金刚石矿物原料特点

    金刚石的化学成分为C，与石墨同是碳的同质多象变体。在矿物化学组成中，总含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素，并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等杂质元素，以及碳水化合物。
    金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。碳原子位于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性。单位晶胞中碳原子间以同极键相连结，距离为1.54(10-10m）。常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。
    金刚石莫氏硬度为10，显微硬度为98 654.9MPa（100 060kg/mm²），绝对硬度大于石英的1 000倍，大于刚玉的150倍。矿物性脆，贝壳状或参差状断口，在不大的冲击力下会沿晶体解理面裂开，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。矿物质纯，密度一般为3 470～3 560kg/m³。
    金刚石的颜色取决于纯净程度、所含杂质元素的种类和含量，极纯净者无色，一般多呈不同程度的黄、褐、灰、绿、蓝、乳白和紫色等；纯净者透明，含杂质的半透明或不透明；在阴极射线、X射线和紫外线下，会发出不同的绿色、天蓝、紫色、黄绿色等色的荧光；在日光曝晒后至暗室内发淡青蓝色磷光；金刚光泽，少数油脂或金属光泽，高折射率，一般为2.40～2.48。
    金刚石的热导率一般为136.16w/（m•k），其中Ⅱa型金刚石热导率极高，在液氮温度下为铜的25倍，并随温度的升高而急剧下降，如在室温时为铜的5倍；比热容随温度上升而增加，如在-106℃时为399.84J/（kg•k），107℃时为472.27J/（kg•k）；热膨胀系数极小，随温度上升而增高，如在-38.8℃时为0，0℃时为5.6×10^-7；在纯氧中燃点为720～800℃，在空气中为850～1 000℃，在绝氧下2 000～3 000℃转变为石墨。
    金刚石化学性质稳定，具有耐酸性和耐碱性，高温下不与浓HF、HCl、HNO₃作用，只在Na₂CO₃、NaNO₃、KNO₃的熔融体中，或与K₂Cr₂O₇和H₂SO₄的混合物一起煮沸时，表面会稍有氧化；在O、CO、CO₂、H、Cl、H₂O、CH₄的高温气体中腐蚀。
    金刚石还具有非磁性、不良导电性、亲油疏水性和摩擦生电性等。唯Ⅱb型金刚石具良好的半导体性能。
    根据金刚石的氮杂质含量和热、电、光学性质的差异，可将金刚石分为Ⅰ型和Ⅱ型两类，并进一步细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb四个亚类。Ⅰ型金刚石，特别是Ⅰa亚型，为常见的普通金刚石，约占天然金刚石总量的98%。Ⅰ型金刚石均含有一定数量的氮，具有较好的导热性、不良导电性和较好的晶形。Ⅱ型金刚石极为罕见，含极少或几乎不含氮，具良好的导热性和曲面晶体的特点。Ⅱb亚型金刚石具半导电性。由于Ⅱ型金刚石的性能优异，因此多用于空间技术和尖端工业。两类金刚石特征比较见下表。[next]

    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。[next]
    (一) 金伯利岩
    金伯利岩即角砾云母橄榄岩，是大陆板块内部一种较其他岩浆来源更深的独立高温岩浆作用的产物。金伯利岩是一种超浅成相、偏碱性超基性岩，具角砾状、块状构造、斑状构造或凝灰状构造，常含有某种标型矿物、钛矿物和深源捕虏体，不含长石。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、岩墙或岩床状沿断裂成群产出。岩石主要由橄榄石、金云母等铁镁矿物组成，通常含数种特征矿物，如金刚石、含铬镁铝榴石、铬透辉石、铬尖晶石、镁钛铁矿、钙钛矿、锐钛矿、金红石、铌铁矿等，铌钽等稀土元素含量较一般超基性岩可高出数倍至数十倍。岩石所含捕虏体中有深源岩石和矿物，如橄榄石、辉石类和透辉石矿物及二辉橄榄岩和斜辉橄榄岩等。按橄榄石和金云母含量的不同，金伯利岩可分为橄榄石型金伯利岩（橄榄石含量＞50%）和金云母型金伯利岩（金云母含量＞50%）。
    目前，世界已发现金伯利岩体上万个，其中含金刚石的占20%～30%，具工业价值的不足5%。在具工业意义的含金刚石金伯利岩体中，呈岩管（筒）状产出的占90%，如南非、博茨瓦纳、扎伊尔、澳大利亚和中国等。
    （二） 钾镁煌斑岩
    钾镁煌斑岩又称橄榄金云火山岩，是一种超钾、富镁超基性火山岩。岩体呈岩管、岩颈、岩墙状成群产出于地台边缘的断裂活动带中，具角砾状和块状构造。角砾中含有深源捕虏体。岩石具斑状或晶屑结构，主要矿物为橄榄石、金云母，以及斜方辉石、透辉石、铬尖晶石、白榴石、富钾镁闪石、红柱石、钾钙板锆石和磷灰石等。化学成分中K₂O为3%～12%，MgO5%～29%，SiO₂40%左右。
    据橄榄石和白榴石含量的多少，钾镁煌斑岩又可分为橄榄石钾镁煌斑岩（橄榄石含量大于20%～50%）和白榴石钾镁煌斑岩（白榴石含量不小于20%～50%）。
    据报道，虽然世界很多地区已发现有钾镁煌斑岩产出，但含金刚石矿的不多，具工业价值的多为橄榄石钾镁煌斑岩。目前，只有西澳大利亚阿盖尔地区金刚石矿床规模巨大，印度马加旺岩筒具工业意义，其他在美国、赞比亚、象牙海岸、中国贵州等地分布的钾镁煌斑岩中的金刚石尚无工业价值。
    (三) 橄 榄 岩
    在中国西藏、新疆等地发现几处橄榄岩型超基性岩体，亦含有金刚石及与金刚石共生的指示矿物，如镁铝榴石、钙钛矿等。目前，已发现的含量甚少，地质研究程度浅，其找矿意义与经济价值有待进一步探索。[next]
    古砂矿在世界上分布广泛，主要分布于加纳、巴西、印度、南非等国，第四纪滨海砂矿广泛分布于非洲西南部的大西洋西岸，中国发现的具有经济价值的砂矿，主要为分布于湖南沅水流域、山东沂沭河流域和辽宁复州河流域的第四纪河流冲积砂矿，矿石品位低，金刚石粒小，常共生有金、锆石、钛铁矿等，可综合利用。