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    1. 鉆石“往事”與用途知多少

        鉆石的名稱源于古希臘語“Adamant”, 意為堅不可摧。

        其實,鉆石是寶石級金剛石經過加工后的制成品,是和王權、財富、圣潔、愛情及神秘的傳奇故事聯系在一起的。

        在我國,金剛石和鉆石是兩個名稱,但在國外是指同一物質,在工業上也有著重要的應用。

        貝恩公司曾發布的“2018年全球鉆石行業報告”顯示,2018年鉆石行業表現強勁,在2017年基礎上收入再次增長。,鉆石開采的產量也有所增長,主要來自質量較低的礦山。礦業公司的總收入增長了2%,盈利能力在2018年上半年有所反彈。

        與奢侈品市場消費的積極態勢一致,全球鉆石珠寶銷售呈增長趨勢,這主要得益于美國強勁的宏觀經濟、中國千禧一代的需求復蘇以及中國的銷售增長。但全球貿易的不確定性因素,可能會對中短期內全球鉆石需求的增長前景產生負面影響。如今,隨著經濟發展和社會進步,鉆石消費已經因其不斷增長的消費規模衍變為一種“鉆石經濟”,而在生產領域,鉆石也不再僅僅依靠礦山開采來滿足其市場強勁的需求,實驗室里制造的鉆石越來越多。

        貝恩預測,如果天然鉆石行業可以將其與實驗室生產的鉆石區分開來,到2030年對天然鉆石需求的影響將限制在5%至10%之間。生產成本和批發零售價格下降,實驗室制造的鉆石將快速普及,從而提升人們對鉆石的需求。同時,在其加工鏈條上,數字技術的影響日益增強,新興和成熟的數字技術影響鉆石行業價值鏈的所有部分,使鉆石生產商、中游企業和零售商能夠提高其運營效率,并提供卓越的客戶體驗。

        那么,數千年來,鉆石以其尊貴和稀有的特質,到底在以什么樣的方式影響和助力社會的進步和發展?

        鉆石與人文

        鉆石進入人類生活已有3000年歷史,曾經是宗教的圣品,王權的象征,上流社會追逐的珍寶。隨著社會的進步,產量的增加,鉆石已進入大眾的生活。人們在佩戴鉆石飾品的同時,更加有意識地了解鉆石來源、質量、加工、鑒定方面的知識。

        公元前8世紀,人們在古印度南部克里希納河淘金時發現了金剛石。因為它的美麗、潔凈吸引了淘金者,后來發現它有超強的硬度且數量稀少,被視為寶石。

        在人類歷史上,是印度首先把金剛石加工成鉆石。古印度為后世留下了許多許多名鉆,如“大莫臥兒”(787克拉)、“皮特”(410克拉)、“尼扎姆”(440克拉),使克里希納河的鉆石名噪世界。世界上最早佩戴鉆石飾品的是印度的國王和寺廟神像。

        大約在14世紀,印度的鉆石傳入歐洲。歐洲人視鉆石為珍寶,又給佩戴鉆石賦予宗教色彩。到公元13世紀,法國國王路易九世頒布法令,稱只有國王才能佩戴鉆石,女人不許佩戴。200年后,法國王室多次佩戴鉆石飾品在宮廷亮相,令鉆石在歐洲女性心中變得更有魅力。

        1477年,奧地利國王馬克西來連一世與法國瑪麗公主定親前,接到公主的一封來信,要求定親之日公主必須戴一枚鑲有鉆石的戒指。這是世界上第一枚婚戒。從此,鉆石戒指成為情侶們表達愛情的至高信物。

        在相當長的時間內,鉆石被鑲嵌在國王權杖或女王王冠上,作為權力的象征,同時也是貴族社會顯示其地位和財富的飾品。直到20世紀,鉆石才逐漸成為普通民眾的消費品。鉆石傳到英國之后,由于其有很高的硬度,故英國男子喜歡用鉆石代表自己的堅定和勇敢,而婦女則用鉆石比喻自己的圣潔和高貴,把鉆石當作定情信物成為一種時尚從歐洲傳到全世界。

        鉆石在中國

        中國最早的鉆石不是產自中國,而是由佛教徒從印度傳入的。

        晉《起居注》記載:“咸寧三年,敦煌上送金剛,生金中,百淘不消,可以切玉,出天竺?!薄疤祗谩奔唇裉斓挠《?,這與印度最早發現金剛石的歷史相符。此后在《魏書》、《南書》和《北史》等典籍中均有提及波斯擁有金剛石的記載。

