石墨與金剛石

提起鉆石,人們就會(huì)聯(lián)想到光彩奪目、閃爍耀眼的情景,它隨著擁有者的活動(dòng)而光芒四射。但因它的昂貴價(jià)格,大多數(shù)人只能望而卻步。盡管如此,人們對(duì)鉆石還是很向往的。你知道鉆石是什么嗎?它的化學(xué)成分是碳(C),天然的鉆石由金剛石經(jīng)過(guò)琢磨后才能稱(chēng)之為“鉆石”。天然的鉆石是非常稀少的,世界上重量大于1000克拉(1克=5克拉)的鉆石只有2粒,400克拉以上的鉆石只有多粒,我國(guó)迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大的金剛石重158.786克拉,這就是“常林鉆石”。物以稀為貴,正因?yàn)榭勺觥般@石“用的天然金剛石很罕見(jiàn),人們就想用“人造”金剛石來(lái)代替它,這就自然地想到了金剛石的“孿生“兄弟——石墨了。

金剛石和石墨的化學(xué)成分都是碳(C),稱(chēng)“同素異形體”。從這種稱(chēng)呼可以知道它們具有相同的“質(zhì)”,但“形”或“性”卻不同,且有天壤之別,金剛石是目前世界上最硬的物質(zhì),而石墨卻是最軟的物質(zhì)之一。

石墨和金剛石的硬度差別如此之大,但人們還是希望能用人工合成方法來(lái)獲取金剛石,因?yàn)樽匀唤缰惺?碳)蘊(yùn)藏量是很豐富的。但是要使石墨中的碳變成金剛石那樣排列的碳,不是那么容易的。石墨在5～6萬(wàn)大氣壓((5-6)×103MPa)及攝氏1000至2000度高溫下,再用金屬鐵、鈷、鎳等做催化劑,可使石墨轉(zhuǎn)變成金剛石粉末。

目前世界上已有十幾個(gè)國(guó)家(包括我國(guó))均合成出了金剛石。但這種金剛石因?yàn)轭w粒很細(xì),主要用途是做磨料,用于切削和地質(zhì)、石油勘探鉆井用的鉆頭。當(dāng)前,世界金剛石的消費(fèi)中,80%的人造金剛石主要是用于工業(yè),它的產(chǎn)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)天然金剛石的產(chǎn)量。

最初合成的金剛石顆粒呈黑色,0.5mm大小,重約0.1克拉(用于寶石的金剛石一般最小不能小于0.1克拉)。美國(guó)、日本等已制成6.1克拉多的金剛石,現(xiàn)在我國(guó)人造金剛石企業(yè)黃河旋風(fēng)公司實(shí)驗(yàn)室生成的大顆粒金剛石達(dá)8mm左右,代表了我國(guó)在該領(lǐng)域的研究前沿。我們說(shuō)金剛石已從石墨中“飛”出,寶石級(jí)的人造金剛石也會(huì)在不久的將來(lái)供應(yīng)于市場(chǎng)。 (中國(guó)選礦技術(shù)網(wǎng))