鉆石是這樣加工出來的

1、中國礦業(yè)大學礦產資源及其加工利用論文題目鉆石是這樣加工出來的遞交時間2018年5月10日學生姓名學號 所在院系鉆石是這樣加工由來的摘要鉆石具有優(yōu)秀的光學特性和物理特性，摩氏硬度達到天然礦物的最高等級 10, 折射率為2.417左右，色散值高達這些物理特性，讓鉆石成為了當之無愧的寶石 之王。但是鉆石并不是一開采出來就展示了其全部的美麗，只有經過琢磨加工的鉆石，才能完全展示出它的特征，實現鉆石所特有的亮光、火彩與閃爍。通常一顆鉆石，必須經過仔細的切磨、加工，才會成為我們所慣見的閃爍生 輝的鉆石。因此，鉆石的車工，直接影響鉆石的價值，詳見后述。最理想的切割 效果當然是保持鉆石的最大重量、 盡量減少瑕

2、疵，并充分展示鉆石的美，以使鉆 石光彩照人。一般的切割過程包括以下幾個步驟：劃線、劈割、鋸切、成型、拋 光。由此可見，切割世界上最堅硬的寶石一一鉆石，不僅需要先進的設備，更需 要切割師由豐富的經驗、高度責任心和全神貫注，才能釋放鉆石全部的靈彩。關鍵字：鉆石鉆石加工鉆石是這樣加工由來的.課題背景鉆石是整個珠寶商貿中占據很大比例的一種貴重寶石，與其他寶石一樣，每 一件鉆石首飾，都經過了原石開采、設計切割、后期加工的流程，才進入市場。 作為流通量和銷售額最大的寶石品種之一， 鉆石的每一個工藝環(huán)節(jié)，都決定了最 終的成本與售價，即經濟價值。一枚鉆石，在開采出來之后，如何進行切磨，才 能產出最大的價值？整

3、個鉆石行業(yè)都十分關注這個問題。在傳統(tǒng)的鉆石加工工藝流程中，需由熟練的工人通過肉眼來觀察鉆石原石， 并設計出切割方案。由人工來設計鉆石原石，這對工人的熟練程度有極高要求， 而且存在誤差和原料浪費，并且耗時巨大。譬如著名的庫里南鉆石原石，即經過 了非常漫長的設計過程：首先由荷蘭工匠約阿斯查爾花費幾個星期的時間來研究 這枚巨鉆原石，并按1:1的大小造一個玻璃模型1。經過對模型的實驗，最終定 了劈開方案。劈開之后的流程，仍然經過了漫長的設計和再切割，最終磨成了9粒大鉆石和96粒小鉆石2。鉆石的形成鉆石是世界上最堅硬的、成份最簡單的寶石，它是由碳元素組成的、具立方 結構的天然晶體。其成份與我們常見的煤、

4、鉛筆芯及糖的成份基本相同，碳元素 在較高的溫度、壓力下，結晶形成石墨（黑色），而在高溫、極高氣壓及還原環(huán) 境（通常來說就是一種缺氧的環(huán)境）中則結晶為珍貴的鉆石（無色）。自從鉆石在印度被發(fā)現以來，就有人在河邊、河灘上撿到鉆石，這是由于位 于河流上游某處含有鉆石的原巖，被風化、破碎后，鉆石隨水流被帶到下游地帶， 比重大的鉆石被埋在沙礫中。來自世界不同礦山鉆石及其中原生包裹體礦物的研究發(fā)現，鉆石的形成條件一般為壓力在4.5-6.0Gpa （相當于150-200km的深度）,溫度為1100-1500C。 雖然理論上說，鉆石可形成于地球歷史的各個時期/階段，而已經開采的礦山中， 大部分鉆石主要形成于33

5、億年前以及12-17億年這兩個時期。如南非的一些鉆 石年齡為45億左右，表明這些鉆石在地球誕生后不久便已開始在地球深部結晶， 鉆石是世界上最古老的寶石。鉆石的形成需要一個漫長的歷史過程，這從鉆石主 要出產于地球上古老的穩(wěn)定大陸地區(qū)可以證實。另外，地外星體對地球的撞擊， 產生瞬間的高溫、高壓，也可形成鉆石，如 1988年前蘇聯科學院報道在隕石中 發(fā)現了鉆石，但這種作用形成的鉆石并無經濟價值。鉆石的物理化學性質鉆石的化學成分是碳，這在寶石中是唯一由單一元素組成的，屬等軸晶系。 常含有0.05%-0.2%的雜質元素，其中最重要的是N和B,他們的存在關系到鉆石 的類型和性質。晶體形態(tài)多呈八面體、菱形十