        但更古老的關于疑似金剛石的記載,均無實證。我國古老的《詩經》中有“他山之石可以攻玉”的記載,有些學者把“他山之石”的“石”認為是金剛石。此后在《列子·海內十洲記》中記載過昆吾刀“刀長有思、切玉如泥”,有人推測昆侖刀可能就是由金剛石制成的。這些均屬推斷,沒有太多的根據。

        中國本土最早的鉆石來自于鄒城和湘西地區。據《郯城縣志》記載,明朝末年,郯城馬陵山區發現金剛石,此后的清朝道光年間和清未都有金剛石發現的記載,從而揭開了中國生產金剛石的歷史。

        作為一種昂貴的可佩戴的飾品,鉆石在中國歷史很短。明清時期,少量的鉆石飾品就通過中外貿易進入中國。鴉片戰爭后,廣州、上海、天津等沿海城市先后開埠,西風東漸,鉆石首飾逐漸進入中國人視野。在20世紀二三十年代,鉆石首飾逐漸開始在我國先鋒時尚女性一族中備受青睞,進入珠寶首飾主流市場,銷售量逐年遞增。改革開放以后,人民生活逐步富裕,思想空前解放,政府鼓勵消費,我國鉆石業迅速興起。20世紀90年代,隨著“鉆石恒久遠,一顆永流傳”的廣告詞從香港進入中國,掀起了一輪鉆石消費熱潮。新一代的年輕人一改過去婚姻中穿金戴銀的傳統,以佩戴鉆石為時尚。目前,我國大城市的女性熱衷于購買鉆石婚戒,男士也正步入佩戴鉆石飾品的行列。中國已逐漸發展成為世界級鉆石消費市場,鉆石消費正由奢侈消費轉向常態消費。

        “鉆石”從哪里來

        地質研究者稱,金剛石來源于地球深部,在地幔中形成,與巖石圈構造和地殼厚度均有關。而最適宜金剛石結晶的環境是大陸巖石圈古老克拉通底部的上地幔部位。研究者普遍認同將全球大陸克拉通分為三類,其中太古宙克拉通有利于金伯利巖即金剛石的成礦。在適當的溫度和壓力下,金剛石結晶于巖石圈地幔,并在金伯利巖漿上升過程中被搬運出地表。巖漿在地表噴發爆炸形成破火山口,在火山管道相中保留下來的金剛石形成今天能看到的金剛石礦床。

        金剛石按用途可分為工業級金剛石和寶石級金剛石。

        工業級金剛石加工成各種金剛石工具用在工業上,它對金剛石的顏色、凈度沒有要求,主要是利用金剛石的硬度和它的特殊性能,所以只要是金剛石都可以加工成不同的金剛石工具被加以利用,它的價格較便宜。

        寶石級金剛石用以打磨成各種裸鉆,鑲嵌成鉆石戒指、鉆石手鏈、鉆石吊墜、鉆石耳環等,故寶石級金剛石有其特殊要求:首先是顏色,灰色、褐色、黑色等不能成為寶石級金剛石,合格的寶石級金剛石其顏色從白色到淡黃色由好到差分成若干等級;其次是凈度,沒有包裹體、雜質、裂紋的為最好,凈度合格由好到壞也分成不同的等級;第三是質量或大小,顆粒太小了不能加工成裝飾品,故一般寶石級金剛石不能小于2毫米。滿足上述條件就可成為寶石級金剛石,可以加工成各種鉆石飾品,它的價格比較貴。特別是顏色好、凈度好、質量大的鉆石,其價格特別昂貴。

        金剛石按生產方式分天然金剛石和人造金剛石。

        目前,世界上六大洲有48個國家發現天然金剛石,其中非洲是世界上最主要的金剛石產區,有24個國家產金剛石,其中有7個國家產量居世界前十名。其他產金剛石的國家亞洲有8個、南美洲有4個、北美洲有2個、歐洲2個、大洋洲1個。在非洲24個國家中,非洲南部地區有南非、博茨瓦納、萊索托、納米比亞、津巴布韋、斯威士蘭;東部地區有坦桑尼亞;中非地區有剛果(金),剛果(布)、安哥拉、中非共和國、贊比亞、加蓬;西非地區有塞拉利昂、利比里亞、幾內亞、加納、喀麥隆、馬里、多哥、科特迪風、西撒哈拉、布基那法索、岡比亞等。亞洲產金剛石的國家有印度、印尼、中國、緬甸、泰國。前蘇聯包括俄羅斯、白俄羅斯、哈薩克斯坦等。南美洲產金剛石的國家有巴西、圭亞那、委內瑞拉、玻利維亞。北美洲產金剛石的國家有加拿大,美國大洋洲產金剛石的國家有澳大利亞。歐洲國家有瑞典、芬蘭。

