金刚石微粉之乡？河南人造钻石之乡

牵着乌龟去散步之乡 2025-05-15 1

大家好,今天小编来为大家解答以下的问题，关于金刚石微粉之乡，河南人造钻石之乡这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

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我国的人工合成金刚石
关于金刚石.`
金刚石是什么

一、我国的人工合成金刚石

作者简介：沈才卿，中宝协人工宝石专业 *** 会之一届副主任 *** ，第二、三届常务副主任 *** 兼 *** ，核工业北京地质研究院成矿模拟实验室高级工程师。

金刚石的化学成分是碳（C），可含有硼和氮等杂质。

晶系：等轴晶系，常见八面体、菱形十二面体、立方体等晶形，晶体常发育阶梯状生长纹、生长锥或蚀象。

常见颜色：①白色系列，无色至浅黄、浅褐；②彩色系列，深黄、褐、灰色，浅至深的蓝、绿、橙黄、粉红、红、紫红色，偶见黑色。

光 *** 特征：均质体，偶见异常消光。

紫外荧光：长波下荧光从无至强均有，荧光颜色有蓝色、 *** 、橙 *** 、粉色等，短波较长波的荧光弱。

特殊 *** 质：钻石热导率高于所有其他物质（最近人工合成的碳硅石除外），另外，发光 *** 较特殊，将钻石置于日光下暴晒后，会发出淡青蓝色的磷光；在X射线照射下大多数发天蓝色或浅蓝色荧光，极少数不发荧光；在阴极射线下发蓝色或绿色光。

无论是天然金刚石还是人工合成金刚石，它们对所有的酸都是很稳定的，甚至在高温下酸也不能在金刚石晶体上显示出任何作用；但是，金刚石在碱、含氧盐类和金属等溶体中，很容易受浸蚀。由于金刚石的成分是碳，所以在纯氧中温度达到700～780℃可燃烧；在空气中不断加热至800～1000℃时也可燃烧；在真空中800～1700℃条件下，仅在结晶表面的薄层有石墨化，内部无变化；在惰 *** 气体中，约1700℃以上时，整个结晶体迅速发生石墨化，最后成为石墨粉末，石墨化的开始温度随结晶体而异，在1600～1800℃之间。金刚石的熔化温度为（3700±100）℃。有 *** 的金刚石晶体，在加热时往往破裂，但结晶完好的金刚石晶体可以加热到1800～1850℃，且可急速 *** ，此时它们不仅没有被 *** ，反而由于消除了局部应力而使晶体得到强化。

最常见的金刚石晶体是八面体，其次是斜十二面体，真正的立方体是很少的。金刚石的硬度更高，却很容易裂开，它最容易沿晶体面网间距更大的（111）面裂开，这个面也称金刚石的“解理面”，著名的金刚石“库利南”原石重 3106.9克拉，就是利用金刚石的解理面劈成许多小块的。对于晶体完好、无可见 *** 的金刚石来说，将晶体劈开的压力在300～1000N/cm2之间。

二、金刚石的人工合成历史、 *** 和原理

1953年人工合成金刚 *** 次在瑞士 ASEA公司试验成功，但没有报道。1955年2月15日美国通用电气公司更先报道了人工生长金刚石获得成功的消息，取得了发明权。自此，世界各国纷纷进行人工合成金刚石的试验和开发，起初人们只能大量合成出细小的、质量不高的工业级金刚石，主要供工业方面应用。但人们一直在设法长出优质的金刚石大单晶。终于在1970年，美国通用电气公司宣布用晶种法、经过七天时间生长出了5～6mm的宝石级金刚石，晶体重量达1克拉左右。后来，他们致力于提高晶体生长速率的研究，只需几十小时就可生长出上述同样大小的金刚石。19 *** 年，该公司合成出热导率比天然金刚石大2倍的超级金刚石，颗粒重量达到3克拉。南非 De Beers公司在20世纪70年代初能生长出宝石级金刚石，1987年生长出了11.14克拉的大单晶，是浅 *** 、透明的宝石级八面体歪晶形金刚石，1990年又宣布生长出了14.3克拉的金刚石大单晶，资料表明，后来又合成出重30多克拉的黄—棕色金刚石晶体。 *** 科学院西伯利亚分院1990年宣布生长出了7.5mm，重1.5克拉的不同颜色的宝石级金刚石。他们是目前世界上唯一能将人工合成钻石（通常将加工好的金刚石称钻石）进入市场的国家。如今， *** 与泰国的合资企业 Tairus公司生产人工合成钻石，既供 *** 钻又供镶嵌好的钻饰。据报道，美国向 *** 购买了人工合成宝石级金刚石的技术，因此，市场上也有美国生产的人工合成钻石。

