（一）母子分离金刚石

1963 年夏，在五台山开展重砂找矿（河流中淘洗重矿物）的一个地质小组，从代县化咀村下河滩中背了两袋沙子，到村边水坑中淘沙。1964 年冬，在这组样品中发现了金刚石，经地质部权威机构鉴定，它确切无疑为金刚石。它的直径2～3毫米，已磨圆。山西找金刚石的历史由此开始。

上世纪 70 年代初，在中阳找到产金刚石的母岩——金伯利岩（以南非世界最大金刚石矿产地金伯利命名），但几年勘探也未找出金刚石。70 年代末，终于在应县找到金伯利岩，为怕淘沙技术不过关而遗漏金刚石，于是取重达几吨大矿样，分几批送到山东金刚石矿选矿，有一次，矿石中发现了 2 颗小金刚石，但前后送去的大样却未发现金刚石。所以有人怀疑这批样品中的金刚石是选矿机械未清洗干净，是山东金刚石残留下来的。

而发现金刚石砂的五台山，地质队伍几进几出，至今既未找到金伯利岩，也未再发现金刚石。以至有人怀疑它是鸟雀从外地找食中带来而排泄在此的。由于此金刚石砂发现地已近河沟发源地（只有 1 千米即到分水岭），而山上地层中含 25 亿年前沉积的变质砂砾岩，因此它可能是在 25 亿年前岩层中冲积下来的，故需到 25 亿年前的古陆中去寻找，才可能找到金刚石的母岩。这样找矿难度太大，是目前技术水平所难以解决的。所以“有金刚石无母岩，有产金刚石的母岩却无金刚石”，成了山西做不完的金刚石梦！

351 “红旗1号”岩管的开采及“胜利Ⅰ号”岩管的开采筹备工作

对于我国第一个金刚石原生矿——“红旗1号”的发现,国家极为重视。1966年8月15日,建材部、地质部联合发出通知,由当时开发郯城金刚石砂矿的建材803矿成立蒙阴矿区筹建处,负责“红旗1号”矿区的基地建设。1967年7月17日,建材部决定将建材803矿“蒙阴矿区筹建处”改名为“建材七○一矿筹建处”,采取“边勘探、边设计、边建设”的方针,开始一期工程建设,开采“红旗1号”矿床。1968年1月破土动工,1970年12月建成投产,设计生产规模年处理矿石865万吨,回收金刚石2万克拉。矿山开采40米和80米两个水平,采用中央竖井对角通风方案,采取护顶下分层崩落法采矿。选矿厂设在距矿区14千米的蒙阴宋家庄西山,选矿流程采用重力选矿、多波段破碎、先选后破、闭路循环、分级选别的方案。选矿水源地设在东汶河。

经历三年多的普查勘探,“红旗1号”圈定长度1450米,钻探控制深度200米左右,局部达300米。探求金刚石工业储量××万克拉,其中B级×万克拉,C1级×万克拉,C2级×万克拉,于1969年提交了勘探报告。与此同时,“红旗1号”的开采进展很快,投产以来,边勘探,边开采,逐步改进生产工艺。先期开采40米中段,1976年转采80米中段,开采长度分别为800米和1100米。至1980年9月,累计开采10年,共动用储量×万克拉,占矿床总储量的433%,矿石利用率约765%,金刚石回收率约545%,选获的金刚石多为<4毫米的碎粒级,工业品位较低。矿体中部180米段高以上的储量已全部采空,仅剩余矿体两端和中段深部储量。

