金剛石微粉介紹

1、金剛石微粉介紹第1頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三.金剛石知識(shí) 金剛石俗稱“金剛鉆”。也就是我們常說的鉆石，它是一種由純碳組成的礦物。金剛石是自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì)。金剛石的用途非常廣泛，例如：工藝品、工業(yè)中的切割工具。碳可以在高溫、高壓下形成金剛石。 金剛石（Diamond） 金剛石三維結(jié)構(gòu) 第2頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三一、概述 金剛石俗稱“金剛鉆”。也就是我們常說的鉆石，它是一種由純碳組成的礦物。金剛石是自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì)，因此也就具有了許多重要的工業(yè)用途，如精細(xì)研磨材料、高硬切割工具、各類鉆頭、拉絲模。金剛石還被作為很多精密儀器

2、的部件。金剛石有各種顏色，從無色到黑色都有。它們可以是透明的，也可以是半透明或不透明。多數(shù)金剛石大多帶些黃色。金剛石的折射率非常高，色散性能也很強(qiáng)，這就是金剛石為什么會(huì)反射出五彩繽紛閃光的原因。金剛石在X射線照射下會(huì)發(fā)出藍(lán)綠色熒光。金剛石僅產(chǎn)出于金伯利巖筒中。金伯利巖是它們的原生地巖石，其他地方的金剛石都是被河流、冰川等搬運(yùn)過去的。金剛石一般為粒狀。如果將金剛石加熱到1000時(shí)， 它會(huì)緩慢地變成石墨。1977年山東省臨沭縣岌山鄉(xiāng)常林的一名村民在地里發(fā)現(xiàn)了中國(guó)最大的金剛石（約雞蛋黃大小，右圖）。世界上最大的工業(yè)用金剛石和寶石級(jí)金剛石均產(chǎn)于南非，都超過3100克拉（1克拉=200毫克）其中寶石級(jí)金

3、剛石的尺寸為106.55厘米，名叫“庫(kù)利南”。上個(gè)世紀(jì)50年代，美國(guó)以石墨為原料，在高溫高壓下成功制造出人造金剛石2?，F(xiàn)在人造金剛石已經(jīng)廣泛用于生產(chǎn)和生活中，只是造出大顆粒的金剛石還很困難。第3頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三 金剛石化學(xué)式為c，晶體形態(tài)多呈八面體、菱形十二面體、四面體及它們的聚形，沒有雜質(zhì)時(shí)，無色透明，與氧反應(yīng)時(shí)，也會(huì)生成二氧化碳，與石墨同屬于碳的單質(zhì)。金剛石晶體的鍵角為10928，是一種具有超硬、耐磨、熱敏、傳熱導(dǎo)、半導(dǎo)體及透遠(yuǎn)等優(yōu)異的物理性能，素有“硬度之王”和寶石之王的美稱，金剛石的結(jié)晶體的角度是54度44分8秒。習(xí)慣上人們常將加工過的稱為鉆石

4、，而未加工過的稱為金剛石。 在我國(guó)，金剛石之名最早見于佛家經(jīng)書中。鉆石是自然界中最硬物質(zhì)，最佳顏色為無色，但也有特殊色，如藍(lán)色、紫色、金黃色等。這些顏色的鉆石稀有，是鉆石中的珍品。印度是歷史上最著名的金剛石出產(chǎn)國(guó)，現(xiàn)在世界上許多著名的鉆石如“光明之山”，“攝政王”，“奧爾洛夫”均出自印度。 金剛石的產(chǎn)量十分稀少，通常成品鉆是采礦量的十億分之一，因而價(jià)格十分昂貴。經(jīng)過琢磨后的鉆石一般有圓形、長(zhǎng)方形、方形、橢圓形、心形、梨形、欖尖形等。世界上最重的鉆石是1905年產(chǎn)于南非的“庫(kù)里南”，重3106.3克拉，已被分磨成9粒小鉆，其中一粒被稱為“非洲之星”的庫(kù)里南1號(hào)的鉆石重量仍占世界名鉆首位。 晶體結(jié)