我国的人工合成金刚石于 1963年获得成功，由于工艺比较成熟，还有专门生产设备的厂家，供求量又大，不少乡镇企业都能生产。据1998年统计，我国有大小人工合成金刚石厂3000家左右，年产量5亿克拉左右，但这些人工合成金刚石都比较小，只能作工业用，其质量属于工业级。对于大颗粒金刚石，曾于1974年由上海硅酸盐研究所用金属薄膜法生长出了优质金刚石大单晶，并于1977年生长出更大达4mm，重量达0.29克拉的含硼半导体金刚石大单晶，后于1985年又采用晶种法获得了直径3.2mm，重量为0.2克拉的优质人工合成金刚石大单晶。但直到现在，我国尚未进入商业生产人工合成宝石级金刚石的行列，也就是说，珠宝首饰市场上至今没有我国生产的人工合成钻石。据2002年年中的不完全统计，我国人工合成金刚石厂有4000～5000家，但生产单颗粒工业级人工合成金刚石的厂家只有450家左右，其他主要是生产聚晶金刚石或生产金刚石制品的。然而，这450家左右的人工合成工业级金刚石厂的产量较大，从消耗的原材料与触媒量估算（原材料与触媒的用量与人工合成金刚石的产量之间有一定的比例），我国人工合成工业级金刚石的年产量应当有12亿克拉左右，估算年生产能力可达15亿～20亿克拉。通过强强联合或兼并，我国目前年产量达2000万克拉人工合成工业级金刚石的厂有10家左右，更大的厂家可达年产量1亿～2亿克拉人工合成工业级金刚石。六面顶金刚石压机用的叶蜡石外形见图1，合成金刚石原料分选机见图2。

3.我国人工合成工业级金刚石的优势与劣势

我国人工合成工业级金刚石年产达12亿克拉左右，但目前全世界年产人工合成工业级金刚石（除中国外）有7亿～8亿克拉，其中主要生产国及公司有： *** ，年产 2亿克拉左右，美国，年产2亿克拉左右，De Beers公司年产2亿克拉左右，可见我国年产量的优势很大。但是，我国生产人工合成工业级金刚石的劣势也很大，主要差距有：①每一次合成金刚石产量（单产）的差距：国外达到单产600～700克拉；我国97%以上的人工合成工业级金刚石生产厂用的是六面顶金刚石压机，最少的单产仅10克拉左右，好的能达到单产30克拉左右，更好的能达到单产40克拉左右；二面顶金刚石压机单产较高，可达60克拉左右，可见与国外人工合成金刚石单产差距很大。②人工合成工业级金刚石质量的差距：人工合成工业级金刚石的质量主要有下列几方面：合成金刚石单颗粒抗压强度、晶体形态、热稳定 *** 、抗冲击强度、粒度大小等，与国外主要生产国生产的人工合成工业级金刚石比，我国生产的人工合成工业级金刚石质量比较差。国内同类产品比较，二面顶金刚石压机生产的人工合成工业级金刚石的质量比六面顶金刚石压机生产的人工合成工业级金刚石质量好。③ *** 差距：我国出口的人工合成工业级金刚石以原料为主，每克拉平均销售价为10美分左右；国外的人工合成工业级金刚石原料平均售价70～80美分，更高售价可达1～2美元。 *** 是由产品质量决定的，这也印证了我国生产人工合成工业级金刚石的质量较差的评价。④设备的差距：国外以二面顶金刚石压机为主要生产设备，其压力相当于6000～10000t，合成腔的体积大，所以单产高；我国有97%的人工合成金刚石是用六面顶金刚石压机生产的，其优点是投资低，技术难度不高；但缺点是合成压腔小，单产低，质量差；对于二面顶金刚石压机来说，其压力比六面顶金刚石压机大，但压力相当于 *** 0吨，比国外的二面顶金刚石压机的压力小很多，合成腔也比国外的小，所以单产比较低。我们能把压力提高吗？！难。据说主要是国内生产的相当于6000吨压力用的合成腔材料质量达不到要求。目前，国内已有单位从国外引进相当于6000吨压力的金刚石压机用以生产高质量的人工合成工业级金刚石。

4.我国人工合成金刚石的最新进展

1）在20世纪90年代，原国家建材部人工晶体研究所，曾用化学气相沉淀法（CVD）法生长出2mm厚、5mm边长的黑色金刚石戒面供应市场。据北京航空航天大学陈汴琨教授介绍，2006年我国某单位已能用此法生长出厚1mm左右，面积100cm2左右，重量为150克拉的金刚石块体，只不过 *** 还偏高，这样一块金刚石原料的 *** 在1万元人民币左右。

2）2003年8月14日，《宝玉石周刊》刊登了“我成功在440℃下合成金刚石”的消息。中国科学技术大学陈乾旺教授领导的研究组在关于“低温还原 CO2合成金刚石”研究中，实现了在440℃的低温条件下，以CO2为碳源成功地合成了 *** μm的大尺寸金刚石，首次实现了从CO2到金刚石的逆转变，在国际学术界引起极大反响。陈乾旺教授和同事们自行研制高压反应釜进行实验，用安全无毒的CO2作原料，使用金属Na作为还原剂，在440℃和80MPa的条件下，经过12h的化学反应，终于将CO2还原成了金刚石。目前，已能生长出1.2mm的金刚石，有望达到宝石级，CO2转化金刚石的产率达8.9%,X射线衍射及拉曼光谱的分析结果都证实，这些合成的颗粒就是金刚石，它无色、透明，可与天然金刚石媲美。该工艺重复 *** 很好，用其他碳源和还原剂也取得了成功，有关结果已申请国际专利。

