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金刚石 (Diamond)

一、 矿产名称 金刚石（Diamond）

二、 矿床类型及其分布,金刚石

1. 矿床的成因类型

金刚石(Diamond)矿床按成因可分为原生矿床与次生矿床（砂矿床）两大类。原生矿床又可分为金伯利岩型与钾镁煌斑岩型。砂矿床又可分为河流冲积砂矿、海滨砂矿、残积砂矿、坡积砂矿等，其中最主要的是河流冲击砂矿和海滨砂矿。详见表1。

表1 金刚石矿床类型

类别				矿床特征	实例
类	亚类
原生矿床	金伯利岩型		岩管型	分布在大断裂构造的次级断裂中,沿几组断裂交会部位产出,往往成群出现。矿体呈漏斗状、筒状、柱状，地表面积大于300m²，延伸几百米。属大、中型矿床。矿石类型以金伯利角砾岩和斑状金伯利岩为主，也有金伯利凝灰岩。矿床工业价值大,金刚石	中国山东胜利1号岩管、辽宁42、50号岩管、非洲、苏联等国矿床
			岩脉型	分布在大断裂构造的次级断裂中，一般沿断裂成群产出，组成平行状、雁行状的岩脉带。矿体呈脉状、扁豆状、透镜状、厚数十厘米至1米左右，长数十至数百米。属中、小型矿床。矿石类型为斑状金伯利岩型和细粒金伯利岩型。	红旗1号脉，非洲、苏联等国的矿床
	钾镁煌斑岩型			中国目前尚未发现此种类型的矿床。国外此类矿床分布在西澳大利亚金伯利地区和美国的阿肯色州金伯利地块边缘的断裂活动带中，与超钾质火山岩共生。岩体呈岩管、岩颈、岩床和少量岩墙状，它们成群产出、成带展布。西澳大利亚钾镁煌斑岩可分为橄榄石钾镁煌斑岩和石榴石钾镁煌斑岩两大类。具有角砾状或块状构造，斑状或岩屑、晶屑结构。富含金刚石的是橄榄石钾镁煌斑岩，每百吨矿石含金刚石5~10克拉，宝石级者占6%。	西澳大利亚AK₁钾镁煌斑岩岩管、美国阿肯色州含金刚石“大草原溪”岩管
外生矿床	风化壳碎屑矿床	残积砂矿		在侵蚀所揭露的含金刚石的金伯利岩岩管、含金刚石砂岩和砾岩（古老砂矿）风化时形成的，并为含金刚石岩层的风化的松散产物所构成。在这种含金刚石岩层中，金刚石富集量增加并具备较好的开采条件，在金伯利岩岩管的最上层，有着含矿风化壳并以“黄赭土”来划分，厚达数十米，金刚石可通过洗矿采出	加纳、巴西、印度、南非等国的矿床
		坡积砂矿		在含金刚石的岩层露头以下，在山坡上和高地坡麓附近形成，是重力作用下的碎屑物质位移和雨水及雪水冲刷而成。干燥气候下的大型溶岩洼地中可形成富集的工业矿体
	机械沉积矿床	洪积砂矿		在干旱气候条件下于含金刚石的金伯利岩物理风化松散产物和古老砂矿广泛发育的地区形成	南非
外生矿床	机械沉积矿床	冲积砂矿		产于河流沉积层，可分为古老砂矿和现代砂矿两种。此类矿床分布最广，工业意义大。古老砂矿：主要由古河三角洲沉积物—砾岩、砾石、细砾岩和粗粒砂岩构成，产于各地质时代陆源地层底部，金刚石含量不高现代砂矿：分为河谷砂矿、阶地砂矿、河漫滩砂矿和河床砂矿。金刚石在粗粒沉积物（砾石、细砾、巨砾）、各种底岩岩洞、阶地和河谷急骤褶曲形成的部位富集。金刚石的分布呈不均匀的巢带状，但在近原生来源处，金刚石含量及其规模迅速增加。阶地砂矿是以前侵蚀旋回的河谷砂矿，金刚石往往富集在低（年青）阶地中	南非、中国、印度、南美、澳大利亚、苏联等国矿床
		滨海砂矿		金刚石沿海滨分布。分为岸滩砂矿、阶地砂矿、陆棚砂矿。砂矿长度大，宽度和厚度小，金刚石富集于砾石中，并为砂所覆盖	南非、纳米比亚
		风成砂矿		在干河谷地内的吹蚀作用洼地中形成	纳米比亚

（一） 金刚石原生矿

金刚石原生矿主要产于金伯利岩和钾镁煌斑岩中。金伯利岩的矿物组成有：橄榄石、镁铝榴石、金云母、铬铁矿、铬透辉石、钛铁矿、钙铁矿、磷灰石、碳硅石等。次生交代矿物有：磁铁矿、蛇纹石、绿泥石、方解石等。金伯利岩的构造主要为块状或碎屑状。岩石的密度：一般为2.40~2.75g/cm³。岩石的硬度：一般为2~7(莫氏硬度)。岩石中重矿物（密度大于3.5g/cm³）含量约占1%，即金伯利岩石中约99%的矿物的密度小于金刚石。

金伯利岩的含矿性差别很大。有的较富，有的较贫，有的不含金刚石。一般有工业价值的金伯利岩体只占10~20%。镁煌斑岩是1975年在澳大利亚西部首次发现的一种含金刚石的新型岩石。主要矿物有：橄榄石、透辉石、金云母、斜方辉石、铬尖晶石、白榴石、富钾镁闪石、钙铁矿、磷灰石、硅锆钙钾石、重晶石、红柱石和少量钛铁矿，偶见有镁铝榴石。岩石具斑状结构。