5、構(gòu)：晶胞為面心立方結(jié)構(gòu)，每個(gè)晶胞含有2組8個(gè)C原子。第4頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三 金剛石常呈黃、褐、藍(lán)、綠和粉紅等色，但以無色的為特佳。世界上重量超過620克拉(合124克)的特大寶石級(jí)金剛石共發(fā)現(xiàn)10粒，其中最大的名庫(kù)里南(Cullinan)，重3106克拉(合621.35克)，大小56.510厘米，1905年發(fā)現(xiàn)于南非的普雷米爾巖管。中國(guó)常林鉆石，重158.786克拉，1977年發(fā)現(xiàn)于山東臨沭縣，列為世界名鉆。世界金剛石主要產(chǎn)地有澳大利亞、扎伊爾、博茨瓦納、前蘇聯(lián)、南非、巴西、納米比亞、加納、中非、塞拉利昂和中國(guó)等。在摩氏硬度計(jì)中它是第十類。金剛石第5頁，

6、共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三附：我國(guó)產(chǎn)出的巨粒和大粒金剛石： 1971年以來的二十年中，在我國(guó)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了幾顆50克拉以上和100克拉以上的金剛石，按發(fā)現(xiàn)時(shí)間的先后排列如下： 11971年9月25日，在江蘇省宿遷公路旁發(fā)現(xiàn)一顆重5271克拉的金剛石。 21977年12月21日， 在山東省臨沭縣常林大隊(duì)，女社員魏振芳發(fā)現(xiàn)1顆重158.786克拉的優(yōu)質(zhì)巨鉆，全透明，色淡黃，可稱金剛石的“中國(guó)之最”。被命名為“常林鉆石” 31981年8月15日，在山東郯城陳埠發(fā)現(xiàn)一顆12427克拉的巨粒金剛石。被命名為“陳埠一號(hào)”。 41982年9月，在山東郯城陳埠發(fā)現(xiàn)一顆9694克拉的金剛

7、石。 51983年5月，在山東郯城陳埠發(fā)現(xiàn)一顆9286克拉的金剛石。 61983年11月14日，在山東蒙陰發(fā)現(xiàn)一顆11901克拉的巨粒金剛石，被命名為“蒙山一號(hào)”。金剛石第6頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三 據(jù)1987年資料，中國(guó)主要金剛石成礦區(qū)有：遼東吉南成礦區(qū)，有中生代和中古生代兩期金伯利巖。魯西、蘇北、皖北成礦區(qū)，下古生代可能有多期金伯利巖。晉、豫、冀成礦區(qū)，已在太行山、嵩山、五臺(tái)山等地發(fā)現(xiàn)金伯利巖。湘、黔、鄂、川成礦區(qū)，已在湖南沅水流域發(fā)現(xiàn)了4個(gè)具工業(yè)價(jià)值的金剛石砂礦。 湖南金剛石，產(chǎn)于湖南省常德丁家港、桃源、黔陽等地。湖南金剛石以砂礦為主，主要分布在沅水流域

8、，分布零散，品位低，但質(zhì)量好，寶石級(jí)金剛石約占40。相傳在明朝年間，湖南沅江流域就有零星的金剛石發(fā)現(xiàn)，大規(guī)模的尋礦則始于二十世紀(jì)五十年代。沅江整個(gè)水域均有金剛石分布，但有開采價(jià)值的僅常德丁家港、桃源縣車溪沖、溆浦縣(黔陽)新莊垅、沅陵縣窯頭等4處。 湖南金剛石的顏色深淺不一，內(nèi)外顏色差異明顯，呈帶狀、斑狀分布。其褐色系列金剛石，晶體呈黃褐色，內(nèi)部潔凈，表面有大量的褐色斑點(diǎn)，其褐斑的顏色有黃色、黃褐色、褐色、黑色等，主要分布在金剛石的溶蝕面上，褐色主要由自然界放射性粒子的輻照造成。金剛石總體顆粒小，但質(zhì)地較好，以單晶為主，約占總產(chǎn)量的98%；晶體比較完整，以八面體、十二面體、六八面體為多；絕大多

9、數(shù)晶體淺色透明或呈黃、褐色等；粒重多小于28mg，一般為10.915mg；22%晶體中含包裹體；60%的晶體表面有裂紋，表面溶蝕不重。 第7頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三二、歷史 直到19世紀(jì)中葉，人們還把金剛石視為一種神奇的石頭。在已知的全部大約4200種礦物中，金剛石為什么會(huì)最堅(jiān)硬？金剛石是在何地、如何產(chǎn)生出來的？所有這些，當(dāng)時(shí)的人們還都全然不知。人類同金剛石打交道有悠久的歷史。早在公元1世紀(jì)，當(dāng)時(shí)羅馬的文獻(xiàn)中就有了關(guān)于金剛石的記載。那時(shí)，羅馬人還沒有把金剛石當(dāng)作裝飾用的寶石，只是利用它們無比的硬度，當(dāng)作雕琢工具使用。后來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，金剛石才被當(dāng)作寶石用于