众所周知，金刚石的化学成分与石墨相同，都是碳（C），但石墨很软，金刚石很硬，区别在于石墨为六方结构，金刚石为立方结构。要把石墨的六方结构转化成金刚石的立方结构，条件很苛刻，需2700℃温度和12.5GPa的压力。这样高的温度和压力给生产设备的制造带来相当大的困难，且转化率不高。后来人们采用了过渡族金属元素铁、钴、镍、铬、锰等组成的“触媒剂”，便可以在1200℃和4GPa下使石墨转化成金刚石。石墨在触媒作用下转变成金刚石的结构简图见图3。

图3石墨在触媒作用下转变成金刚石的结构简图

比较转变前后的结构变化，可以看出石墨层间距缩小了大约1.3×10-10m。石墨层中的相邻原子分别相对于层平面垂直方向向上和向下位移了大约2.5×10-10m，变成相距为5.0×10-11m的双层。双层中原子间以共价键连接形成了扭曲的六边形格子，原子间距伸长为1.54×10-10m。这样，上双层的下次层与下双层中的上次层的原子彼此完全对应，且亦相距1.54×10-10m。只要原来的 *** 2Pz电子成对地集中到这些相对应的原子对间形成键长为1.54×10-10m的垂直共价键，就可以变成金刚石的结构。这种转变方式显然要比把石墨中的碳原子拆散，再重新组成金刚石的转变容易得多。目前，世界各国的人工合成工业级金刚石都采用此 *** ， *** 作时采用一片高纯石墨片，一片金属触媒片交互重叠组装后放入专用装置中，再在二面顶或六面顶金刚石压机中进行合成（图4）。但我国至今没有生产宝石级合成金刚石（通常认为要达到 5mm大小的晶体）的厂家，几乎全部是工业级合成金刚石和金刚石产品深加工企业。

对于宝石级大颗粒金刚石的人工合成，一般采用金刚石作晶种，用金刚石粉代替石墨作碳源，生长腔的中间温度比两端高，必须采用金属触媒剂。晶种触媒法生长宝石级金刚石的两种不同合成腔结构如图5。

图5合成宝石级金刚石的两种不同合成腔结构

其生长工艺过程如下：腔体中部（热区）放置金刚石粉（或光谱纯石墨与金刚石粉的混合物），用镍铁（1:1）合金为触媒剂，金刚石晶种安放在两端冷区，在高温超高压条件下（5.5GPa,1300～1400℃之间），原料区的碳源迅速溶解于熔融触媒金属液中，在温度梯度30～50℃的推动下，热区中的碳向冷区的金刚石晶种方向扩散，在温度的降低过程中必然出现部分过饱和浓度的碳，这些碳沉积在金刚石晶种上，从而使晶种不断长大成金刚石大晶体，直到碳源消耗完为止。若在原料中人为加入某些杂质，就可以使金刚石着色，如加入氮（通过加入少量的钛吸附氮元素）可获得 *** 或绿色；加入硼则可获得蓝色，并具有半导体 *** 质；加入足够量的钛可使合成钻石变成无色；加入一定量的铁也可使合成钻石获得近于无色的合成钻石。在这里，触媒剂既起溶解碳的作用，又起加快金刚石生长的催化剂作用。

人工合成金刚石的 *** 很多，上面说的两种 *** 是最常用的 *** 。因不同的用途还有不同的 *** ，随着科学技术的发展也发明了一些新的合成 *** ，总共有数十种，下面介绍5种：

利用烈 *** *** *** 时产生的高温高压使石墨转化成金刚石，但由于保持温度和压力的时间很短，所以形成的金刚石颗粒很小，平均粒度不到10μm，更大粒度约40μm，更佳情况下，每千克 *** 能合成 60克拉金刚石微粉，产品适宜制造研磨膏，也可作为聚晶金刚石的原料。此法的更大优点是便宜、投资少、单次产量高（可达500克拉）。

将含有触媒金属的石墨电极及空心圆筒石墨（或金属）作成两电极，浸在低蒸发热的液体介质中（如 *** ），空心圆筒电极与石墨电极同轴，当接通很大的电流电压时，两电极间产生火花放电，使液体产生冲击波，形成高温高压区，石墨可转化成金刚石。此法可获得0.5mm的金刚石微粉，主要缺点是产量不高。

也称CVD法，这是在常压下合成金刚石的 *** 。此法用含碳的甲烷气体或酒精浓度的白酒作原料，在常压下经加热分解出碳原子（等离子体），在电场的作用下，游离的碳原子在金刚石籽晶表面上沉积生长出金刚石，也可以在非金刚石表面镀金刚石微粒。用这个 *** 生长的金刚石原来速度很慢，颗粒很细，常用于表面镀膜，例如在 *** 头上用此法镀金刚石薄层。近年来，国际上对此法的研究获得了技术上的突破，生长速度大大提高，已能生长出 10克拉以上的大单晶金刚石，成为各国竞相开发的热门工艺，我国也在迎头赶超。