        據悉,世界范圍類已探明天然鉆石儲量大約有25億克拉,其中澳大利亞6.5億克拉,扎伊爾5.5億克拉。按目前開采水平計算,現有鉆石儲量只能開采25年。但隨著找礦科技水平的提高,每年都發現有新的礦區,近幾年加拿大鉆石儲量明顯增加。自從鉆石開采以來,共采出鉆石350噸左右,即17.5億克拉?,F在,全世界每年開采鉆石在9000萬克拉左右。在世界鉆石資源分布中,其中寶石級占17%~20%,其價值相當于80%工業級金剛石價值的5倍。中國金剛石探明儲量和產量均居世界第10名左右,年產量在20萬克拉,在世界鉆石產地分布圖上,主要分布在遼寧瓦房店、山東蒙陰和湖南沅江流域,遼寧瓦房店是目前亞洲最大的金剛石礦山。鉆石砂礦則見于湖南沅江流域、西藏、廣西以及跨蘇皖兩省的郯廬斷裂等地。

        由于巨大的需求量,天然金剛石已無法滿足人們的需求。其實,早在18世紀,人們就開始了人造金剛石的研究,通過模擬自然過程,發現石墨在超高溫高壓的環境下可轉變成金剛石。隨著科學技術的不斷發展,在20世紀50年代出現了人造金剛石,并且質量越來越好。1955年,美國通用電氣公司專門制造了高溫高壓靜電設備,得到了世界上第一批工業用人造金剛石小晶體,從而開創了工業規模生產人造金剛石磨料的先河。不久,杜邦公司發明了爆炸法,利用瞬時爆炸產生的高壓和急劇升溫,也獲得了幾毫米大小的人造金剛石。同一時期,蘇聯也開始研究基于化學蒸發沉積的CVD金剛石合成技術。我國于1963年生產出第一顆人造金剛石,現在年產量已占世界產量的60%~70%。1981年,人們用CVD技術生產出第一顆合成金剛石。2009年,CVD方法被進一步改進,使用微波等離子技術,能生產出100%純度的合成金剛石,其價格更為低廉。

        有媒體報道稱,越來越多的人工合成鉆石從中國實驗室里被“種植”出來,威脅著天然鉆石市場的生存空間。數據顯示,中國2016年人造鉆石產量逼近200億克拉。

        目前,為了防止人造的寶石級金剛石擾亂鉆石市場,珠寶業界已達成共識并自律,在銷售時要標明是人造鉆石還是天然鉆石,人造鉆石價格要便宜一些,業界也已研發出一種儀器能區分人造鉆石還是天然鉆石,以保證真實與公平。

        鉆石與現代工業

        鉆石從印度傳入歐洲后,鉆石切割技術得到了飛速發展。1455年荷蘭人發明用金剛石細粉研磨金剛石表面的方法,為鉆石打磨提供了有效的技術。不久,威尼斯成為歐洲最早的鉆石切割中心,但于15世紀晚期被比利時的安特衛普所取代。

        1777年,英國發明家和儀器制造家——詹斯拉姆斯登用一顆金剛石車削他所發明的一臺發動機精密螺旋。

        19世紀后期金剛石逐漸被應用到工業上。

        1854年,瑞士的制表家瓊勒斯科特研制成功第一個用于手工操作鉆機上的金剛石鉆頭。1864年,對金剛石鉆頭進行試驗,用于在阿爾卑斯山脈中建設蒙特賽尼斯隧道的鉆孔作業。之后不久,第一臺蒸汽驅動的金剛石鉆機誕生,達到為每分鐘30轉的轉速,每小時一英尺的進尺。

        之后,金剛石在工業領域的用途日益廣泛。

        1909年,波蘭人托爾科夫斯基按照全反射原理,設計出最佳反射光效果的58個刻面的標準鉆型,把鉆石輝煌燦爛的光學性質發揮到極致。由于鉆石加工技術的發展,使得歐洲人特別是猶太人在世界鉆石業獨領風騷。猶太人相信“一切皆有可能”,因此任何顧客的任何需求都可以得到滿足。以色列鉆石協會主席阿維帕茲曾說:“比起我們的創造性和靈活性,連天空也顯得有限?!?/p>