10、飾品，而且價(jià)格越來越昂貴。到了15世紀(jì)，在歐洲的一些城市，如巴黎、倫敦和安特衛(wèi)普(比利時(shí)北部城市)等，已經(jīng)能夠看到一些匠人利用金剛石的粉末來研磨大塊金剛石，對(duì)金剛石進(jìn)行加工。金剛石作為寶石越來越昂貴，然而，對(duì)金剛石的科學(xué)研究卻相對(duì)比較遲緩。一個(gè)重要原因就是，長(zhǎng)期以來始終未能發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)藏有金剛石的“礦山”，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的金剛石全都是在印度和巴西等地的河沙及碎石中靠運(yùn)氣采集到的，數(shù)量極少，十分稀罕。特別是高品質(zhì)的金剛石，極其昂貴，只有王公貴族才享用得起。對(duì)如此昂貴的金剛石進(jìn)行研究，在那樣一種情況下，幾乎是不可能的。 進(jìn)入19世紀(jì)，情況才有了變化。1866年，住在南非一家農(nóng)場(chǎng)的一位叫做伊拉茲馬斯雅可比的少年

11、在奧蘭治河灘上玩耍，無意中撿到一塊重達(dá)21.25克拉(4.25克?？死?，寶石的重量單位，1克拉0.2克)的金剛石原石。那粒金剛石立即被英國(guó)的殖民總督送到巴黎的萬國(guó)博覽會(huì)(18671868)上展覽，并取名為“尤瑞卡”(希臘語，意思是“我找到了”)。第8頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三 聽到在南非發(fā)現(xiàn)金剛石的消息，一時(shí)間有成千上萬的探礦者趕到奧蘭治河，形成了一股尋找金剛石的狂潮。其中有一對(duì)姓伯納特的兄弟，不久就非常幸運(yùn)地在金伯利附近發(fā)現(xiàn)了一座金剛石礦。發(fā)現(xiàn)金剛石礦意義十分重大，通過研究礦山的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，便有可能知道在哪些地點(diǎn)有可能形成金剛石。 產(chǎn)地 如前面所介紹的，伯納特兄

12、弟于1870年發(fā)現(xiàn)了金伯利金剛石礦。正是這一發(fā)現(xiàn)，使人們知道了在哪種巖石中有可能含有金剛石。原來，那是一種在遠(yuǎn)古時(shí)代的巖漿冷卻以后所形成的火山巖。接著，研究者又發(fā)現(xiàn)，在這種火山巖中除了金剛石，還含有被稱為石榴石和橄欖石的兩種礦物。因此，在那些出產(chǎn)石榴石和橄欖石的地點(diǎn)，找到金剛石礦的可能性就比較大。于是，石榴石和橄欖石就成為尋找金剛石的“指示礦物”。 根據(jù)指示礦物來尋找金剛石礦的方法并不是在哪一天突然發(fā)現(xiàn)的。上世紀(jì)70年代，美國(guó)史密森研究所的地球化學(xué)家約翰賈尼在仔細(xì)研究了石榴石和金剛石之間的關(guān)系后發(fā)表了他的研究結(jié)果。但是，在那之前，即上世紀(jì)50年代，德比爾斯公司的地質(zhì)人員早就在根據(jù)指示礦物在世界

13、各地尋找金剛石礦了。目前在世界各地都發(fā)現(xiàn)了金剛石礦。其中，澳大利亞、剛果、俄羅斯、博茨瓦納和南非是著名的五大金剛石產(chǎn)地。第9頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三 美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)的地球物理學(xué)家史蒂文哈格蒂博士在1999年研究了世界各地含有金剛石的熔巖的年代，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些含有金剛石的熔巖至少是在過去7個(gè)不同的時(shí)期在各地噴出的巖漿所形成的，其中最古老的熔巖則是在大約10億年前形成的。在這7個(gè)巖漿噴發(fā)時(shí)期中，以在非洲各地和巴西等地區(qū)于1.2億年前至8000萬年前噴出的巖漿中所含有的金剛石為最多。那時(shí)正值恐龍時(shí)代極盛期的中生代白堊紀(jì)。含有金剛石的熔巖，最晚的，是在2200萬年以