在真空炉中放入触媒金属，再撒上石墨粉，然后抽真空加热，在900℃下恒温10h，可用于钻头和磨料的工业级金刚石就在加热的混合物中结晶析出，经过分离即可使用。

2003年8月14日，《宝玉石周刊》刊登了“我成功在440℃下合成金刚石”的消息。中国科学技术大学陈乾旺教授领导的研究组在关于“低温还原CO2合成金刚石”研究中，实现了在 440℃的低温条件下，以 CO2为碳源成功地合成了 *** μm的大尺寸金刚石，首次实现了从 CO2到金刚石的逆转变，在国际学术界引起极大反响。

三、人工合成金刚石的用途和前景

人工合成金刚石有着广泛的用途。

1）我们常见的地质勘探用金刚石钻头，切割石头和道路的金刚石锯片（图6）。加工宝石用的金刚石磨盘、金刚石微粉抛光膏，金刚石拉丝模等等都少不了金刚石，并且用量是很大的，据1975年统计资料，全世界每年金刚石用量为12.5亿克拉，其中绝大部分用的是人工合成金刚石。

除此之外，人工合成金刚石在高科技和国防工业上也有很大的用处。

2）利用金刚石的高导热 *** ，可以用来作固体微波器件及固体激光器件的散热片，为制造 *** 雷达和通讯设备创造了有利条件。

3）利用Ⅱa型金刚石的半导体特 *** ，及耐高温与散热、高硬度和抗腐蚀等优良 *** 能，可以做金刚石整流器、金刚石三极管、金刚石温度计等，在宇宙航行中可大显身手。

4）厨具 *** ：在日用消费品领域，各种厨具的表面可镀上合成金刚石膜，这样，钻石的低摩擦系数使食物更不易粘在锅底；钻石的高硬度使厨具不会轻易遭到损坏等。

5）无油轴承：在现有的轴承表面镀上合成金刚石膜，可大大降低摩擦系数，不用油且不易损坏，同时可保护轴承免遭海水的腐蚀。

6）钻石窗：钻石对可见光及 *** 光等光谱范围内的电磁辐射是完全透明的，对高速雨滴及尘埃具有较强的抵抗力，又可迅速传导由于空气摩擦而产生的热量，这些特 *** 使钻石在航天探测中具有重要意义。如1978年，美国先锋号宇宙探测器在对金星进行的探测中，就安装了钻石窗，由于金星的大气压是地球的近100倍，因此当探测器在金星的大气层中下降时，钻石窗既能承受巨大的热量和压力，又能使金星大气层中的 *** 线穿过钻石窗而不被吸收，从而使探测器能成功地测量到金星大气中的 *** 辐射。当时的这一钻石窗是从一块宝石级天然金刚石上切下来的，现在可以用CVD *** 人工合成出类似或更大直径的钻石窗了。

7）超级计算机应用：采用数字集成电路的大型计算机的运算速度取决于信号在各块芯片之间的传送速度，人们采用了三维多芯片模块，但信号在芯片之间的高速传送会释放出大量的热量，以前用液氮来解决，现在采用芯片直接安放在高纯度的合成金刚石膜上进行散热，可大大提高超级计算机的运算速度。

由此可见，人工合成金刚石对工业的发展、科学技术的发展和国防工业的发展具有重要作用。从这里，我们也看到了人工合成金刚石或钻石的前景非常广阔。

沈才卿，吴国忠.1994.人造宝石学.北京：中国地质大学出版社.

郭永存等.1984.金刚石的人工合成与应用.北京：科学出版社.

何雪梅，沈才卿.吴国忠.1997.宝石的人工合成与鉴定.北京：航空出版社.

何雪梅，沈才卿.2005.宝石人工合成技术.北京：化学工业出版社.

张蓓莉等.1997. *** 宝石学.北京：地质出版社.

《宝玉石周刊》（报纸）2003年8月14日.

二、关于金刚石.`

三维结构金刚石[1]俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石，它是一种由纯碳组成的矿物。金刚石是自然界中最坚硬的物质，因此也就具有了许多重要的工业用途，如精细研磨材料、高硬切割工具、各类钻头、拉丝模。金刚石还被作为很多精密仪器的部件。金刚石有各种颜色，从无色到黑色都有。它们可以是透明的，也可以是半透明或不透明。多数金刚石大多带些 *** 。金刚石的折射率非常高，色散 *** 能也很强，这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。金刚石在X射线照射下会发出蓝绿色荧光。金刚石仅产出于金伯利岩筒中。金伯利岩是金刚石它们的原生地 *** ，其他地方的金刚石都是被河流、冰川等搬运过去的。金刚石一般为粒状。如果将金刚石加热到1000℃时，它会缓慢地变成石墨。1977年山东省临沭县岌山乡常林的一名村民在地里发现了中国更大的金刚石（约鸡蛋黄大小，右图）。世界上更大的工业用金刚石和宝石级金刚石均产于南非，都超过3100克拉（1克拉=200毫克）其中宝石级金刚石的尺寸为10×6.5×5厘米，名叫“库利南”。上个世纪50年代，美国以石墨为原料，在高温高压下成功制造出人造金刚石[2]。现在人造金刚石已经广泛用于生产和生活中，只是造出大颗粒的金刚石还很困难。