在“红旗1号”开采过程中,于1969年9月发现了储量更丰富、品位更高、金刚石质量更好的“胜利Ⅰ号”岩管。国家决定上马二期工程,在开采“红旗1号”的同时,筹备开采“胜利Ⅰ号”岩管。鉴于依据“红旗1号”岩脉建设的一期采矿工程,已不能适应“胜利Ⅰ号”的开采需要,建材部指示苏州设计院另行编制“胜利Ⅰ号”开采设计,在岩管西侧新建选矿厂,年处理矿石961万吨,生产金刚石10万克拉。水源地设在平邑县水沟。1975年12月开始地面工程建设和露采准备,1980年5月正式开采“胜利Ⅰ号”,并停止了“红旗1号”的开采。鉴于国内尚无金刚石成熟的选矿经验,二期工程还建设了年产金刚石2万克拉无介质混级自磨矿试验选厂,进行选矿试验研究,以相互对比,求得最佳选矿流程。在“胜利Ⅰ号”初采阶段中,由于新设备初次运转,操作技能生疏,至使金刚石破碎率达80%,金刚石回收率不足50%,资源浪费严重。矿山及时采取限产研究选矿方案,虽有所改进,但收效不大。

352 “胜利Ⅰ号”岩管开采的技术条件

(1)水文地质条件

“胜利Ⅰ号”岩管区周围为丘陵地形,基岩大部裸露,仅岩管北侧沟谷底部有砂砾层和粘土层覆盖,厚度1~10米,有少量浅层孔隙水。金伯利岩和周围的花岗质岩石,节理裂隙发育,上部风化层部分被泥质或高岭土质充填,透水性差,裂隙水不多。矿床开采受天然降水影响,露天采坑是接受天然降水的集水漏斗,对露天采矿作业构成危害,还能通过岩石原生节理和爆破裂隙向深部渗透,成为地下开采的主要防范对象。此外,矿区勘探期间施工钻孔百余个,封孔质量不高,有可能沟通各种裂隙,形成局部储水空间,引发短时局部突水。

矿区周围地表水动态变化受季节的控制,补给源来自大气降水,排泄受地形影响,向北东方向流出。岩管北侧小河汛期最大日流量927234立方米,持续时间8小时左右,而后逐渐减少,呈涓涓细流,冬春季节基本无水。

露天开采期间采坑日涌水量变化于183~274立方米,地下水渗透系数0074米/日,未发生过长期积水现象。

综合以上特征,本区水文地质条件属简单型。

(2)工程地质条件

矿区内岩石类型比较简单,矿石类型主要为斑状金伯利岩和金伯利角砾岩,斑状结构、角砾状或块状构造,硬度5~6级,裂隙不多。矿床围岩均为晚太古代片麻状中粗粒石英闪长岩,岩性均一,岩石硬度6~7级,常发育北西向片麻理和劈理。在岩管东部和南部可见小型断裂,断裂结构面比较紧密。在大管南北边缘局部地段和小管南部,岩性比较破碎,易发生崩塌,存在安全隐患。矿床开采工程地质条件属中等偏简单类型。

(3)环境地质条件

矿区位于中国东部地震高发区——沂沭断裂带西侧70千米的蒙山断块凸起中心地带,地质基础牢固。矿区南北外侧分别有蒙山、新泰-垛庄两大北西向断裂带,矿区东西两邻中新生代构造和岩浆活动比较活跃。1668年郯城大地震,蒙阴受其影响,有强烈震感,此前有记录以来蒙阴未发生过有感地震。矿区距居民地02千米以上,无大面积植被和农田,矿山开采不会对周围自然环境产生明显破坏。矿山选矿厂和生活区主要建在岩管600米以外的山坡地带,选矿过程不产生有毒、污染等物质,对环境亦不会造成危害。矿山年排废石和选矿尾砂约5720立方米,主要排放在选矿厂西南山沟内。“胜利Ⅰ号”开采环境条件相对简单。

353 矿石加工技术性能

(1)矿石的物理性质

矿石为各种类型金伯利岩,其中斑状金伯利岩类占50%,金伯利角砾岩约40%,金伯利岩化角砾岩约10%。矿石主要组成矿物有蛇纹石、金云母和长石、石英等,均属比重小于26的轻矿物,只有副矿物磁铁矿、铬铁矿、磷灰石、钙钛矿、镁铝榴石、金刚石等比重较大,其含量不足岩石总量的3%。金伯利岩风化厚度5米左右,向深部矿石颜色由黄绿色变成深绿色。地表或浅部矿石较松散,向深部比较完整,裂隙较少。矿石硬度55~6级,受打击或磨擦易发生破碎,加工比较方便。>+16毫米原矿粒度>90%。矿石松散系数153~196,矿石平均比重253。