14、前噴出的巖漿形成的。至于在那以后形成的熔巖中是否含有金剛石，則還無法肯定。三、金剛石的性質(zhì)、硬度摩氏硬度10，新摩氏硬度15，顯微硬度10000kg/mm2，顯微硬度比石英高1000倍，比剛玉高150倍。金剛石硬度具有方向性，八面體晶面硬度大于菱形十二面體晶面硬度，菱形十二面體晶面硬度大于六面體晶面硬度。 依照摩氏硬度標(biāo)準(zhǔn)(Mohs hardness scale)共分10級(jí)，鉆石(金剛石)為最高級(jí)第10級(jí)；如小刀其硬度約為5.5、銅幣約為3.5至4、指甲約為2至3、玻璃硬度為6。 等級(jí)1 滑石； 等級(jí)2 石膏；等級(jí)3 方解石；等級(jí)4 螢石等級(jí)；等級(jí)5 磷灰石；等級(jí)6 正長(zhǎng)石；等級(jí)7 石英；等級(jí)

15、8 黃玉； 等級(jí)9 剛玉； 等級(jí)10 鉆石第10頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三 把任何兩種不同的礦物互相刻劃，兩者中必定會(huì)有一種受到損傷。有一種礦物，能夠劃傷其他一切礦物，卻沒有一種礦物能夠劃傷它，這就是金剛石。金剛石為什么會(huì)有如此大的硬度呢？直到18世紀(jì)后半葉，科學(xué)家才搞清楚了構(gòu)成金剛石的“材料”。如前所述，早在公元1世紀(jì)的文獻(xiàn)中就有了關(guān)于金剛石的記載，然而，在其后的1600多年中，人們始終不知道金剛石的成分是什么。直到18世紀(jì)的70至90年代，才有法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫(17431794)等人進(jìn)行的在氧氣中燃燒金剛石的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)得到的是二氧化碳?xì)怏w，即一種由氧和碳

16、結(jié)合在一起的物質(zhì)。這里的碳就來源于金剛石。終于，這些實(shí)驗(yàn)證明了組成金剛石的材料是碳。知道了金剛石的成分是碳，仍然不能解釋金剛石為什么有那樣大的硬度。例如，制造鉛筆芯的材料是石墨，成分也是碳，然而石墨卻是一種比人的指甲還要軟的礦物。金剛石和石墨這兩種礦物為什么會(huì)如此不同？這個(gè)問題，是在1913年才由英國(guó)的物理學(xué)家威廉布拉格和他的兒子做出回答。布拉格父子用X射線觀察金剛石，研究金剛石晶體內(nèi)原子的排列方式。他們發(fā)現(xiàn)，在金剛石晶體內(nèi)部，每一個(gè)碳原子都與周圍的4個(gè)碳原子緊密結(jié)合，形成一種致密的三維結(jié)構(gòu)。這是一種在其他礦物中都未曾見到過的特殊結(jié)構(gòu)。而且，這種致密的結(jié)構(gòu)，使得金剛石的密度為每立方厘米約3.5

17、克，大約是石墨密度的1.5倍。正是這種致密的結(jié)構(gòu)，使得金剛石具有最大的硬度。換句話說，金剛石是碳原子被擠壓而形成的一種礦物。第11頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三四、金剛石的光學(xué)性質(zhì) (1) 光學(xué)鑒定之亮度（Brilliance）金剛石因?yàn)榫哂袠O高的反射率，其反射臨界角較小，全反射的范圍寬，光容易發(fā)生全反射，反射光量大，從而產(chǎn)生很高的亮度。 (2) 閃爍（Scintillation）金剛石的閃爍就是閃光，即當(dāng)金剛石或者光源 、 觀察者相對(duì)移動(dòng)時(shí)其表面對(duì)于白光的反射和閃光。無色透明、結(jié)晶良好的八面體或者曲面體聚形鉆石，即使不加切磨也可展露良好的閃爍光。 (3) 色散或出

18、火（Dispersion or fire）金剛石多樣的晶面象三棱鏡一樣，能把通過折射 、反射和全反射進(jìn)入晶體內(nèi)部的白光分解成白光的組成顏色紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等色光。 (4) 光澤（Luster）剛石出類拔萃般堅(jiān)硬的、平整光亮的晶面或解理面對(duì)于白光的反射作用特別強(qiáng)烈，而這種非常特征的反光作用就叫作金剛光澤。第12頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三五、金剛石的原材料 金剛石的原材料是遠(yuǎn)古時(shí)代的浮游生物？碳是一種常見的元素。動(dòng)植物的體內(nèi)，甚至空氣中，都含有大量的碳。我們的身體也不例外，其中也有大量的碳原子。人體內(nèi)含有大約18%的碳。然而，碳雖然是地面上常見的元素，在地

