamanten als sieraad te zien, maar dit is een gewoonte die in de rest van de wereld niet is doorgedrongen. Enkele van 's werelds beroemdste diamanten zijn de gekleurde, bijvoorbeeld de zware Dresden Green en de beruchte Hope Diamond. De laatste, blauw van kleur, zou bepaalde negatieve energie bevatten, en veel onverklaarbare sterfgevallen zijn in verband gebracht met de eigenaren ervan. Het bevindt zich nu in de collectie van het Smithsonian Institution in Washington, DC.

Extractie en raffinage

Diamanten worden gewonnen uit de kimberlietpijpen onder het aardoppervlak of uit alluviale afzettingen. Alluviale (rivierbedding) afzettingen deden zich voor toen vulkanische actie kimberliet en andere mineralen van het centrum van activiteit naar natuurlijk vormende irrigatiesystemen voerde. Dergelijke diamanten worden vrij dicht bij het aardoppervlak gevonden. Bij alluviale mijnbouw moeten eerst aanzienlijke hoeveelheden zand uit het gebied worden verwijderd. Het zand en andere dergelijke componenten worden overbelasting genoemd en grote mechanische schrapers worden gebruikt om het uit de weg te ruimen. Onder de deklaag ligt een grindbed en bulldozers scheppen het grind op en leggen het op stapels opzij.

De palen worden vervolgens naar een zeefinstallatie gebracht, waar de diamanten worden gewonnen. Bij alluviale mijnbouw is het soms nodig om het gesteente onder het grindbed te bereiken - of soms zelfs onder het gesteente zelf - om de diamantafzettingen op te graven. Het fundament moet grondig worden doorzocht. Soms wordt hiervoor een enorm vacuümapparaat, een Vacuveyer genaamd, gebruikt. Terwijl het mijnbouwproces zich horizontaal voortbeweegt, wordt de verwijderde deklaag opnieuw gestort om de uitgegraven locaties te vullen.

Ondergrondse winning van kimberliet voor diamant vereist ook het verplaatsen van enorme hoeveelheden steen en ander materiaal om edelstenen op te graven, maar op een veel grotere schaal dan alluviale mijnbouw. Voor een deel onbedekte diamant wordt geschat dat 15 tot 30 miljoen delen afval moeten worden afgevoerd. In tegenstelling tot mijnbouwactiviteiten voor goud of andere stoffen, kunnen ingenieurs niet van tevoren bepalen of een gebied een grote hoeveelheid diamant heeft.

Mijnbouw

• 1 Blok speleologie is de meest gebruikte methode bij het opgraven van diamanten uit kimberlietafzettingen. Deze methode biedt de hoogste opbrengst en is dus het meest kosteneffectief. Eerst wordt een groot verticaal gat uitgegraven, typisch 1750 voet (533 m) in diameter. Niveaus worden ongeveer elke 40 voet (12 m) geplaatst. Langs deze niveaus bevinden zich horizontale tunnels die bekend staan ​​​​als schraperafwijkingen. In de driften zijn er kleine schuine kegelvormige openingen met tussenpozen van elke 11 voet (3 m) of zo. Deze openingen zijn ongeveer vier voet bij vier voet. Wanneer een horizontale plak boven de kegels wordt gesneden - meestal ongeveer 1,8 m hoog - begint de kimberliet af te breken en in de kegel en in de schraper te vallen. Het materiaal wordt vervolgens op vrachtwagens geduwd. De vrachtwagens rijden ondergronds door het mijngebied en brengen het verzamelde kimberliet naar een breekinstallatie.

Verpletterend

• 2 Bij de breekoperatie, die plaatsvindt in de ondergrondse mijnbouwfaciliteiten, worden grote brokken kimberliet opgebroken in gemakkelijker te vervoeren segmenten. Na een eerste verplettering gaat de kimberliet door een grizzly of een reeks ijzeren staven. Als de geplette brokken niet door de grizzly gaan, zijn ze nog steeds te groot en worden ze teruggestuurd om verder te pletten. Het gemalen kimberliet wordt vervolgens boven het oppervlak gebracht voor verdere verwerking. Als er geen kimberliet meer in de kegels terechtkomt, is het gebied uitgeput en wordt er verder gewerkt naar een lager niveau.

