다이아몬드

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배경

다이아몬드는 알려진 가장 단단한 천연 물질입니다. 그것은 킴벌라이트로 알려진 화성암 유형에서 발견됩니다. 다이아몬드 자체는 본질적으로 결정화된 탄소 원자의 사슬입니다. 스톤의 독특한 경도는 탄소 사슬이 조밀하게 집중되어 있기 때문입니다. 다른 화성암과 마찬가지로 킴벌라이트는 지각이 형성되는 동안 발생한 화산 활동에 의해 수천 년에 걸쳐 형성되었습니다. 킴벌라이트는 지구 내부 깊숙이 뻗어 있는 수직 샤프트의 이러한 이전 화산 활동 영역(종종 산맥 근처) 내부에 있습니다. 킴벌라이트 내부에는 존재하는 여러 광물 중 하나인 다이아몬드가 간헐적으로 침전되어 있습니다. 그러나 모든 킴벌라이트에 다이아몬드가 포함되어 있는 것은 아닙니다. 다이아몬드와 함께 자주 발견되는 다른 돌은 운모, 석류석 및 지르콘입니다. Kimberlite는 색조가 청회색일 수 있으므로 청색 바탕 —또는 공기에 노출되면 황색을 띠며 황색 바탕이라고 합니다.

연혁

다이아몬드는 약 6,000년 전 인도에서 이 지역의 강바닥에서 처음 발견된 것으로 생각됩니다. 상인들은 고대와 중세 초기에 보석을 동쪽으로는 중국으로, 서쪽으로는 로마로 가져오는 일을 담당했습니다. 중국인들은 보석의 비정상적으로 거친 성질을 처음으로 알아차리고 그것을 다른 돌을 자르는 도구로 사용했습니다. 로마 학자인 Pliny Elder는 1세기에 다이아몬드에 대해 썼습니다. 단어 자체는 그리스어 adamas 에서 유래했습니다. "무적" 또는 "정복할 수 없는"을 의미합니다.

다이아몬드는 초창기부터 신비와 미신으로 가득 차 있었습니다. 처음에는 인도에서만 발견된 매우 희귀했기 때문에 다이아몬드는 착용자에게 특별한 능력을 부여한 것으로 알려진 미신이 되었습니다. 그들은 승리를 보장하기 위해 전투에서 착용했으며 때때로 독에 대한 해독제로 사용되었습니다. 돌과 관련된 다른 미신에는 입에 넣으면 치아가 손실된다는 경고가 포함되었습니다. 다른 경우에는 잘게 갈아서 가루로 만든 다이아몬드가 효과적인 독으로 여겨졌습니다. 실제로 전문가들은 분말 형태의 경우에도 미네랄의 독특한 날카로움이 소화관에 미세한 구멍을 찢을 수 있다는 데 동의합니다. 다이아몬드는 가장 단단하고 가장 희귀한 천연 물질 중 하나이기 때문에 다이아몬드는 항상 매우 높은 가격에 거래되었습니다. 돌의 극한 가치는 또한 전쟁과 격변의 시기에 그것을 가지고 다닐 수 있는 부의 형태가 되었습니다.

산업으로서 다이아몬드의 실제 채굴은 기원전 800년에서 600년 사이의 <작은> 인도로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 인도는 A.D. 경 보르네오에서 발굴될 때까지 천 년 이상 동안 암석의 유일한 알려진 출처였습니다. 600. 중세 시대에 다이아몬드는 루비와 에메랄드와 같은 더 다채로운 보석에 의해 가려졌습니다. 이 다른 보석들은 다이아몬드보다 더 쉽게 유럽의 부유하고 강력한 보석들에 침투했습니다. 또한 보석의 광채를 발산하기 위한 보석 절단 기술이 아직 개발되지 않았습니다. 다이아몬드는 일반적으로 자연 상태로 남아 있거나 기본적인 컷으로 형성되었습니다. 그러나 17세기에 Vincenzo Peruzzi라는 베네치아 세공인이 소위 브릴리언트 컷을 개발했습니다. 이 컷은 돌의 복잡성과 자연적인 완벽함을 드러냈습니다.

