当前位置: 首页 » 碳业科技 » 专家论坛 » 正文

深度解析:钻石与石墨前世今生

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-12-07  来源:中国碳谷网  作者:中国碳谷网  浏览次数:3516
核心提示:在生活中,钻石同样有着不菲的价值和超凡的意义,情侣之间互赠的钻石首饰已经成为爱情的象征。那么,为何只有钻石才有如此特殊的意义?同样作为碳的同素异形体,石墨与钻石又有着怎样的关联呢
   对于很多女性来说,钻石有着非凡的魅力。在生活中,钻石同样有着不菲的价值和超凡的意义,情侣之间互赠的钻石首饰已经成为爱情的象征。那么,为何只有钻石才有如此特殊的意义?同样作为碳的同素异形体,石墨与钻石又有着怎样的关联呢?

  钻石与石墨,前世与今生

  也许你不相信,钻石与石墨是由同种化学成分组成的。可晶莹璀璨的钻石与乌黑的石墨实在相去甚远。

深度解析:钻石与石墨前世今生
中国地质大学(北京)珠宝学院院长何明跃

  中国地质大学(北京)珠宝学院院长何明跃教授告诉记者,钻石和石墨都以碳元素组成,由于形成的温度和压力环境的不同,而具有不同的分子结构,故在外观和物理化学性质上有明显差异。

  钻石是由地球深处地幔中的碳元素受到高温高压作用结晶形成的。这一过程条件极为苛刻:发生在地表以下150~200公里处,碳元素足够丰富的地区,需1000~1300摄氏度的高温,4.5~6万个大气压。

  那么地幔中形成的钻石又是怎样被带到地表的呢?

  何明跃教授介绍,钻石是在火山喷发运动中被岩浆捕获带至地表的。这要符合三个条件,一是岩浆产生的部位低于钻石储藏地,二是岩浆能穿越全程到达地表,三是上升的钻石未被岩浆溶解,由于条件苛刻,能够到达地表的钻石很少。

  火山喷发停止后,岩浆冷却,形成富含钻石的金伯利岩岩筒或钾镁煌斑岩岩墙,即钻石原生矿(如南非的金伯利岩岩筒、澳大利亚的钾镁煌斑岩岩墙)。而后又经过风化作用,钻石从母岩中被剥离出来,搬运至海滨、河岸等处,沉积形成砂矿床(如纳米比亚的冲积矿床)。

  中国地质大学(北京)地球科学与资源学院刘家军教授介绍,金伯利岩是一种超浅成相、偏碱性超基性岩。由于最早在南非金伯利附近被发现,所以以此命名。岩体产于前寒武纪古老地台或地盾区,分布于大断裂构造的次级断裂中,呈岩管、岩脉、岩墙或岩床状并断裂成群产出。

  目前,世界已发现金伯利岩体上万个,其中含钻石的占20%~30%,具工业价值的不足5%。在具工业意义的含金刚石(金刚石是钻石的原石,是一种天然矿物,经过琢磨的金刚石叫钻石)金伯利岩体中,呈岩管状产出的占90%,如南非、博茨瓦纳、扎伊尔、澳大利亚和中国等。

深度解析:钻石与石墨前世今生
深度解析:钻石与石墨前世今生

  刘家军教授指出,在上世纪70年代以前,人们都以为原生金刚石矿床只产于金伯利岩中。但在上世纪70年代末,这一局面开始被打破。首先是在澳大利亚西北部钾镁煌斑岩中找到了金刚石矿床。随后于1996年在乌兹别克斯坦南鲁拉套发现碳酸岩中的金刚石矿化,1998年在加拿大一处云煌岩中也发现了金刚石矿化。钾镁煌斑岩、云煌岩、碳酸岩都是一种幔源岩石。这无疑扩大了人们寻找金刚石矿的视野。

  更为重要的是,对于金刚石的找矿已走出了深成岩浆岩的禁区,人们在变质岩中也找到了金刚石的工业矿床。如赋存于元古代深变质岩中的哈萨克斯坦可克切他夫金刚石矿床即为典型代表。

  全球七大洲中,除南极洲外,均发现了钻石,但已发现有钻石矿的国家仅约40个,总体上非洲、大洋洲和亚洲钻石资源较多。据美国矿业局1996年报道,世界钻石储量为19亿克拉。

  何明跃教授介绍,钻石产量居于前列的是俄罗斯、博茨瓦纳、刚果、加拿大、南非、澳大利亚和安哥拉,这七个国家占到全球钻石产量的90%以上。其中,俄罗斯产量居于榜首;南非的金伯利岩筒产出了包括最大的钻石“库里南”在内的大量世界名钻;澳大利亚以盛产粉色钻石著名;加拿大钻石矿则是近10年的后起之秀。

