贝尔蒙特矿区及祖母绿从矿场到市场之旅
巴西简介
巴西在 1822 年取得独立,从始于十六世纪初的葡萄牙殖民统治中脱离出来。 如今,巴西是南美洲面积最大,也是人口最多和经济实力最雄厚的国家。 巴西的总面积达 8,514,877 平方公里,排名世界第五,拥有丰富的自然资源。 巴西经济实力的主要贡献来自贵重金属、铁矿石、锰、镍、磷酸盐、锡、稀土、铀和石油开采。巴西的另一个主要经济来源是农业,出产咖啡、大豆、小麦、水稻、玉米、甘蔗、可可、柑橘等农作物和牛肉。 规模最大的行业有纺织、制鞋、化工、水泥、木材、锡矿、钢铁、飞机、汽车和机械等行业。 巴西的劳动力资源位居世界第六,受雇公民人数超过一亿零七百三十万。 巴西年出口总额为 2,448 亿,位列世界第 23 位。 中国是其主要的贸易伙伴,其次是美国。
巴西为多民族国家,正如其丰富的自然资源。 欧洲裔人口包括葡萄牙、德国和意大利后裔。 巴西还有大量的非洲移民,他们是奴隶贸易时代来到此地的非洲人的后代,此外,土著人和众多的混血人也生活在此。 这种多样性造就了这个国家极为丰富的文化。
巴西的宝石和珠宝行业同样繁荣昌盛。 数十年来,巴西一直是祖母绿、紫水晶、黄水晶、玛瑙、碧玺、托帕石、亚历山大变石、猫眼金绿玉、蛋白石、堇青石、石榴石等众多有色宝石的领先的供应国。
米纳斯吉拉斯州
当你将这个葡萄牙语名字 “Minas Gerais”(米纳斯吉拉斯)译成英语时,它的字面意思是“通用矿场”。米纳斯吉拉斯州是巴西一个幅员辽阔的州,采矿业是其最重要的产业。 该州西北部以出产碧玺等有色宝石的大面积伟晶岩矿床而著称。 这些矿场的商业中心是瓦拉达里斯州长市, 宝石切割、贸易和行业展就在这里举办。 迪亚曼蒂纳镇附近的地区还生产钻石。该州的南部蕴藏大量的铁矿石矿,还开通了一条铁路将铁矿石运输到海岸。 联合国教科文组织世界遗产 Ouro Preto(欧鲁普雷图)古镇附近是世界上帝王托帕石的唯一商业产地,也是粉红色托帕石的知名产地。 Ouro Preto(欧鲁普雷图)在英语里面的意思是“黑金”,意指采金业对于该地区的历史重要性。
伊塔比拉
伊塔比拉位于米纳斯吉拉斯州的东南部,拥有 10 万以上的居民。 铁矿石开采是该镇最重要的工业,而铁矿石开采巨头 — Vale(淡水河谷公司)是迄今为止伊塔比拉最重要的公司。 Vale(淡水河谷公司)是全球第三大矿业公司,是全球最大的铁矿石及世界第二大镍矿生产商。 伊塔比拉附近最大的铁矿石矿是 Cauê 和 Conceição。 铁矿石通过横跨米纳斯吉拉斯州的维多利亚-米纳斯铁路运至圣埃斯皮里图州维多利亚的图巴朗港口。 虽然铁矿石开采是该镇的经济支柱,但祖母绿开采对全球有色宝石业来说意义重大。南美洲总位置示意图
伊塔比拉是巴西产量最高的祖母绿矿区,同时也是大型祖母绿矿业公司的所在地。 其中贝尔蒙特的规模最大。 它也是世界上最先进和最重要的祖母绿矿之一。 该家族企业成立于 1978 年,如今已经进入第三代。
贝尔蒙特矿的历史
在祖母绿首次被发现的原露天矿场,我们的团队采访了 Belmont(贝尔蒙特)矿的经理及家族成员 Marcelo Ribeiro(马塞洛·里贝罗)。 他完整叙述了关于这个地区的神奇故事 — 它如何成为世界上最成熟的有色宝石开采区之一。贝尔蒙特矿位置
1978 年,公司所在地的原农场主人 Mauro Ribeiro(毛罗·里贝罗)发现了这种宝石。 Ribeiro(里贝罗)先生在农场出生,在他去伊塔比拉从事建筑业前一直住在这里。 在伊塔比拉创办一家拥有数百名员工的铁矿石开采公司后,他开始遭受超负荷工作压力的折磨,他的医生告诉他,他需要休假。
作为一个更热爱乡村而非旅行的人,他回到了家里的农场,休息一个月。 Ribeiro(里贝罗)先生继承了他父母的农场。 接着,他买下了其他家庭成员的全部股份,将经营农场当做一种兴趣爱好,并在农场里养牛。
Ribeiro(里贝罗)先生回到农场后,为了让牛儿有饮水的地方,他便用单斗装载机在农场南边的一条小溪附近建了一个小水坝。 挖掘时,小湖开始注水,一些绿色的石头被冲上两侧。 Ribero(里贝罗)先生不知道,他已经置身于一个祖母绿矿中。
Ribeiro(里贝罗)先生很满意他自己打造的小湖泊,然后重新回去经营他的公司,愈加有轻松之感。 他不了解他所看到的绿宝石是什么,也并没有很重视它们。
贝尔蒙特附近的铁路线将伊塔比拉与海港相连,用于从附近的大型煤矿运输煤炭。 其中一个铁轨交叉点是通过杠杆手动操作,距离里贝罗先生的新造人工湖不远。 铁轨交叉点的杠杆操作员来自 Teofilo Otoni(特奥菲卢奥托尼),这是米纳斯吉拉斯州的一座城市,当时已发展成为宝石切割和交易中心,处理许多来自巴伊亚州的祖母绿。 这位铁路工人曾在特奥菲卢奥托尼观察过祖母绿切割和交易,因此掌握了一些关于祖母绿及祖母绿原石的知识。
有一天,这名铁路工人想跳过栅栏,去新造的人工湖中弄一些水出来。 进入湖泊区时,他看到了那些绿色石头,并且认出它们是祖母绿。 他找到里贝罗先生并提出一项建议:他会尽可能多地收集宝石,将它们带到特奥菲卢奥托尼并卖出去,然后与里贝罗先生五五分成。 里贝罗先生欣然同意了这笔交易,因为他当时根本不了解祖母绿。 当里贝罗先生拿到铁路工人给他的那部分收益时,他很惊讶。 这名工人手工收集宝石仅持续短短一周时间,就为里贝罗先生带来了巨大收益,比他的铁矿石公司一个月赚的钱还要多。