（二） 金刚石砂矿

金刚石砂矿的类型很多。按成因可分为河流冲积砂矿、海滨砂矿、残积砂矿等。其中河流冲积砂矿又可细分为阶地砂矿、河床砂矿、河漫滩砂矿、细谷砂矿等。我国湖南常德金刚石矿属细谷砂矿，山东郯城金刚石矿属残积砂矿。

金刚石砂矿矿石的矿物组成因矿床不同而不尽相同。湖南常德金刚石砂矿矿石中矿物组成如下：主要重矿物有金刚石、黄金、钛铁矿、赤铁矿、磁铁矿、锆英石、金红石、石榴石（镁铝榴石）、水铝石等。主要轻矿物有石英、长石、云母、蛋白石等。

金刚石砂矿中，金刚石的含量变化很大。国外富砂矿每立方米矿石中含金刚石可达几十甚至几百克拉。但目前开采的最低工业品位通常为0.2克拉/米³，开采条件特别好的可降低至0.1克拉/米³。我国目前开采的金刚石砂矿中，金刚石含量很低，仅为4mg/m³左右。

2. 矿床的工业类型

金刚石按杂质含量及某些物理性质（热、光、电性质）的差异，可分为Ⅰ型（普通型）和Ⅱ型（特殊型）两大类。每类又可分为a、b两小亚类。亚类划分的主要依据是杂质氮含量的差异。

3. 矿产的分布情况

据不完全统计，全世界目前保有金刚石储量约21亿克拉。推测储量约30亿克拉。它们只集中在20多个国家。

金刚石储量最大的国家是扎伊尔，为10亿克拉。但扎伊尔金刚石质量较差，宝石级仅为2~5%。储量占第二位的是澳大利亚，为6.8亿克拉。它是一个新兴的金刚石资源大国，但它的金刚石质量也较差，宝石级仅占5~10%。储量居第三位的为博茨瓦纳，其储量大于5亿克拉，且金刚石质量较好，有的矿山宝石级金刚石占80%。原苏联金刚石储量约为2.5亿克拉，占世界第四位。南非、坦桑尼亚、加纳、安哥拉等国储量约为1亿克拉。

世界金刚石的推测储量（不包括我国）

我国是一个有金刚石资源但储量不大的国家。到目前为止，全国具有一定工作程度的金刚石矿区有17个，保有储量约2000多万克拉。主要集中在辽宁、山东、湖南三省。既有原生矿，也有砂矿，但以原生矿为主。原生矿储量占总储量的98%。

表2 世界金刚石的推测储量 单位：万克拉

国名	推测储量	国名	推测储量
扎伊尔	100 000	纳米比亚	2 500
澳大利亚	68 000	莱索托	缺
博茨瓦纳	>50 000	巴西	1 500
原苏联	25 000	中非	1 000~1 500
南非	>10 000	利比里亚	1 000
坦桑尼亚	14 000	委内瑞拉	1 000
加纳	5 000~10 000	印度	1 000
安哥拉	5 000~10 000	圭亚那	500~1 000
塞拉利昂	5 000	象牙海岸	300~500
儿内拉	2 500~3 000	印度尼西亚	300

三、矿床的主要工业指标

我国对金刚石原生矿床和砂矿床评价的工业指标如表3和表4所示。

表3 金刚石原生矿床一般工业要求

项目	岩脉型		岩管型		矿床实例
项目	低指标	高指标	低指标	高指标	山东701矿 (岩脉型)	辽宁复县矿 (岩管型)
边界品位, mg/m³	20	40	10	20	20	10
工业品位, mg/m³	30	60	15	30	30	1.5
最小回收颗粒直径, mm	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
坑道进尺米毫克值, mg/m	30	60			15

注：1.某些原生矿区（或矿段），品位较贫而规模较大，采用低指标；对于品位较富的矿区或矿段，可采用高指标，但同时还要考虑金刚石质量的好坏。

2.当含金刚石岩脉的厚度小于0.2m，且品位较富、质量较好时，可采用“坑道掘进米毫克值”计算储量。

3.表中原生矿指标，只适用于急倾斜含矿岩体或岩脉型矿床。

表4 我国对金刚石砂矿床评价的工业指标

项目	一般要求	实例
项目	一般要求	湖南常德金刚石矿	山东郯城金刚石矿
边界品位，mg/m³	1.5	1.5	1.5
工业品位, mg/m³	2	2	2
可采厚度， m	0.2~0.6	0.6	0.2

国外富的砂矿每m³含金刚石高达几十甚至几百克拉，但目前开采的最低工业品位通常为0.2克拉/ m³，开采条件好的甚至可以降至0.1克拉/ m³。我国目前实际开采的两个砂矿床的品位仅为4mg/ m³。

四、矿石性质

1、矿石的矿物组成

根据金刚石矿床的类型不同，矿石的矿物组成有很大区别。

(1)、原生矿床

金伯利岩型：目前世界上的金刚石原生矿主要产于金伯利岩中。金伯利岩是一种角砾云母橄榄岩，因1870年首先发现于南非的金伯利地区而得名。金伯利岩属超基性岩，主要化学组成为：SiO₂含量35%左右，MgO含量30%左右。其它化学成份比较稳定。在金伯利岩中，金刚石与镁铝榴石为标型矿物，它们是在高温高压下形成的。金刚石生成的压力大于镁铝榴石，因此含镁铝榴石的金伯利岩不一定含金刚石，但含金刚石的金伯利岩总含有镁铝榴石。组成金伯利岩的原生矿物有：橄榄石、镁铝榴石、金云母、铬铁矿、铬透辉石、钛铁矿、钙钛矿、磷灰石、碳硅石等。次生交代矿物有：磁铁矿、蛇纹石、绿泥石、方解石等。