Scheiden

• 3 De eigenlijke diamanten moeten worden gescheiden van de rots die ze omringt. Het verbrijzelen of frezen van het opgegraven materiaal is de eerste stap, maar dit gebeurt in een rudimentaire vorm om de potentiële edelstenen binnenin niet te beschadigen. Vervolgens wordt een op zwaartekracht gebaseerd apparaat gebruikt om de diamantbevattende delen - het concentraat genoemd - te sorteren van de residuen of het vulgesteente. Een van de meest gebruikte methoden om de twee te scheiden, is een soort waspan die in de jaren 1870 in Zuid-Afrika werd ontwikkeld. Ontbonden kimberliet en water - in een mengsel dat bekend staat als een plas - wordt in de pan gedaan. De viscositeit van het mengsel is een cruciaal element, omdat de lichtere deeltjes naar boven zullen stijgen, maar de diamanten en andere zware mineralen zullen naar de bodem van de pan dalen.

  Een andere methode om diamanten bloot te leggen, maakt gebruik van mediascheiders. Een stoofpot, een slurry genaamd, wordt gemaakt - meestal bestaande uit water dat aan het geplette concentraat en de residuen wordt toegevoegd. Ferro-siliciumpoeder, dat een hoge dichtheid heeft, wordt ook toegevoegd.

  De slurry kan in een van de drie typen mediascheiders worden gedaan. De eerste is een kegelvormige tank, met daarin een kegelvormig roerelement. Het roerwerk beweegt langs de zijkanten van de tank, maar laat voldoende ruimte over zodat de lichtere residuen naar boven kunnen stijgen en de zwaardere elementen naar de bodem zinken. Bij een mediascheider van het type hefwiel is een wiel voor de helft gevuld met drijfmest. Peddels erin roeren het mengsel en tillen de zware deeltjes van de bodem en scheiden ze van de rest van het mengsel. Het derde type mediascheider staat bekend als een hydrocycloon. Het is een groot vat dat ronddraait en door middelpuntvliedende kracht worden de zwaardere, diamantrijke deeltjes gescheiden.

Smeren

• 4 Na deze rudimentaire scheiding verhuist het concentraat naar een smeergebied, een andere innovatie in de diamantproductie die aan het eind van de 19e eeuw in Zuid-Afrika werd ontwikkeld. Vermengd met water wordt het mengsel van kimberliet en diamant op een ingevette band of tafel geplaatst. Dit apparaat is meestal schuin en getrild. De methode gaat ervan uit dat nieuw opgegraven diamanten niet nat worden wanneer ze in contact komen met water. In plaats daarvan blijven ze aan het vet plakken. Petroleumgelei is meestal de geprefereerde stof op de vetband of tafel. Het water voert dan de resterende niet-diamantdeeltjes af. Het met diamanten beladen concentraat wordt vervolgens van de tafel geveegd en gekookt om de vetsporen te verwijderen. In een nieuwere methode wordt röntgentechnologie gebruikt om te bepalen welk van het concentraat diamant is en welk uitstromend materiaal.

Snijden

• 5 Brokken diamant worden uiteindelijk kleine, perfect gevormde edelstenen die vaak worden gebruikt in verlovingsringen en andere sieraden. Omdat diamant de hardst bekende stof is, moet diamantstof worden gebruikt om de steen te snijden. Bij het snijden wordt een minuscuul groefje in het oppervlak van de diamant gesneden en wordt een splijtijzer in de groef gestoken. Met een snelle, krachtige slag zou de diamant perfect moeten splijten langs zijn natuurlijk voorkomende vlakken. De lapidair bepaalt verdere sneden door ze met inkt op het oppervlak af te tekenen. Vervolgens wordt een diamantzaag, geolied met de ongebruikelijke combinatie van diamantstof en olijfolie, verticaal geroteerd op het oppervlak van de ruwe edelsteen. Dit apparaat verdeelt de diamant in nieuwe segmenten. Deze onderdelen worden vervolgens in een draaibankachtig apparaat gevoerd om te slijpen.

De Toekomst

Diamanten zijn een eindige hulpbron. Het lot van Indiase diamanten is een goed voorbeeld van wat de toekomst zou kunnen brengen voor de Zuid-Afrikaanse diamantmijnindustrie. Vanaf de eerste ontdekking van de edelstenen in India tot relatief recent, wordt aangenomen dat meer dan 12 miljoen karaat afkomstig is uit India. Tegen het midden van de 20e eeuw waren de hulpbronnen bijna uitgeput en produceerde India slechts ongeveer 100 karaat per jaar. Diamanten zullen nog steeds worden gebruikt in de industrie en in hoogtechnologische ondernemingen, maar synthetisch geproduceerde facsimile's - voor het eerst vervaardigd in 1953 - kunnen enkele van de taken uitvoeren die oorspronkelijk het exclusieve domein van de echte steen waren. Deze "gefabriceerde" edelstenen hebben dezelfde eigenschappen van hardheid en duurzaamheid, en hoewel ze nooit zo populair zullen zijn als de echte diamant voor adommentdoeleinden, zijn ze zeer geschikt voor industriële toepassingen.