里贝罗先生联系了住在贝洛哈里桑塔的一位朋友 Pedro(佩德罗),他是一名铁矿行业的采矿工程师。 当里贝罗先生告诉佩德罗他的土地中有祖母绿时,佩德罗觉得不可能,因为伊塔比拉周围地区一直没有发现祖母绿。 他教里贝罗先生将石头放在火焰中加热一会儿,看看颜色是否有变化,因为他觉得可能是海蓝宝石。 里贝罗先生照着做后,就向佩德罗报告没有颜色变化。 佩德罗亲自观察后,确认了这些宝石就是祖母绿。
里贝罗在铁矿石开采领域的经验丰富,并且了解巴西关于矿产和采矿权的法律。 与世界上其他地区一样,拥有土地所有权并不意味着你就拥有采矿权。 要获得所拥有土地的采矿资格,则涉及到各种标准。 里贝罗先生去了巴西政府矿业部门,申请办理其所拥有土地的采矿特许权。
特许权通常会授予给第一个申请土地采矿权的个人或公司。 由于消息传播很快,里贝罗先生提交申请不久后,许多人就申请他土地的采矿特许权。 1978 至 1979 年间,500 多个独立矿工(被称为“garimpeiro”,即独立掘矿人)侵入该区域的祖母绿产区,搭建帐篷并开始采矿。
受巴西官僚主义的影响,采矿权申请的进度很慢,里贝罗先生于是与这些独立矿工达成一项交易。 他对他们进行管理并定下规则:采矿区域中不能有枪、酗酒现象或出现妇女。 他还做好安排,那就是将所有开采的矿石一起分类打包出售。 收益将在所有人中平分。 他还在矿区周围建了围栏,并告知矿工们围栏外是他的农场,他的牛和家人都住在那,且必须受到尊重。
巴西政府当时的腐败情况很严重,里贝罗先生认为,他的采矿权申请批准耗时太长。 若申请因为一些技术性问题被驳回,他担心下一次别人的申请可能会因为行贿而获得批准。 (里贝罗)先生去找了一位他认识多年,且曾在选举中支持过的政治家,表示了他对申请以及大量独立矿工入侵采矿区的担忧。
这位政治家要求里贝罗先生付钱,才帮助他获得采矿权申请批准,这触怒了里贝罗先生。 他很厌恶这种索贿行为,因为这是政府本应该做的工作 ,尤其这一要求还来自他看作是朋友,且在过去不求回报地支持过的人。 这位政治家说这就是他们的工作方式,里贝罗先生回答称他会考虑一下。
里贝罗先生告诉妻子,他要去巴西首都巴西利亚,并承诺争取到采矿权批准后再回来。 站在矿务局大楼前,他开始琢磨如何才能获得申请批准,甚至找出文件到底放在哪里。 他看有很多人进进出出,看到其中一个面相诚实的人,就问他是否在那儿工作及他的职位。 那人回答说,他是一名清洁工,负责清扫所有办公室。 里贝罗先生向这名男子解释了情况,并询问他能否帮助找到申请文件以及应该向谁反映情况。
清洁工愿意帮助他,后来告知里贝罗先生称,他的文件就在矿业部长的桌子上,和很多其他文件混在一起,文件摆放很混乱,很容易被忽视。 里贝罗先生询问清洁工是否有什么办法能让部长注意到这份文件。 毕竟,他的申请文件已经搁那儿很长时间了。
清洁工承担了向部长反映情况的任务,他说道,“部长先生,我注意到这些需要签署的文件放错了地方,我帮您整理好了,并将那份滞留最久的文件放在了最上面。”部长很感激清洁工为他清理了杂乱的文件,并在第二天就签署了里贝罗先生的申请。 里贝罗先生非常高兴,他给了清洁工足够买一辆新车的钱。 他带着已签署的采矿权文件回到家中,并正式登报公布。
里贝罗先生停止了铁矿作业,并成立一家公司专门有组织性地开采该地区。 他将整个家族都带入到公司中,因为,若要保证专业采矿作业正常进行还有很多工作要做,也有安全问题需要处理,比如盗窃和入侵等。
1979 年末至 1980 年间,大雨淹没了矿区。 矿区作业被迫暂停,他们带来水泵抽出矿坑内的积水,并探索如何改良开采技术和方法。 同时,那些独立矿工也对戈亚斯州 Santa Terezinha(圣特雷济尼亚)的祖母绿矿区饶有兴趣,其中许多人搬去了该地区。 这暂时缓解了贝尔蒙特矿的盗窃和入侵问题,但也造成矿区人手短缺。
基于这些情况,他们因此有时间制定一个合适的矿床开采计划。 1980 年,矿区引进了采矿工程师,露天矿坑也得到开发,同时建立了采用传送带手工拣选系统的矿石加工厂, 矿区生产也恢复到更大规模。
但他们又面临了另一个阻碍:一些以前曾在矿区作业的独立矿工聘请了律师来帮助他们重返该地区。 事实证明,圣特雷济尼亚的祖母绿产量并没有他们所期望的那么高。 他们的律师向政府声称,里贝罗先生未缴纳应纳税款。 于是政府审核了他的银行账户。
里贝罗先生的问题是,当他为其他人销售祖母绿时,所有的收益往来都是经由他的账户。 他给矿工的那一份是用现金,但他只为自己 20% 的份额缴纳了税款。 这样看起来好像他未足额缴纳税款。 在税单上没有与政府斗争的余地,因此,他不得不卖掉积累一生的家产,以筹集足够的资金缴纳税款,来保住矿区所有权。 幸运的是,采矿权并不被视为固定资产,因此他能在那些艰难的时期保住它。
到1982 年,家族面临的法律问题已处理得当。 他们仍然拥有采矿权,因此恢复了采矿作业,并实施更大规模的机械化采矿方式。 当时他们采用的是拉索式露天采矿法。 他们用桶把泥土拉上来,将泥浆、表土和矿石一同运送到加工厂。 矿材之多让加工变得很困难。