钾镁煌斑岩型：这是一种含金刚石的新型岩石。1975年在澳大利亚西部发现。钾镁煌斑岩的化学组成为：属超基性（MgO含量20~30%）到基性（MgO含量5%或更少）岩。K₂O含量很高，达4~12%（金伯利岩中K₂O含量仅为0.3~1%），K₂O/Al₂O₃的比值大，平均为1.2（金伯利岩中为0.2）；K₂O/Na₂O的比值大，通常＞10（金伯利岩中为2.5），SiO₂饱和至过饱和。主要矿物有橄榄石、透辉石、金云母、斜方辉石、铬尖晶石、白榴石、富钾镁闪石以及钙钛矿、磷灰石、硅锆钙钾石、重晶石、红柱石、钛铁矿等，偶见镁铝榴石。

(2)、砂矿床

河流冲击砂矿：这类砂矿工业意义最大，分布最广。它沿古代或现代河流产出。富矿出现于河流拐弯处和下游地区。矿床经常位于冲积层底部，其中常伴随有橄榄石、钛铁矿、镁铝榴石等重矿物。我国金刚石砂矿多属此类型。主要分布于湖南沅江流域、山东沂沭河流域以及辽宁复州河流域。

海滨砂矿：这类砂矿是河流带来的金刚石受海浪、潮汐以及岸流作用重新分选富集而形成的。往往在河流入海处沿海岸线呈带状分布，金刚石特别富集在海滨砂丘附近。含矿层厚度由数厘米至数米。品位不等，有些矿床品位可达50~100克拉/ m³。颗粒一般不大，但质量好，有些矿床宝石级金刚石高达90%。加纳和纳米比亚都是这类砂矿的著名产地。

残积砂矿：在以风化作用为主的条件下，含金刚石岩石露头处逐渐形成残积层。覆盖层中轻的和可溶的组份被地表水或地下水带走，岩石露头地带就形成残积砂矿。这类砂矿一般规模小，品位低。我国山东郯城金刚石矿就属此类型。

总之，各类型的金刚石砂矿常常伴随有橄榄石、钛铁矿、镁铝榴石、玛瑙、燧石等矿物。砾石以石英为主。

2. 目的矿物的矿物特征（物化性质）

金刚石的化学成份为C，与石墨同是碳的同质多象变体，它是自然界已发现的最硬的矿物。金刚石是一种极稀有、贵重的非金属矿物。其性质如表5所示。Ⅰ型和Ⅱ型金刚石的特征比较如表6所示。

表5 金刚石的性质

类别	性质	性质描述
矿物成分	化学组成	C, 是碳在高温高压下的结晶体
矿物成分		Si, Mg, Al, Ca, Ti, Fe等，总含量约0.001~4.8%
矿物晶体	晶体构造	等轴晶系。单位晶胞中，C原子具有高度的对称性。C原子位于四面体的角顶及中心。C—C原子间为共价键，配位数为4，键间夹角为109⁰28^‘，C原子间距为1.54×10^-10m，晶胞参数为3.56×10^-10m
矿物晶体	常见晶形	八面体和菱形十二面体以及其聚形为主
力学性质	硬度	莫氏硬度为10，显微硬度为98654.9MPa(10060kg/mm²)
	脆性	较脆，在不大的冲动力下会沿晶形解理面裂开
	密度	质纯、结晶完好的为3520 kg/m³，一般为3470~3560 kg/m³
	解理	具有平行八面体的中等或完全解理，平行十二面体的不完全解理
	断口	贝壳状或参差状
光学性质	颜色	纯净者为无色透明，但较少见。多数呈不同颜色，如黄、绿、棕、黑色等
	光泽	金刚光泽，少数呈油脂光泽、金属光泽
	折光率	2.40~2.48。其中对黄光2.417，对红光2.402，对绿色2.427，对紫光2.465
	透明度	纯净者透明，一般为透明、半透明、不透明
	异常干涉色	等轴晶系矿物在正交偏光镜下的干涉色应为黑色，但很多金刚石呈异常干涉色，如灰色、黄色、粉红色、褐色等
	发光性	在阴极射线下发鲜明的绿、天蓝、蓝色荧光，在X射线下发中等或微弱的天蓝色荧光，在紫外线下发鲜明或中等的天蓝、紫、黄绿色荧光，在日光曝晒后至暗室内发淡青蓝色磷光
热学性质	热导率	一般为138.16W/(m·K)。但Ⅱ_a型金刚石的热导率特别高，在液氮温度下为铜的25倍，并随温度的升高而急剧下降。如：室温时为铜的5倍，200℃时为铜的3倍
	比热容	随温度的升高而增大。如：-106℃时为399.84J/(kg·k)，107℃时为472.27J//(kg·k)，247℃时为1266.93J/(kg·k)
	热膨胀性	低温时热膨胀系数极小，随温度的升高，热膨胀系数迅速增大。如-38.8℃时线膨胀系数近于0，0℃时为5.6×10^-7,30℃时为9.97×10^-7, 50℃时为12.86×10^-7
	耐热性	在纯氧中燃点为720~800℃，在空气中为850~1000℃，在纯氧下2000~3000℃转化为石墨
磁电性质	磁性	纯净者非磁性。某些情况下由于含有磁性包裹体而显示一定磁性
	相对介电常数	15℃时为16~16.5
	电导率	一般情况下是电的不良导体。电导率为0.211×10^-12~0.309×10^-11s/m。随温度的升高，电导率有所增大。Ⅱ_b型金刚石具有良好的半导体性能，属P型半导体
	摩擦电性	与玻璃、硬橡胶、有机玻璃表面摩擦时产生摩擦电荷
表面性质	亲油疏水性	新鲜表面具有较强的亲油疏水性，其润湿接触角为80⁰~120⁰
化学性质	化学稳定性	耐酸耐碱，化学性质稳定。高温下不与浓HF、HCl、HNO₃发生反应，只有在Na₂CO₃、Na₂NO₃、KNO₃的熔融体中，或与K₂Cr₂O₇和H₂SO₄的混合物一起煮沸时，表面才稍有氧化

