金刚石的矿石性质.docx

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金刚石的矿石性质

金刚石矿床 　　

英文：

diamond deposit 　　

释文：

可供开采和选取金刚石的矿床。

金刚石由纯碳元素在地球深部高温高压条件下形成，分原生矿床和砂矿床两大类。

原生矿床，分布于地台区，受区域性深断裂控制。

成矿的金伯利岩和钾镁煌斑岩是富含碱和挥发分的超基性岩，呈岩筒状和岩脉状，多呈爆发型的火山颈产出。

岩筒直径为几十米，少数为几百米，个别达千米。

深度很大，含较多的地幔熔融物质。

有的岩筒向深部渐变为脉状体。

其岩管形成时代，南非的是前寒武纪，中国山东沂蒙山和辽宁南部的是奥陶纪，贵州东部的是泥盆纪，巴西的是中生代，美国科罗拉多州的是新近纪，坦桑尼亚的是第四纪，具有经济价值的金刚石不是金伯利岩和钾镁煌斑岩岩浆结晶的产物，而是捕虏晶。

捕虏晶，属橄榄岩型金刚石的，又称P型金刚石；属榴辉岩型金刚石的，又称E型金刚石。

但有些工业级的微粒金刚石是与寄主岩浆同期结晶的。

金刚石在地表条件下十分稳定，故可形成各种砂矿床，包括残积、坡积、冲积、滨海沉积、冰川I沉积、风积砂矿床，以前三者为主。

河成金刚石砂矿床的矿体产于层状的阶地中，长几千米，宽几百米，厚几十厘米至8米。

中国已知的有山东沂沭河、辽南复州河、湘南沅水三个河砂矿床。

金刚石是最贵重、最坚硬的晶体。

矿LLl产出的金刚石有两大级别：

宝石级金刚石称钻石，是宝石之王，数量稀少；工业级的小粒级金刚石，一般占总产量的75％以上。

含氮极少的Ⅱ型金刚石（Ⅰ 型含氮量0.01％～0.25％，是绝缘体；Ⅱ型含氮量小于0.001％），因其良好的导热和导光性，是用于高科技的战略物资。

金刚石的矿石性质

   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1所示。

Ⅰ型和Ⅱ型金刚石的特征比较如表2所示。

金刚石资源的展望

   世界天然金刚石大约80%左右用于工业上加工锯片、钻头和磨料等，大约20%左右为宝石级和近宝石级。

用于加工首饰，其经济效益远远高于工业用的品级。

由于宝石级金刚石价格上涨，许多国家都加紧了金刚石找矿、勘探和开发。

世界天然金刚石市场面临一个竞争更趋激烈的形势，俄罗斯未加工钻石产量已占世界的25%，有些国家产量的增加，美国金刚石战略储备的抛售等，都增加了这种竞争程度。

   中国出口的天然金刚石大多都不是国内自产的，主要是来料加工方式。

中国天然金刚石的储量和产量，按比例在世界上处于微不足道的地位。

资源是首要条件，为进一步扩大中国金刚石矿产资源，实施《跨世纪金刚石找矿计划》是十分必要的。

此外，引进外资和国外先进技术装备改造国内已有的几座国有金刚石矿，使其扩大生产能力，降低采矿选矿中对金刚石晶体的破碎率，提高金刚石的选矿回收率；严格金刚石的分类技术，对金刚石进行合理的经济评价；严格科学管理，提高生产效率和产品质量，杜绝浪费资源；统一收购部门，制止经营中的混乱现象；鼓励一业为主，多种经营，加强矿山与加工厂的横向合作，发展其他行业的多种经营等。

   从中国人口众多，多年来国民经济持续稳定增长，人们购买力及消费水平的提高等诸多方面的因素分析，中国有望在不久的将来加入钻石首饰消费大国的行列。

   近10年来中国人造金刚石得到超常的发展，产量约占世界人造金刚石产量的30%左右，已形成一个规模不小的产业。

   目前对中高档金刚石及制品的需求呈上升趋势，需求量以不小于10%的速度增长，为金刚石工业向高水平发展提供了生存空间，市场潜力很大。

随着技术的进步，金刚石在声、光、电、热性能上的广泛应用，其巨大的潜在市场，会越来越明朗化，将成为当今世界高科技新材料领域最富有生命力，最具有发展前景的新型材料之一。

金刚石矿的可供量与消费

   根据历年产量统计资料分析，中国自产天然金刚石年可供量最多不超过15万ct；人造金刚石年可供量不超过5亿ct。

   由于一系列金刚石矿的开发，今后世界的天然钻石产量将会逐年增加。

   目前世界钻石市场的消费结构发生根本性的变化，一向只充当高档商品的钻石成了普通消费者的宠物，钻饰流行趋势向高档化和低档化两个方向同时发展，世界钻石市场销售形势看好，世界钻石销售总额约为550亿美元。