        1935年,第一個含金剛石的合格的苯酚甲醛樹脂磨輪投入市場。其后不久,研制出粘結有金屬和陶瓷的金剛石磨輪,推動了磨料級金剛石需求量的迅速增加。

        1950年后,超硬陶瓷、半導體材料、塑料以及特種金屬合金的發展,進一步加強了金剛石用于加工這些堅硬工業材料不可替代的地位,使金剛石成為能按照現代工業精密、高速和低成本的要求加工超硬材料。

        金剛石的工業用途與日俱增,應用范圍不斷擴大。

        現代工業缺了金剛石加工成的工具幾乎無法工作。例如,石油天然氣勘查沒有金剛石鉆頭就不行,硬質材料的切割加工離不開金剛石鋸片。由于部分特殊類型金剛石的半導體性能和導熱性超好,所以在高新技術工業有著不可替代的作用。甚至有超級材料專家稱,沒有金剛石就沒有信息產業。但這些并不為普通大眾所知。

        目前,工業級金剛石主要用于鉆頭、擴孔器、單點或多點金剛石工具金剛石鋸、金剛石拉絲模具等。此外,工業金剛石還用于雕刻刀、玻璃切割器、琢精器、外科器械、硬度測試器、輻射計數器及其他專門器械和工具。鉆頭與擴孔器用于礦產和油氣勘查等。在對堅硬、粗糙、易碎的材料進行切割、制造、打孔和磨光后,以及在斜切汽車離后,常用金剛石工具予以砂輪整形。金剛石鋸主要用于高速公路修建中混凝土構建的鋸切,對石材、陶器和水泥實施切割。金剛石拉模主要用于對非勺、高強度的金屬或合金原料進行加工,高速拉出細絲。我國目前礦產勘查、石油與天然氣勘查開發、工程勘察、基礎設施建設、重大建筑工程建設的鉆探、掘進、切割工作量巨大,對金剛石鉆頭的需求與日俱增。金剛石鉆頭對國際大陸科學鉆探和我國大陸科學鉆探工程的成功實施有著重要貢獻。如在自然資源部中國地質調查局具體組織實施的“松科二井”鉆探中功不可沒。此外,世界制造業、基礎設施產業對工業金剛石更有著巨量的需求。

        金剛石器械在醫學中應用的進展令人矚目。牙科醫生使用金剛鉆治療牙病已近一個世紀之久,后來發現可用非常微細的金剛石粉末來做齒的齒冠。金剛石還被用來制造有顯微刃口的金剛石刀,用于眼科的白內障手術。尖頭金剛石鉗在手術中的作用,既能牢牢扣住微細的神經組織,又不會損傷這些神經組織。

        金剛石也對宇宙航天計劃做出了許多貢獻。比如,宇航器中復雜的導線、精密的儀表、絕緣的陶瓷涂料、穩定的陀羅儀、飛船頭罩等零部件,都是借助于工業級金剛石器具生產出來的。

        據網易“了不起的中國制造”介紹,人造鉆石成本約為天然開采鉆石的一半。

        截至2017年底,我國人造金剛石產量已占世界總產量的90%以上,立方氮化硼產量已占世界總量的70%以上,我國已成為名副其實的超硬材料生產制造大國。

      相關材料專家表示,超硬材料是新材料領域的一個重要而獨特的板塊。更具體地說,利用金剛石超硬的力學性能,可加工世界上所有的已知材料。在戰略性新型產業中有更廣闊的發展空間。如利用其無與倫比的熱光聲電性能,可用于航天員宇宙射線防護、尖端武器裝備隱身防腐、提高導彈飛行速度與打擊精度、大功率激光探測,可用作大規模集成電路及LED新光源熱沉等尖端領域。但在一些高端產業的應用上,我國仍存在一些短板。比如在硬質合金棒料開槽砂輪領域,高端市場基本被美、日、德等發達國家壟斷,國內超硬材料砂輪制備技術雖然一直在發展之中,但砂輪鋒利度和保型性這一矛盾仍是開槽砂輪的一大難題。這對超硬材料行業的創新活力、可持續發展構成挑戰,需要更精確的產業政策支持。(劉曉慧)

      展會背景:中國國際礦業大會(CHINA MINING)

      中國國際礦業大會作為全球礦業高峰論壇暨展覽會,是世界頂級礦業盛會之一,是全球最大的礦產勘探、開發交易平臺之一,涵蓋了地質勘查、勘探開發、礦權交易、礦業投融資、冶煉與加工、技術與設備、礦業服務等整個產業鏈,為國內外礦業企業創造交流機會、加強相互合作起到了積極的推進作用。

      2019(第二十一屆)中國國際礦業大會將于2019年10月9~11日在天津市區的梅江會展中心舉辦。(www.yanglalah.com)