6、二面體、四面體及它們的聚形。純 凈的鉆石無色透明，由于微量元素的混入而呈現不同顏色。強金剛光澤。折光率2.417,色散中等，為0.044。均質體。熱導率為0.35卡/厘米/秒/度。用熱導 儀測試，反應最為靈敏。硬度為 10,是目前已知最硬的礦物，絕對硬度是石英 的1000倍，剛玉的150倍，怕重擊，重擊后會順其解理破碎。一組解理完全。 密度3.52克/立方厘米。鉆石具有發(fā)光性，日光照射后 ，夜晚能發(fā)出淡青色磷 光。X射線照射，發(fā)出天藍色熒光。鉆石的化學性質很穩(wěn)定，在常溫下不易溶于 酸和堿。2鉆石加工方法鉆石加工最早始于印度，大約在十四世紀傳入歐洲的威尼斯、布魯日、佛蘭 德、巴黎和安特衛(wèi)普等地。

7、經過約兩個世紀，法國的巴黎和比利時的安特衛(wèi)普兩 個城市成為國際鉆石加工中心1。傳統(tǒng)鉆石加方式，從純手工到機械化、自動化， 經歷了數百年的變遷，但基本原理并沒存太大變化。一枚鉆石從原石變成飾品鉆 石，大體需要經過設計標線、劈開鉆石、鋸鉆、粗磨、研磨、拋光和檢驗的過程 3圖1-1 :鉆石加丁的5個關鍵流程,(a)研究(b)標線(c)據切(d)打圓(d)拋光IGI國際寶研究院在其主頁上將傳統(tǒng)的鉆石加工流程概括為圖1-1的五個步驟：1.研究與設計。2.繪制標線。3.鋸切。4.打圓。5.拋光。原石加工環(huán)節(jié)中最為重要的步驟是標線設計。在標線設計環(huán)節(jié)中，需要考慮1.鉆石晶體形態(tài)與大小。2.原石的凈度與內含物

8、分布情況。3.設計原則。鉆石的設計標記(劃線)：這是鉆石切割的第一步，先檢驗鉆、并在鉆石表面做標記， 做這項工作的人有著豐富的經驗并精通加工技術。最終目的是制造出最大、最干 凈、最完美的鉆石，以盡可能高地體現鉆石的價值。劃線員必須留意兩點：即既 要盡量保持最大的重量，又要盡量減少內含物。劃線員利用放大鏡研究鉆坯的結 構，如果是大顆粒鉆石，這項工作可能要歷時數月，對普通鉆坯則需要幾分鐘。 不過，不論鉆坯如何細小，每一顆鉆石都要經過詳細的檢查以做出正確的判斷。劃線的原則劃線員用印第安墨水在鉆坯上劃下標記，顯示該鉆坯要沿此線分割。通常盡 可能沿鉆石的天然紋理方向劃線。標線設計的宗旨是確保成品鉆(的價

9、值最大化, 成滿足特定的成品鉆石需求，如花式切割、八心八箭切割等。還要包含以幾項：(1)保重原則：即切割出克拉數最大的成品鉆石。(2)凈度優(yōu)化原則：即在設計標線的時候，考慮含物、內部缺陷的位置，盡 量把缺陷設計在成品鉆中不顯眼的位置，以盡可能提升成品鉆石的凈度。(3)市場原則：即設計出市場需求最大的土冢柄和比例方案，如當前市場較為 流行的八心八筋切割等，以便成品鉆石能快速銷售。(4)節(jié)省工作量原則：即在出成率和價值相當的前提下，盡設計節(jié)符工作量的方案，以加快出品速度和節(jié)約人員成本2 o以上設計原則，可概括為“最優(yōu)方案”設計原則，即滿足限定條件下的最具 性價比方案。2.1.2劃線的方法標線分為以

10、下三類：(1)劈鉆標線：標線指示的劈鉆的方向一定是沿著鉆打晶體的解理面方向， 即平行于八面體方向4。對于接觸雙品，則要求從雙晶結合縫的地方下刀(雙晶面 一定是八面體面)。標線的時候，標出劈開面的一邊或兩邊，開口點用墨團標明。(2)鋸鉆標線：通常沿立方體晶面方向標記，指示加工時需將鉆石沿線鋸開。鋸鉆標線的設計，還跟原石一的大小有關系， 如圖1-2所示：對于小鉆石(小于15分)，采取從中間對稱鋸開的方式；15分-3克拉的鉆石采取一大一 小的不對稱方式鋸開；克拉以上的大鉆，則需要經過多次鋸切，鋸掉八面體 晶頂。圖1-2:(a)位于原石的中間(b)設計一枚主鉆和一枚小鉆(c)多次鋸切，去除八面體晶頂(

11、3)成型鉆標線：該類標線指示該鉆不需要鍋切和努開，只做一粒成品鉆 石。一般用墨團標出底尖位置，同時標出臺面位置鉆石的分割切工是鉆石加工流程中的重要環(huán)節(jié)，分割原石包括劈割和鋸切兩道工序。當 今世界公認的四大鉆石加工中心分別是：比利時安特衛(wèi)普、以色列特拉維夫、美 國紐約和印度孟買。鉆石的劈割劈割師將劃好的線的鉆坯安放在套架上，然后以另一顆鉆石沿分割線削一個 凹痕，再把方邊刀放在凹痕上，以手捶在劈刀上以合適的力敲擊， 鉆石會沿紋理 方向被劈成兩半或多塊。劈鉆的作用在于最大限度的提高鉆石毛還的利效率，即在較少的原料損耗率以及時間消耗率下把鉆石毛坯劈成若干塊。鉆石加工工藝學5 一書中指出，以下幾種情形需