19、球內(nèi)部，數(shù)量卻十分稀少。通過對(duì)太陽光譜和墜落到地球上的隕石所進(jìn)行的分析，據(jù)推測(cè)，組成地球的化學(xué)元素，最多的是氧，接下來依次是硅、鋁和鐵。這4種元素占到了地球總質(zhì)量的87%；若再加上鈣、鈉和鉀3種元素，則總共占到了96%。剩下的4%，才是包括碳在內(nèi)的其他所有的元素。此外，組成地球的元素，質(zhì)量越大的元素越傾向于聚集在地球的中心。碳是比較輕的元素，集中在地表附近，因而在地球深處基本上不會(huì)有碳。日本東京大學(xué)物性研究所專門研究地球深部結(jié)構(gòu)的八木健彥教授說：“地球自46億年前誕生以來，內(nèi)部存在的碳都是極其稀少的，因此，地球內(nèi)部不會(huì)有很多形成金剛石的原材料?！?另一方面，科學(xué)家通過同位素分析還知道，在構(gòu)成金

20、剛石的材料中，至少有一部分是屬于有機(jī)物遺留下來的碳。這意味著，在幾億到幾十億年前沉積到海底的浮游生物(動(dòng)物和植物)的遺骸，隨著構(gòu)造板塊的運(yùn)動(dòng)，它們從沉積層被帶到地球的內(nèi)部，那里就有可能形成金剛石。八木教授說：“總之，碳在地球內(nèi)部屬于微量元素，數(shù)量如此少，金剛石極其稀少也就不足為奇了?！钡?3頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三六、金剛石和石墨區(qū)別 石墨和金剛石都屬于碳單質(zhì)，他們的化學(xué)性質(zhì)完全相同，但金剛石和石墨不是同種物質(zhì)，它們是由相同元素構(gòu)成的同素異型體. 所不同的是物理結(jié)構(gòu)特征。二者的化學(xué)式都是c，石墨原子間構(gòu)成正六邊形是平面結(jié)構(gòu)，呈片狀。金剛石原子間是立體的正四面體

21、結(jié)構(gòu)，呈金字塔形結(jié)構(gòu)。七、高硬度人造金剛石 美國(guó)通用電器公司的研究和開發(fā)中心合成了單位體積內(nèi)原子密度超過現(xiàn)有任何固體物抽的人造金剛石，其硬度超過了天然金剛石，堪稱世界上最硬的材料。與天然金剛石含有百分之九十九的碳13同位素。據(jù)科學(xué)家觀察，隨著碳13同位素密集程度的增加，原子間的距離會(huì)略微縮小，促使人造金剛石的硬度超過原子排列略顯松散的天然金剛石。在合成人造金剛石的過程中，科學(xué)家們首先通過化學(xué)蒸發(fā)過程將富含碳13同位素的甲烷氣體中的碳元素沉淀成金剛石小碎塊，然后再使用非常高的壓力把這些小碎塊分解，并再結(jié)晶成重量最高達(dá)3克拉的塊狀金剛石。第14頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星

22、期三八、金剛石的開采 原生金剛石是在地下深外處(130-180Km)高溫(900-1300)高壓(45-60)&215；108Pa下結(jié)晶而成的，它們儲(chǔ)存在金伯利巖或榴輝巖中，其形成年代相當(dāng)久遠(yuǎn)。南非金伯利礦，橄欖巖型鉆石約形成于距今33億年前，這個(gè)年齡幾乎與地球同歲；而奧大利亞阿蓋爾礦、博茨瓦納奧拉伯礦，榴輝巖型的鉆石雖說年輕，也分別已有15.8億年和9.9億年了。藏于如此大的地下深處達(dá)億萬年之久的鉆石晶體要重見天日，得有助于火山噴發(fā)，熔巖流將含有鉆石的巖漿帶入至地球近地表處，或長(zhǎng)途遷徒淀于河流沙土之中。前者形成的是原生管狀礦，后者形成的則為沖積礦。這些礦體歷經(jīng)艱辛開采后，還需經(jīng)過多道處理遴選