다이아몬드는 킴벌라이트로 알려진 화성암 유형에서 발견됩니다. 다른 화성암과 마찬가지로 킴벌라이트는 지각이 형성되는 동안 발생한 화산 활동에 의해 수천 년에 걸쳐 형성되었습니다. 킴벌라이트 내부에는 존재하는 여러 광물 중 하나인 다이아몬드가 간헐적으로 침전되어 있습니다.

18세기에 다이아몬드 매장지는 브라질에서 소량 발견되었으며 나중에는 호주, 러시아 및 미국에서도 발견되었습니다. 브라질 보석은 사람들이 인도가 아닌 보석을 덜 가치 있다고 여겼기 때문에 처음으로 인도로 옮겨져 인도 다이아몬드로 유럽으로 배송되었습니다. 20세기에 아칸소주 머프리스보로 근처의 미국 광산이 약간의 수수료를 받고 새로운 공공 채굴을 위해 개방되었습니다. 고품질 다이아몬드가 시베리아에서 발견되었지만 극도로 추운 온도로 인해 대규모 채굴이 불가능했습니다.

1866년 남아프리카에서 세계 최대의 다이아몬드 매장지가 발견되었습니다. 어떤 아이들은 바위를 찾아 집으로 가져왔고 호기심 많은 이웃이 그것을 상인에게 넘겨주었고, 상인은 그것을 지질학자에게 주었습니다. 그것은 엄청난 크기와 작은 재산 가치가 있는 다이아몬드로 발견되었습니다. 남아프리카 공화국은 곧 다이아몬드 러시를 겪었고 판자촌 마을은 광부들의 유입으로 생겨났습니다. 결국 이 지역의 다양한 광산과 광산 회사가 DeBeers 조직의 통제 하에 통합되었습니다. DeBeers Consolidated Mines, Ltd., 중앙 판매 조직 및 다이아몬드 무역 회사와 함께 이 대기업은 세계 다이아몬드 생산량의 약 80%를 통제합니다. 현대 다이아몬드 채굴은 남아프리카 킴벌리를 중심으로 DeBeers가 수행합니다. 약 6주마다 DeBeers Diamond Trading Company의 대표는 전 세계에 100명도 채 되지 않는 다이아몬드 도매업자의 특별 목록을 런던으로 초대하여 미리 선택된 많은 보석을 봅니다. 이것은 남아프리카 DeBeers 다이아몬드가 시장에 출시되는 유일한 방법입니다.

산업용 애플리케이션

현대에 다이아몬드는 산업에 없어서는 안될 필수품이 되었습니다. 자동차의 거물인 Henry Ford는 석재의 현대 산업적 용도를 최초로 발견했습니다. 그는 제조 부문, 특히 저가 연마재로서의 응용 분야에 대한 연구를 후원했으며 디트로이트 지역은 다이아몬드 공구 딜러의 중심지가 되었습니다. 항공기 산업은 자동차 부문의 선두를 따라 다이아몬드 기반 제품의 열렬한 사용자가 되었습니다. 산업용으로 사용되는 다이아몬드는 일반적으로 보석 시장에서 볼 수 있는 것보다 등급이 낮지만 경도와 내구성은 동일한 특성을 유지합니다. 다이아몬드 도구는 다른 소스에서 만든 도구보다 훨씬 오래 지속되며 다른 물질을 절단할 때 거의 타의 추종을 불허하는 정밀도를 제공합니다. 또한 이러한 도구는 다른 대안보다 훨씬 빠르고 조용하게 작동합니다.

산업용 다이아몬드로 만든 도구는 거울 및 광학 제조 분야는 물론 가스 및 석유 시추 작업에도 사용됩니다. 섬유 산업에서 다이아몬드로 만든 장치는 패턴을 자르는 데 사용됩니다. 의학에서 다이아몬드로 만든 절단 도구는 뼈와 조직을 깨끗하게 자르는 데 사용됩니다. 건설 산업은 콘크리트 및 포장 도로의 연삭 및 절단에 다이아몬드 도구를 사용합니다. 다이아몬드는 스테레오 레코드 플레이어의 바늘을 만드는 데에도 사용됩니다.

