Synthetische Edelsteine ​​sind chemisch und strukturell identisch mit Steinen, die in der Natur vorkommen. Nachahmungen von Edelsteinen hingegen sind Steine, die einem bestimmten Edelstein ähnlich erscheinen. Es gibt ein paar grundlegende Prozesse, die eine Vielzahl von Edelsteinen produzieren. Zu den synthetischen Edelsteinen gehören Granat, Spinell, Smaragd, Saphir und Diamant. Die meisten dieser Steine ​​werden für die Verwendung in Schmuck hergestellt. Diamanten werden als Schleifmittel verwendet, während Rubine und Granate in Lasern verwendet werden.

Der erste synthetische Edelstein, der in Schmuck verwendet wurde, war der Smaragd. Das bei seiner Herstellung verwendete Verfahren ist urheberrechtlich geschützt und wird geheim gehalten, beinhaltet aber wahrscheinlich eine Flux-Wachstumsmethode, bei der Silikate aus Aluminiumoxid und Beryllium mit Zusätzen von Chrom für die Farbe zusammengeschmolzen werden. Aus dem Fluss kristallisieren Smaragde. Es kann ein Jahr dauern, bis nach diesem Verfahren Steine ​​hergestellt werden.

Das Verneuil- oder Flammenschmelzverfahren wird bei der Herstellung von Saphir und Rubin verwendet. Es benötigt große Mengen an Wasserstoff und Sauerstoff und verbraucht daher große Mengen an Energie. Bei diesem Verfahren wird ein Impfkristall mit einer Knallgasflamme erhitzt, bis die Oberfläche flüssig ist. Angetriebener Rohstoff wie KI₂O₃ für Saphir wird sorgfältig hinzugefügt. Wenn das Rohmaterial schmilzt, wird der Impfkristall langsam aus der Flamme herausgezogen, wodurch die Flüssigkeit, die am weitesten von der Flamme entfernt ist, erstarrt. Das Ende, das der Flamme am nächsten ist, ist noch flüssig und bereit für mehr Rohmaterial. Das Endergebnis ist die Bildung eines stäbchenförmigen Kristalls. Verschiedene Farben werden durch Zugabe kleiner Mengen verschiedener Metallionen zu den Rohstoffen erzeugt. Rubin entsteht, indem 0.1 % seiner Aluminiumionen durch Chromatome ersetzt werden.

Spinell, ein farbloser synthetischer Keim (MgAI₂O₄), wird nach dem Verneuil-Verfahren hergestellt. Zusammen mit Saphir wird Spinell von der Industrie verwendet, um eine große Auswahl an Farben für die Verwendung als Geburtssteine ​​und in Klassenringen bereitzustellen. Die durch Hinzufügen der gleichen Metallionen erzeugte Farbe ist bei Spinell anders als bei Saphir.

Synthetische Diamanten werden wegen ihrer Härte in der Industrie verwendet. Zu den Anwendungen für Diamanten gehören Schneiden, Polieren, Schleifen und Bohren. Einige der üblichen Anwendungen sind das Schneiden und Schleifen von Granit zur Verwendung im Bauwesen, das Bohren von Brunnen und das Schleifen von Nichteisenlegierungen. Außerdem werden Verfahren entwickelt, die Diamant auf Oberflächen abscheiden, um klare, harte, kratzfeste Oberflächen bereitzustellen.

Diamanten entstehen, wenn elementarer Kohlenstoff oder Graphit im Laufe der Zeit Druck und Hitze ausgesetzt wird. Um einen Diamanten in der Fabrikhalle herzustellen, müssen Graphit- und Metallkatalysatoren kombiniert und bei hoher Hitze (bis zu 1,500 °C) zusammengepresst werden. Die Größe und Qualität der Diamanten werden durch Einstellen der Zeit, des Drucks und/oder der Hitze gesteuert. Große Wolframcarbid-Matrizen werden verwendet, um die hohen Drücke zu erreichen, die zum Formen von Diamanten in einem angemessenen Zeitraum erforderlich sind. Diese Würfel sind bis zu 2 m breit und 20 cm dick und ähneln einem großen Donut. Die Mischung aus Graphit und Katalysator wird in eine Keramikdichtung gegeben, und konische Kolben drücken von oben und unten. Nach einer bestimmten Zeit wird die Diamanten enthaltende Dichtung aus der Presse entfernt. Die Dichtungen werden weggebrochen und das diamanthaltige Graphit wird einer Reihe von Mitteln ausgesetzt, die darauf ausgelegt sind, alles Material außer den Diamanten aufzuschließen. Die verwendeten Reaktanten sind starke Mittel, die potenzielle Quellen für erhebliche Verbrennungen und Atemwegsverletzungen sind. Diamanten in Edelsteinqualität können auf die gleiche Weise hergestellt werden, aber die erforderlichen langen Presszeiten machen dieses Verfahren unerschwinglich teuer.

Zu den Gefahren, die sich aus der Herstellung von Diamanten ergeben, gehören die potenzielle Exposition gegenüber hochreaktiven Säuren und ätzenden Mitteln in großen Mengen, Lärm, Staub beim Formen und Brechen von Keramikdichtungen und die Exposition gegenüber Metallstaub. Eine weitere potenzielle Gefahr entsteht durch das Versagen der massiven Hartmetallmatrizen. Nach einer variablen Anzahl von Verwendungen versagen die Matrizen, was eine Verletzungsgefahr darstellt, wenn die Matrizen nicht isoliert werden. Ergonomische Probleme treten auf, wenn die hergestellten Diamanten klassifiziert und bewertet werden. Ihre geringe Größe macht dies zu einer mühsamen und sich wiederholenden Arbeit.

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