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深度解析:鉆石與石墨前世今生

放大字體  縮小字體 發布日期:2013-12-07  來源:中國碳谷網  作者:中國碳谷網  瀏覽次數:4322
核心提示:在生活中,鉆石同樣有著不菲的價值和超凡的意義,情侶之間互贈的鉆石首飾已經成為愛情的象征。那么,為何只有鉆石才有如此特殊的意義?同樣作為碳的同素異形體,石墨與鉆石又有著怎樣的關聯呢
   對于很多女性來說,鉆石有著非凡的魅力。在生活中,鉆石同樣有著不菲的價值和超凡的意義,情侶之間互贈的鉆石首飾已經成為愛情的象征。那么,為何只有鉆石才有如此特殊的意義?同樣作為碳的同素異形體,石墨與鉆石又有著怎樣的關聯呢?

  鉆石與石墨,前世與今生

  也許你不相信,鉆石與石墨是由同種化學成分組成的?删К撹驳你@石與烏黑的石墨實在相去甚遠。

深度解析:鉆石與石墨前世今生
中國地質大學(北京)珠寶學院院長何明躍

  中國地質大學(北京)珠寶學院院長何明躍教授告訴記者,鉆石和石墨都以碳元素組成,由于形成的溫度和壓力環境的不同,而具有不同的分子結構,故在外觀和物理化學性質上有明顯差異。

  鉆石是由地球深處地幔中的碳元素受到高溫高壓作用結晶形成的。這一過程條件極為苛刻:發生在地表以下150~200公里處,碳元素足夠豐富的地區,需1000~1300攝氏度的高溫,4.5~6萬個大氣壓。

  那么地幔中形成的鉆石又是怎樣被帶到地表的呢?

  何明躍教授介紹,鉆石是在火山噴發運動中被巖漿捕獲帶至地表的。這要符合三個條件,一是巖漿產生的部位低于鉆石儲藏地,二是巖漿能穿越全程到達地表,三是上升的鉆石未被巖漿溶解,由于條件苛刻,能夠到達地表的鉆石很少。

  火山噴發停止后,巖漿冷卻,形成富含鉆石的金伯利巖巖筒或鉀鎂煌斑巖巖墻,即鉆石原生礦(如南非的金伯利巖巖筒、澳大利亞的鉀鎂煌斑巖巖墻)。而后又經過風化作用,鉆石從母巖中被剝離出來,搬運至海濱、河岸等處,沉積形成砂礦床(如納米比亞的沖積礦床)。

  中國地質大學(北京)地球科學與資源學院劉家軍教授介紹,金伯利巖是一種超淺成相、偏堿性超基性巖。由于最早在南非金伯利附近被發現,所以以此命名。巖體產于前寒武紀古老地臺或地盾區,分布于大斷裂構造的次級斷裂中,呈巖管、巖脈、巖墻或巖床狀并斷裂成群產出。

  目前,世界已發現金伯利巖體上萬個,其中含鉆石的占20%~30%,具工業價值的不足5%。在具工業意義的含金剛石(金剛石是鉆石的原石,是一種天然礦物,經過琢磨的金剛石叫鉆石)金伯利巖體中,呈巖管狀產出的占90%,如南非、博茨瓦納、扎伊爾、澳大利亞和中國等。

深度解析:鉆石與石墨前世今生
深度解析:鉆石與石墨前世今生

  劉家軍教授指出,在上世紀70年代以前,人們都以為原生金剛石礦床只產于金伯利巖中。但在上世紀70年代末,這一局面開始被打破。首先是在澳大利亞西北部鉀鎂煌斑巖中找到了金剛石礦床。隨后于1996年在烏茲別克斯坦南魯拉套發現碳酸巖中的金剛石礦化,1998年在加拿大一處云煌巖中也發現了金剛石礦化。鉀鎂煌斑巖、云煌巖、碳酸巖都是一種幔源巖石。這無疑擴大了人們尋找金剛石礦的視野。

  更為重要的是,對于金剛石的找礦已走出了深成巖漿巖的禁區,人們在變質巖中也找到了金剛石的工業礦床。如賦存于元古代深變質巖中的哈薩克斯坦可克切他夫金剛石礦床即為典型代表。

  全球七大洲中,除南極洲外,均發現了鉆石,但已發現有鉆石礦的國家僅約40個,總體上非洲、大洋洲和亞洲鉆石資源較多。據美國礦業局1996年報道,世界鉆石儲量為19億克拉。

  何明躍教授介紹,鉆石產量居于前列的是俄羅斯、博茨瓦納、剛果、加拿大、南非、澳大利亞和安哥拉,這七個國家占到全球鉆石產量的90%以上。其中,俄羅斯產量居于榜首;南非的金伯利巖筒產出了包括最大的鉆石“庫里南”在內的大量世界名鉆;澳大利亞以盛產粉色鉆石著名;加拿大鉆石礦則是近10年的后起之秀。