表6 Ⅰ型和Ⅱ型金刚石特征比较

类别	Ⅰ型		Ⅱ型
	Ⅰ_a型	Ⅰ_b型	Ⅱ_a型	Ⅱ_b型
含氮量	0.1~0.2% 呈小片状存在。天然金刚石中98%属于此类	少量以分散的顺磁性氮存在。人造金刚石属于此类	极少呈游离态	几乎不含
导热性	较好, 热导率为Ⅱa型的1/3		极好, 热导率室温下为铜的3倍	较好
导电性	不良导体		不良导体	P型半导体
导光性	差		好
双折射	能观察到		观察不到
X射线衍射	显示出附加的斑点和条纹		正常
红外线区吸收	在波长为3~13μm范围内吸收		在波长为3~6μm范围内吸收
紫外线区吸收	在波长小于0.3μm时吸收		在波长小于0.225μm时吸收
晶体特征	多为平面晶体,具有较好的几何形态		多为曲面晶体,或平面一曲面晶体,解理好

五、工艺特性及主要用途

1. 工艺特性

(1) 力学性质

硬度：金刚石是目前已知自然界中最硬的物质，其相对硬度（莫氏硬度）为10，显微硬度（正方锥压入法）为98588MPa。金刚石绝对硬度是石英的1000倍，是刚玉的150倍。金刚石的产地、矿床、颜色不同，其硬度不同。同一金刚石不同晶面上硬度也不同。

脆性：金刚石虽然很硬，但性脆，在一定的冲击力下会沿晶形解理面裂开。金刚石的脆性与晶体的内应力、裂缝及其它缺陷有关。晶体的内应力愈大，具有裂缝和其它缺点的晶体，在较低的冲击下就能被劈开。

密度：金刚石的密度一般为3.47~3.56g/cm³，质纯、结晶完好的金刚石密度为3.52g/cm³。金刚石的颜色不同，晶体中包裹体的种类和数量不同，密度也不同。

解理：金刚石具有平行（111）面的中等解理和平行（110）、（221）面的不完全解理。

断口：金刚石的断口具有很复杂的结构，但常以贝壳状或参差状为特征。

(2) 光学性质

颜色：纯净的金刚石无色，但比较少见。多呈不同颜色，如黄色、绿色、棕色、玫瑰色、蓝色、灰色、黑色等。金刚石的颜色与所含杂质及结构缺陷有关。

光泽：金刚石常具有金刚光泽，但少数为油脂光泽、玻璃光泽，甚至无光泽。这是由于长期的化学腐蚀、射线影响、外来物质侵入以及表面为其它物质覆盖等所致。

透明度：纯净的金刚石晶体是透明的，但有些金刚石为半透明，甚至不透明。

折光率：纯净者达2.40~2.48，在透明矿物中折光率最高。折光率愈高，对光的反射力愈强。经过特殊设计和加工的金刚石，可以把射入各个面和射入内部的光线几乎全部反射出去。

色散性：金刚石具有高度的色散性，其色散系数达0.063，也是透明矿物中的最大者。色散系数愈大，分光效果愈好。当一束白光射入琢磨好的金刚石中时，因色散效应，可分成不同颜色的光，使得金刚石光彩夺目。

异常干涉色：等轴晶系矿物在正交偏光镜下的干涉色应为黑色，但很多金刚石呈异常干涉色，如灰色、黄色、粉红色、褐色等。

发光性：金刚石在阴极射线下发鲜明的绿色、天蓝色、蓝色荧光；在X射线下发中等亮度或较微弱的天蓝色荧光；在紫外线下发鲜明或中等亮度的天蓝色、紫色、黄绿色荧光；日光曝晒后在暗室里发淡青蓝色磷光。

(3) 热学性质

热导率：金刚石是较好的热良导体，其热导率不等，一般为138.16W/(m.K)。Ⅱa型金刚石热导性特别好，在液氮温度下为铜的25倍，室温下为铜的5倍，具有超导热性。

热膨胀性：金刚石在低温时线膨胀系数极小，随温度升高线膨胀系数迅速增大。

耐热性：金刚石在纯氧中燃点为720~800℃，在空气中燃点为850~1000℃，在纯氧中2000~3000℃转化为石墨。金刚石燃烧时火焰呈蓝色。

(4) 磁电性能

磁性：纯净的金刚石为非磁性，当含有磁性包裹体时具有一定磁性。

电导率：一般情况下，金刚石是电的不良导体，电导率小，为0.211×10^-14~0.309×

10^-13S/m。随着温度的升高，电导率有所增大。2b型金刚石具有良好的半导体性能。

光电导性：当用波长为2100×10^-7~3000×10^-7mm的紫外线照射金刚石时，发现金刚石中有光电流。当用红外线和紫外线同时照射时，其光电流增大近2倍。在同样情况下Ⅱ型金刚石的光电流比Ⅰ型金刚石大若干数量级。

介电常数：金刚石的相对介电常数在15℃时为16~16.5，其数据随测定时的电场强度、频率和室温而异。

摩擦电性：金刚石与玻璃、硬橡胶、有机玻璃表面摩擦时均产生摩擦电荷。摩擦电荷的符号为正，大小随摩擦时间而异。当摩擦时间60s时，摩擦电荷约为+3×10^-9~10×10^-9C。