金刚石金刚石化学式为c，晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形，没有杂质时，无色透明，与氧反应时，也会生成二氧化碳，与石墨同属于碳的单质。金刚石晶体的键角为109°28′，是一种具有超硬、耐磨、热敏、传热导、半导体及透远等优异的物理 *** 能，素有“硬度之王”和宝石之王的美称，金刚石的结晶体的角度是54度44分8秒。习惯上人们常将加工过的称为钻石，而未加工过的称为金刚石。在我国，金刚石之名最早见于佛家经书中。钻石是自然界中最硬物质，更佳颜色为无色，但也有特殊色，如蓝色、紫色、金 *** 等。这些颜色的钻石稀有，是钻石中的珍品。印度是历史上最著名的金刚石出产国，现在世界上许多著名的钻石如“光明之山”，“摄政王”，“奥尔洛夫”均出自印度。金刚石的产量十分稀少，通常成品钻是采矿量的十亿分之一，因而 *** 十分昂贵。经过琢磨后的钻石一般有圆形、长方形、方形、椭圆形、心形、梨形、榄尖形等。世界上最重的钻石是1905年产于南非的“库里南”，重3106.3克拉，已被分磨成9粒小钻，其中一粒被称为“非洲之星”的库里南1号的钻石重量仍占世界名钻首位。

晶体结构：晶胞为面心立方结构，每个晶胞含有2组8个C原子。

金刚石金刚石常呈黄、褐、蓝、绿和粉红等色，但以无色的为特佳。世界上重量超过620克拉(合124克)的特 *** 石级金刚石共发现10粒，其中更大的名库里南(Cullinan)，重3106克拉(合621.35克)，大小5×6.5×10厘米，1905年发现于南非的普雷米尔岩管。中国常林钻石，重158.786克拉，1977年发现于山东临沭县，列为世界名钻。世界金刚石主要产地有澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、 *** 、南非、巴西、 *** 、加纳、中非、塞拉利昂和中国等。

附：我国产出的巨粒和大粒金刚石：

1971年以来的二十年中，在我国陆续发现了几颗50克拉以上和100克拉以上的金刚石，按发现时间的先后排列如下：

[1]1971年9月25日，在江苏省宿迁公路旁发现一颗重52．71克拉的金刚石。

[2]1977年12月21日，在山东省临沭县常林大队，女社员魏振芳发现1颗重158.786克拉的优质巨钻，全透明，色淡黄，可称金刚石的“中国之最”。被命名为“常林钻石”

[3]1981年8月15日，在山东郯城陈埠发现一颗124．27克拉的巨粒金刚石。被命名为“陈埠一号”。

[4]1982年9月，在山东郯城陈埠发现一颗96．94克拉的金刚石。

[5]1983年5月，在山东郯城陈埠发现一颗 *** ．86克拉的金刚石。

[6]1983年11月14日，在山东蒙阴发现一颗119．01克拉的巨粒金刚石，被命名为“蒙山一号”。

金刚石据1987年资料，中国主要金刚石成矿区有：①辽东—吉南成矿区，有中生代和中古生代两期金伯利岩。②鲁西、苏北、皖北成矿区，下古生代可能有多期金伯利岩。③晋、豫、冀成矿区，已在太行山、嵩山、五台山等地发现金伯利岩。④湘、黔、鄂、川成矿区，已在湖南沅水流域发现了4个具工业价值的金刚石砂矿。

湖南金刚石，产于湖南省常德丁家港、桃源、黔阳等地。湖南金刚石以砂矿为主，主要分布在沅水流域，分布零散，品位低，但质量好，宝石级金刚石约占40％。相传在明朝年间，湖南沅江流域就有零星的金刚石发现，大规模的寻矿则始于二十世纪五十年代。沅江整个水域均有金刚石分布，但有开采价值的仅常德丁家港、桃源县车溪冲、溆浦县(黔阳)新庄垅、沅陵县窑头等4处。

湖南金刚石的颜色深浅不一，内外颜色差异明显，呈带状、斑状分布。其褐色系列金刚石，晶体呈黄褐色，内部洁净，表面有大量的褐色斑点，其褐斑的颜色有 *** 、黄褐色、褐色、黑色等，主要分布在金刚石的溶蚀面上，褐色主要由自然界放射 *** 粒子的辐照造成。金刚石总体颗粒小，但质地较好，以单晶为主，约占总产量的98%；晶体比较完整，以八面体、十二面体、六八面体为多；绝大多数晶体浅色透明或呈黄、褐色等；粒重多小于28mg，一般为10.9～15mg；22%晶体中含包裹体；60%的晶体表面有裂纹，表面溶蚀不重。