矿体围岩为晚太古代石英闪长岩,片麻状构造,中粗粒结构;岩石硬度6~7级,节理裂隙发育;在矿体边缘局部地段有宽约05米的蚀变破碎带,土化严重,容易崩塌。

(2)金刚石的物理性质

金刚石具有一些独特的物理性质,据此可将金刚石从金伯利岩中分离出来。金刚石比重35,与金伯利岩造岩矿物或围岩矿物(比重25~27)有较大比重差,可采取重力分选的方法予以分离;金刚石表面具有良好的疏水性和亲油性,可用油选和粒浮的方法选取;金刚石具有萤光性,在X光下常发生较强的天蓝色萤光,明显区别于磷灰石、锆石、方解石的紫色散射萤光。金刚石硬度极大,达10级,可承受极大的静压力,但受冲击力有限,可用硬介质磨矿,不宜重力打击,尤其大颗粒金刚石往往有原生裂纹,受打击后易发生破碎。

金伯利岩中金刚石粒度差别很大,从>16毫米到<05毫米都有,大的少,小的多,颗粒越大,价值越高,往往有原生裂纹,易发生破碎,因此完整地保护大颗粒金刚石是选矿的优先要求,应采取先选后碎、分级选别的方法选取。

354 “胜利Ⅰ号”岩管开采方案

(1)矿区范围

“胜利Ⅰ号”岩管行政区划属蒙阴县联城镇王村。岩管周围为丘陵区,地面标高240~288米,南部地势较高,基岩裸露,向北渐次低下,沟谷小河有少量表土覆盖。

建材“七○一矿”首建于1966年8月,1987年设立采矿权,几经变更、延续,现持有国土资源部颁发的采矿权证。矿区由11个拐点圈定,面积00895平方千米,开采深度由+260米至-40米(图3-44)。

图3-44 “胜利Ⅰ号”岩管采矿权范围图

图3-45 “胜利Ⅰ号”岩管露天采坑

(2)露天开采

“胜利Ⅰ号”岩管自1969年9月发现后,经过4年的勘探,于1972年12月提交了地质勘探报告,对垂深600米以上矿段,提交金刚石工业储量和远景储量×××万克拉。

在矿床勘探后期,即着手筹备“胜利Ⅰ号”采掘工程。依据建材部非金属矿山设计院苏州分院编制的开发方案,对岩管100米以上矿段实施露天开采(图3-45)。采坑边坡设七个台阶,台面宽度3米,阶坡75°,运输平台宽度6米。采坑上部30米阶高5~10米,下部70米阶高15米,开采最终边坡角45°,露天采坑境界剥采比为60。开采使用十米冲击钻凿岩爆破,1立方米铲车装岩,10吨自卸汽车坑内螺旋式线路穿转运输方案。1972年12月动工,清理采矿现场,整修堆碴场地,建设选矿厂,并调试设备。1975年11月开始剥离围岩,并部分采掘矿石,1980年5月正式露天开采。矿石由汽车直接送达岩管西侧选矿厂进入粗碎流程,围岩送到岩管东南山沟堆碴场。经约14年的采掘,形成东西长330米,南北宽230米,深100米的漏斗形露天采坑。1992年,矿山依据采坑采掘条件,又延深开采10米,到达深110米(标高+150米),于1993年到达露采极限。露天开采期间共动用矿石储量量×××万吨,金刚石储量×××万克拉,选矿回收金刚石10622万克拉,储量利用率7416%。

(3)地下开采

在露天开采到极限后,由于种种原因未能立即启动地下开采工程。几经转折,直到与加拿大CDC公司合作组建“蒙阴戴蒙金刚石有限公司”引进外资后,才于1994年2月开始露天转地下开采准备工作。