물리적 특성

다이아몬드는 탄소 사슬입니다. 탄소는 지구상에서 가장 흔한 물질 중 하나입니다. 어떤 형태에서는 연필에 사용되는 단순한 흑연이지만 결정화된 형태에서는 다이아몬드와 완전히 다른 모양을 취합니다. 광물학자들이 광물의 경도를 측정하는 데 사용하는 척도에서 다이아몬드는 1에서 10까지의 척도에서 10으로 평가됩니다. 다이아몬드는 보석의 표준 측정 단위인 캐럿으로 측정됩니다. 1캐럿은 대략 1/5그램에 해당합니다. 캐럿은 100 단위를 기준으로 포인트로 더 나눌 수 있습니다. 다이아몬드가 그렇게 귀한 이유 중 하나는 다이아몬드가 제대로 절단된 경우 흡수한 빛이 외부로 직접 반사되기 때문입니다. 보석의 특이한 결정 구조는 이러한 높은 굴절률을 허용합니다. 다이아몬드는 구조 때문에 우수한 전류 전도체이기도 합니다.

구조적으로 다이아몬드는 팔면체로 설명할 수 있습니다. 이것은 기저부에서 서로 만나는 탄소 사슬의 이중 4면 피라미드가 있음을 의미합니다. 정육면체 또는 정십이면체(12면체 모양)도 돌 내부에서 발견됩니다. 때때로 삼각형이라고 하는 작은 삼각형 주머니가 관찰될 수 있습니다.

다이아몬드는 다양한 색상으로 자연에서 발견됩니다. 무색 또는 흰색 다이아몬드가 가장 일반적이며 일부 착색된 돌은 희귀하고 가치가 있습니다. 음영은 노란색, 파란색, 분홍색, 녹색 또는 호박색일 수 있습니다. 남아프리카 공화국에서는 오렌지 다이아몬드를 보석으로 보는 것이 일반적이지만, 이것은 세계의 나머지 지역으로 퍼지지 않은 관습입니다. 세계에서 가장 유명한 다이아몬드 중 일부는 유색 다이아몬드입니다. 예를 들어 무거운 드레스덴 그린(Dresden Green)과 악명 높은 호프 다이아몬드(Hope Diamond)가 있습니다. 파란색의 후자는 특정한 부정적인 에너지를 담고 있는 것으로 생각되며 많은 설명할 수 없는 죽음이 그 소유자와 관련되어 있습니다. 지금은 워싱턴 DC에 있는 스미소니언 박물관에 소장되어 있습니다.

추출 및 정제

다이아몬드는 지표 아래의 킴벌라이트 파이프나 충적층에서 채굴됩니다. 충적(강변) 퇴적물은 화산 활동이 활동 중심에서 자연적으로 형성되는 관개 시스템으로 킴벌라이트 및 기타 광물을 운반할 때 발생했습니다. 그러한 다이아몬드는 지표면 근처에서 발견됩니다. 충적 채광에서는 먼저 상당한 양의 모래를 해당 지역에서 제거해야 합니다. 모래 및 기타 이러한 구성 요소를 초과 하중이라고 하며 큰 기계적 스크레이퍼를 사용하여 제거합니다. 무거운 짐 아래에는 자갈 침대가 놓여 있고, 불도저는 자갈을 퍼내어 더미로 치워둡니다.

그런 다음 더미는 다이아몬드가 추출되는 선별 공장으로 옮겨집니다. 충적 채광에서는 다이아몬드 매장지를 발굴하기 위해 자갈 바닥 아래의 기반암에 도달하거나 때로는 기반암 자체 아래까지 도달해야 하는 경우가 있습니다. 기반암을 철저히 조사해야 합니다. 때때로 Vacuveyer라는 거대한 진공 장치가 이러한 목적으로 사용됩니다. 채광 프로세스가 수평 방식으로 진행됨에 따라 제거된 초과 하중이 굴착된 사이트를 채우기 위해 다시 퇴적됩니다.