直到19世纪中叶，人们还把金刚石视为一种神奇的石头。在已知的全部大约4200种矿物中，金刚石为什么会最坚硬？金刚石是在何地、如何产生出来的？所有这些，当时的人们还都全然不知。

人类同金刚石打交道有悠久的历史。早在公元1世纪，当时罗 *** 文献中就有了关于金刚石的记载。那时，罗马人还没有把金刚石当作装饰用的宝石，只是利用它们无 *** 硬度，当作雕琢工具使用。

后来，随着技术的进步，金刚石才被当作宝石用于饰品，而且 *** 越来越昂贵。到了15世纪，在欧洲的一些城市，如巴黎、伦敦和安特卫普(比利时北部城市)等，已经能够看到一些匠人利用金刚石的粉末来研磨大块金刚石，对金刚 *** 行加工。

金刚石作为宝石越来越昂贵，然而，对金刚石的科学研究却相对比较迟缓。一个重要原因就是，长期以来始终未能发现储藏有金刚石的“矿山”，已经发现的金刚石全都是在印度和巴西等地的河沙及碎石中靠运气采集到的，数量极少，十分稀罕。特别是高品质的金刚石，极其昂贵，只有王公贵族才享用得起。对如此昂贵的金刚 *** 行研究，在那样一种情况下，几乎是不可能的。

进入19世纪，情况才有了变化。1866年，住在南非一家农场的一位叫做伊拉兹马斯·雅可 *** 少年在奥兰治河滩上玩耍，无意中捡到一块重达21.25克拉(4.25克。克拉，宝石的重量单位，1克拉＝0.2克)的金刚石原石。那粒金刚石立即被英国的殖民总督送到巴黎的万国博览会(1867～1868)上展览，并取名为“尤瑞卡”(希腊语，意思是“我找到了”)。

听到在南非发现金刚石的消息，一时间有成千上万的探矿者赶到奥兰治河，形成了一股寻找金刚石的狂潮。其中有一对姓伯纳特的兄弟，不久就非常幸运地在金伯利附近发现了一座金刚石矿。

发现金刚石矿意义十分重大，通过研究矿山的地质结构，便有可能知道在哪些地点有可能形成金刚石。

如前面所介绍的，伯纳特兄弟于1870年发现了金伯利金刚石矿。正是这一发现，使人们知道了在哪种 *** 中有可能含有金刚石。

原来，那是一种在远古时代的岩浆 *** 以后所形成的火山岩。接着，研究者又发现，在这种火山岩中除了金刚石，还含有被称为石榴石和橄榄石的两种矿物。因此，在那些出产石榴石和橄榄石的地点，找到金刚石矿的可能 *** 就比较大。于是，石榴石和橄榄石就成为寻找金刚石的“指示矿物”。

根据指示矿物来寻找金刚石矿的 *** 并不是在哪一天突然发现的。上世纪70年代，美国史密森研究所的地球化学家约翰·贾尼在仔细研究了石榴石和金刚石之间的关系后发表了他的研究结果。但是，在那之前，即上世纪50年代，德比尔斯公司的地质人员早就在根据指示矿物在世界各地寻找金刚石矿了。

目前在世界各地都发现了金刚石矿。其中，澳大利亚、刚果、 *** 、博茨瓦纳和南非是著名的五大金刚石产地。

美国马萨诸塞大学的地球物理学家史蒂文·哈格蒂博士在1999年研究了世界各地含有金刚石的熔岩的年代，结果发现，这些含有金刚石的熔岩至少是在过去7个不同的时期在各地喷出的岩浆所形成的，其中最古老的熔岩则是在大约10亿年前形成的。在这7个岩浆喷发时期中，以在非洲各地和巴西等地区于1.2亿年前至8000万年前喷出的岩浆中所含有的金刚石为最多。那时正值恐龙时代极盛期的中生代白垩纪。含有金刚石的熔岩，最晚的，是在2200万年以前喷出的岩浆形成的。至于在那以后形成的熔岩中是否含有金刚石，则还无法肯定。

原生金刚石是在地下深外处(130--180Km)高温(900--1300℃)高压(45--60)&215;108Pa下结晶而成的，它们储存在金伯利岩或榴辉岩中，其形成年代相当久远。南非金伯利矿，橄榄岩型钻石约形成于距今33亿年前，这个年龄几乎与地球同岁；而奥大利亚阿盖尔矿、博茨瓦纳奥拉伯矿，榴辉岩型的钻石虽说年轻，也分别已有15.8亿年和9.9亿年了。藏于如此大的地下深处达亿万年之久的钻石晶体要重见天日，得有助于火山喷发，熔岩流将含有钻石的岩浆带入至地球近地表处，或长途迁徒淀于河流沙土之中。前者形成的是原生管状矿,情侣戒指，后者形成的则为冲积矿。这些矿体历经艰辛开采后，还需经过多道处理遴选，才可从中获怪毛坯金刚石。毛坯金刚石中仅有20%左右可作首饰用途的钻坯，而大部分只能用于切割、研磨及抛光等工业用途上。有人曾粗略地估算过，要得到1ct重的钻石，起码要开采处理 *** 吨矿石，采获率是相当低的；如果想从成品钻中挑选出美钻，那两者的比率更是十分悬殊的了。