岩管+150米以下矿段开采可行性研究报告,是中国建筑材料工业规划院于1993年12月编制的,由武汉工业大学非金属矿研究设计所在1994年12月编制了“蒙阴戴蒙金刚石有限公司”露天转地下工程初步设计,设计开采深度为190米(+150~-40米)。该矿段有矿石×××万吨,金刚石储量×××万克拉,矿石平均品位66195毫克/立方米,设计年产金刚石10万克拉。采用侧翼对角式开拓,主副井均为斜井。主斜井位于岩管西侧的选矿厂内,倾角25°,垂深312米,长度728米;副斜井位于岩管东南侧钻石博物馆院内,倾角30°,垂深170米,长度340米。采矿选用无底柱分段崩落法,阶段高度50米,分段高度10米。1999年12月地下开采工程开始,2002年9月主斜井到达垂深170米(+90米标高)工作面,形成生产能力,并正式出矿。

露天采坑底部留有厚20米的保护顶,地下开采矿段实际深度为170米(标高+130米至-40米)。根据矿段高度,开采分四个阶段作业,每一阶段高度为50米;一个阶段分成5个分段,每一分段高度为10米,小段高度5米。每一阶段都采用工程钻进行开采勘探,揭露矿体边界,查明矿体断面面积,了解采矿工程地质和水文地质条件,而后由上而下,合理布置采矿区、落矿区。至2010年底采深到200米(+60米标高)。地下开采阶段动用矿石储量××万千吨,金刚石储量××万克拉。由于后期丢尾粒度加大,选矿回收金刚石为5875万克拉,储量利用率6161%。

从1975年开始露天采矿,至2010年底到达+60米标高,“胜利Ⅰ号”岩管累计动用矿石储量量×××千吨,金刚石储量×××万克拉。其中采出矿石量17596千吨,金刚石20621万克拉;损失矿石量2289千吨,金刚石4662万克拉。矿山实际采矿回收率为8849%,累计选矿回收金刚石16477万克拉,选矿回收率为80%,金刚石储量利用率6906%(表3-27)。

表3-27 “胜利Ⅰ号”矿山开采状况统计表

355 “胜利Ⅰ号”岩管的选矿工作

(1)选矿流程

根据前述金伯利岩和金刚石物理性质,参考并吸取矿床勘探期间的选矿方案,“胜利Ⅰ号”岩管的开采选矿工艺采取多段破碎、分阶段选别、细碎选矿和磨矿再选矿的选矿流程;选用筛分、跳汰、摇床、油选、光选、镜下手选等方法提取金刚石,以有利于保护大颗粒金刚石,提高金刚石回收率,减少破碎率。

(2)矿石入选粒度

根据矿山多年生产工序,矿石入选粒度上限为25毫米,丢尾粒度<02毫米。供料原矿粒度为300毫米,粗度破碎比300/80=375,中度破碎比80/25=32。基本采用三段破碎、二段磨矿、三阶段选别,二个选别循环流程(图3-46)。

图3-46 胜利Ⅰ号金刚石选矿工艺流程图

原矿采用三段破碎:人工破碎,给矿200~300毫米,排矿<120毫米;二段破碎,给矿<120毫米,排矿<40毫米;三段破碎,给矿<40毫米,排矿<16毫米。

跳汰:给矿16毫米,排矿<8毫米。

光选(-16+8毫米):给矿<16毫米,排矿<8毫米;(-8+4毫米)200×75毫米。

对辊:给矿<8毫米,排矿<4毫米。

磨矿:一段磨矿为各级跳汰尾矿,给矿粒度-4+2毫米、-2+05毫米;二段磨矿为精选循环中各选别作业的尾矿,给矿粒度-4+05毫米。

棒磨:给矿为二段磨矿矿石,排矿-02毫米。

选择性磨矿,采用圆筒托辊磨矿,目的是将粒浮精选中的脉石磨成泥浆排除。

跳汰、摇床选矿:按矿物比重不同,采用动态分选:跳汰分-16+4、-8+4、-4+2、-2+05、+05-02毫米等级,摇床分-1+05、+05-02毫米等选别。

油选、粒浮:利用金刚石的亲油性、疏水性特征,采用-4+2、-2+02毫米动态分选。

光选:利用金刚石的萤光性,进行X光动态分选,入选粒度分别为-8+4、-4+2、-2+1、-1+02毫米等。

(3)矿石入选品位

“胜利Ⅰ号”岩管矿石品位普遍较高,一般为752~838毫克/立方米。矿石入选品位为各种类型矿石综合品位,远高于矿区勘探时选定的最低工业品位30毫克/立方米,故各种矿石不加区分直接入选。

