“Tất tần tật” về kim cương P2
Ở phần trước: “Tất tần tật” về Kim cương P1 ta đã tìm hiểu về kim cương, một dạng thù hình của kim cương có giá trị thẩm mỹ và độ bền cũng như độ quý hiếm cao. Trong phần này cùng Khải Nguyên Jewelry tìm hiểu về các mỏ kim cương tự nhiên cũng như cách người ta tạo ra kim cương nhân tạo nhé!

IV. Các mỏ kim cương lớn nhất thế giới
1. Mỏ Jwaneng (Botswana)
- Sản lượng: Đây là mỏ kim cương giá trị nhất thế giới xét về giá trị kinh tế, với sản lượng chiếm khoảng 10 triệu carat mỗi năm.
- Chủ sở hữu: Công ty De Beers và chính phủ Botswana.
- Đặc điểm: Mỏ Jwaneng được phát hiện vào năm 1972 và bắt đầu hoạt động vào năm 1982. Mỏ này không chỉ sản xuất khối lượng lớn kim cương mà còn chứa nhiều viên kim cương có chất lượng cao.
- Quy mô: Được mệnh danh là “mỏ kim cương giàu có nhất thế giới”, Jwaneng là một trong những mỏ quan trọng nhất của Botswana.
2. Mỏ Orapa (Botswana)
- Sản lượng: Đây là mỏ kim cương lớn nhất thế giới về sản lượng, khai thác hơn 11 triệu carat mỗi năm.
- Chủ sở hữu: De Beers và chính phủ Botswana.
- Đặc điểm: Orapa là mỏ kim cương lộ thiên, được khai thác từ năm 1971. Đây là một mỏ rất lớn về diện tích và sản lượng, với khả năng cung cấp lượng lớn kim cương cho thị trường toàn cầu.
- Quy mô: Orapa đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế Botswana, là mỏ cung cấp nhiều việc làm và lợi nhuận cho đất nước.
3. Mỏ Jubilee (Nga)
- Sản lượng: Jubilee (còn gọi là Yubileyny) sản xuất khoảng 9 triệu carat kim cương mỗi năm.
- Chủ sở hữu: Công ty Alrosa, nhà khai thác kim cương lớn nhất của Nga.
- Đặc điểm: Mỏ Jubilee nằm tại vùng Yakutia ở Siberia, là một trong những mỏ kim cương lớn nhất và sâu nhất thế giới, khai thác từ các loại kimberlite chất lượng cao.
- Quy mô: Đây là một trong những mỏ kim cương quan trọng nhất của Nga và là nguồn cung cấp kim cương lớn cho thị trường toàn cầu.
4. Mỏ Udachny (Nga)
- Sản lượng: Mỏ Udachny khai thác khoảng 8 triệu carat mỗi năm.
- Chủ sở hữu: Alrosa.
- Đặc điểm: Mỏ Udachny cũng nằm tại vùng Yakutia, Siberia, được biết đến với kimberlite chứa nhiều kim cương có chất lượng cao. Mỏ này đã được khai thác từ những năm 1950 và vẫn còn tiềm năng khai thác trong nhiều năm tới.
- Quy mô: Đây là một trong những mỏ kim cương lớn nhất ở Nga, và cũng nằm trong số các mỏ sâu nhất.
5. Mỏ Catoca (Angola)
- Sản lượng: Catoca sản xuất khoảng 7 triệu carat kim cương mỗi năm, chiếm khoảng 70% tổng sản lượng kim cương của Angola.
- Chủ sở hữu: Được sở hữu bởi một liên doanh giữa công ty quốc gia Angola và các công ty quốc tế, bao gồm Alrosa.
- Đặc điểm: Mỏ Catoca là mỏ kim cương lộ thiên lớn thứ tư thế giới, khai thác từ nguồn kimberlite chứa nhiều kim cương có giá trị.
- Quy mô: Catoca đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp kim cương của Angola và là nguồn thu lớn cho quốc gia này.