다이아몬드용 킴벌라이트의 지하 채광은 또한 보석을 발굴하기 위해 막대한 양의 암석 및 기타 재료를 이동해야 하지만 충적 채광보다 훨씬 더 큰 규모입니다. 한 부분의 다이아몬드가 발견되면 1,500만에서 3,000만 부분의 폐기물을 제거해야 할 것으로 추산됩니다. 금이나 기타 물질을 채굴하려는 노력과 달리 엔지니어는 해당 지역에 다이아몬드가 풍부한지 여부를 미리 결정할 수 없습니다.

채굴

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1 블록 동굴 탐험은 킴벌라이트 퇴적물에서 다이아몬드를 굴착할 때 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다. 이 방법은 가장 높은 수율을 제공하므로 가장 비용 효율적입니다. 먼저 직경이 1,750피트(533m)인 큰 수직 구멍이 굴착됩니다. 레벨은 약 12m(40피트)마다 배치됩니다. 이 수준을 따라 스크레이퍼 드리프트로 알려진 수평 터널이 있습니다. 드리프트에는 약 11피트(3m) 간격으로 경사진 원뿔 모양의 작은 구멍이 있습니다. 이 구멍은 대략 4피트 x 4피트입니다. 일반적으로 높이가 약 1.8m인 원뿔 위의 수평 슬라이스를 절단하면 킴벌라이트가 부서지기 시작하여 원뿔과 스크레이퍼 드리프트 속으로 떨어지기 시작합니다. 그런 다음 재료를 트럭으로 밀어 넣습니다. 트럭은 광산 지역을 통해 지하로 이동하고 수집된 킴벌라이트를 파쇄 장치로 가져갑니다.

분쇄

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2 지하 광산 시설에서 발생하는 파쇄 작업에서 킴벌라이트의 큰 덩어리는 더 쉽게 운반할 수 있는 세그먼트로 나뉩니다. 초기 분쇄 후 킴벌라이트는 그리즐리 또는 철봉 세트를 통과합니다. 분쇄된 덩어리가 그리즐리를 통과하지 못하면 여전히 너무 커서 추가 분쇄를 위해 반송됩니다. 그런 다음 분쇄된 킴벌라이트를 추가 처리를 위해 표면 위로 가져옵니다. 더 이상 킴벌라이트가 콘에 들어가지 않으면 해당 영역이 고갈되고 작업이 더 낮은 수준으로 이동합니다.

분리

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3 실제 다이아몬드는 그들을 둘러싸고 있는 암석과 분리되어야 합니다. 발굴된 재료를 부수거나 밀링하는 것이 첫 번째 단계이지만 내부의 잠재적인 보석이 손상되지 않도록 가장 기본적인 형태로 수행됩니다. 다음으로, 중력 기반 장치를 사용하여 광미 또는 충전암에서 다이아몬드 함유 부분(정광이라고 함)을 분류합니다. 둘을 분리하는 데 가장 일반적으로 사용되는 방법 중 하나는 1870년대 남아프리카에서 개발된 일종의 세척 팬입니다. 웅덩이로 알려진 혼합물의 분해된 킴벌라이트와 물을 팬에 넣습니다. 혼합물의 점도는 중요한 요소입니다. 가벼운 입자는 위로 올라가지만 다이아몬드와 기타 무거운 광물은 팬의 바닥으로 내려가기 때문입니다.

다이아몬드를 발견하는 또 다른 방법은 미디어 분리기를 사용하는 것입니다. 일반적으로 분쇄된 농축액과 찌꺼기에 물을 첨가하여 슬러리라고 하는 스튜가 만들어집니다. 밀도가 높은 Ferro-silicon 분말도 추가됩니다.