但1997年下半年，受东南亚金融危机的影响，一些主要钻石加工国的进出口数量受到一定的影响。

   在日本和加拿大，白金钻饰比其他首饰更具优势，人们多以拥有钻石首饰为荣，加拿大妇女80%拥有钻饰，比例之多，占世界第一位。

日本城市居民的白金钻戒拥有率也达80%。

   近年来，一些国家放宽了钻石加工、出口和消费的政策。

例如越南贸易部作出一项新规定，允许私人和团体对所有合法取得的钻石进行保管、运输、抵押、转让、买卖或存于越南银行或国家银库；俄罗斯1997年7月颁布了《金刚石进出口办法》法令，1997年9月8日俄罗斯财政部又宣布公民自即日起有权购买经过指定部门鉴定的钻石。

过去只允许个人购买首饰上镶嵌的钻石。

以上法令和规定，促进了该国公民对钻石的消费。

   中国是钻石消费巨大的潜在市场，据德比尔斯中央销售组织1995年的一项调查，到2000年中国钻饰消费人口将增加50%，购买量将增长47%，有望加入钻饰消费大国的行列，成为仅次于美国和日本的世界第三大钻石市场。

据该组织后来又在广州和上海30～44岁男士抽样调查中，统计出有67%的男士希望拥有钻石的渴望大于拥有其他宝石，63%的人认为钻石是个人品味的最好的表达，其中有许多人已进入购买过程。

1996年中国妇女购买了72.6万件钻石首饰，比1993年增加了35%

，零售额增长了77%。

若北京市1200万人口中，有1%的人买一枚3000元的白金钻戒，则年销售量将达到3.6亿元。

中国珠宝首饰消费市场潜力很大，据报道，1996年国内首饰销售额达到600亿人民币，出口额达到12亿美元。

在珠宝首饰中，人们对钻石的喜好程度为58%，预测全国对钻石的消费大约为146.4亿元，若每克拉钻石按1万元计，则需宝石级钻石至少为140万ct，显然中国目前年产11万ct金刚石中的宝石级金刚石产量远不能满足国内的需要，还未包括工业级金刚石的需求。

   由于天然金刚石严重不足，目前工业用金刚石主要是人造金刚石，用量占90%以上，工业用天然金刚石所占比例小于10%。

   中国人造金刚石国内年消耗超过1亿ct，主要消费在石材加工工具，约占总消耗量的60%～70%；机械工业消耗量占20%左右；石油钻探等行业用量不足10%。

1996年人造金刚石年出口量为8000多万ct，总体上中国人造金刚石市场呈现供过于求的态势。

金刚石资源的生产布局

（一）天然金刚石

   中国金刚石产量绝大部分来自山东和辽宁的金刚石原生矿矿山，民采砂矿产量甚微。

主要生产企业为：

   1.山东七○一矿

   矿山位于山东蒙阴县以西约15km的常马庄，有蒙阴—常马庄公路相通。

   矿山一期工程为地下开采常马庄金刚石原生矿矿区的红旗1号岩脉，1970年建成投产，至1980年因金刚石品位贫化停采。

累计采出矿石量25.2万t，选出金刚石约4万ct。

二期工程为露天开采王庄金刚石原生矿矿区胜利1号岩管，1972年始建，1976年投产。

设计规模：

采矿能力矿石量9.62万t/a，选厂处理矿石量9万t/a，开采最低标高160m。

实际一般年产量4～5万ct金刚石，最高年采矿石量10万t，选出金刚石7万ct。

1995年开采已接近露采设计最低水平，急待转入地下开采，生产处于半停滞状态。

矿山1995年产金刚石48524ct，1996年产29529ct，1997年产18577ct。

1998年，山东七○一矿与加拿大环亚矿业公司合资筹建七0一矿地下开采系统，设计能力金刚石16万ct/a。

计划于1999年起边建设边开采，预计生产金刚石5万ct/a，届时矿山将易名为山东戴蒙金刚石有限公司。

   1996年山东七○一矿生产的金刚石原矿品位4.62ct/t，入选品位4.11ct/t，采矿回收率99%，选矿回收率81.51%。

所产金刚石以工业用品级为主，宝石级金刚石占约20%。

优质产品外销为主，主要销至比利时、韩国、日本、印度、美国等国家，并经香港地区转销国外。

   2.瓦房店金刚石总公司（原名瓦房店金刚石股份有限公司） 

   矿山位于辽宁瓦房店市头道沟，距瓦房店至五岛铁路头道沟站1.5km，距沈阳至大连高速公路0.5km，交通方便。

公司设于瓦房店市。

   瓦房店金刚石股份有限公司组建于1987年，露天开采辽宁瓦房店（复县）头道沟矿区50号岩管金刚石原生矿，1990年第一期工程建成投产，设计采矿规模矿石量27万t/a，选厂能力矿石量24万t/a。

