陳汴琨
作者簡介：陳汴琨，中寶協人工寶石專業委員會第壹、二、三屆主任委員，原北京航空航天大學材料科學和工程系教授。
壹、我國人工寶石產業概況
中國的人工寶石產業起源於20世紀50年代後期，最初，發展此類產業的目的不是為了美化生活，而是為了滿足工業上（尤其是軍工部門）的需要。例如在1958年前後，為了發展精密儀器儀表工業，引進了國外（主要是蘇聯）生長紅藍寶石的工藝技術，其中主要是焰熔法生長紅寶石梨晶技術和設備，60年代初開始生產出寶石晶體並用以制造儀表軸承。高峰時期曾有20多家焰熔法合成寶石工廠，能生長出紅、藍、黃等十幾種顏色的剛玉系列寶石（包括星光剛玉寶石），尖晶石系列以及金紅石和鈦酸鍶等仿鉆石人造寶石。自此開啟了中國人工寶石產業的先河。
但是，作為美化、裝飾生活的人工寶石產業的規模化發展，嚴格地說，是從20世紀80年代初改革開放以後才開始的。隨著人民生活水平的提高，對裝飾美化生活的寶石飾物的需求也急劇增加，加上國外原本就有很高的需求，人工寶石晶體產業自然也就跨越了僅僅局限於工業和科技行業的門檻，步入了千家萬戶，成為深受普通大眾喜愛的裝飾用消費商品。資料表明，到2005年止，我國珠寶首飾加工企業（包括人工寶石）具壹定規模的有5000多家，珠寶玉石加工及零售的專業廠、店超過3萬個，從業及相關人員300多萬，2005年國內銷售總額達1400億元，出口創匯54.9億美元，其中國營或國營控股企業在全國珠寶首飾企業總數中不足10%，產值不足10%，非公有制企業占90%以上。其間，人工寶石產業也有了很大的進展。人工寶石是在實驗室和工廠中合成或生長出來的，它的生產量可以根據市場的需要進行調節。從仿制已有的天然寶石來說，人工寶石的目標是力求達到相應天然寶石中檔次最高、質量最好，且最美觀漂亮的品相。自然，人工寶石的價格比相同質量的天然寶石便宜很多。且由於其非常漂亮，可以做出許多不同的款式，適合於普通大眾佩帶和使用，具有廣泛的群眾基礎，彌補了由於天然珠寶的礦產資源有限，尤其是高檔寶石及其優質品更少，且價格昂貴，很難滿足市場上廣大人民群眾對流行時尚飾品的大量需求的不足之處。舉例來說，鉆石的稀少和價格昂貴眾所周知，壹只鑲嵌有大量鉆石的手表（俗稱滿天星）價值數十萬元人民幣；而如果用外觀性能相近似的合成立方氧化鋯鑲嵌，則只需數百元人民幣，其普及率自然很高。
我國人工寶石產量雖然沒有專門機構精確統計，但人工寶石不同專業的專家對本行業的生產量還是比較清楚的。下面是幾類人工寶石的專家提供的資料：截至2005年9月，我國有合成立方氧化鋯晶體用的冷坩堝生長爐205臺，每爐能生產400kg，年總生產能力達到12300t左右，但開工率不足，實際年生產量6000t左右，用以磨制的合成立方氧化鋯顆粒約120億粒/年，居世界第壹；截至 2000年底，我國年產合成水晶1760t，居世界第壹；焰熔法合成紅寶石和無色藍寶石，截至 2004年9月統計，年產量已經達到235t，若加上福建屏南鑫磊晶體有限公司新建的300t焰熔法紅寶石投產，那麽總產量可望達到年產量 535t，在世界上也排名第壹；截至 2002年中，我國人工合成工業磨料級金剛石年產量達到12億克拉以上，也是世界第壹；根據2006年7月底所得到的信息，我國人工合成金剛石已不限於只能作為磨料的粉體，而是可以作到厚1mm左右，面積100cm2左右，重量為150克拉的塊體，只不過價格還偏高，這樣壹塊金剛石原料價格大概為1萬元人民幣。另外，2004年，我國的玻璃質仿金星石年產量達到 600t，由於產量高、質量好、價格便宜，意大利和日本的同類產品被擠出了中國市場，其產量也是世界第壹；由我國科技工作者自主創新開發的產品，如人工合成的人造夜光玉、摻雜稀土改性的高折射率玻璃質人工寶石（俗稱稀土玻璃）等，也是世界第壹。僅就這些數據，可以自豪地說，我國人工寶石的產量名列世界前茅乃至世界第壹是完全有科學根據的，是當之無愧的。