到 1985 年,他们已购买了第一台液压挖掘机,这种设备很昂贵,在当时的巴西还很少用于有色宝石开采中。 尽管销售人员建议购买更小型的祖母绿开采设备,但该设备仅在一个月内就收回了成本。 从这以后,采矿作业的成本更低,因为宝石可以更接近地表,使矿石开采变得更容易。
直到 90 年代中期,矿区作业都严格局限于露天开采,但是随着矿坑变得更深、更大,需要移除的废料也越来越多,开采变得更加困难。 当时,随着更多精细开采方法的出现,勘探和芯管取样变得更为关键。 贝尔蒙特矿的一名地质学家建议挖掘竖井,以更好地了解地质情况,并确定将来的生产速率及地下开采的潜力。 他们认为,在某些地区为采集祖母绿所要移除的表土量多得惊人,因此地下开采会有所帮助且经济上可行。 从地下角度来研究矿区也将有助于规划未来矿区。 他们的第一个竖井有 35 米深,位于原露天矿坑处;不出所料,它为矿区规划提供了有用的信息。
芯管取样开始于 20 世纪 70 年代末,并在 20 世纪 90 年代变得更为普遍。 最初,他们聘用了一位承包商负责芯管钻探,并未使用自己的地质学家。 但承包商试图用贝尔蒙特的数据对附近土地进行调查,因此,到 20 世纪 90 年代末,贝尔蒙特组建了自己的芯管钻探团队。 2001 年,当贝尔蒙特未来的采矿工作规划正在大力进行时,里贝罗先生的孙子从大学毕业,获得采矿工程学位。
当时需要做出的重要决定就是,露天采矿能否持续更长时间以及经济上是否可行。 Marcelo(马塞洛)参与了决策过程,家族最终决定加大对露天采矿作业的投资。 它们安装了更多水泵来排水,从而降低水位以进行更深的开采。
正是这些事件成就了世界技术最先进的有色宝石矿区之一。 他们借助于新技术不断探索矿床,开辟了一条持续发展之路。 贝尔蒙特的管理层坚持不懈地致力于全面规划矿床,了解祖母绿所在的区域,并确定最佳采矿方法和最有效的技术。 正是这种奉献精神让矿区取得如今的成功。
贝尔蒙特矿的历史
贝尔蒙特地质状况
以前的区域实地野外制图显示,伊塔比拉、Santa Maria de Itabira(圣玛丽亚-迪伊塔比拉)以及 Nova Era 的下面埋藏着四个地质单元:(1)由片麻岩和花岗岩组成的太古克拉通基层;(2)太古代绿岩带(大陆边缘俯冲过程中增生的铁镁质海洋地壳);(3)属于米纳斯超群 (Minas Supergroup) 的变质沉积岩;以及 (4)基本为石英岩的中元古代变质沉积岩。 两大地质构造事件影响着这一区域:古元古代(约 21 亿年前)泛亚马逊造山运动以及新元古代巴西造山运动(约 6 亿年前)。 后者属于全球泛非造山带。在伊塔比拉,早元古代米纳斯超群自底部向上依次包括:副片麻岩(通过沉积岩的变质作用形成);绿片岩;Caraca 群(由云母石英岩和一些千枚岩组成;Itabira 群,包含最具经济价值的铁英岩和赤铁矿石;Piracicaba 群,主要由石英岩、绢云母和千枚岩组成。 整个序列受区域变质作用影响。
区域地质
贝尔蒙特矿祖母绿的形成是含铍伟晶岩与含铬超镁铁岩交代反应的结果。 在贝尔蒙特,深层风化的太古代绿岩带与 Borrachudu 变质花岗岩及含氟石的层状变质花岗岩相互接触。 镁铁质岩层变质为黑云母和滑石绿泥片岩。 这些片岩占据了贝尔蒙特矿区,共有 750-1000 米宽,呈现 NE-SW(东北-西南)走向,非常显眼。
许多伟晶岩侵入到片岩中。 强风化作用导致大量的伟晶岩转化为高岭土,石英矿穴则分布在变质花岗岩与片岩之间。 在绿泥石片岩和黑色金云母片岩或强蚀变伟晶岩体中的交代反应区才可能发现祖母绿。
关于伟晶岩的起源目前仍然存在争论。 一些研究人员提出,它们与巴西造山运动(约 5 亿年)有关,其他人认为它们形成于较早的泛亚马逊造山运动(约 19-21 亿年)期间,其中一些低温矿物(比如黑云母)就是因为后来的巴西构造热事件而恢复活力。
矿区剖面图
经营模式
矿区的实际寿命很难预测,因为采矿率取决于诸多经济因素。 当需求高的时候,采矿作业也活跃;若需求降低(比如在经济衰退期间),采矿作业就会减少。 马塞洛并不害怕祖母绿会被开采完,但他担心经济因素可能导致采矿成本昂贵,比如经济衰退会拉低祖母绿的克拉单价,还有汇率波动及燃料成本等。这导致贝尔蒙特决定让矿区作业朝价值链的更高端发展。 由于在矿石分拣、包裹分类和客户基础方面得到不断改进,他们在几年前开始涉猎宝石制作和切工宝石销售,而不仅仅只销售原石,期望借此增加所开采祖母绿的回报率,并让持续开采更具经济可行性,延长矿区的寿命。
贝尔蒙特如今削减了大部分刻面级原石的生产:从价值上说削减了约 70%,从数量上约为 60%。 在决定待切割原石与待售卖原石时,贝尔蒙特主要关注的是市场需求和成本效益因素。 目前,他们所有的刻面级原石都是在巴西切割的。 但是,巴西的劳动力成本并不低于世界其他地区,所以他们必须确定,若一颗刻面宝石在巴西切磨加工,它的定价能否具有全球竞争力。 他们大部分的雕刻、珠饰和凸圆面级别的矿材都是运到印度斋浦尔。
一颗特别宝石之历程