自建矿以来，企业持续健康发展，实际生产能力已超出设计能力，如1996年开采矿石量50万t/a，选矿处理矿石量47万t/a。

企业金刚石产量随原矿品位的富贫而波动，年产量一般在5～8万ct范围内。

1990～1997年累计产金刚石48.5万ct，平均年产量约6万ct；1996年产金刚石88245ct。

   50号岩管金刚石品位不高，约为0.3～0.5ct/t，但金刚石质地优良。

据对该矿山1997年金刚石产量统计，宝石级金刚石占总产量的62%，准宝石级金刚石占13%，工业用金刚石占25%。

该矿95%以上的产品出口，主要出口国家和地区是美国、比利时、中国香港特别行政区等。

   瓦房店金刚石总公司坚持一业为主、多种经营的方针。

1992年起公司陆续组建了金捷钻石加工厂、金荣宝石厂、金鹏金刚石工具加工厂等高档宝石、刀具、磨具等加工企业。

1993年公司取得了自营进出口权。

目前正在积极筹划建立黄金首饰镶嵌厂等，生产经营蒸蒸日上。

在不久的将来，该公司有望发展成为一个金刚石采掘、加工、黄金镶嵌、销售、进出口一条龙的珠宝首饰生产企业，成为中国金刚石矿业的龙头企业。

   3.滨海金刚石公司

   位于瓦房店头道沟，由辽宁省地质局第六地质队于1980年组建。

土法开采50号岩管，并建成小型选厂加工企业。

自1990年瓦房店公司投产以来，滨海公司不再从事采矿，仅每年处理来自瓦房店公司的矿石2～3万t，自行选矿加工销售，年选出金刚石约0.8～1万ct（此产量通常未统计在全国产量内）。

（二）人造金刚石

   中国人造金刚石生产企业点多分散，体制多样，规模大小悬殊。

据行业估计，1997年在全国600余家人造金刚石生产企业中，拥有40台以上压机、产量在700万ct的骨干企业有17家，最大的为安徽毫州金刚石集团公司、桂林半夏超硬材料公司、安徽全椒长江超硬材料有限公司和黄河实业金刚石集团公司。

1997年17家企业合计产量2.857亿ct，占全国总产量（4.4亿ct）的约65%。

中国天然金刚石与人造金刚石主要生产企业分布情况见表1。

   中国人造金刚石近年产量见表2:

金刚石资源的生产现状

   据《MineralCommoditySummaries》1996年资料，1995年世界天然金刚石年产量5000万ct，产量居前5位的国家依次为澳大利亚、俄罗斯、南非、博茨瓦纳和扎伊尔。

1995年中国金刚石产量20.5万ct，在世界上不占重要地位。

   中国金刚石矿业比较薄弱，近年来发展比较缓慢。

金刚石矿山分为原生金刚石矿山和金刚石砂矿山两种。

据不完全统计，1996年中国有金刚石矿山8个，其中国有原生金刚石矿山3个，主要为山东七○一矿（山东蒙阴）、瓦房店金刚石总公司（辽宁）；乡镇个体矿山5处，主要民采湖南、山东等地的金刚石砂矿。

全国金刚石设计规模：

采矿能力36.62万t/a矿石量；选矿能力33万t/a矿石量。

仅国有矿山形成生产规模；湖南常德金刚石砂矿已停采，规模消失了；乡镇个体民采未进行正规建设，无固定规模。

受金刚石品位变化影响，金刚石产量波动较大，90年代国家一般年产金刚石10～15万ct，1996年产金刚石11.84万ct。

中国天然金刚石近年产量见下表。

   由于天然金刚石的产量很小，远远不能满足国民经济建设的需要，因此90%以上工业用金刚石用人造金刚石代替。

目前，中国有人造金刚石厂600余家，年产金刚石单晶4亿余ct。

中国人造金刚石产量可满足生产金刚石工具的需要，已成为超硬材料工业的重要组成部分。

从数量上看，中国已成为人造金刚石第一生产大国。

金刚石选矿常用技术设备

   由于要注意保护金刚石的晶体不受破坏（或使次生破碎率降至最低），在破碎、磨矿设备的选型上，常采用破碎强度较低或具有选择性破碎作用的设备。

   粗、中碎常用圆锥、颚式破碎机，细碎和磨矿常用短头圆锥破碎机、湿式自磨机、棒磨机、格子型球磨机等，洗矿用圆筒洗矿机；分级用自定中心振动筛、单螺旋分级机、水力旋流器等；选矿（包括粗、精选）常用设备有淘洗盘、跳汰机、重介质选矿机、浮选机、带式或振动带式油选机、辊式表层浮选机、磁流体静力分选机、湿式X射线电拣选机、X射线手选机以及化学处理机等。