6. Mỏ Venetia (Nam Phi)
- Sản lượng: Mỏ Venetia khai thác khoảng 4-5 triệu carat kim cương mỗi năm.
- Chủ sở hữu: Công ty De Beers.
- Đặc điểm: Venetia là mỏ kim cương lớn nhất của Nam Phi, hoạt động từ năm 1992. Nó được khai thác lộ thiên và hiện đang chuyển sang khai thác ngầm để kéo dài tuổi thọ của mỏ.
- Quy mô: Venetia đóng vai trò quan trọng trong ngành khai thác kim cương của Nam Phi, một trong những quốc gia nổi tiếng về khai thác kim cương.
7. Mỏ Ekati (Canada)
- Sản lượng: Khoảng 3 triệu carat mỗi năm.
- Chủ sở hữu: Công ty Arctic Canadian Diamond Company.
- Đặc điểm: Mỏ Ekati, nằm ở vùng lãnh thổ Tây Bắc Canada, là mỏ kim cương đầu tiên được khai thác ở Canada và là một trong những mỏ sản xuất nhiều kim cương chất lượng cao.
- Quy mô: Canada là một trong những quốc gia mới nổi trong ngành công nghiệp kim cương và mỏ Ekati là một trong những mỏ lớn, góp phần nâng cao vị thế của Canada trên thị trường kim cương quốc tế.
8. Mỏ Diavik (Canada)
- Sản lượng: Khoảng 7-8 triệu carat mỗi năm.
- Chủ sở hữu: Rio Tinto và Dominion Diamond Mines.
- Đặc điểm: Mỏ Diavik nằm gần mỏ Ekati ở lãnh thổ Tây Bắc Canada. Đây là mỏ kim cương lộ thiên, nằm trên một hòn đảo nhỏ và khai thác từ các kimberlite có chứa kim cương chất lượng cao.
- Quy mô: Diavik là mỏ kim cương lớn thứ hai của Canada và là một trong những mỏ hiện đại nhất thế giới với công nghệ khai thác tiên tiến.
9. Mỏ Mir (Nga)
- Sản lượng: Mir sản xuất khoảng 1 triệu carat mỗi năm, nhưng từng là một trong những mỏ kim cương lớn nhất với sản lượng lên tới 10 triệu carat.
- Chủ sở hữu: Alrosa.
- Đặc điểm: Mỏ Mir nằm ở vùng Yakutia, Nga, là một trong những mỏ kim cương lộ thiên lớn nhất thế giới. Mỏ này đã ngừng khai thác lộ thiên vào năm 2001 và hiện đang khai thác ngầm.
- Quy mô: Với miệng hố sâu tới 525 mét, Mir là một trong những mỏ kim cương lộ thiên lớn và nổi tiếng nhất thế giới.
10. Mỏ Gahcho Kué (Canada)
- Sản lượng: Khoảng 6 triệu carat mỗi năm.
- Chủ sở hữu: Liên doanh giữa De Beers và Mountain Province Diamonds.
- Đặc điểm: Gahcho Kué là một mỏ kim cương mới được phát hiện và bắt đầu khai thác từ năm 2016, nằm tại vùng lãnh thổ Tây Bắc của Canada.
- Quy mô: Đây là mỏ kim cương lớn thứ ba của Canada và đang phát triển nhanh chóng trong thị trường kim cương toàn cầu.
V. Cách tạo ra kim cương nhân tạo

1. Phương pháp HPHT (High Pressure High Temperature)
Phương pháp Cao áp cao nhiệt (HPHT) là một trong những phương pháp đầu tiên được sử dụng để tạo ra kim cương nhân tạo và vẫn phổ biến đến ngày nay. Phương pháp này mô phỏng điều kiện áp suất và nhiệt độ cực cao dưới lòng đất, nơi kim cương tự nhiên được hình thành.
Quá trình:
- Nguyên liệu ban đầu: Một mảnh nhỏ của kim cương (gọi là “mầm kim cương”) được đặt trong một buồng áp suất cao cùng với nguồn carbon, thường là than chì hoặc kim cương công nghiệp.