(4)金刚石选矿质量

“胜利Ⅰ号”选矿厂自1972年正式投产以来,经历了近40年摸索改进。金刚石回收率由初建时的44%,提高到778%,近年已基本稳定在80%左右;金刚石机械破碎也由当初的30%~40%降低至25%以下;抛尾品位由初期的平均193毫克/立方米降至162毫克/立方米左右。

经过40年的选矿生产,尤其是2003年以来,对选矿流程中磨矿工序进行多次调整改进,使金刚石选矿成品率有了较大的提高。近年来,由于国内外市场金刚石原料的短缺,金刚石用途的不断扩大和金刚石加工技术的改进,对金刚石工业品级的划分也更趋细化,使资源得以更加充分地利用。根据现行的商业标准,“胜利Ⅰ号”岩管生产的金刚石工业品级较地质勘探报告有了较大的提高,尤其是碎粒级金刚石由当初的80%降至35%左右,相应的装饰品级由02%提升至11%,工业级也由15%增至45%(表3-28),从而使矿山经济效益得到较大的提高。

表3-28 “胜利Ⅰ号”金刚石产品工业品级划分表(%)

自“胜利Ⅰ号”岩管投入开采至2010年,累计采出矿石17596千吨,共选获金刚石1647713克拉,其中9%~11%属装饰品级,45%~55%属工业级,35%左右属碎粒级。较大颗粒的金刚石及较高品级金刚石较前有所提高,共选获>20克拉金刚石百余颗,其中蒙山系列大金刚石5颗(表3-29,图3-47)。

表3-29 “胜利Ⅰ号”岩管选获的大金刚石统计表

图3-47 从“胜利Ⅰ号”岩管采出的金刚石

鉴于现有金刚石选矿流程的碎矿功能和磨矿材质不够完善,容易造成金刚石人为破碎,使选矿成品中次生破碎率居高不下,常年维持在21%~28%左右,这就有可能造成大颗粒变成小颗粒,小颗粒变成<02毫米而流失,出现大颗粒金刚石产率不高和高品级金刚石含量较少的局面,使实际尾砂中金刚石含量达到162毫克/立方米。据近几年生产统计资料,10克拉以上金刚石年产率仅5~7颗,大于5毫米的金刚石平均占574%,而小于3毫米的金刚石占7844%(表3-30),且金刚石破碎率高达35%左右,从而大大降低了金刚石的品级。从2003年起,选矿丢尾粒度由02毫米增大至3毫米,虽降低了选矿能耗,增加了大金刚石产率,但降低了金刚石选矿回收率,使实际回收金刚石仅占原矿品位的2156%,将近80%的金刚石被丢掉了,严重影响到金刚石的产量和经济效益,造成资源的浪费,这是与我国当前金刚石资源严重不足,矿山矿石短缺的局面不相称的。今后还需改进选矿工艺,提高金刚石回收利用率。

表3-30 2003年“胜利Ⅰ号”选获金刚石粒度统计表

356 金刚石生产经济效益

(1)金刚石生产能力

建材“七○一矿”是我国目前最大的现代化金刚石矿山,设计年处理矿石865千吨,年产金刚石10万克拉。由于选矿工序尚不完整,金刚石次生破碎率较高,自投产以来,一直未能满负荷运转,长时期限制产能、研究改进选矿工艺。1975~1980年产量较高,达到652~701万克拉,此后年产量控制在5万克拉左右。进入地下开采以后,受生产条件的限制,产量一般维持在35万克拉。从1972年至2010年,共采出矿石17596千吨,选获金刚石1647万克拉,平均年产量为433万克拉。