슬러리는 세 가지 유형의 매체 분리기 중 하나에 넣을 수 있습니다. 첫 번째는 내부에 원뿔 모양의 교반 요소가 있는 원뿔 모양의 탱크입니다. 교반기는 탱크 측면 주위를 움직이지만 가벼운 광미가 위로 올라가고 더 무거운 원소가 바닥으로 가라앉을 수 있도록 충분한 공간을 남겨둡니다. 리프팅 휠 유형의 미디어 분리기에서 휠은 슬러리로 반 정도 채워집니다. 그 안의 노는 혼합물을 휘젓고 바닥에서 무거운 입자를 들어 올려 혼합물의 나머지 부분에서 분리합니다. 세 번째 유형의 매체 분리기는 하이드로사이클론으로 알려져 있습니다. 그것은 회전하는 큰 통이며 원심력을 통해 더 무겁고 다이아몬드가 풍부한 입자가 분리됩니다.

그리스

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4 이러한 기본적인 분리 후 정광은 그리스 주입 구역으로 이동하며, 이는 19세기 후반 남아프리카에서 개발된 다이아몬드 제조의 또 다른 혁신입니다. 킴벌라이트-다이아몬드 혼합물을 물과 섞어 기름칠한 벨트나 테이블 위에 놓습니다. 이 장치는 일반적으로 기울어지고 진동합니다. 이 방법은 새로 굴착된 다이아몬드가 물에 닿아도 젖지 않는다는 전제 하에 작동합니다. 대신 그들은 그리스에 달라붙을 것입니다. 석유 젤리는 일반적으로 그리스 벨트나 테이블에서 선호되는 물질입니다. 그런 다음 물은 나머지 비다이아몬드 입자를 제거합니다. 그런 다음 다이아몬드가 함유된 농축액을 테이블에서 쓸어내고 끓여서 기름기를 제거합니다. 새로운 방법에서는 X선 기술을 사용하여 농축물 중 어느 것이 다이아몬드이고 어떤 것이 유출 물질인지 결정합니다.

자르기

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5 다이아몬드 덩어리는 결국 약혼 반지 및 기타 장신구에 일반적으로 사용되는 작고 완벽한 모양의 보석이 됩니다. 다이아몬드는 알려진 가장 단단한 물질이기 때문에 다이아몬드 가루를 사용하여 돌을 절단해야 합니다. 절단시 다이아몬드 표면에 미세한 홈을 절개하고 홈에 쪼개는 인두를 삽입합니다. 빠르고 강력한 타격으로 다이아몬드는 자연적으로 발생하는 평면을 따라 완벽하게 분할되어야 합니다. lapidary는 표면에 잉크로 표시하여 추가 절단을 결정합니다. 다음으로, 다이아몬드 더스트와 올리브 오일의 독특한 조합으로 오일을 바른 다이아몬드 톱이 원석 표면에서 수직으로 회전합니다. 이 장치는 다이아몬드를 새로운 세그먼트로 나눕니다. 그런 다음 이러한 부품은 연삭을 위해 선반과 같은 장치에 공급됩니다.

미래

다이아몬드는 유한한 자원입니다. 인도 다이아몬드의 운명은 남아프리카 다이아몬드 광산 산업의 미래가 어떻게 될 것인지를 보여주는 좋은 예입니다. 인도에서 보석이 처음 발견된 이후 비교적 최근까지 1200만 캐럿 이상이 인도에서 유래한 것으로 생각됩니다. 20세기 중반까지 자원은 거의 고갈되었고 인도는 연간 약 100캐럿만 생산하고 있었습니다. 다이아몬드는 산업 및 첨단 기술 기업에서 계속 사용되지만 합성으로 생산된 팩시밀리(1953년에 처음 제조됨)는 원래 실제 석재의 독점적 영역 중 일부를 수행할 수 있습니다. 이 "가공된" 보석은 경도와 내구성이 동일한 특성을 가지고 있으며 장식용으로 실제 다이아몬드만큼 인기가 없을 수는 있지만 산업 응용 분야에는 매우 적합합니다.