- Nhiệt độ và áp suất cao: Trong buồng HPHT, áp suất được tạo ra tương đương khoảng 5-6 GPa (tương đương với áp suất ở độ sâu 150-200 km dưới lòng đất), và nhiệt độ được nâng lên khoảng 1.300-1.600°C.
- Kết tinh: Ở điều kiện này, carbon từ nguồn nguyên liệu sẽ bắt đầu kết tinh xung quanh mầm kim cương, tạo ra một viên kim cương mới. Quá trình này có thể mất vài ngày đến vài tuần, tùy thuộc vào kích thước viên kim cương mong muốn.
- Thu hoạch và xử lý: Sau khi kim cương hình thành, viên kim cương sẽ được làm nguội, thu hoạch và trải qua các bước cắt và đánh bóng để hoàn thiện.
Ưu điểm:
- Chi phí thấp hơn so với tự nhiên: Quá trình này cho phép sản xuất kim cương với chi phí thấp hơn nhiều so với việc khai thác kim cương tự nhiên.
- Kích thước lớn: Phương pháp HPHT có thể tạo ra những viên kim cương lớn và có chất lượng cao, rất gần với kim cương tự nhiên.
Nhược điểm:
- Khó kiểm soát tạp chất: Kim cương HPHT thường có thể chứa các tạp chất, chủ yếu là nitơ, điều này có thể ảnh hưởng đến màu sắc và độ trong suốt của viên kim cương.
- Hình dạng không đồng đều: Việc kiểm soát hình dạng và cấu trúc tinh thể của viên kim cương khó khăn hơn so với phương pháp CVD.
2. Phương pháp CVD (Chemical Vapor Deposition)
Phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD) là một phương pháp tiên tiến hơn, và hiện nay được sử dụng phổ biến trong việc tạo ra kim cương nhân tạo, đặc biệt là các viên kim cương dùng trong công nghệ cao hoặc trang sức.
Quá trình:
- Buồng chân không: Nguyên liệu ban đầu là một mảnh nhỏ của kim cương (“mầm kim cương”) được đặt trong một buồng chân không.
- Khí chứa carbon: Một hỗn hợp khí, chủ yếu là methane (CH₄) và hydro (H₂), được bơm vào buồng. Sau đó, các tia plasma được dùng để phân tách các nguyên tử carbon trong methane.
- Lắng đọng carbon: Các nguyên tử carbon bị phân tách này sẽ lắng đọng lên bề mặt mầm kim cương, từ đó hình thành thêm các lớp carbon và mở rộng viên kim cương. Quá trình này có thể mất từ vài ngày đến vài tuần.
- Kết tinh: Lớp carbon mới kết tinh dần theo cấu trúc kim cương, tạo ra một viên kim cương lớn hơn.
Ưu điểm:
- Độ trong suốt cao: Kim cương CVD thường có độ trong suốt cao hơn vì quá trình này không dễ bị tạp chất xâm nhập, giúp tạo ra những viên kim cương có độ tinh khiết cao.
- Kiểm soát tốt hơn: Kích thước và hình dạng của kim cương CVD có thể được kiểm soát tốt hơn so với HPHT, giúp tạo ra các viên kim cương có hình dạng đồng đều và đẹp mắt.
- Ít tạp chất: Phương pháp CVD ít tạo ra các tạp chất trong kim cương hơn, do đó kim cương thường có chất lượng tốt hơn, đặc biệt là trong ngành trang sức và công nghiệp điện tử.
Nhược điểm:
- Thời gian sản xuất lâu hơn: Quá trình CVD có thể mất nhiều thời gian hơn HPHT để tạo ra một viên kim cương hoàn chỉnh, đặc biệt là nếu muốn tạo ra các viên kim cương lớn.
- Kích thước hạn chế: Phương pháp CVD thường tạo ra những viên kim cương nhỏ hơn so với phương pháp HPHT, do sự lắng đọng từng lớp diễn ra từ từ.