(2)金刚石生产成本

随着金刚石生产条件的改变,选矿技能的提高,建材“七○一矿”金刚石生产成本逐步降低。露天开采阶段,选矿流程处于实验磨合时期,操作人员技能生疏,生产管理到位率较低,致使生产成本较高,1978~1980年为11637~12772元/克拉。而后逐步调整选矿工艺,改进生产组织,节能挖潜,至1990~2003年,除去大于10克拉金刚石以外,一般金刚石单位生产成本降到95~100元/克拉。2003年以后,金刚石抛尾粒度调整为3毫米,进一步降低了成本,现在金刚石单位生产成本为80元左右。

(3)金刚石销售

随着国内金刚石用途的细化,尤其是高品级金刚石的短缺,对金刚石品级划分标准较前有较大的改进,更趋实用化。建材“七○一矿”生产的金刚石60%以上属无色透明的“纯钻”,具有很大的市场效益。除了少数大于10克拉金刚石单独论质销售外,其余大部分出口到比利时、印度、美国和中国香港等地。一般工业级和碎粒级金刚石平均销售价格为400~500元/克拉。15%~20%的金刚石销往广州、上海等地的珠宝商,主要用于加工首饰和金刚石工具。2007年该矿成立“蒙阴钻石有限公司”,每年自留约200克拉金刚石制作钻戒等商品,自产自销。

(4)矿山资产及相关产业

建材“七○一矿”从1966年建矿以来,走过艰难曲折的过程。建矿初期,由于缺乏生产和管理经验,经济效益不高,一直不能满负荷运行。1972年12月,下放山东省临沂地区建委,长时期处于低水平生产状态,1980年2月更名为“蒙阴金刚石矿”。1985年5月,金刚石产品由国家包销改为自产自销,年产量下降三万克拉左右。由于一直延续老旧的选矿工艺,金刚石破碎率一直在高位徘徊,选成产品质量不高,缺乏竞争力,矿山缺乏活力。1988年9月,经临沂行署批准,又恢复建材“七○一矿”名称。1993年矿山露采已达极限,转入地下开采急需大量资金,经矿山多番努力,将矿山由临沂行署转归中国非金属矿工业(集团)总公司。1994年2月,成功与加拿大CDC在香港注册的VVS1有限责任公司签署合作合同,引进外资350万美元,组建“蒙阴戴蒙金刚石有限公司”。1999年12月开始了露天转地下工程建设,于在2001年7月转入地下开采。经近四十年的开采,作业面已深达200余米,资源储备减少,开采难度增大,各种设备已严重老化,急需更新改造,矿山正在承受越来越大的压力。

建材七○一矿第一期工程从1966年开始,到1980年9月开采“红旗1号”岩管为止,总投资9675万元。第二期工程从1972年1月开始筹备,1975年2月正式投产,开采“胜利Ⅰ号”岩管,总投资28282万元。目前矿山占地1763亩,建筑面积188万平方米,固定资产65339万元,企业净资产62339万元,为国家大(二)型矿山。企业现有职工188人,其中工程技术人员26人,是我国当前唯一在产的金刚石矿山,也是我国金刚石贡献率最大的企业。40年来,共生产金刚石164万余克拉,部分缓解了我国金刚石严重不足的局面。

图3-48 “胜利Ⅰ号”岩管开采现状图

“胜利Ⅰ号”岩管经山东省地质矿产局第七地质队历时四年的地质勘探,于1972年12月提交了600米以上(+260~-340米)矿段金刚石资源储量×××万克拉。至2010年,经建材七○一矿近40年的露天开采和地下开采,已深达200米,累计动用储量×××万克拉,岩管储量利用量已达544%。至此,岩管开发的黄金时期已经过去,现已进入岩管根部相的下部,断面面积在缩小,矿石品位在下降,地质勘探程度在降低,对岩管深部形态和矿石品级状况了解较差。目前地下作业日渐困难,正面临矿石不够吃,选矿厂开工不足,经济效益下滑的局面,亟待新的资源补充(图3-48)。