23、，才可從中獲怪毛坯金剛石。毛坯金剛石中僅有20%左右可作首飾用途的鉆坯，而大部分只能用于切割、研磨及拋光等工業(yè)用途上。有人曾粗略地估算過，要得到1ct重的鉆石，起碼要開采處理250噸礦石，采獲率是相當(dāng)?shù)偷?；如果想從成品鉆中挑選出美鉆，那兩者的比率更是十分懸殊的了。人造金剛石 人造金剛石微粉 第15頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三 用途1：當(dāng)人服食下金剛石粉末后，金剛石粉末會(huì)粘在胃壁上，在長(zhǎng)期的摩擦中，會(huì)讓人得胃潰瘍，不及時(shí)治療會(huì)死于胃出血，是種難以讓人提防的慢性毒劑。在中世紀(jì)的歐洲曾廣泛流行于王公貴族之間。 用途2：地質(zhì)鉆頭和石油鉆頭金剛石 拉絲模用金剛石 磨料用金剛

24、石 修整器用金剛石 玻璃刀用金剛石 硬度計(jì)壓頭用金剛石 工藝品用金剛石 用途3：涂在 音響紙盆上 音箱音質(zhì) 會(huì)大為改善。九、金剛石的礦產(chǎn)資源 人類對(duì)金剛石的認(rèn)識(shí)和開發(fā)具有悠久的歷史。早在公元前3世紀(jì)古印度就發(fā)現(xiàn)了金剛石。自公元紀(jì)年起至今，鉆石一直是國(guó)家與王宮貴族、達(dá)官顯貴的財(cái)富、權(quán)勢(shì)、地位的象征。 世界金剛石礦產(chǎn)資源不豐富，1996年世界探明金剛石儲(chǔ)量基礎(chǔ)僅19億ct，遠(yuǎn)不能滿足寶石與工業(yè)消費(fèi)的需要。20世紀(jì)60年代以來，人工合成金剛石技術(shù)興起，至90年代日臻完善，人造金剛石幾乎已完全取代工業(yè)用天然金剛石，其用量占世界工業(yè)用金剛石消費(fèi)量的90%以上（在中國(guó)已達(dá)99%以上）。金剛石主要生產(chǎn)國(guó)為澳

25、大利亞、俄羅斯、南非、博茨瓦納和扎伊爾等。世界鉆石的經(jīng)銷主要由迪比爾斯中央銷售組織控制。第16頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三 中國(guó)發(fā)現(xiàn)金剛石約在200300年前，在明清朝之際（約17世紀(jì)），湖南省農(nóng)民在河砂中淘到過金剛石。金剛石的地質(zhì)勘查工作始于20世紀(jì)50年代。迄今，在中國(guó)發(fā)現(xiàn)的重量大于90 ct的著名金剛石有6顆，如重約158 ct的“常林鉆石”等。 中國(guó)金剛石礦產(chǎn)資源比較貧乏，通過近50年的地質(zhì)工作，僅在遼寧、山東、湖南和江蘇4省探明了儲(chǔ)量。截至1996年底，中國(guó)保有金剛石儲(chǔ)量2 089.78萬ct，在世界上不占重要地位。在質(zhì)量上，中國(guó)遼寧省所產(chǎn)金剛石質(zhì)地優(yōu)良

26、，寶石級(jí)金剛石產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的70%。20世紀(jì)90年代以來，中國(guó)年產(chǎn)金剛石約1015萬ct，遠(yuǎn)不能滿足本國(guó)消費(fèi)的需要。國(guó)家所需工業(yè)用金剛石99%以上依賴國(guó)產(chǎn)人造金剛石，1997年中國(guó)人造金剛石產(chǎn)量達(dá)4.4億ct，天然工業(yè)用金剛石所占消費(fèi)比重極為有限。 2010年1月遼寧省大連市瓦房店地區(qū)發(fā)現(xiàn)一座大型金剛石礦，預(yù)計(jì)儲(chǔ)量21萬克拉。專家表示，該礦寶石級(jí)別以上的金剛石達(dá)75%左右；世界金剛石儲(chǔ)量第一的澳大利亞，其能夠達(dá)到寶石級(jí)的只有百分之五。另一方面，該礦礦石純度超過世界最著名的南非金剛石礦。 金剛石礦石有巖漿巖和砂礦兩類。已知含金剛石的巖漿巖有金伯利巖、鉀鎂煌斑巖和橄欖巖3種，其中金伯利巖型和鉀鎂