尽管 GIA 实地宝石学家经常参观矿区,了解从矿区到市场的完整价值链,但我们一般很难了解到某颗特定宝石从矿区开采到最终消费者手中的完整历程。 但在贝尔蒙特矿区,我们有幸了解到一颗 29.8 克原石的完整历程。 这颗原石产自一处海拔达 654 米、地下深度 100 米的地下矿区。 这颗宝石并非是在采矿过程中发现的,这也是在地下和露天矿区经常出现的情况。 完成爆破和提取流程后,它仍然还在片岩中。贝尔蒙特精密的光学分拣机首先“发现”了这颗宝石。 光学分选流程后,就有人在存储含祖母绿矿石的“保险室”中发现了它。 但没有人注意到这颗宝石的质量,直到宝石被运送到伊塔比拉的分拣和分级工厂,最后到达矿区经理 Marcelo(马塞洛)的办公桌上。 实际上是 Marcelo(马塞洛)的母亲注意到它。 她叫 Marcelo(马塞洛)过去,观察这颗宝石的“格外特别之处”。
Ribeiro(里贝罗)家族总会对每一次生产都严格把关。 当我们询问 Marcelo(马塞洛)发现这种大颗优质宝石晶体的频率有多大时,他回答说,“这是运气问题。 但我相信给我带来好运的是我付出的努力。 上帝眷顾那些工作充满激情的人。 贝尔蒙特矿令人惊叹不已:每一次开采都可能会带来惊喜。 可以说,我们每年能开采一到三颗这种尺寸和质量的宝石。”
Marcelo(马塞洛)将宝石展示给切割师看,并一起讨论切磨策略。 Marcelo(马塞洛)并未让他马上开始切割,因为他是想让 GIA 团队设立和记录切割过程。 他对他的首席切割师 Donizete(多尼泽特)说:“我的 GIA 朋友们明天会来拍摄一个视频,”这样他就能展示出从 38 年切磨祖母绿中所学习到的经验。
当 Donizete(多尼泽特)将宝石拿出来从各个角度观察时,他两眼放光地说道:“听着,你知道这就是我生活的全部,我爱我的工作,也很高兴你的朋友们能来拜访我们。 我会尽我所能,若一切顺利,我们会从这颗重达 15 余克拉的原石中切磨出一颗美丽的宝石。”Marcelo(马塞洛)开玩笑地问,“你今晚是不是要带着这颗宝石睡觉?”Donizete(多尼泽特)笑着回答说,“我想这样,但我太太会吃醋。”
在将宝石放到保险箱安全过夜前,Marcelo(马塞洛)和他的切割师又进一步讨论了他们切磨宝石的策略,以及 第一刀锯切在何处下刀。 Marcelo(马塞洛)还想让 Donizete(多尼泽特)更详细地探讨祖母绿切割的计划,但 Donizete(多尼泽特)回答说:“别担心,宝石会告诉我们该怎么做。”
露天开采
露天矿坑,开采,专访,Marcelo(马塞洛), Ribiero(里贝罗)
采矿权确立后的四到五年间,他们继续在原来的地点进行露天开采 — 矿坑 1 号。 但随着矿坑越来越深,积水问题开始妨碍采矿作业的进行。 露天矿位于该地区的低洼处,非常接近地下水位,降雨更让洪水成为常见的问题。 为弥补缺陷,他们将采矿作业区往北搬迁。
他们还决定继续开采矿坑 1 号,并投入更多的水泵来抽出积水,以延长矿坑的使用寿命。 我们参观期间,被贝尔蒙特员工称作老矿坑的矿坑 1 号仍在开采中,尽管它的开采成本已经很高,而且也接近开采寿命的终点。 Marcelo(马塞洛)估计他们还将开采老矿坑两年时间。
目前,原矿坑有一辆机械铲车负责深挖,另一辆则继续在高墙上进行回推作业。 过去五年以来,贝尔蒙特的原矿坑已达约 35 米深,矿坑大小约为 150 米 x 100 米。 我们参观时一直在进行作业:液压挖掘机正在清除废料,反应区的矿石裸露了出来。 它们移除高度风化的白色花岗岩表土,以露出底下的深色金云母反应区矿石。 在早期开采阶段,已风化的金云母一直为金色,也很容易清除。 但在目前的深度,金云母反应区都为暗色的坚硬岩石,就类似于在地下矿井中碰到的岩石。
我们观察到另一种含丰富二氧化硅的片岩。 Marcelo(马塞洛)说,他们把它称为“愚人片岩”(此称呼源于“愚人金”),因为它不含有祖母绿。 此外,采矿开始时,原矿坑就形成了祖母绿富集区,这些祖母绿是从山坡冲刷到矿坑中的,使得这一残积祖母绿矿床的开采变得容易且有利可图。 祖母绿的冲积河砾石层极为罕见,但因为这里的祖母绿未经过风化作用且没有漂流很远,因此仍然保存完好。
虽然贝尔蒙特矿的价值估计不能像铁矿或金矿那样准确,但他们觉得,他们一般还是能做出相当不错的预测。 Marcelo(马塞洛)估计,贝尔蒙特至少还有 10 到 15 年都是进行露天开采。 1 号矿坑也将在未来几年中证明它有极大的用途,因为它可容纳来自加工厂的所有尾矿以及来自其他采矿作业的全部废石。 由于不必将尾矿和废料运到很远的地方,矿区经营可以节省巨大的成本。 这种节约成本的方法将有助于延长矿区的寿命。
当前和未来的采矿活动
贝尔蒙特目前还有两个露天矿坑正在开发,开发进度也是从南往北。 它们被称为矿坑 2 号和矿坑 3 号。 3 号矿坑距离原矿坑 500 米,2 号矿坑则在它们俩中间。 2 号矿坑大小为 200 米 x 80 米,预计会扩大到 300 米 x 100 米。 3 号矿坑预计将达 100 米 x 100 米的规模。
芯管钻探和分析
岩芯钻探
贝尔蒙特的露天开采仍有很长的潜在使用寿命,因为它继续延伸到了特许权所在的北部地区。 过去 15 年来在芯管钻探领域的投资回报就是,它帮助规划了之后很多年的露天开采作业。
贝尔蒙特的芯管钻探作业超过 15,000 米,每米的平均成本约为 200 美元。 贝尔蒙特地质学家已成为阅读金云母片岩芯管钻探的岩石学专家。 他们将岩芯送去进行化学分析,然后将信息输入到贝尔蒙特正在开发的一种数学模型中,以预测矿石中的祖母绿富集情况以及质量。 芯管取样遵循标准的采矿区块模型,从中他们可以通过计算机三维建模将矿石分为立方块。 然后对每个区块分配一个收益估计值,该收益可通过开采这一区块获得。