2007年,七○一矿合资成立蒙山钻石有限公司,开展金刚石产品营销和加工,生产金刚石工具、装饰品等,年营业额逐步加大,成为矿山经济新的增长点,从以前单一的矿山开采模式发展成为集矿山开发、设计加工、品牌营销为一体的新型企业,从而使七○一矿金刚石开发经营石走向一条品牌化、规模化、社会化的道路(图3-49)。

2005年,依托矿山露天采矿遗址,建成国家矿山公园——山东沂蒙钻石国家矿山公园。这是我国首批,也是山东省唯一的矿山公园。公园以“普及地质科学、治理矿山环境,保护和利用矿山”为主题,以“弘扬钻石文化,打造精品旅游,带动相关产业”为目标,建设AAAAA级旅游景区。公园总面积约30平方千米,共设国内外金刚石透视、钻石展览、矿坑探秘、钻石加工展销、休闲度假等十大区域,56个景点。至2008年,计划第一期工程投资16亿元的采坑整修,钻石博物馆及园区主场地建设已基本完成,并开始对外科普、旅游服务(图3-50)。

目前矿山各部分积极有序地运转,全矿职工正在开展岩管深部勘查找矿,拓展金刚石资源储备,调整生产组织,改进选矿工艺,提高操作技能,开展金刚石精加工,为力争实现矿山企业新的发展目标而奋斗。

图3-49 蒙山钻石有限公司部分钻饰产品

图3-50 山东沂蒙钻石国家矿山公园

金刚石每个碳原子与其他四个碳原子以单键形式结合且为sp3杂化形式即四面体型，全为饱和键。而石墨是每个摊与其它三个碳相连，并与其中一个形成双键不饱和键，即为sp2杂化形式，平面三角形，即生成片状，而每一层有很多碳组成，分子量大，层间有强范德华力而形成片状层叠的晶体，故而其熔点为96到3900度这样一个范围，低温为层间分离，高温为碳原子之间化学键断裂。由于有双键，故熔点比金刚石3650℃高。并且石墨中的双键相互共轭，形成π键，即有自由移动电子，故在某一方向有良好导电性，金刚石则为绝缘体。并且有双键，则可以与氢气等物质发生加成或氧化反应，而金刚石只能发生燃烧等在剧烈条件下才能发生的反应

金刚石是怎么形成

金刚石就是我们常说的钻石（钻石是它的俗称），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，色散性能也很强，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。金伯利岩是它们的原生地岩石，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最大的金刚石（约鸡蛋黄大小，右图）。世界上最大的工业用金刚石和宝石级金刚石均产于巴西，都超过3100克拉（1克拉=200毫克）其中宝石级金刚石的尺寸为10×65×5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。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。

钻石，也叫金刚石，俗称“金刚钻”。化学式为c，与石墨同属于碳的单质。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性能，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，最佳颜色为无色，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，因而价格十分昂贵。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31063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)的特大宝石级金刚石共发现10粒，其中最大的名库里南(Cullinan)，重3106克拉(合62135克)，大小5×65×10厘米，1905年发现于南非的普雷米尔巖管。中国常林钻石，重158786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、前苏联、南非、巴西、纳米比亚、加纳、中非、塞拉利昂和中国等。

在摩氏硬度计中它是第十类。

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158786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

金刚石是怎么形成的

有的钻石均是在地壳深处经高温高压条件形成的，经火山喷发带至地表。

钻石在地下160—480千米处形成。大部分钻石被发现位于一种称作“金伯利岩”的火山岩中，这种岩石埋藏于火山活动依然活跃的地带。其他任何被直接发现的钻石，都是经其他作用而直接从原始的金伯利岩中分离出来的。

世界上产钻石的国家有20个。南非是第五大钻石生产国，前四位依次是：澳大利亚、刚果民主共和国、博茨瓦纳共和国和俄罗斯。

钻石由纯碳组成，石墨也是。铅笔中的铅芯就是由石墨制成的，然而，钻石和石墨的原子内部排列并不相同。钻石是地球上天然存在的最硬的物质之一，摩氏硬度值为10。石墨则恰恰相反，是地球上天然存在的最软的物质之一，摩氏硬度值为15，仅比滑石粉硬一些。