12、要考慮劈鉆的設計： 劈鉆后的晶型比鋸鉆而言利用率更高、 更經 濟。(1)鉆石瑕疵分布在劈鉆可去掉，并且損失最少的部位（2）晶體解理面上有裂隙和包裹體等瑕。（3）接觸雙晶面上有破損。（4）劈鉆的剩余部分（晶頂、薄片等）還有利價值。需要劈開的毛坯鉆石，由工匠在設計階段給出劈鉆標線確定劈開面，將鉆石 坯安裝在夾桿上，刻刀刻出劈開的槽，再用劈刀將其按線劈開。劈開之后的兩部 分鉆石，依據其形狀特點做下一步加（繼續(xù)劈開或銀鋸開或開始切磨）。鉆石的鋸切大多數鉆石并不適宜劈開，這時需要用鋸切開，由于只有鉆石才能切割鉆石， 因此鋸片是一張在邊緣涂有鉆石粉及潤滑劑的磷青銅圓片。鉆石固定在夾子上， 鋸盤以高速旋轉，

13、即可將鉆石鋸開。現代激光技術引入鉆石切割，大大提高了鉆 坯的加工效率。鋸鉆的作在于將一枚毛坯鉆石據切成多個部分分別加， 盡可能的增加出成率, 同時去掉位與鋸切面外的瑕疵。鋸鉆的實際運是十七世紀的事情。當時工匠用繃 緊的鑲嵌著鉆石粉的鐵絲來進行鋸鉆，需要消耗大量的時間和鉆石粉。著名的“攝 政王”鉆石頭（410克拉）用屬絲耗時一年時間才鋸成兩半。如今鋸鉆流程已經實現機械化，消耗的時間和材料已經顯著減少圖1-3將鉆石原石切成兩個部分鉆石的車鉆鋸開或劈開的鉆石再送到打圓部門去打圓、成型，即按照設計要求將鉆石做 成圓形、心形、橢圓形、攬尖形、祖母綠形等常見的切割花形，或其它特殊的形 狀。由于鉆石是目前為

14、止人類所認識到的最硬的天然物質，所以只有鉆石才能打 磨鉆石，而且因鉆石各個方向的硬度略有不同。 所以研磨時要憑借經驗，把握住 鉆石的基本形態(tài)：三方體、八面體、十二面體及晶體特性。一般方法是將鉆坯高 速旋轉的車床上，然后用另一臂桿上的鉆石把轉動中的鉆坯打圓。鉆石的打磨打磨工藝一般分為兩種起瓣和拋光。在一個涂有鉆石粉和潤滑油的鑄鐵圓盤 上，車磨出所有瓣面（刻面），使鉆石發(fā)出誘人的光彩。研磨的過程通常是，首先在底層做出8個大面，然后做16個刻面。加尖底，共25個刻面，正確改錯了， 并由此延伸出三角小面，風箏面及腰上刻面，一共 33個刻面，這樣一顆圓形鉆 石一共58個刻面，如果沒有底尖的小刻面則共有

15、57個刻面。并不是每顆鉆坯都 必須經過全部五道工序，這須視鉆坯的本身特點、所要達到的目標而定，如對前 述的“扁平狀”鉆坯可能就不用劈割這道工序，又如加工祖母綠鉆石就不須經“打圓”的工序。然而，任何鉆石毛坯，有兩道工序是必不可少的，這就是“劃 線”、“起瓣、拋光。一顆精工切割的鉆石所產生的瓣面，其位置和角度都是經 精確計算的，使鉆石發(fā)出最大的光彩。由此可見，切割世界上最堅硬的寶石一一 鉆石，不僅需要先進的設備，更需要切割師有豐富的經驗、高度責任心和全神貫 注，才能釋放鉆石全部的靈彩。首飾柜臺里一顆鉆石，可能穿越過許多國家，經 過若干人之手，通過加工、鑲嵌、制作后才成為一件鉆石首飾。隨著科學技術的

16、進步，激光技術、電子計算機記述的引入，可以使鉆坯的設 計、切磨更加精確無誤。3.結語通常一顆鉆石，必須經過仔細的切磨、加工，才會成為我們所慣見的閃 爍生輝的鉆石。因此，鉆石的車工，直接影響鉆石的價值，詳見后述。最理想的 切割效果當然是保持鉆石的最大重量、 盡量減少瑕疵，并充分展示鉆石的美，以 使鉆石光彩照人。一般的切割過程包括以下幾個步驟： 劃線、劈割、鋸切、成型、 拋光。由此可見，切割世界上最堅硬的寶石一一鉆石，不僅需要先進的設備，更 需要切割師由豐富的經驗、高度責任心和全神貫注，才能釋放鉆石全部的靈彩。由此可見，切割世界上最堅硬的寶石一一鉆石，不僅需要先進的設備，更需 要切割師由豐富的經驗、高度責任心和全神貫注，才能釋放鉆石全部的靈彩。首 飾柜臺里一顆鉆石