二、有關今後我國人工寶石產業發展的幾個問題
1.人工寶石產業如何在今後能繼續發展，成為可持續發展的產業經濟
作為我國市場經濟壹部分的人工寶石產業，其產業鏈大致由如下幾部分組成（圖1）。
圖1 人工寶石的產業鏈組成
在壹般情況下，只要不發生意外，例如戰爭、自然災害等，世界各國對人工寶石的需求不會間斷，且總是不斷地呈現增長的態勢。但需求的關系並非直線發展，而是壹種在市場規律作用下自動抑揚調控的動態平衡。但是，人工寶石產業之所以近20年來在我國得到長足的進展，主要依靠的是在我國能獲得廉價而熟練的勞動力和相對低廉的能源供應，從而能獲得更高的利潤。是壹種由外向內（例如由香港經廣州再伸展至梧州），從高能價地區（如北京、上海等大城市）向偏僻的低能價地區（如廣西資源縣、四川雅安市等）轉移的勞動密集型產業，而不是壹種自主開發以創新為主的高科技產業。即使是晶體生長技術，也是屬於較成熟的能大批量生產晶體的技術的移植、改進和開發，且市場掌握在外商手中，從而隨著產量上升價格反而壹降再降。例如：人工合成立方氧化鋯晶體在20世紀80年代中期我國剛投放市場時，每千克價格為800～1000元人民幣；而20年後的今天，每千克價格已降至 80至100元人民幣，下降至原來的 ，以至於只剩下非常微薄的利潤空間留給生產廠家和工人。必須看到的是，隨著時間的流逝，即使是這種低利潤、高度勞動密集型的加工形式，其加工利潤也還將隨銷售價格的內部競爭而愈來愈小，以至於趨於極限。但生產者又必須得到壹定的利潤才能維持企業的生存，那麽，出路何在呢？根據國內外的發展道路和經驗，出路在於：在保持現有品牌的基礎上，開拓發展具有高技術含量，能帶來更高效益和更高附加值的生產技術和工藝設備，以及相關產業鏈。例如：加工大量消費旺盛的玻璃質仿鉆石產品，在國外（奧地利、捷克等）早已不用人工方法切磨，而是直接用自動化機械設備將玻璃棒從切割至琢磨、拋光壹次性完成（每小時約生產40萬顆）；為提高折射率而采用的亭部鍍金屬（鋁、銅等），也是在真空鍍膜機中成千上萬粒壹次性鍍成，其效率大大超過人工加工，目前我國也高價從國外引進了數條此類生產線，其效益明顯高於投資於設備的成本。對於合成立方氧化鋯的加工：目前，自動磨削、拋光設備從 20世紀80年代開發至今，幾經反復，也終於問世，其效率也遠高於人工加工，今後將逐漸減少對手工加工制品的依賴是必然的趨勢。
又如：用焰熔法生長的紅寶石和藍寶石，其價格雖較提拉法生長的紅寶石和藍寶石便宜，但因其內部缺陷多、尺寸小，不能用作 LED光源材料基片，更不能用作導彈窗口材料等高科技、高附加值產品，因而即使提拉法所需設備的壹次性投資較焰熔法高，但所產生的效益和利潤將十倍乃至百倍高於焰熔法生產的剛玉類寶石。目前，浙江衢州市巨化集團公司下屬的晶體材料廠所走的正是這樣壹條道路，並且得到了巨大的進展。
對於時尚飾品而言，正在不斷地推陳出新。根據時尚的需求，不斷地設計和制造出壹批又壹批新穎的更新換代產品，以滿足顧客不斷變化的口味，是企業得以生存、發展的關鍵。在這方面，浙江義烏的“新光飾品有限公司”所走的道路為我們樹立了壹個樣板和典範。該公司現為全國最大的時尚飾品生產企業，他們已獨立開發出錫－鉛合金、爪鏈合金、銅－銀合金等五大系列鑲有玻璃仿鉆石品、合成立方氧化鋯等人工寶石20余類、30多萬種款式的產品，銷售網絡覆蓋全國，產品遠銷海外70多個國家和地區。2005年9月，新光飾品被認定為“中國名牌”產品。據介紹，公司現有職工5600人，每天僅生產使用玻璃仿鉆石就達500萬粒，僅每天把這些玻璃仿鉆石品粘到飾品上的人就需要約600人。公司之所以取得如此巨大的成績，重要的壹點是公司擁有壹支強大的設計隊伍，不斷地開發出新款式的飾品。走進公司的樣品陳列室，人們都不能不為那精巧玲瓏、琳瑯滿目、熠熠生輝的各種各類飾品所吸引，飾品令人目不暇接，而且價格合理，顧客盈門，產品暢銷海內外。