  另外,印度曾经是最早发现钻石矿的国家,虽出产了大量名钻,但早在17世纪左右钻石矿便已枯竭。

  我国是钻石资源较少的国家。1950年,在湖南沅江流域首次发现具经济价值的钻石砂矿。上世纪60年代,山东蒙阴找到了钻石原生矿。我国现存发现最大的钻石——常林钻石(158克拉)就产自山东。上世纪70 年代初,在辽宁南部瓦房店找到我国最大的原生钻石矿,储量大、质量好。

  钻石具有其他珠宝不可替代的特性

  同样是矿物,为何钻石就与众不同,价格昂贵呢?在何明跃教授看来,钻石之所以价格昂贵,与其特性是分不开的。

  首先,钻石硬度高、密度大。钻石是自然界中已知的最坚硬的物质,摩氏硬度为10。其3.52的密度超过了大部分天然宝石,并且十分稳定。这一性质在重力选矿和鉴定中都非常重要。

  此外,钻石不但拥有很高的折射率,还具有较高的色散。这两方面因素,使得钻石在切磨后展现出耀眼璀璨的光芒。

  钻石还有较高的导热率,它的导热率是铜的5倍。应用这一原理设计的热导仪可用于鉴别钻石仿制品。一些天然的蓝色钻石,因为其中含硼元素,还具有导电的性质。

  钻石性质非常稳定,温度变化对其体积影响极小,它与强酸强碱都不产生反应。

  钻石具有亲油疏水性,这一性质常用于钻石分选;水在钻石表面呈水珠状而不会散开,这一性质可用于钻石与仿制品的鉴定。

  高硬度和稳定的化学性质使钻石的美丽不会随时间和环境而改变,这是钻石能够保值增值的基础。钻石形成条件苛刻因此储量稀少,而且是不可再生性资源。每年进入全球市场的钻石都受到De beers公司的严格控制。所谓物以稀为贵,这是钻石价格高昂的最重要原因。

  另外,不容忽视的是,钻石被赋予的独特文化价值,在历史上她被王公贵族视为身份地位的象征,而如今又是永恒真爱的象征,是当之无愧的“宝石之王”。

  钻石开采露天与地下相结合

  何明跃教授告诉记者,钻石原生矿床,大多是采用露天开采和地下开采相结合的方式:对地表的部分,沿着岩筒直接开挖矿坑,呈阶梯状逐层向下开采,每个台阶都螺旋向下,方便卡车将矿石运出;而地下深部(300米以上),则是先在矿床旁边打一口竖井,再横向挖水平巷道通向矿床,通过技术手段使内部矿体破碎崩落,再通过一系列水平和竖直的巷道将矿石运出。

  至于钻石砂矿床,又分为两类:一类是古代海滩、古河道中的钻石矿床,出露在水面以上,可先搬走覆盖在上面的泥沙,再采用露天开采方式,将砾石送往选矿厂;而另一类矿床位于现代河道的底部,称为“湿矿床”,则需要先将水抽干或将河流改道,而后再进行露天开采。

  刘家军教授介绍,开采出来的矿石要先用颚式破碎机和圆锥破碎机破碎,有时也将矿石堆放在露天矿场,自然风化破碎。矿石破碎到3~6厘米后再过筛用滚筒冲洗,除去粘土质。之后可用弹跳选矿法把冲洗后的粗砾分开,对分离出来的粗砾再进行二次破碎和淘洗分离。或者用重介质选矿法,利用钻石密度比其他矿石大的特性,把矿石放在装有硅铁悬浮液的大漏斗状容器里,含有钻石的矿石就下沉并从底部倒出。还有淘洗盘选矿法,就是把破碎后的矿石和水混合成泥浆,淘洗盘中转动的钉齿耙使泥浆混合物成悬浮状态。包括钻石在内比重较大的矿物沉到底部,钉齿耙的齿又把它们推到淘洗盘的外缘。而比重较小的物质则浮在表面被带走。

  经过上面这些粗选,钻石还不能被完全分离出来,接着就要再进行精选。可以利用钻石亲油斥水的特性,将含有钻石的矿石均匀的撒落在带有油脂并不停转动的胶带上,使油脂表面粘住钻石。然后将油脂收集到一个细金属筛布制成的容器内,放到热水池中,让油脂溶化漂走。或者利用钻石折射光线好的特点,在黑暗中,让矿石穿过X射线束,发出荧光,然后通过光电倍增管和压缩空气喷射器把精矿石喷射到槽中。

  粗选和精选后,再由具有识别钻石技能的工人进行手工回收钻石。

  钻石加工如刀尖上跳舞

  经过选矿后,尽管这时,人们看到的已经是一颗颗钻石,但是与具有复杂切割面的钻石饰品还有很大距离。

  何明跃教授介绍,最初钻石在印度被发现时,人们认它是上天赐予的礼物,任何的切磨都是对神灵的亵渎。直至公元前4世纪,才出现切磨钻石的踪迹。

 
关键词: 石墨
 
[ 碳业科技搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]

 
0条 [查看全部]  相关评论

 
推荐图文
推荐碳业科技
点击排行