(5) 表面性质

金刚石表面具有较强的亲油性，其新鲜表面润湿接触角为80~120°。自然界中的金刚石表面往往被污染，因而润湿触角变小。

(6) 化学性质

金刚石具有很好的化学稳定性，耐酸、耐碱，高温下也不与浓的HF、HCI、HNO₃反应。只有在NaCO₃、KNO₃的熔融体中，或与K₂Cr₂O₇和H₂SO₄的混合物一起煮沸时，表面才稍微有氧化。

2. 主要用途

金刚石的主要用途可分为装饰品用和工业用两大方面，分述如下：

对装饰用的金刚石质量要求很高。要求晶形完整，无色或色彩鲜艳，透明度高，无裂隙和杂质。一般晶体愈大，价值愈高。颜色愈淡，价值愈高。对彩色金刚石来说，色调愈浓，价值愈高。

工业用金刚石：对于Ⅰ型金刚石，主要是利用它的高硬度、高耐磨性。对于Ⅱ型金刚石，主要是利用它的良好的导热性和半导体性能。工业用金刚石的主要用途如表7。

六、产品质量标准

1. 有用元素及主要伴生元素对原料的影响

金刚石作为装饰品经琢磨后称为钻石，钻石是四大高档宝石之一。钻石的化学成份为碳，在钻石中几乎总含有Si、Al、Ca、Mn，经常发现有Na、Ba、Fe、Cr、Ti等元素。在钻石中根据瑕疵杂质大小、多少、颜色等方面情况，来划分钻石的等级。

工业用的金刚石可根据其杂质含量进行分类，亚类的划分主要依据杂质氮含量的差异。详见表6。

2. 金刚石产品质量标准

我国天然金刚石部颁标准（JC220—79）中规定的天然金刚石产品质量标准如表8所示。

表7 工业用金刚石的主要用途

颗粒大小	制品名称	用途
大颗粒金刚石	金刚石刀具 (车刀、刻线刀)	用于超硬材料和高精度机械零件的加工。其特点是寿命长，加工精度高，甚至可以车代磨
	金刚石拉丝模	用于抽制坚硬、极细的金属丝（如钨丝等）。其特点是模具耐用度高，效率高，拉丝产品质量好
	金刚石钻头（地质钻头、石油钻头）	用于地质和石油钻探。其特点是钻进速度快，所取岩心质量好，钻进成本低
	金刚石修正工具（砂轮刀、金刚石笔、金刚石修正滚轮）	用于修正砂轮的工作表面，使其具有要求的工作精度和特定形状
	金刚石测头（硬度计压头、表面光洁度压头）	用于测试材料的硬度、表面光洁度等。其特点是寿命长、测量精度高
	金刚石玻璃刀	用于刻划玻璃，是切割各种玻璃的最好工具
	金刚石电子器件（金刚石散热片、整流器、三级管等）	Ⅱa型金刚石用于制造微波和激光器件的散热片。其特点是比铜散热片优越。如微波输出功率比铜高数倍 Ⅱ_b型金刚石用于制造金刚石整流器、金刚石三极管、金刚石温度计等。其特点是耐高温、灵敏度高
小颗粒金刚石	金刚石砂轮	用于磨削硬质合金及其他脆、硬的难加工材料。其磨削能力比碳化硅高10000倍
	金刚石锯片	用于切割贵重、硬、脆的半导体材料、陶瓷材料、石材、混凝土等。其特点是切缝宽度小，切片光洁度高
	金刚石磨头	用于难加工材料的内圆磨削、牙医工具的磨削等
	金刚石珩磨油石	用于加工汽车、飞机的发动机汽缸等
	金刚石微粉研磨膏	用于抛光或研磨硬质合金模具、光学玻璃、宝石、轴承等