27、煌斑巖型具有工業(yè)意義。第17頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三. 原料的破碎 破碎在微粉生產(chǎn)中占非常重要的位置，它不僅能將粗顆粒破碎成細(xì)顆粒，增加細(xì)粒度的含量，同時(shí)又影響著產(chǎn)品的顆粒形狀；不同的破碎方法會(huì)得到不同的破碎結(jié)果。 近年來，國(guó)外已出現(xiàn)了高效快速破碎金剛石微粉的新方法，而國(guó)內(nèi)微粉原料的破碎目前仍采用球磨（或棒磨法）。破碎法又有干法和濕法之分；濕法破碎較干法破碎的效果更佳。因?yàn)楫?dāng)干法破碎到一定細(xì)度時(shí)容易出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象，降低粉碎效果；濕法破碎，原料始終以料漿的形式存在，易于增加細(xì)粒度的比例。 在微粉生產(chǎn)中，由于選用的破碎設(shè)備不同，破碎的作用原理、工藝參數(shù)亦不相同。因此

28、，僅以球磨破碎法為例來說金剛石原料的破碎過程。球磨機(jī)的合理轉(zhuǎn)速是發(fā)揮其生產(chǎn)能力的重要條件，在筒體直徑相同的情況下，轉(zhuǎn)速愈高所產(chǎn)生的離心力愈大。當(dāng)離心力大于鋼球自身重量時(shí)，鋼球就無法脫離筒體而隨其一同轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)球磨機(jī)無法粉碎物料，即等于球磨機(jī)沒有做功。反之，當(dāng)磨機(jī)轉(zhuǎn)速過低時(shí)，球、料不能提升到一定的高度就滑下來，也達(dá)不到有效破碎物料的目的。 一般認(rèn)為，球磨機(jī)適應(yīng)的工作轉(zhuǎn)速是理論臨界轉(zhuǎn)速的75%88%。第18頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三. 微粉的分選方法 任何一個(gè)生產(chǎn)者想用標(biāo)定了的是篩子選出粒度分布很窄的金剛石磨料是不會(huì)太難的，相反，想得到任何一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的粒度和粒度

29、分布的微粉級(jí)金剛石磨料，則需要解決許多問題，這是因?yàn)樯虡I(yè)性生產(chǎn)金剛石微粉的分選方法很多，不同的生產(chǎn)方法使所得的微分質(zhì)量不同。分選方法大致有6種，即：沉降法、離心法、水析法、水滴分級(jí)法、旋風(fēng)法和篩分法。當(dāng)然 ，各種方法有其固有特性。所以，分選方法的選擇對(duì)金剛石微粉產(chǎn)品的性能有很大的影響。 微粉生產(chǎn)中非常關(guān)鍵的因素有4點(diǎn)，即： a.金剛石細(xì)粉原料的生產(chǎn)方法； b.金剛石原料的破碎及整形方法； c.分選方法的選擇； d.生產(chǎn)過程的技術(shù)管理。 許多生產(chǎn)者可以采用上述任意一種來分選微粉，也可采用2種或3方法聯(lián)合使用來分選微粉。究竟選擇哪種方法，對(duì)于生產(chǎn)者來說這是一個(gè)技術(shù)問題。一般來說，若要生產(chǎn)粒度分布很

30、窄的微粉，則成本將要增加。所以，可以說微粉級(jí)金剛石產(chǎn)品的價(jià)格主要取決于分選方法。目前國(guó)內(nèi)不少微粉生產(chǎn)廠采用沉降法和離心法相結(jié)合的工藝生產(chǎn)微粉，國(guó)外早已普遍采用這兩種方法相結(jié)合的工藝生產(chǎn)微粉。以下主要介紹這兩種微粉生產(chǎn)的分選方法。第19頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三一、沉降法和離心沉降法分級(jí)原理(一)自由沉降 微粉的沉降分級(jí)是根據(jù)同一比重的顆粒因粒徑不同在水中沉降速度亦不同的原理，通過控制其沉降高度和沉降時(shí)間來分級(jí)粒度。 顆粒在水中受到三種力的作用，即顆粒自身重量所產(chǎn)生的重力、水的浮力和介質(zhì)對(duì)顆粒的阻力。顆粒沉降速度、顆粒與介質(zhì)的接觸面積以及水的粘度與摩擦阻力成正比，