3. Sự khác biệt giữa kim cương tự nhiên và kim cương nhân tạo
- Cấu trúc tinh thể: Kim cương nhân tạo có cấu trúc tinh thể giống hệt với kim cương tự nhiên, vì vậy rất khó để phân biệt giữa hai loại này bằng mắt thường.
- Tạp chất: Kim cương nhân tạo thường ít có tạp chất hơn, đặc biệt là với phương pháp CVD. Trong khi đó, kim cương tự nhiên có thể chứa các tạp chất khoáng vật khác như than chì hoặc khoáng vật khác.
- Phát hiện: Để phân biệt kim cương nhân tạo và tự nhiên, các chuyên gia sử dụng các thiết bị phân tích chuyên sâu như máy quang phổ hoặc sử dụng tia UV để phát hiện những điểm khác biệt tinh vi trong cách kim cương phản ứng với ánh sáng.
4. Ứng dụng của kim cương nhân tạo
- Trang sức: Kim cương nhân tạo hiện nay có thể được sản xuất với chất lượng rất cao, và thường được sử dụng trong ngành trang sức như một lựa chọn thay thế hợp lý và bền vững cho kim cương tự nhiên.
- Công nghiệp: Kim cương nhân tạo được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp nhờ vào độ cứng tuyệt đối của nó. Chúng được dùng trong các dụng cụ cắt, khoan, đánh bóng và làm mài mòn trong sản xuất.
- Công nghệ cao: Kim cương tổng hợp cũng được ứng dụng trong công nghệ điện tử, laser, và y tế nhờ vào khả năng dẫn nhiệt cao và độ bền vượt trội.
VI. Kết luận:

- Kim cương nổi tiếng với độ cứng cao nhất, tính thẩm mỹ vượt trội và khả năng ứng dụng công nghiệp. Sự kết hợp giữa độ cứng, tính quang học và khả năng chịu đựng nhiệt độ cao làm cho kim cương trở thành một trong những khoáng vật đáng giá nhất trong tự nhiên.
- Kim cương là một trong nhiều dạng thù hình của carbon, với đặc điểm nổi bật là độ cứng cao nhất trong tự nhiên và cấu trúc tinh thể lập phương. Các dạng thù hình khác của carbon như than chì, graphene, fullerenes, và ống nano carbon đều có các tính chất độc đáo, khiến chúng trở nên quan trọng trong cả khoa học và ứng dụng công nghệ.
- Các mỏ kim cương lớn nhất thế giới nằm chủ yếu ở Nga, Botswana, và Canada. Những mỏ này đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp kim cương toàn cầu, cung cấp hàng triệu carat kim cương mỗi năm.
- Sự hình thành kim cương tự nhiên là một quá trình phức tạp và kéo dài hàng tỷ năm, diễn ra sâu dưới lòng đất, ở nhiệt độ và áp suất cực kỳ cao. Sự kết hợp của các yếu tố khan hiếm như điều kiện hình thành, quá trình di chuyển lên bề mặt qua các vụ phun trào núi lửa, và thời gian lâu dài khiến kim cương trở thành một trong những khoáng vật quý giá và hiếm có nhất trên Trái Đất.
- Kim cương quý hiếm vì sự khan hiếm trong tự nhiên, quá trình hình thành đặc biệt và phức tạp, cùng với các yếu tố kinh tế và văn hóa làm tăng giá trị của nó. Tính chất độc đáo về cơ học, quang học và hóa học, cùng với nhu cầu cao và sự kiểm soát chặt chẽ của thị trường, tất cả đều góp phần vào việc kim cương trở thành một trong những khoáng vật quý giá nhất trên thế giới.
- Kim cương nhân tạo có thể được tạo ra bằng hai phương pháp chính: HPHT và CVD, mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng. Với sự tiến bộ trong công nghệ, kim cương nhân tạo hiện nay có chất lượng tương đương với kim cương tự nhiên, và đang ngày càng trở thành lựa chọn phổ biến trong cả ngành trang sức và công nghiệp.
Nguồn: Sưu tầm từ Internet và ChatGPT