数据是从芯管采样和采矿活动中收集而来。 从数学角度估计区块中的祖母绿数量,并在一定程度上估计其质量和价值,从而确定预计收益。 这种信息组合使得其数据分析比其他商业性矿物要更加困难。
质量估测实际上就是对区块中祖母绿颜色品质的估计。 他们可以通过数学化学模型测量目前的铬含量,有助于他们了解潜在绿色品质。 他们通过测量铁和钒的含量,分析蓝色或黄色色调可能对颜色带来的改变强度。
岩芯取样的重要性
他们还不能准确地估计结晶化或净度。 但是,他们正致力于了解铍、铬、铁和其他元素对潜在结晶化来说存在何种关系。 这无法让他们获知是否存在机械性裂缝,但他们希望能预测晶体会是乳白还是透明。
芯管取样 3D 建模
地下开采
地下开采
1994 年,当时的斜坡式地下矿井最开始是三个小型立井,并从中挖掘了一些水平巷道(被称为平巷),以更好地了解祖母绿在坚硬的金云母片岩中的形成情况。 当时,贝尔蒙特还仅仅在开采露天矿的已风化金云母片岩。 通过观察地下片岩中的祖母绿以及祖母绿形成和反应区的方向,可以更好地了解到岩石中的祖母绿比例。 竖井是为了进行研究,并了解继续进行地下开采的可能性。
矿区全景
几年之后,贝尔蒙特觉得信心十足,拿出所需的庞大投资开发了斜坡式的地下矿区。 斜坡的空间需要足够大,以允许单斗装载机和卡车进入矿井,在矿井中作业,并将矿石运出矿井。 原来的竖井被并入到斜坡式矿井的通风井道。 排气管用来协助通过竖井除去灰尘。 竖井也可作为紧急出口。 地下开采的其中一个关键点就是通风。 除竖井外,还有一个管道系统提供整个矿井内的空气。
进入全面生产时,每天有 30 至 40 辆卡车的矿材被运出地下矿井,共计约有 400 至 500 吨的矿石。 我们参观期间,他们每天正在运载 15 辆卡车的矿材,共计约 200 吨矿石。 地下矿区目前非常引人注目,光地下隧道就有两至三公里长。 主斜坡共约 500 米长,从地面延伸到矿井最深点。 这个斜坡是通往矿区的主要道路,有 4 X 5 米的规模。 这为单斗装载机提供了足够的空间来装载卡车,也方便卡车自由进出矿区。
由于具有宝石矿,在多个地点进行开采都可能获利。 贝尔蒙特目前的宝石产出有一半来自地下矿井,一半来自露天开采。 任何地点所产出的矿石质量都很难预测。 通过地下和露天矿两种开采方式,贝尔蒙特获得各种档次的矿材用于宝石货包。 但是,在接下来的 20 年中,地下矿井需要产出的矿石比例可能要更高。 正因为如此,贝尔蒙特所规划的地下矿山的目标是要让目前的生产率翻倍。
虽然露天矿更容易开采,但地下矿井需要清除的废料较少,因为是直接在金云母片岩中进行开采作业。 若要像露天矿一样开采目前的地下矿井,贝尔蒙特的矿工必须要先清除 70 米的表土以到达片岩。 他们决定,仍以地下矿井的形式来开采这一区域从经济上来说更为谨慎。
开采规划
地下开采流程首先是要通过爆破来移除金云母片岩。 然后铲土机将爆破的片岩拉到主斜坡处。 片岩会在那儿被装进卡车,然后运到加工厂。 通过爆破就能看到岩石中贝尔蒙特所称的“开采面”。 我们看到的开采面是一个约 1.5 米厚的反应区。 贝尔蒙特一直沿着该反应区将其爆破,并用铲土机拉下来。 一辆由绞车组成的铲土机将一桶桶的矿材从开采面中拉下来,通过隧道到达指定装载点,然后由单斗装载机装载至卡车中。 然后卡车通过主斜坡将其运出矿区。
地下矿 3D 地图
相比从露天矿的风化金云母中开采的宝石来说,从地下矿井的坚硬金云母中开采的宝石要更大。 然而,露天矿区提取风化金云母无需爆破,因此对祖母绿的破坏较小。 因此,最终来自两种产地的宝石的尺寸和质量都差不多。 而且,因为老矿坑已经很深,已到达硬岩金云母片岩所在位置。
最先进的加工
处理矿石
当时,大多数来自露天采矿作业的矿石与地下作业的矿石看起来一样。 这是因为大多数露天作业都是在 1 号矿坑,这意味着所产宝石主要来自金云母片岩,这种片岩类似于地下矿井中的硬岩。 金色的已风化金云母片岩主要开采自 1 号矿坑,但他们对坚硬的片岩更感兴趣。 基于这个原因,加工厂主要用于处理坚硬的片岩,而之前则主要是加工风化片岩。 2 号矿坑也已挖掘到硬岩金云母片岩所在位置,因此也需要硬岩加工方法。
当卡车将片岩运往加工厂并卸入第一个格栅中时,加工流程就开始了。 所有小于 500 毫米的片岩都会通过格栅落入第一个颚式破碎机中。 液压锤将大颗的片岩打碎,以让它们从第一个格栅中通过。 各种破碎机和筛子会将所有片岩的尺寸减小到 40 毫米。 尺寸小于 40 毫米的片岩则会被水洗,而且是通过高水压得到彻底清洁,以让祖母绿在光学分拣机下看得更加清晰。
以前是采用水枪来压碎和清洗风化金云母片岩。 而水枪对于贝尔蒙特目前正在开采的硬岩金云母已没有作用,因此破碎机和水力清洗系统替代了它们的位置。 水力清洁技术来自德国,要远远胜过之前的水枪,因为它使用的水和能源更少,容量却要更高。
水力清洗流程过后,会使用筛子将片岩按大小分开。 共有三种分类尺寸:小于 10 毫米的片岩;10 到 20 毫米之间的中等片岩;20 到 40 毫米之间的大块片岩。 贝尔蒙特有两台光学分拣机:一台用于处理 10 毫米以下的片岩,另一台用于处理中等和大颗矿石。
