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        人造金刚石和天然钻的生态学对比

        作者:中国超硬材料网来源:中国超硬材料网 日期:2016年1月9日 13:26

         引言:2010年是人造金刚石行业发展的一个标志性年份,美国宝石学院(GIA)首次为一颗超过1克拉的近无色人造钻石进行等级划分。工业级人造金刚石可以追溯至通用电气公司的超硬材料专利技术领域。而首饰级的人造金刚石的兴起仅有短短几年的时间,主要由少数几个关键技术公司领军,和首饰精品店合作,生产并销售人造钻石。随着珠宝商的环保意识和社会责任的提高,人造金刚石和天然钻的资源利用放成为环境影响的重要因素。但人造金刚石和天然钻的生态环境对比技术尚未充分完善和定义。

             
        制备人造金刚石有两种关键技术—高温高压法(HPHT)和化学气相沉积法(CVD)。HPHT更适宜工业级人造金刚石制备,主要利用石墨转化为金刚石;CVD更适宜首饰级人造金刚石制备,主要在衬底上利用气体进行沉积转化。但在实际工艺生产中,两种技术都可以用来制备首饰级金刚石。HPHT技术能更节省原料,生产速度更高。CVD技术主要是利用碳氢气体混合物来生长金刚石,和天然钻在自然环境下的形成进程类似。CVD技术能够在多个不同衬底上制备金刚石,而且金刚石的体积更大;能够更精准地控制制品的化学杂质和属性。此外,CVD技术不像HPHT技术那样需要高压实验条件。

          方法
          该研究主要讨论了生态影响对比方面的数据不足并强调了寿命周期分析方法的必要性。
               对人造钻石和天然钻制备过程中的能源利用进行估价可以得到一个大概的环境影响对比结果。但主要问题是由于钻矿地理位置的不同,天然钻制备时的资源利用数据存在较大的变量和差异。
               西澳洲的Argyle钻矿每生产1克拉钻石需要4.2磅能源,而加拿大北部的Diavik钻矿由于气候条件恶劣和特殊的矿体地理位置,每生产1克拉钻石则需要11.5磅的能源。另外,Diavik钻矿由于远离常用能源,需要大量柴油来自行发电。由于生产规模问题,每克拉人造金刚石的能源利用可能比天然矿钻的能源利用更多。
               由于地理位置的差异,资源利用存在很大变量。Apollo钻矿每生产3-4克拉中等品质的人造钻石所需能源为28kWh/克拉,耗时2-4周。而Argyle钻矿所需能源为7.5kWh/克拉,Diavik所需能源为66.3kWh/克拉,De Beers所需能源为80.3kWh/克拉。

           早期研究重点
             Martin的研究显示,如果将环境影响、温室气体排放这些推论转化为汽车能源消费,就可以得到一个完整的对比研究。根据对Ekati钻矿和Gemesis钻矿能源排放的对比,Martin计算出如果Ekati钻矿转向人造金刚石生产,可以节省相当于4.83亿米里程的汽车能源排放。

        但该数据存在一定误差,主要是由于无法对制备人造金刚石的原材料进行精确度量。由于专利技术的原因,某些制备工艺所需原料不被披露。HPHT工艺中要用到多种形式的过渡金属催化剂;CVD工艺也需要类似的金属成分。如果大量多用途的金属,如铁、铜等用于金刚石的制备,则计算分析可以得出其环境影响比较小,因为这些金属的勘探可能会用于其他......

        所属类别: 行业新闻

        该资讯的关键词为:人造金刚石  天然钻  生态对比