表8 我国天然金刚石产品质量部颁标准（JC220—79）

用途

品级

晶体特征

规格，克拉/粒

工

艺

品

用

金

刚

石

一级品

晶体完整，形状为八面体、十二面体；

颜色为无色、天蓝色、浅粉红色、无色略带淡黄色；

透明；

不允许有裂纹和包裹体

>6.00

6.00-3.01

3.00-1.00

二级品

晶体完整度不限，形状不限，最小的两个垂直径长之比不小于1：2；

颜色为无色、天蓝色、蓝色、淡粉红色、粉红色、淡黄色；

透明或半透明；

晶体表面允许有裂纹和包裹体，但这些缺陷伸入晶体不得大于晶体最小径长的1/4；

晶体内部允许有2-3点直径不大于0.5mm的包裹体，允许有裂纹，但沿裂纹延伸方向分离晶体后所得最大部分不小于原晶体的3/4，且此部分无裂纹和包裹体

>3.00

3.00-1.01

1.00-0.51

0.50-0.1

拉

模

丝

用

金

刚

石

一级品

晶体完整，形状为八面体，十二面体、过渡型晶体和外形为圆形、椭圆形之晶体；

颜色为无色、淡黄色、浅绿色；

晶体的最小径长不小于1.4mm；

透明；

不允许有裂纹和包裹体；

0.2克拉/粒以上的晶体表面允许有色斑和深度不大于0.5mm的蚀坑

0.1-0.15

0.16-0.20

0.21-0.30

0.31-0.40

0.41-0.55

0.56-0.70

0.71-0.85

0.86-1.00

1.01-1.25

二级品

晶体形状为八面体、十二面体、过渡型晶体和外形为圆形、椭圆形之晶体；

颜色为无色、浅黄色、黄色、浅绿色、浅棕色、棕色；

晶体的最小径长不小于1.4mm，但浅棕色、棕色的晶体最小径长不小于2.0mm（即不小于0.2克拉/粒）；

晶体表面允许有包裹体，但伸入晶体不得大于晶体最小径小的1/4；

允许有裂纹，但沿裂纹延伸方向分离晶体后所得最大部分不得小于原晶体的3/4，且此部分无裂纹和包裹体

0.1-0.15

0.16-0.20

0.21-0.30

0.31-0.40

0.41-0.55

0.56-0.70

0.71-0.85

0.86-1.00

1.01-1.25

车刀用金刚石

晶形完整，晶体形状为十二面体、弧形八面体、过渡型晶体和外形为圆形、椭圆形之晶体；

晶体最小径长不得小于4mm；

颜色为无色、浅绿色、浅黄色、黄色、浅棕色；

透明；

不允许有裂纹，晶体表面允许不大于0.5mm的包裹体和蚀坑

0.70-0.85

0.86-1.00

1.01-1. 25

1.51-2.00

2.01-3.00

刻线刀用金刚石

晶体完整，形状为长形；

颜色为无色、浅绿色、浅黄色、黄色、浅棕色；

透明或半透明；

晶体一端不允许有裂纹和包裹体，另一端允许有不影响使用的微小裂纹和不大于0.3mm的包裹体

0.1-0.20

0.21-0.30

0.31-0.40

0.41-0.55

硬

度用

计金

压刚

头石

晶体完整,形状为十二面体、弧形八面体和过渡型晶体；

颜色为无色、浅绿色、浅黄色、黄色、浅棕色、棕色；

透明和半透明；

不允许有裂纹，允许有不大于0.5mm的包裹体

0.1-0.20

0.20-0.30

地

质

钻

头

和

石

油

钻

头

用

金

刚

石

一级品

晶体完整,形状为十二面体、弧形八面体或过渡型晶体；

颜色为无色、浅黄色、浅绿色、浅棕色；

透明或半透明；

不允许有裂纹，允许晶体内部有微小包裹体

1-3

4-10

11-20

21-30

31-40

41-60

61-80

81-100

二级品

晶体较完整，形状为八面体、十二面体或过渡型晶体；

颜色不限（绿豆色除外）；

透明度不限；

无裂纹，晶体内部允许有微小包裹体

1-3

4-10

11-20

21-30

31-40

41-60

61-80

81-100

砂

轮

刀

用

金

刚

石

一级品

晶体完整的八面体、十二面体或过渡型晶体；

颜色不限；

透明或半透明；

顶角处不得有裂纹和包裹体，晶体内部可有不大于0.5mm的包裹体，但不得有裂纹

0.30-0.45

0.46-0.60

0.61-0.80

0.81-1.00

1.01-1. 25

1.26-1.50

1.51-2.00

2.01-3.00

二级品

具有5个以上天然有用顶角的八面体、十二面体或过渡型晶体；

颜色不限；

透明或半透明；

有用顶角处不允许有裂纹，其他部位允许有少量的包裹体和微小的裂纹

0.30-0.45

0.46-0.60

0.61-0.80

0.81-1.00

1.01-1.25

1.26-1.50

1.51-2.00

2.01-3.00

砂轮刀用金刚石

三级品

晶体形状不限,具有3个以上天然有用顶角;

颜色不限;

透明或半透明(黑色和浅棕色例外);

有用顶角处不允许有裂纹,其他部位允许有包裹体和微小裂纹

0.30-0.45

0.46-0.60

0.61-0.80

0.81-1.00

1.01-1.25

1.26-1.50

1.51-2.00

2.01-3.00

玻璃刀用金刚石

晶体完整,形状为十二面体、八面体和过渡型晶体;

颜色不限;

透明或半透明;

不允许有裂纹,晶体内部允许有微小包裹体

10-20

21-30

31-40

41-60

61-80

81-100

金用

刚金

石刚

笔石

非片状晶体,具有1个以上顶尖;

颜色不限(绿豆色除外);

透明或半透明;

有用顶尖处不得有裂纹,允许有微小包裹体

1-5

5-10

11-15

修

整金

器刚

用石

非片状晶体;

透明或半透明

20-40

41-70

磨金

料刚

用石

凡不能满足以上各种用途的金刚石,均作为磨料用金刚石

七、综合利用工艺技术

1. 综合利用技术方法及工艺流程

（1）选矿方法

金刚石矿石的原矿品位极低，要从含量如此低的原矿中选取得金刚石颗粒，必须采用粗选、精选两阶段选别和多种选矿方法。金刚石的主要选矿方法如表9所示。

（2）选矿原则流程

金刚石选矿流程的选择主要取决于原矿的性质、选矿厂的规模等因素。合理的选矿流程应满足以下基本要求：保护金刚石晶体，使其破损最小；确实合适的选别粒度上限和下限；得到最高的回收率；尽可能地综合回收有用伴生矿物。

粗选原则流程：对原生矿石采用多段破碎、磨矿的原则流程如图1所示；原生矿石在破碎磨矿采用自磨工艺流程，可简化流程，节省基建投资，降低生产成本，其原则工艺流程如图2所示。对金刚石砂矿石的粗选流程比原生矿石简单，不需要破碎、磨矿，只需进行洗矿、筛分、脱泥，即可进入粗选，其原则流程如图3所示。

精选原则流程：金刚石矿石的精选流程，原生矿与砂矿基本相同。一般是粗粒级采用X—光电选、油膏选、选择性磨矿筛分、手选等方法处理；中粒级采用表层浮选、磁选、电选、选择性磨矿筛分等方法处理；小于1mm的细粒级采用化学处理、泡沫浮选、磁流体静力分选、重液选等方法处理。其原则流程如图4所示。