  另外,印度曾經是最早發現鉆石礦的國家,雖出產了大量名鉆,但早在17世紀左右鉆石礦便已枯竭。

  我國是鉆石資源較少的國家。1950年,在湖南沅江流域首次發現具經濟價值的鉆石砂礦。上世紀60年代,山東蒙陰找到了鉆石原生礦。我國現存發現最大的鉆石——常林鉆石(158克拉)就產自山東。上世紀70 年代初,在遼寧南部瓦房店找到我國最大的原生鉆石礦,儲量大、質量好。

  鉆石具有其他珠寶不可替代的特性

  同樣是礦物,為何鉆石就與眾不同,價格昂貴呢?在何明躍教授看來,鉆石之所以價格昂貴,與其特性是分不開的。

  首先,鉆石硬度高、密度大。鉆石是自然界中已知的最堅硬的物質,摩氏硬度為10。其3.52的密度超過了大部分天然寶石,并且十分穩定。這一性質在重力選礦和鑒定中都非常重要。

  此外,鉆石不但擁有很高的折射率,還具有較高的色散。這兩方面因素,使得鉆石在切磨后展現出耀眼璀璨的光芒。

  鉆石還有較高的導熱率,它的導熱率是銅的5倍。應用這一原理設計的熱導儀可用于鑒別鉆石仿制品。一些天然的藍色鉆石,因為其中含硼元素,還具有導電的性質。

  鉆石性質非常穩定,溫度變化對其體積影響極小,它與強酸強堿都不產生反應。

  鉆石具有親油疏水性,這一性質常用于鉆石分選;水在鉆石表面呈水珠狀而不會散開,這一性質可用于鉆石與仿制品的鑒定。

  高硬度和穩定的化學性質使鉆石的美麗不會隨時間和環境而改變,這是鉆石能夠保值增值的基礎。鉆石形成條件苛刻因此儲量稀少,而且是不可再生性資源。每年進入全球市場的鉆石都受到De beers公司的嚴格控制。所謂物以稀為貴,這是鉆石價格高昂的最重要原因。

  另外,不容忽視的是,鉆石被賦予的獨特文化價值,在歷史上她被王公貴族視為身份地位的象征,而如今又是永恒真愛的象征,是當之無愧的“寶石之王”。

  鉆石開采露天與地下相結合

  何明躍教授告訴記者,鉆石原生礦床,大多是采用露天開采和地下開采相結合的方式:對地表的部分,沿著巖筒直接開挖礦坑,呈階梯狀逐層向下開采,每個臺階都螺旋向下,方便卡車將礦石運出;而地下深部(300米以上),則是先在礦床旁邊打一口豎井,再橫向挖水平巷道通向礦床,通過技術手段使內部礦體破碎崩落,再通過一系列水平和豎直的巷道將礦石運出。

  至于鉆石砂礦床,又分為兩類:一類是古代海灘、古河道中的鉆石礦床,出露在水面以上,可先搬走覆蓋在上面的泥沙,再采用露天開采方式,將礫石送往選礦廠;而另一類礦床位于現代河道的底部,稱為“濕礦床”,則需要先將水抽干或將河流改道,而后再進行露天開采。

  劉家軍教授介紹,開采出來的礦石要先用顎式破碎機和圓錐破碎機破碎,有時也將礦石堆放在露天礦場,自然風化破碎。礦石破碎到3~6厘米后再過篩用滾筒沖洗,除去粘土質。之后可用彈跳選礦法把沖洗后的粗礫分開,對分離出來的粗礫再進行二次破碎和淘洗分離;蛘哂弥亟橘|選礦法,利用鉆石密度比其他礦石大的特性,把礦石放在裝有硅鐵懸浮液的大漏斗狀容器里,含有鉆石的礦石就下沉并從底部倒出。還有淘洗盤選礦法,就是把破碎后的礦石和水混合成泥漿,淘洗盤中轉動的釘齒耙使泥漿混合物成懸浮狀態。包括鉆石在內比重較大的礦物沉到底部,釘齒耙的齒又把它們推到淘洗盤的外緣。而比重較小的物質則浮在表面被帶走。

  經過上面這些粗選,鉆石還不能被完全分離出來,接著就要再進行精選?梢岳勉@石親油斥水的特性,將含有鉆石的礦石均勻的撒落在帶有油脂并不停轉動的膠帶上,使油脂表面粘住鉆石。然后將油脂收集到一個細金屬篩布制成的容器內,放到熱水池中,讓油脂溶化漂走;蛘呃勉@石折射光線好的特點,在黑暗中,讓礦石穿過X射線束,發出熒光,然后通過光電倍增管和壓縮空氣噴射器把精礦石噴射到槽中。

  粗選和精選后,再由具有識別鉆石技能的工人進行手工回收鉆石。

  鉆石加工如刀尖上跳舞

  經過選礦后,盡管這時,人們看到的已經是一顆顆鉆石,但是與具有復雜切割面的鉆石飾品還有很大距離。

  何明躍教授介紹,最初鉆石在印度被發現時,人們認它是上天賜予的禮物,任何的切磨都是對神靈的褻瀆。直至公元前4世紀,才出現切磨鉆石的蹤跡。

 
關鍵詞: 石墨
 
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