總之，企業發展到壹定規模後，要得到持續的發展，壹定要高度重視自主開發創新，需投入壹定的資金和精力，有壹個獨立的研發部門，不斷地推陳出新，推出符合不斷變化的市場需求，進壹步引導市場需求的新產品，才能立於持續發展的不敗之地。
2.如何將我國的人工寶石產業打造成為綠色環保型產業
隨著國內外對生態環保、生命健康愈來愈高的重視和要求，人們對導致環境汙染的各種因素（諸如大氣排放、汙水排放、生活環境中的重金屬汙染等）要求愈來愈嚴，指標愈來愈高，在經濟發達的歐美、日本等地尤其更甚。
在汙染源中，與人工寶石行業關系密切的莫過於重金屬汙染。所謂重金屬，是指密度在5g/cm3以上的金屬，如金、銀、銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鎘、鉻和汞等***45種，而從環境汙染角度來看，所指的重金屬，實際上主要是指汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的重金屬。其中，與人工寶石行業關系最為密切的重金屬是鉛，例如：飾品中大量使用的玻璃質仿鉆石，俗稱“水鉆”，其主要成分即為含鉛量高達20%以上的鉛玻璃，加入鉛的目的是為了提高折射率，這種玻璃有時在市場上又稱“水晶玻璃”，可以作飾品也可以作擺件，市場銷售量很大。又如，目前市場上時尚飾品中，各種鑲玻璃仿鉆石的金屬材料制成的飾品，由於價格較金、銀飾品低廉很多，且款式眾多，很受大眾喜愛，已大量出口至歐美各國，但飾品中主要的金屬成分則是鉛－錫合金，鉛含量達30%以上。此外，在各類塑料制品中（包括玩具、飾品、包裝盒等），為了抗老化脆裂，往往加入氧化鉛作為增塑劑，含量在百分之幾範圍內。由此可見，鉛在人工寶石行業中的應用是非常廣泛的。
鉛對人體健康的危害，是通過鉛進入人體來產生作用的。鉛可以通過皮膚接觸和口腔、呼吸道進入人體，鉛能與多種器官親和，對神經、血液、消化道、心腦血管、泌尿道等多個系統造成損害，嚴重影響人體新陳代謝。它堵塞金屬離子代謝通道，造成低鈣、低鋅、低鐵，且導致補充困難。體內的鉛靠人體自身排除是很慢的，在不繼續接受鉛汙染的條件下，骨骼內的鉛要經過 20年才能排除壹半。因此鉛中毒損害人體器官是終身的，不可逆的。
在人工寶石及飾品的生產企業中，鉛主要是以粉塵和煙霧的形式通過呼吸道和消化道進入人體的；對消費者來說，主要是通過皮膚接觸進入人體。鉛進入人體後即進入肝臟，小部分由膽汁排入腸內，隨糞便排出體外；另壹部分則進入血液，隨血液先分布在各個組織裏，以肝、腎中含量最高，隨後以不溶於水的磷酸鉛形式沈澱在骨骼和頭發等處。急性鉛中毒臨床表現為惡心、嘔吐、腹絞痛和便秘等胃腸道癥狀。慢性鉛中毒，患者早期癥狀是乏力，肌肉、關節酸痛，腹痛和神經衰弱癥狀等，隨著病情加重，還可出現貧血、腹絞痛、胃下垂、腎功能衰退等更嚴重的癥狀。此外，高濃度鉛接觸還會引起女性不孕、流產、死產，還可由母體經胎盤、乳汁傳遞給胎兒或幼兒。總之，鉛對人類健康的影響十分嚴重，危害巨大。因此，國內外已將鉛列為對人體健康危害最大的四種重金屬之壹。從2006年7月1日起，歐盟開始執行在2003年就制定出的標準和法律：在家用電器、玩具、焊接材料、時尚飾品乃至電腦中，禁止使用含鉛等六類超標的有害重金屬材料，這壹法律稱為ROHS標準，又稱為ROHS環保指令或無鉛指令認證，該指令主要針對的是電氣和電子類產品，但也包括玩具、鐘表及體育用品等。這就意味著從此之後，大量的機、電產品以及含鉛的人工寶石及時尚飾品等將不再允許從我國出口至歐洲。據估計，對我國出口至歐洲產品金額的損失可能高達560億美元。其中自然包括人工寶石及其深加工制品，因為出口的飾品中相當壹部分是銷往歐盟的。