纳米金刚石是怎么产生的。

金刚石经过特殊的设备，如雷蒙磨，研磨成粉末

钻石是怎样形成的……？

钻石由金刚石雕琢成，金刚石是一种由碳元素组成的矿物，是目前在地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质金刚石的绝对硬度是刚玉的4倍，石英的8倍。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石， 也是贵重宝石。原生金刚石是在地下深外处高温高压下结晶而成的，形成年代相当久远。澳大利亚、刚果、俄罗斯、博茨瓦纳和南非是著名的五大金刚石产地。

天然金刚石在什么自然条件下形成？ 5分

现代科学技术 、手段为探索钻石的形成提供了新思路和方法。钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石,它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份其本相同，碳元素在较高的温度、压力下，结晶形成石墨（黑色），而在高温、极高气压及还原环境（通常来说就是一种缺氧的环境）中则结晶为珍贵的钻石（白色）。为了便于理解钻石的起源，先看一看含有钻石的原巖。

自从钻石在印度被发现以来,我们不断听到人们在河边、河滩上捡到钻石的故事，这是由于位于河流上游某处含有钻石的原巖，被风化、破碎后，钻石随水流被带到下游地带，比重大的钻石被埋在沙砾中。钻石的原巖是什么？1870年人们在南非的一个农场的黄土中挖出了钻石，此后钻石的开掘由河床转移到黄土中，黄土下面就是坚硬的深蓝色岩石，它就是钻石原巖——金伯利岩(kimberlite)。什么是金伯利岩？金伯利岩是一种形成于地球深部、含有大量碳酸气等挥发性成份的偏碱性超基性火山岩，这种岩石中常常含有来自地球深部的橄榄岩、榴辉巖碎片，主要矿物成份包括橄榄石、金云母、碳酸盐、辉石、石榴石等。研究表明，金伯利岩浆形成于地球深部150公里以下。由于这种岩石首先在南非金伯利被发现，故以该地名来命名。

另一种含有钻石的原巖称钾镁煌斑岩（lamproite),它是一种过碱性镁质火山岩，主要由白榴石、火山玻璃形成，可含辉石、橄榄石等矿物，典型产地为澳大利亚西部阿盖尔（Argyle)。

科学家们经过对来自世界不同矿山钻石及其中原生包裹体矿物的研究发现，钻石的形成条件一般为压力在45-60Gpa(相当于150-200km的深度），温度为1100-1500摄氏度。虽然理论上说，钻石可形成于地球历史的各个时期/阶段，而目前所开采的矿山中，大部分钻石主要形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期。如南非的一些钻石年龄为45亿左右，表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶，钻石是世界上最古老的宝石。钻石的形成需要一个漫长的历史过程，这从钻石主要出产于地球上古老的稳定大陆地区可以证实。另外，地外星体对地球的撞击，产生瞬间的高温、高压，也可形成钻石，如1988年前苏联科学院报道在陨石中发现了钻石，但这种作用形成的钻石并无经济价值。

稀少的钻石主要出现于两类岩石中,一类是橄榄岩类,一类是榴辉巖类，但仅前者具有经济意义。含钻石的橄榄岩，目前为止发现有两种类型：金伯利岩（kimberlite)（名字源于南非得一地名——金伯利）和钾镁煌斑岩（lamproite),这两中岩石均是由火山爆发作用产生的，形成于地球深处的岩石由火山活动被带到地表或地球浅部，这种岩浆多以巖管状产出，因此俗称“管矿”（即原生矿）。含钻石的金伯利岩或钾镁煌斑岩出露在地表，经过风吹雨打等地球外营力作用而风化、破碎，在水流冲刷下，破碎的原巖连同钻是被带到河床，甚至海岸地带乘积下来，形成冲积砂矿床（或次生矿床）。

地球上的天然钻石是怎么形成的啊，又是怎

额，它原来是金刚石，是世界上最坚硬的石头之一，为三角形的碳元素结构，经过切割变成钻石。