表9 金刚石的主要选矿方法

选别阶段	选矿方法	分选原理	主要特点	适用粒度范围,mm
粗选	淘洗盘选矿	金刚石与脉石的密度差异	设备构造简单，可就地制造；回收率高，可达98~99%；耗水量少	30~0.5
	跳汰选矿	金刚石与脉石的密度差异	工艺过程简单，操作管理方便；分选效果好，回收率高（97~100%），精矿产率低（2~5%）；但耗水量大（50~100t/h）；生产能力较低（10~15t/h）	30~0.5
	重介质选矿	金刚石与脉石的密度差异	分选效率最高，重矿物与金刚石的回收率均可达100%；生产能力大，可达80~90t/h；但整个工艺过程较复杂；设备磨损快（采用重介质旋流器时）	40~0.3
精选	X光电选矿	金刚石与脉石的荧光性差异	分选效率高，回收率可达100%；设备自动化程度高，但设备构造复杂，维修要求高；设备价格较贵	30~0.2
	油膏选矿	金刚石与脉石的亲油疏水性差异	分选效果较好，回收率90~98%；精矿产率低（0.5%左右）；但影响分选效果的因素较多；操作较为麻烦；存在亲油性差的金刚石时分选效果显著变坏	20~0.5
	表层浮选	金刚石与脉石的亲油疏水性差异	设备构造简单；分选效果与油膏选矿相近，但精矿产率比油选高；生产能力小	2~0.2
	磁力选矿	金刚石与脉石的磁性差异	当原矿中含有较多的磁性矿物时采用	3~0.2
	电力选矿	金刚石与脉石的导电性差异	回收率90%左右，精矿产率较大；要求严格的操作条件；分选效果难以稳定	3~0.2
	重液选矿	金刚石与脉石的密度差异	按密度分选的精确度高；选别粒度下限低，可达0.02~0.03mm；但重液价格昂贵，且多数重液有毒，只适用于处理量很小的精选作业	>0.02
	化学处理（碱熔法）	金刚石与脉石的化学稳定性差异	精矿产率小，回收率高；但NaOH用量大[物料：NaOH=1：（3~10）]，成本较高	1~0.2
	泡沫浮选	金刚石与脉石的表面疏水性差异	精矿产率低（0.2~0.3%），回收率较高（90~95%）捕收剂：煤油、柴油、黑药pH=7~9	0.5~0.2
	磁流体静力分选	金刚石与脉石的密度和磁性的综合差异	精矿产率低，回收率95%左右，精矿品位95%左右分选介质：MnCl₂、Mn（NO₃）₂等	0.5~0.2
	选择性磨碎筛分	金刚石与脉石的耐磨性差异	是减少进入精选的粗精矿量的有效方法，但晶体不完整和有缺陷的金刚石容易被磨碎，一般应在回收了大颗粒金刚石后再采用	<10
	手选	金刚石与脉石的光泽、硬度、晶形等差异	是得到金刚石产品的最终工序	>1

2. 开发生产实例

(1) 原生矿选矿实例

① 山东蒙阴金刚石矿二选厂

山东蒙阴金刚石矿是我国第一个金刚石原生矿。它既有岩脉、又有岩管。目前共建成三座选矿厂，即一选厂（1970年投产）、二选厂（1976年投产）、自磨试验厂（1976年投产）。以下介绍二选厂。

生产能力：10万克拉/a。

原矿性质：该厂处理的矿石为岩管矿石。分为斑状镁铝榴石金云母金伯利岩和细粒金云母金伯利岩两种类型。矿石中主要矿物有金刚石、橄榄石（已蚀变为蛇纹石）、金云母、镁铝榴石、铬镁铝榴石、铬尖晶石、钙钛矿、磷灰石等。矿石中金刚石粒度较小，主要集中于细粒级，-2mm粒级约占57%，且晶体原生破损较严重。主要晶体为菱形十二面体和八面体。原矿平均品位为139mg/m³。斑状镁铝榴石金云母金伯利岩的品位比细粒金云母金伯利岩高。

选矿流程：该厂采用的是多段破碎磨矿多段选别流程。工艺流程如图5所示。该厂为4段破碎磨矿。粗选为淘洗盘分选与泡沫浮选相结合，其中淘洗盘处理20—0.5mm物料，泡沫浮选处理-0.5mm物料。泡沫浮选的药剂制度如下：捕收剂—煤油与柴油，比例1：1，总用量800g/t；起泡制——松醇油，用量50g/t。精选采用油选、表层浮选（粒浮）、化学处理、磁选、磁流体静力分选、手选等多种方法。该厂流程特点是粗选中采用了泡沫浮选，精选中采用了磁流体静力分选、分选粒度下限降至0.2mm。

分选指标：金刚石回收率80%左右。

金刚石金刚石

最终尾矿

② 坦桑尼亚威廉逊金刚石公司选矿厂

生产能力：该厂1956年投产。设计生产能力7200t/d，实际生产能力可达10000t/d。

原矿性质：该厂处理来自世界最大岩管——姆瓦堆岩管矿石。原矿品位0.67—0.125克拉/m³。岩管中金刚石质量较好，宝石级占40~50%。已发现的最大金刚石达256克拉。