原加工厂建于 1981 年,直到 2013 年 10 月都一直在运营,专门用来处理风化金云母片岩矿石。 将加工厂转换成处理硬岩金云母片岩的工厂需要庞大的投资。 他们希望新加工厂的运营时间能有原厂那么长。 虽然投资非常庞大,但这能让他们有效加工目前正在开采的矿石类型,同时可兼顾未来的潜在生产能力。 目前工厂可处理的矿石是原工厂的三倍,而劳动力只是以前的一半。 加工厂可提高生产能力和降低运营成本,同时也是贝尔蒙特制定的用于提高矿区开采期的措施之一。
产量
相比以前从露天矿开采反应区矿石来说,贝尔蒙特目前要清理的废石平均是以前的 8 到 10 倍。 这意味着,若要采集 1 吨反应区的金云母片岩,贝尔蒙特必须要移除 8 至 10 吨的废料。 而从 1 吨反应区矿石中,贝尔蒙特平均能获得 2 克祖母绿原石,最后平均可产出约 2 克拉切磨后的成品宝石。 总体来说,每从露天矿中获得 2 克拉切磨后的成品祖母绿,贝尔蒙特就要开采出 11 吨的岩石。
预测祖母绿品质
地下开采需要处理的岩石和废料较少。 在地下矿井中,贝尔蒙特开采的废料和反应区矿石的比例为一比一,所以他们开采 2 吨岩石平均可获得 2 克拉成品祖母绿。 露天开采和地下开采作业各占贝尔蒙特出产矿石的一半。 目前,大部分的露天开采作业是在 1 号矿坑。 几年后这一状况会有所变化,2 号和 3 号矿坑将成为露天矿的主要产源。
环境保护
水源回收和重新造林
贝尔蒙特非常注重环境保护与修复。 其中的原因包括:
- 他们觉得这是值得做的事情。
- 矿区就是他们的家园,他们的牧场还在这儿,家里也对这块土地饱含深情。
- 巴西的环境法规已非常严格,特别是当采矿作业规模越来越大时。
- 他们觉得,若提供符合道德的开采宝石及促进绿色宝石(如祖母绿)的环保与“绿色”实践,他们所享有的市场优势将越来越大。
贝尔蒙特采用七池过滤系统去除颗粒物,进一步净化采矿和矿石加工过程中使用的水。 过滤池所在的高度略有不同,以借助重力让水从一个水池进入到另一个水池,而水在这一过程中也变得更为纯净。 水通过系统进行净化的过程中,矿浆(小于 0.06 毫米的水加固体)会缓慢地通过水池,同时固体颗粒物会沉降到池底。 贝尔蒙特定期清洗水池,清除颗粒沉积物,并把它们带回矿区用作回填。
当水返回到河流中时,已通过水池过滤流程去除了 99.5% 的颗粒物,并被注入了氧气。 过滤流程结束时,经处理的水已超过人类合格饮用水的所有参数标准,并且比之前在河流中的水更干净。 这一流程每小时可清洁 200 立方米的水。 贝尔蒙特正在努力改进工艺以 100% 去除水中的颗粒物。
除废水回收外,绿色开采的另一个目标是填补矿坑和其他开采区,并重新造林。 开采过程中清除了不包含祖母绿的矿材以到达矿化带。 贝尔蒙特开凿并爆破不含祖母绿的岩石,液压挖掘机则将矿材装入卡车运输到废物堆进行倾倒。 然后将废物堆平整并重新造林。 在参观途中,我们目睹了一号矿坑的废物堆的平整过程。
贝尔蒙特目前每年要移动 90 万吨废料,至今已造林 50 公顷(约 123 英亩)。 一号矿坑目前仍在开采中,但一旦含祖母绿的矿材完全开采耗尽,就会使用来自其他矿坑的废料进行回填。 一号矿坑完全回填后就会重新造林。 预计完成造林约需 10 年。
贝尔蒙特有自己的造林团队。 团队的经理持有环境工程学位。 他们有一个苗圃,专为再造林工程培育树木。 贝尔蒙特认为,当务之急是要有足够的各种土生树种来重新造林,让矿区完全恢复到开采前的状态。 贝尔蒙特的工作人员承担了重建自然栖息地的所有职责,包括检查是否有相同数量的动物(相比开采前)返回至重造林区生活。
他们的方法是将环境整治与完善的矿业经济相结合。 他们让矿坑位置相互靠近,并开采同一矿脉,以缩短运输废料的距离。 若用来自其他矿坑的废料回填一号矿坑,运输成本就可以降低。 这也让他们可以将废料清除并放到已开采矿坑中,从而不必去破坏未曾开发的土地。 贝尔蒙特在一开始规划采矿活动时,也规划了环境保护策略,比如再造林。 这两项工作有着密切的联系。 如今的采矿作业最大的成本因素就是环保,所以从一开始就计划减少对环境的恶化不仅是一件值得做的工作,也具备经济价值。
选矿
光学分拣
选矿流程是在加工厂进行,光学分拣机会将含祖母绿的片岩分离出来。 贝尔蒙特自 2004 年以来就开始采用光学分拣工艺。 在这之前,工人们都是从传送带中手工挑选含祖母绿片岩。 甚至在 20 世纪 80 年代,贝尔蒙特就一直在寻找更自动化的选矿方法,但他们直到 2004 年都没有找到合适的技术。
对于寻找祖母绿来说,光学分拣机已被证明要比人工挑选的一致性更强。 原光学分拣机已完全更新,采用了新的闭路照相机、计算机和软件。 此外,他们还增加了一部光学分拣机。 原光学分拣机经过优化,可以处理 2 至 10 毫米大小的片岩,第二个光学分拣机则处理 10 至 40 毫米的片岩。 两台光学分拣机对于识别矿石中的含祖母绿片岩约有 95% 的准确率,并且每天每小时都能保持一致性。 贝尔蒙特觉得,若流程得到进一步的完善,他们将实现 97% 到 98% 的准确性。
基本上说,闭路摄像机会扫描从光学分拣机的传送带上出来的片岩以寻找祖母绿。 当确定片岩含祖母绿时,空气喷嘴会将其吹至另一条传送带上。 较新的光学分拣机具有更强的空气射流,能将大块的含祖母绿片岩吹至第二条传送带上。
光学分拣机工作原理