把任何两种不同的矿物互相刻划，两者中必定会有一种受到损伤。有一种矿物，能够划伤其他一切矿物，却没有一种矿物能够划伤它，这就是金刚石。

金刚石为什么会有如此大的硬度呢？

直到18世纪后半叶，科学家才搞清楚了构成金刚石的“材料”。如前所述，早在公元1世纪的文献中就有了关于金刚石的记载，然而，在其后的1600多年中，人们始终不知道金刚石的成分是什么。

直到18世纪的70至90年代，才有法国化学家拉瓦锡(1743～1794)等人进行的在氧气中燃烧金刚石的实验，结果发现得到的是二氧化碳气体，即一种由氧和碳结合在一起的物质。这里的碳就来源于金刚石。终于，这些实验证明了组成金刚石的材料是碳。

知道了金刚石的成分是碳，仍然不能解释金刚石为什么有那样大的硬度。例如，制造铅笔芯的材料是石墨，成分也是碳，然而石墨却是一种比人的指甲还要软的矿物。金刚石和石墨这两种矿物为什么会如此不同？

这个问题，是在1913年才由英国的物理学家威廉·布拉格和他的儿子做出回答。布拉格父子用X射线观察金刚石，研究金刚石晶体内原子的排列方式。他们发现，在金刚石晶体内部，每一个碳原子都与周围的4个碳原子紧密结合，形成一种致密的三维结构。这是一种在其他矿物中都未曾见到过的特殊结构。而且，这种致密的结构，使得金刚石的密度为每立方厘米约3.5克，大约是石墨密度的1.5倍。正是这种致密的结构，使得金刚石具有更大的硬度。换句话说，金刚石是碳原子被挤压而形成的一种矿物。

(1)光学鉴定之亮度（Brilliance）金刚石因为具有极高的反射率，其反射临界角较小，全反射的范围宽，光容易发生全反射，反射光量大，从而产生很高的亮度。

(2)闪烁（Scintillation）金刚石的闪烁就是闪光，即当金刚石或者光源、观察者相对移动时其表面对于白光的反射和闪光。无色透明、结晶良好的八面体或者曲面体聚形钻石，即使不加切磨也可展露良好的闪烁光。

(3)色散或出火（Dispersion or fire）金刚石多样的晶面象三棱镜一样，能把通过折射、反射和全反 *** 入晶体内部的白光分解成白光的组成颜色——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。

(4)光泽（Luster）刚石出类拔萃般坚硬的、平整光亮的晶面或解理面对于白光的反射作用特别强烈，而这种非常特征的反光作用就叫作金刚光泽。

金刚石的原材料是远古时代的浮游生物！？

碳是一种常见的元素。动植物的体内，甚至空气中，都含有大量的碳。我们的身体也不例外，其中也有大量的碳原子。 *** 内含有大约18%的碳。

然而，碳虽然是地面上常见的元素，在地球内部，数量却十分稀少。通过对太阳光谱和 *** 到地球上的陨石所进行的分析，据推测，组成地球的化学元素，最多的是氧，接下来依次是硅、铝和铁。这4种元素占到了地球总质量的87%；若再加上钙、钠和钾3种元素，则总共占到了96%。剩下的4%，才是包括碳在内的其他所有的元素。

此外，组成地球的元素，质量越大的元素越倾向于 *** 在地球的中心。碳是比较轻的元素，集中在地表附近，因而在地球深处基本上不会有碳。日本东京大学物 *** 研究所专门研究地球深部结构的八木健彦教授说：“地球自46亿年前诞生以来，内部存在的碳都是极其稀少的，因此，地球内部不会有很多形成金刚石的原材料。”

另一方面，科学家通过同位素分析还知道，在构成金刚石的材料中，至少有一部分是属于有机物遗留下来的碳。这意味着，在几亿到几十亿年前沉积到海底的浮游生物(动物和植物)的遗骸，随着构造板块的运动，它们从沉积层被带到地球的内部，那里就有可能形成金刚石。

八木教授说：“总之，碳在地球内部属于微量元素，数量如此少，金刚石极其稀少也就不足为奇了。”

在社会对珠宝钻石需求增加的情况下，人造钻石和其它冒充钻石不断充扩市场，甚至有些珠宝经营者也分不清楚。下面介绍几种简单鉴别钻石真伪的 *** 。

钻石的单折光 *** ，是由于钻石的本质特 *** 决定的。而其它天然宝石或人造宝石大都是双折光 *** 的。冒充的钻石在10倍放大镜观察下，从正面稍斜的角度看，很容易看出棱角线出现重叠影像，并同时呈现出两个底光。双折射率差别小的如锆石等，也可看出底光重叠的影像。