除了重金屬汙染外，在人工寶石及時尚飾品行業中，還存在其他的汙染源，如電鍍中還采用有劇毒的氰化物，磨制寶石中的粉塵汙染，磨削廢料的傾倒汙染，等等。由此可見，如何將我國的人工寶石行業打造成綠色生態環保型行業，是壹項刻不容緩的任務。它不僅關系到人民的健康，還直接影響到產品的生產、銷售和出口，是關系到企業生存的大問題。
為此，首先應當進行的工作是與國際接軌，根據我國國情和國內有關的法律、政策及標準，制定出相應的行業標準和國家標準，同時也應制定出相應的檢測方法和標準，以及產品標誌等。當然，更重要的仍然是如前所述的，建立自己的創新、開發機制，不斷開發出新的綠色環保型產品，例如，開發飾物用低熔點金屬，用不含鉛的錫－銅－鋅或錫－銅－銀系合金來代替，等等。
3.如何將人工寶石產業構建成為循環經濟產業鏈的重要組成部分
為了使我國的人工寶石產業能成為不斷壯大的可持續發展產業，除了市場需求這壹第壹要素外，如何盡可能促使其融入我國的循環經濟產業鏈也是十分重要的。例如：對於人工寶石的晶體材料生產，諸如紅寶石、藍寶石、合成立方氧化鋯、尖晶石等，都是高能耗產業，在能源緊張的今天，註定會受到能源價格的制約。因此，國內外紛紛將上述晶體生長企業遷往低能源價格的地點，但這還不能構成循環經濟，還要獨辟蹊徑，在這方面做得較好的企業可以福建屏南縣的鑫磊晶體材料公司（簡稱鑫磊公司）為例：該公司附近的某化工廠生產時排出大量有毒的廢氯化氫氣，過去壹段時間壹直向大氣排放，汙染十分嚴重，被列為全國“十大汙染案例”之壹，鑫磊公司與中國科學院大連化學物理研究所合作，將廢氣分解成可回收的氯氣和氫氣，每年可消除相當於2t左右劇毒的氯氣，並回收成可利用的含氯化合物。回收的可燃燒的氫氣約3000萬立方米/年，約折合成年生產1.65億千瓦·時的電能，相當於年生產300t焰熔法紅寶石（或藍寶石）晶體所需能耗，既消除了汙染，又獲得了大量低價能源，所創年產值可達1.5億元人民幣左右。所生產的剛玉系列晶體除作為人工寶石外，還可進壹步作為節能燈LED基片晶體的原材料，從而構成壹條循環經濟的生產鏈。目前，鑫磊公司已被福建省和國家發改委列為循環經濟產業的典型和樣板。
同樣，磨制寶石的廢棄粉料如果任其隨便丟棄和排放，也會成為汙染源。目前，我國環保衛生部門正就土壤和河流中的難分解微細顆粒物的含量，諸如SiO2,Al2O3,ZrO2,TiO2等制定防汙染限量標準，因此，如何回收利用磨制大量人工寶石過程中所留下的廢棄粉料，必然是重要的課題。實際上，廢棄的各類粉體，雖然是各種磨削中廢料的混合物，成分復雜，但仍然是以無機氧化物為主，有機物質只占少數，只要在800℃以上高溫煆燒，有機物即可全部去除。剩余粉料經研磨機反復研磨，即可達到超微細粒度，可以用作為：①遠紅外線保暖纖維或泡沫塑料、遠紅外陶瓷甚至美容化妝品的主要原料；②工業上的隔熱保溫材料；③建築材料中隔熱塗料原料。其價格隨著粒度的減小而增加，最高可到200～300元/千克。
三、人工寶石專業委員會今後在人工寶石產業中的定位和作用
人工寶石專業委員會是中寶協下屬的分支結構，根據中寶協章程，在新壹屆委員會成立後的未來幾年內，將著重抓如下的幾項工作：
1）繼續加強與國內外人工寶石行業內同仁們的聯系，做好為廣大企事業單位的相關服務工作，諸如收集、統計、分析、發布行業信息等。
2）積極組織並參與品牌培育和推薦工作。
3）配合國家的有關職能部門，制定出有關產品的各種質量標準和規範。
4）積極協助並組織對需要幫助的企業進行技術改進、人員培訓、科普教育方面的技術服務工作。
5）做好橋梁和紐帶作用，組織商貿洽談會，組織國內企業參與國際市場競爭。