处理较大片岩的光学分拣机的容量是 5〜15 吨/每小时,具体取决于所通过的矿材大小。 处理较小片岩的光学分拣机的容量仅 2 吨/小时。 贝尔蒙特准备将来再添置一台光学分拣机,以增加小片岩的处理作业量。 矿材必须为单层,以让摄像机识别出祖母绿的存在。 由于小片岩的重量更轻,每小时的作业速率就更低。
分拣完毕后,含祖母绿的片岩会被运送至贝尔蒙特伊塔比拉的最终分拣切割厂。 第一步是分离出金云母(通常还有石英),只留下祖母绿晶体。 工人们用钳子让祖母绿的母岩脱落,然后分离内含物丰富的区域,这就是所谓的“捣碎”流程。 然后准备对原石进行分类、分级并装袋。
使用钳子进行捣碎作业,将原石中祖母绿晶体的内含物丰富的区域以及母岩残留物分离出来。 摄影:Andrew Lucas(安德鲁·卢卡斯)/GIA。
贝尔蒙特将祖母绿原石根据其大小、形状、颜色、结晶或净度进行分类。 总共有五大尺寸分类,且每种尺寸范围内又进一步细分为 10 类。 若原石较平整时,其形状就发挥作用了,这些宝石会被制成马眼形宝石和长阶梯型宝石等。 这些原石会被单独放到一组,以作进一步分级。
切割中心
切割贝尔蒙特祖母绿
贝尔蒙特有一座小型切割工厂,采用的是以色列切割机器,这些机器在传统挂钩设备上做了现代化改进,可将宝石原石附着到粘杆,然后插入到导轨中,允许从刻面到刻面间快速调整切磨角度。 传统挂钩设备在全亚洲已使用过很长时间。 以色列机器经过现代化改进后可允许粘杆快速转动,同时精确性也有所改进。
贝尔蒙特的打边和校准机器都是手工操作,但设备也允许进行精密的校准测量。 我们参观过程中,他们正在将很多祖母绿切割成各种校准尺寸,以契合特定的珠宝镶座。 相比世界其他地方来说,巴西的宝石切磨不算是最便宜的,因此,必须要精确且保证高质量。 在刻面过程中,贝尔蒙特的切割师会不断检查宝石的对称性和磨光质量。
对矿场到市场的原石进行切磨
切割我们从矿山到市场的祖母绿
当然,这一流程没有用于从那颗近 150 克拉的原石(也就是我们计划从矿场到市场跟踪了解的那颗宝石)中切磨的大颗宝石。 这是一颗大尺寸的优质祖母绿,其切磨目标是最大限度地展现宝石的美丽,同时保持它的重量。 相比这两个标准来说,任何特定的测量都毫无意义,因为镶座都是经过定制来契合宝石。
切割过程的第一步是割锯宝石。 Marcelo(马塞洛)将割锯一颗重要宝石看作是赌博。 这种感觉很刺激,“那一刻肾上腺素飙高。”Marcelo(马塞洛)说,“我们可能会上瘾。”他还表示,对于锯切过程来说,“一次锯下去,你就可能感觉从天堂掉到地狱,或是相反的感觉。”
Marcelo(马塞洛)和 Donizete(多尼泽特)自发现原石的“惊人之美”时就怀有很高的期望。正如 Marcelo(马塞洛)所说,“我们非常担心做出错误的决定,破坏了大自然的鬼斧神工之作。”
第一刀锯切后,Marcelo(马塞洛)告诉我们,“我们的决策是正确的”,他们的第一感觉就是从最开始的压力中实现了某种解脱。 他们立即又恢复了对下一步锯切的兴奋感。
原石的重量为 29.8 克。 贝尔蒙特的切割师首先清洁宝石,然后用砂轮在宝石上开一个窗口,以帮助决定从哪里开始割锯。 每一步都能更好地看到宝石内部,从而进一步做出切割决定。 割锯流程后共产出 39 颗可切割原石,共有将近 134 克拉重。
最大的一颗原石有 40.66 克拉重,它经历了几次割锯以达到理想的净度和质量。 它的形状有利于很好地保留重量,且质量也属上乘,因此他们希望切割后的宝石能保留割锯原石重量的 50%, 这一比例对于有色宝石(尤其是明亮宝石)来说已经相当理想。
割锯过程暴露出这颗 40.66 克拉原石的内含物问题区。 这一问题区被切除。 宝石的暗色且非常明显的内含物被切除后,就要进行最后一次割锯,而这一锯也要决定是从桌面的哪个方向开始操作。 这是一个艰难的抉择,因为他们不想看到经过割锯后宝石要失去的重量,但为了保证宝石的精细切磨品质,深色的内含物必须要清除。 切割师更换了一把如纸片般的极薄锯片,尽量减少重量损失。
宝石预成型之前本来还有另一个内含区需要被锯除,但主切割师决定,他宁愿用研磨机慢慢将它清除。 某些祖母绿原石的内部特征使其变得易碎,因此很难进行预成型。 这颗原石质量上乘,在关键的预成型阶段非常稳固。 而且,原石本身就经过自然的雕琢,晶体某些区域的形状就如同亭部,还有一块区域形状类似桌面。 对于某些割锯宝石来说,锯切过程会让其失去这一优势,但对于这颗最大的宝石(我们从矿山跟到市场的这颗宝石),却仍然保留了某些天然有用的形状。
割锯和预成型阶段帮助引导切除低价值的显著内含物,并确定桌面方位和切割方向。 刻面步骤对宝石亮度的影响很大,因为这一流程会决定亭部角度、冠角、桌面百分比以及其他刻面布局的确切比例。 对于贵重原石来说,又要寻求一种在各方面妥协的办法:展示出最佳颜色和亮度、进一步减少可见内含物、创造出赏心悦目的对称性,并尽可能多地保留宝石珍贵的重量。 经过多年的经验,贝尔蒙特切割师们了解他们的客户在外观和克拉成本方面有何需要。
在刻面过程中,宝石切割要让光线反射最大化,且宝石的比例和对称性要极为美观,同时还要达到最大限度保留重量的目标,要实现这些目标通常很难。 为了让宝石获得赏心悦目的绿色,难免要损失一些重量。 宝石亭部的角度必须恰当,这样就不会有难看的漏窗而让宝石的颜色亮度受损,同时还要牢记每丢失一份重量要付出的高昂代价。 宝石刻面作业完成后,宝石成品重达 19.69 克拉。