钻石对油脂及污垢有一定的亲和力，即油污很容易被钻石吸附。因此，用手指抚摸钻石会感到胶粘 *** ，手指似乎有粘糊的感觉。这是任何宝石所没有的。这种 *** 需要加以训练方能掌握其中微妙的区别。

钻石表面抛光很光滑。用一支钢笔蘸上墨水在钻石上划过，若是真钻石，表面留下的是一条光滑连续的线条，特征是一线直落。仿冒品留下的是一个个小圆点组成的线条。用此法观察应借助放大镜。

大致在100度的白炽灯光下，切磨很好的钻石与仿冒品相互比较，很容易看出哪个具有金刚光泽。此 *** 不宜在过暗或过强的灯光下是进行。

5、根据金刚石的比重（密度）检测

金刚石的密度为每立方厘米约3.5克，而其他的“疑是金刚石”的密度一般在每立方厘米约3.25克，用二 *** 液（其密度在3.35克）浸泡“疑是金刚石”，漂浮的为它物，沉没的就是金刚石了。

石墨和金刚石都属于碳单质，他们的化学 *** 质完全相同，但金刚石和石墨不是同种物质，它们是由相同元素构成的同素异型体.所不同的是物理结构特征。

石墨原子间构成正六边形是平面结构，呈片状。

金刚石原子间是立体的正四面体结构，呈金字塔形结构。

美国通用电器公司的研究和开发中心合成了单位体积内原子密度超过现有任何固体物抽的人造金刚石，其硬度超过了天然金刚石，堪称世界上最硬的材料。与天然金刚石含有百分之九十九的碳13同位素。据科学家观察，随着碳13同位素密集程度的增加，原子间的距离会略微缩小，促使人造金刚石的硬度超过原子排列略显松散的天然金刚石。在合 *** 造金刚石的过程中，科学家们首先通过化学蒸发过程将富含碳13同位素的甲烷气体中的碳元素沉淀成金刚石小碎块，然后再使用非常高的压力把这些小碎块分解，并再结晶成重量更高达3克拉的块状金刚石。

用途1：当人服食下金刚石粉末后，金刚石粉末会粘在胃壁上，在长期的摩擦中，会让人得胃溃疡，不及时治疗会死于胃出血，是种难以让人提防的慢 *** 毒剂。在中世纪的欧洲曾广泛流行于王公贵族之间。

金刚石微粉之乡？河南人造钻石之乡-第1张图片-

用途2：地质钻头和石油钻头金刚石拉丝模用金刚石磨料用金刚石修整器用金刚石

玻璃刀用金刚石硬度计压头用金刚石工艺品用金刚石

用途3：涂在音响纸盆上音箱音质会大为改善。

摩氏硬度10，新摩氏硬度15，显微硬度10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向 *** ，八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度，菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。

依照摩氏硬度标准(Mohs hardness scale)共分10级，钻石(金刚石)为更高级第10级；如小刀其硬度约为5.5、铜币约为3.5至4、指甲约为2至3、玻璃硬度为6。

人类对金刚石的认识和开发具有悠久的历史。早在公元前3世纪古印度就发现了金刚石。自公元纪年起至今，钻石一直是国家与王宫贵族、达官显贵的财富、权势、地位的象征。

世界金刚石矿产资源不丰富，1996年世界探明金刚石储量基础仅19亿ct，远不能满足宝石与工业消费的需要。20世纪60年代以来，人工合成金刚石技术兴起，至90年代日臻完善，人造金刚石几乎已完全取代工业用天然金刚石，其用量占世界工业用金刚石消费量的90%以上（在中国已达99%以上）。金刚石主要生产国为澳大利亚、 *** 、南非、博茨瓦纳和扎伊尔等。世界钻石的经销主要由迪比尔斯 *** 销售组织控制。

中国发现金刚石约在200～300年前，在明清朝之际（约17世纪），湖南省农民在河砂中淘到过金刚石。金刚石的地质勘查工作始于20世纪50年代。迄今，在中国发现的重量大于90 ct的著名金刚石有6颗，如重约158 ct的“常林钻石”等。

中国金刚石矿产资源比较贫乏，通过近50年的地质工作，仅在辽宁、山东、湖南和江苏4省探明了储量。截至1996年底，中国保有金刚石储量2 0 *** .78万ct，在世界上不占重要地位。在质量上，中国辽宁省所产金刚石质地优良，宝石级金刚石产量约占总产量的70%。20世纪90年代以来，中国年产金刚石约10～15万ct，远不能满足本国消费的需要。国家所需工业用金刚石99%以上依赖国产人造金刚石，1997年中国人造金刚石产量达4.4亿ct，天然工业用金刚石所占消费比重极为有限。

金刚石矿石有岩浆岩和砂矿两类。已知含金刚石的岩浆岩有金伯利岩、钾镁煌斑岩和橄榄岩3种，其中金伯利岩型和钾镁煌斑岩型具有工业意义。