Granate - Edelsteine und Strahlmittel

Granate sind in der Natur sehr verbreitet, auch in Europa sind sie beispielsweise in den Ötztaler Alpen im Tirol zu finden. Trotz ihrer vieler unterschiedlichen Farben sind sie gut erkennbar, da sie in der Regel als gut ausgeformte kubische Kristalle anzutreffen sind (Abb. 1a).

                     Abb. 1 Almandin a) Kristalle in Glimmerschiefer, b) Schmuck aus facettierten Steinen (Fotos von Bozena Arnold)

Granatgruppe

Granat ist eigentlich ein Sammelname für eine große Gruppe von Mineralien, die chemisch gesehen zu den Silikaten gehören. Erst im Mittelalter wurden sie nach dem Granatapfel und der roten Farben benannt. Granate zeichnen sich durch eine gute Härte (etwas höher als die des Quarzes) und eine hohe Lichtbrechung.

Heute werden zur Granatgruppe sogar 31 Minerale gezählt, die meisten davon sind Inselsilikate. Vorwiegend sind es schwere Minerale mit Dichten bis zu 4,5 g/cm³. Alle Granate kristallisieren im kubischen System und die Kristalle haben meist die Form von Dodekaedern oder Trapezoedern. Die allgemeine kristallchemische Formel lautet: X3Y2[ZO4], dabei bedeuten X,Y und Z keine Elemente sondern definierte Plätze im Kristallgitter. In der Granat-Struktur findet eine ganze Reihe von Elementen Platz, was die große Vielfalt von Granatmineralien, aber auch ihre große Verbreitung ermöglicht.

Von den erwähnten 31 Mineralen gehören sechs zu der sogenannten klassischen Gruppe: Almandin, Pyrop und Spessartin sowie Grossular, Andradit und Uwarowit. Die ersten drei bilden oft Mischkristalle, die eine wichtige Rolle als Edelsteine sowie auch als Industrieminerale spielen. Almandin, Pyrop und Spessartin treten selten in reiner Form auf.

Das zweite Trio bildet auch eine Mischserie, diese Steine finden aber vor allem in der Schmuckindustrie Verwendung. Der Name eines Granatminerals ist der Name des Endgliedes, das den größten Anteil an der Zusammensetzung des Mischkristalls hat.
Seit der Antike werden Granate, vor allem die "edlen" roten Granate (Almandin und Pyrop) als Schmuckmaterial geschätzt. Der Karfunkelstein der berühmten Sage ist ein Almandin-Pyrop-Granat. Noch heute werden Granate in Gold oder Silber gefasst, als Kettenanhänger, Broschen, in Ohrringen und Armbändern, seltener als Ringe getragen. Abb. 1b zeigt Schmuck aus Granaten, die aus Tirol stammen.

Almandin ist die häufigste Granatart in der Natur sowie auch in der Technik. Es ist das Eisen-Aluminium-Silikat. Sein Name ist von Alabanda (heute Araphisar) in der Türkei hergeleitet. Almandin-Kristalle können bis über 10 cm Durchmesser erreichen. Almandin-Pyrop-Mischkristalle mit einem Verhältnis von Magnesium zu Eisen wie ca. 2 : 1 haben eine rosa bis rosaviolette Farbe und werden als Rhodolith bezeichnet.

Anwendung von Granaten in der Technik

Heute überwiegt bei Weitem die Verwendung von Granaten (meist eben von Almandin) in der Technik, auch wenn die Verarbeitung zu Schmuck nicht unbedeutend ist. Granate finden vor allem als Schleif- und Poliermittel und als Strahlmittel in der Metallindustrie Anwendung.

Granatsand hat eine gute (abrasive) Schleifwirkung und wird seit langem als Schleif-, Läpp- und Poliermittel verwendet. Er kann ersatzweise für Quarzsand beim Sandstrahlen eingesetzt werden.
Granatsand ist der Allrounder unter den Strahlmitteln mit vielerlei Einsatzmöglichkeiten: bei Fassaden- und Natursteinreinigung, beim Entrosten und Entlacken sowie auch beim Sweepen (das Strahlen mit vermindertem Druck) von empfindlichen Oberflächen. In Abb. 2a und 2b sind Strahlmittel aus Granatsanden unterschiedlicher Korngröße zu sehen.

                            Abb. 2 Granatsand Strahlmittel a) grobkörnig, b) feinkörnig (Quelle: schicker-mineral.de)

Strahlmittel aus Granat sind hart, zäh und haben natürlich abgeschliffene Kanten. Besonders geeignet sind abgerollte Granatkörner aus alluvialen (d.h. durch einen Fluss abgelagerten) Vorkommen, wie zum Beispiel von indischen und australischen Küsten, welche in großen Mengen zur Verfügung stehen.

Die Granatsande sind monokristalline, ungebrochene Körner, die unregelmäßige Formen und natürlich abgeschliffene Kanten haben. Die hohe Härte von 7,5 - 8 Mohs und die gute Kornverteilung und Splitterfestigkeit, verbunden mit dem hohen Gewicht, machen Granatsand zu einem staubarmen, leistungsfähigen Strahlmittel. Mit ihrem Schmelzpunkt von ca. 1300 °C sind sie wärmebeständig. Granatsand ist aber nicht, wie metallische Strahlmittel, gegen Feuchtigkeit empfindlich. Da typischer Granatsand einen gebundenen Eisenanteil hat, ist er für die Edelstahl- und Aluminiumbearbeitung nur bedingt geeignet.

Granatsande sind Mehrwegstrahlmittel mit sehr hoher Standzeit und wenig Verbrauch. Sie sind umweltfreundlich und gesundheitlich völlig ungefährlich. Man kann Granatsande für Injektor- und Druckstrahlanlagen verwenden. Granate werden auch beim Wasserstrahlschneiden verwendet, um Stahl und andere harte Materialien mittels starkem Wasserdruck zu schneiden. Allerdings sind dabei alluviale Granate wenig geeignet, im Gegensatz zu Granaten aus metamorphen Gesteinen. Diese sind nicht abgerollt und deshalb deutlich effizienter beim Schneiden.

Übrigens: Neben den natürlichen Granaten verwenden wir auch einige synthetische Sorten. Dazu gehören beispielsweise Granate mit Yttrium, sogenannte YAG, die vor allem für die Lasertechnik wichtig sind.

Und noch etwas: Granatminerale kommen in fast allen Farben vor. Jedoch eine Farbe, nämlich die blaue, ist kaum bei den Granaten zu finden und damit gehören die blauen Granate aus Madagaskar und Tansania zu den teuersten Edelsteinen der Welt.<<