改进宝石外观
优化我们从矿山到市场的祖母绿
市场上的绝大多数祖母绿(包括高端祖母绿)都经过净度优化处理。 这项作业涉及到用无色至近乎无色的矿材填充宝石表面的裂痕,让它们变得不那么明显。 宝石裂缝中充满着空气,这让它们在宝石中显得很明显。 使用与宝石材料光学特性相似的外部物质填充裂缝时,这些裂缝就没那么明显。 一般来说,无色至近乎无色填充材料的折射率与祖母绿折射率越接近,裂缝被掩盖的效果就越好。 各种油类、树脂、环氧树脂和聚合物都可用于填充祖母绿的裂缝。
对于这颗“从矿场到市场”的特别祖母绿,Marcelo(马塞洛)告诉我们,他心目中的客户更倾向于使用雪松油来填补裂缝。 在贝尔蒙特伊塔比拉的选矿切割厂中,我们亲眼目睹了整个优化流程。
用溶剂清洗宝石裂隙后,将它与其他几颗来自同一原石的切割宝石放入充满雪松油的烧杯中浸着,然后加热让油更好地渗透到祖母绿中。 这是优化处理的常见作业,只要有微量的热度和压力就能让油更彻底地流入裂缝中。
优化作业前,我们加入贝尔蒙特专家的行列,一同检查祖母绿。 他们指出一些裂缝,表示希望优化处理后它们能不那么明显。 切磨宝石总是要有些妥协。 对于高价值的矿材来说尤其如此。 若要在切割过程中清除裂缝,原石的重量损失会太大,从经济上说并不可行。 再次检查原石后,就将其放置在装有雪松油的烧杯中,并浸泡过夜。
第二天,将祖母绿从烧杯中取出,将表面的油擦去,用水和婴儿洗发水清洗后再进行检查。 裂缝已经没那么明显,但并未达到他们期望的效果,因此再将祖母绿放入装满雪松油的烧杯中浸泡一夜,以做进一步优化。 这一过程有时要持续数天,以达到最佳的效果。
重新切磨宝石
优化处理后,Marcelo(马塞洛)对于亭部某裂缝的明显度仍然不满意。 他决定稍微重新打磨宝石,清除一些裂隙,让它们不那么明显。 做出对贵重宝石进行再切割或再打磨的决定往往需要经验和规划。 对于便宜的矿材,有时就是考虑劳动力成本的问题。 而对于贵重矿材,问题则在于是否外观的提升能让宝石克拉单价上升到一定高度,从而能弥补重量损失带来的影响。 无论如何,宝石的重新切磨都包含有风险因素。相比其他宝石来说,祖母绿的重新切磨过程尤其存在破碎或碎裂风险。 在本次作业中,对亭部进行重切磨时出现缺口,导致宝石 19.70 克拉的重量减少到 18.17 克拉。 然后宝石再次进入优化流程,并准备在全球市场亮相。
当 Marcelo(马塞洛)被问到从原石中切磨出的最后一颗最大的宝石是否符合最初预期,他回答说,“是的,这颗宝石充满魅力,既大又漂亮。 我很高兴,我们的工作做得不错。 像这样的优质宝石非常罕见,以至于都激发了我的嫉妒心和占有欲,就如同想拥有一个新生婴儿。”
进入全球市场
4 月 25 日周五上午 8 点左右,Marcelo(马塞洛)将带着这颗 18.17 克拉的祖母绿宝石抵达纽约市。 入住酒店后,他会带着宝石前往 GIA 纽约鉴定所取得鉴定证书。 Marcelo (马塞洛)觉得,在销售大尺寸的优质宝石时,一份宝石学证书会极大地增加它的价值。 Marcelo(马塞洛)还将宝石展示给纽约的一对高端珠宝商夫妇看。祖母绿的下一站是六月在香港举办的宝石及珠宝展。 在这个展会上,它被卖给了来自泰国的一位珠宝制造商和零售商。 珠宝商在曼谷有两家零售店,第一家成立于 2009 年。 他成为珠宝商已有 22 年时间,但真正开始制作珠宝时才 13 岁。 他的大部分客户都是私人收藏家,他们所需要的珠宝都必须为定制设计,采用高端宝石材料,且独一无二。 该公司在曼谷设有两家零售店和一家珠宝制作厂,共有 35 名员工。 公司拥有人负责所有的珠宝设计,并监督所有的生产活动。 他的大部分作业都是手工完成,同时根据设计要求加入一些蜡雕和铸造。
他的珠宝设计特色就是突出有色宝石,其中包括红宝石、蓝宝石、祖母绿、彩色钻石、帕帕拉夏蓝宝石、亚历山大变石和其他更珍稀的材料,如美乐珠。 彩色钻石的颜色包括黄、蓝和粉红色,可用作主石或配钻。 无色钻石则通常用于配钻。 珠宝商首饰中所用的贵金属包括 18K 黄金和白金、22K 黄金、18K 玫瑰金以及铂金。
珠宝商用镶爪将我们这颗“从矿场到市场”的祖母绿镶嵌在 22K 的黄金戒指上。 微密镶镶台中共有六颗橙色钻石、五颗黄色钻石、94 颗粉红色钻石和 19 颗无色钻石。 祖母绿如天鹅绒般的深草绿色让人联想到花卉设计。 彩色钻石增添了对比效果,并反射出从鲜花中看到的各种颜色。 黄色、橙色和无色钻石则代表花瓣,而金线上的粉红色钻石则代表茎和树枝。 祖母绿的镶嵌角度则创造出更为生动的外观。
购买这枚戒指的是一位常客,她喜欢收藏设计独特的珠宝中的优质彩色宝石。 她的设计品味以天然和自然流动的形状及花卉设计为中心。 她也对巴西的祖母绿产地以及贝尔蒙特矿区的环保实践充满好奇。
这颗祖母绿产自巴西伊塔比拉附近的贝尔蒙特矿,在纽约市获得宝石学鉴定所证书,同时在纽约市场附近进行了展示,之后被带往香港,并在贸易展会上被一名来自泰国的珠宝商买下。 随后,该宝石被镶嵌在一枚定制戒指上,展示在珠宝商的零售店中,并出售给某位青睐独特高级珠宝的客户,完成了它从矿场到市场的全球之旅,最终成为供消费者观赏的珍宝。