31、也就是說，速度大，則接觸面積、粘度和摩擦阻力也大。（二）離心沉降 離心沉降指發(fā)生在離心力場(chǎng)中的自由沉降。對(duì)于微細(xì)顆粒，由于自重很小，在重力場(chǎng)中自由產(chǎn)將的速度很慢。對(duì)于生產(chǎn)W3.5以細(xì)的精微粉，雖然設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、質(zhì)量穩(wěn)定，但生產(chǎn)周期較長(zhǎng)。在離心力場(chǎng)中，向心加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過重力加速度，使微粉運(yùn)動(dòng)的末速度大大提高，從而加快了分機(jī)速度。如分級(jí)W1.0的金剛石微粉，自然沉降15cm的距離需要48小時(shí)才能分選一次。而在離心力的作用下，只需要幾分鐘就可以分選一次，從而大大縮短了生產(chǎn)周期。第20頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三二、沉降分級(jí)方法 沉降法分級(jí)是微粉生產(chǎn)最基本的方法，其

32、優(yōu)點(diǎn)是投資少、上馬快，工藝方法容易掌握，產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定，在現(xiàn)階段是我國(guó)金剛石微粉生產(chǎn)的基本方法。它有3種分級(jí)工藝，即階梯式分級(jí)、單缸式分級(jí)、單缸式沉降與離心沉降相結(jié)合的分級(jí)方法。（一）階梯沉降法分級(jí) 階梯式分級(jí)由于產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，因此，這種工藝方法已失去工業(yè)價(jià)值。（二）單缸沉降分級(jí) 自然沉降法分選杯中的液面位置圖 第21頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三 單缸沉降分級(jí)是利用虹吸管從母缸中由細(xì)到粗的抽取方法，故又稱為虹吸法，如圖所示。這種方法工藝裝備簡(jiǎn)單，操作容易，產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定，所以國(guó)內(nèi)外在超硬材料微粉生產(chǎn)中保留了這種工藝。其操作要點(diǎn)是將料漿投入到母缸內(nèi)，加分選液

33、至限定的高度，將料漿攪勻并使液面 穩(wěn)定；開始計(jì)時(shí)，到達(dá)規(guī)定時(shí)間后用虹吸管抽出上層的溶液，然后再母缸內(nèi)再加分選液至限定高度，如此操作即可獲得一個(gè)級(jí)別的微粉。通過改變沉降時(shí)間，重復(fù)如上所述的循環(huán)操作，又可獲得另一個(gè)級(jí)別的微粉。（三）單缸沉降法與離心沉降法相結(jié)合的分級(jí) 此工藝方法就是利用重力沉降分級(jí)W5以粗的粒級(jí)，由細(xì)致粗的將其分選成單一粒度。為了縮短生產(chǎn)周期，曹勇離心沉降法分選W3.5以細(xì)的精微粉。與分級(jí)粗粒級(jí)一樣，W3.5以細(xì)的微粒也采用此法將其分成單一粒度。沉降法分級(jí)工藝主要參數(shù)是分散劑用量、料漿濃度、分級(jí)時(shí)間、沉降高度等。第22頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三.微粉

34、的質(zhì)量檢測(cè) 實(shí)踐表明，要獲得質(zhì)量好的金剛石微粉必須對(duì)4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制： （1）粗顆粒的尺寸及含量； （2）粒度的分布范圍； （3）顆粒形狀； （4）金剛石的強(qiáng)度。 粒度分布范圍和粗顆粒的尺寸及含量是最主要的。微粉的強(qiáng)度決定于金剛石的內(nèi)在質(zhì)量，也直接影響到破碎后的顆粒形狀。微粉質(zhì)量檢查是保證微粉產(chǎn)品質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要環(huán)節(jié)，只有認(rèn)真地對(duì)待才能生產(chǎn)符合使用要求的高質(zhì)量微粉，滿足用戶需要。第23頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三金剛石原料高溫堿處理水洗烘干干法破碎酸處理水洗超聲波分散處理粒度分級(jí)酸處理水洗粒度檢查稱重、包裝、入庫(kù)濕法破碎金剛石微粉的生產(chǎn)工藝流程圖 附圖：第24頁，共28頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)52分，星期三金剛石破碎料粒度分布標(biāo)準(zhǔn)80以粗的破碎料粒度20/2525/3030/3535/4040/4545/5050/6060/7070/8080以細(xì)的破碎料粒度80/100100