选矿流程：该厂采用多段破碎磨矿多段选别流程。

原矿

1.63-0.99mm

筛分

- d=1.65mm +

重介质旋流器重介质圆锥分选机

重产物脱介轻产物脱介轻产物脱介重产物脱介

浓介质

冲洗冲洗冲洗冲洗

尾矿细碎

介质再生筛分介质再生

尾矿

选择性磨矿

筛分

筛分筛分

选择性

磨矿泥油选手选

筛分手选

金刚石

电选金刚石

泥

手选

图6 坦桑尼尼亚威廉姆逊金刚石公司选矿厂工艺流程

金刚石

矿石在采场进行粗碎后，用汽车运往选矿厂。选矿厂包括洗矿破碎、重介质分选、精选、尾矿堆存等4个车间。

洗矿破碎车间：洗矿后的矿石经过两段开路破碎，使矿石粒度达-38.1mm。

重介质分选车间：-38.1+1.7mm矿石进入圆锥型重介质分选机选别， -1.7+0.99mm矿石进入重介质旋流器选别。

精选车间：包括选择性磨矿、油选、电选、手选等。

尾矿堆存车间：入厂原矿400t/h，经加工后约得到粗粒尾矿325t/h，细粒尾矿75t/h，即原矿量等于尾矿量。大量的尾矿需要合理堆存。这是一项很重要的辅助工序。

主要技术经济指标：总回收率99%，总耗水量1.82m³/t矿，总耗电量6.5kW·h/t矿。

（2）砂矿石选矿实例

湖南常德金刚石矿选矿厂

生产能力：该厂于1958年投产，是我国第一座金刚石选矿厂。最大生产能力1万克拉/a。

原矿性质：该矿属细谷砂矿床。原矿中主要重矿物为金刚石、黄金、锆英石、钛铁矿、金红石、赤铁矿、水铝石、石榴石。主要轻矿物为石英、长石、云母、蛋白石等。原矿中金刚石含量为1~6mg/m³。金刚石平均重量为10.9~15.4mg，主要集中在-4~1mm级别中。晶体质量较好。晶形以八面体和菱形十二面体为主。

选矿流程：如图7所示。该厂流程由洗矿、粗选、精选组成。原矿经两次洗矿后进入粗选。粗选采用跳汰选矿法。跳汰包括粗选跳汰、精选跳汰和扫选跳汰作业。粗选跳汰原采用分级入选，分级比为2，入选物料分为-16+8mm、-8+4 mm、-4+2 mm、-2+ 1mm、-1+0.5 mm 5个级别分别入选，后改为不分级分选。采用不分级入选可以降低水耗，节省筛分设备。精选跳汰为了保证回收率，仍采用分级入选。精选由油选、表层浮选、手选、X光电选、手选等作业组成。该厂除回收主产品金刚石外，还回收副产品黄金。黄金采用混汞法回收。分选指标：金刚石回收率为98%左右。

八、开发利用现状及发展趋势

1. 开发利用现状、存在问题及解决对策

我国金刚石选矿的技术水平为：砂矿的分选采用洗矿、筛分—粗选跳汰—精选跳汰的工艺流程。原生矿的选矿方法，主要根据金刚石在金伯利岩中含量极低和性脆易碎的特点，采用多段破碎，多段选别，边破边选的原则制定选矿工艺流程。

存在问题：在采、选生产中机械化水平、自动化水平偏低，在企业管理方面存在问题，从而造成生产成本高，产品质量不稳定等问题。今后随着生产的不断发展，很有必要向着机械设备的大型化、自动化的方向发展。

2. 发展趋势

金刚石矿总的发展趋势是向大型化、自动化的方向。在采矿方面：露天的采、装、运设备向大型化发展。在选矿方面：降低回收粒径下限，不少矿山已降到0.5mm以下。粗选作业采用重介质旋流器，精选作业采用X—光电分选机，振动带式油选机等新设备。

人造金刚石微粉是将人造金刚石单晶经过特殊工艺处理加工而制成的一种新型超硬超细磨料，它广泛应用于机械、电子、航天、光学仪器、玻璃、陶瓷、石油、地质、军工等领域和部门，是研磨抛光硬质合金、陶瓷、宝石、光学玻璃等高硬度材料的理想材料。一般情况下，0-0.5至6-12用于抛光，5-10至22-36 用于研磨，12-22以粗者用于精磨。

微粉粒度对照表 ,金刚石微粉粒度对应表，金刚石对应表

JB/T7990-1979	GB6966-86	JB/T7990-1998	QB/HH1801-04	对应目数
			0-0.25
W0.5	0-0.05	M0/0.5	0-0.5
W1	0-1	M0/1	0-1
		M0.5/1	0.5-1
	0.5-1	M0.5/1.5	0.5-1.5
	0.5-1.5	M0/2	0-2
W1.5	0-2	M1/2	1-2
			0.5-3	12000 #
W2.5	1.5-3	M1.5/3	1-3	10000 #
			1.5-3	8000 #
			2-3	7000 #
W3.5	2-4	M2/4	2-4	6000 #
W5	2.5-5	M2.5/5	2-5	5000 #
	3-6	M3/6	3-6	4000 #
			3-7	3500 #
W7	4-8	M4/8	4-8	3000 #
			4-9	2500 #
W10	5-10	M5/10	5-10	2200 #
	6-12	M6/12	5-12	2000 #
	8-12	M8/12	6-12	1800 #
			7-14	1600 #
W14		M8/16	8-16	1500 #
			8-20	1300 #
W20	10-20	M10/20	10-20	1200 #
	12-22	M12/22	12-22	1000 #
			12-25
			15-25	900 #
W28	20-30	M20/30	20-30	800 #
	22-36	M22/36	22-36	700 #
W40			30-40	600 #
			30-50
	36-54	M36/54	36/54	500 #
			40-60
			50-70	400 #
			54-80	325 #

Synthetic diamond,we provide the diamond saw grit for circular saw blade to cut stone,concrete,glass etc,our main task is to improve the TI(Toughness index)and TTI(Thermal toughness index)of the synthetic(industrial diamond),and also improve the transpancy of the diamond crystal and reduce magnetic materials in the diamond ,after many year's experiment,we can supply synthetic diamond which can be competetive of the industrial manufacturer in other countries,we are invite you to see the diamond samples which will offer you the best performance/price retio.

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