矿物自然元素大类之自然非金属类--带您领略神奇的钻石开采工艺

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香港正版王中王高手论坛资料提到自然非金属元素,我们日常生活中较易能想到的就是金刚石、石墨、自然硫等,那么对于他们的各种特征及相关用途大家了解的怎么样呢,下面就让我们一起来学习一下:

矿物第一大类自然元素之自然非金属类

金刚石

石墨

自然硫

接下来我们一次来了解其相关特征:

石墨(Graphite)

【化学组成】C,成分纯净者极少,往往含大量的(10%~20%)各种杂质及各类氧化物混入物。

【晶体结构】六方晶系。

石墨的晶体结构

【形态】单晶体呈片状或板状,但完整的却极少见。通常为鳞片状,块状或土状集合体。

石墨的集合体

【物理性质】颜色和条痕均为黑色;半金属光泽;隐晶质的则暗淡。平行{0001}解理极完全。硬度1~2。相对密度2.21~2.26。解理片具挠性。有滑感,易污手。具导电性。

【鉴定特征】黑色,硬度低,相对密度小,有滑感。如果将硫酸铜溶液润湿的锌粒放在石墨上,则可析出金属铜的斑点,在与石墨相似的辉钼矿上则无此种反应。

香港正版王中王高手论坛资料石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。工业上,根据结晶形态不同,将天然石墨分为三类:①致密结晶状石墨;②鳞片石墨; ③隐晶质石墨。

结晶状石墨

鳞片状石墨

香港正版王中王高手论坛资料【石墨的用途】石墨在工业上用途很广,用于制作冶炼上的高温坩埚、机械工业的润滑剂、制作电极和铅笔芯;广泛用于冶金工业的高级耐火材料与涂料、军事工业火工材料安定剂、轻工业的铅笔芯、电气工业的碳刷、电池工业的电极、化肥工业催化剂等。鳞片石墨经过深加工,又可生产出石墨乳、石墨密封材料与复合材料、石墨制品、石墨减磨添加剂等高新技术产品,成为各个工业部门的重要非金属矿物原料。

 

随着科学技术的不断发展,人们对石墨也开发了许多新用途:

柔性石墨制品。柔性石墨又称膨胀石墨,是70年代开发的一种新的石墨制品。1971年美国研究成功柔性石墨密封材料,解决了原子能阀门泄漏问题,随后德、日、法也开始研制生产。这种产品除具有天然石墨所具有的特性外,还具有特殊的柔性和弹性。因此,是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能等工业领域。国际市场需求量逐年增长。

制作半金属摩擦材料。自70 年代以来,离合器和自动衬广泛使用半金属摩擦材料。半金属摩擦材料是将石墨和金属粉、钢纤维、陶土粉用合成树脂粘结而成。这些自动衬主要可用于高速设备,如飞机、卡车以及越野车的制动装置和离合器片。近几年来,石棉逐渐被石墨所取代,在一些半金属衬面中,石墨的含量已从1%-2%增加到5%。该领域石墨消耗量取决于汽车工业的发展状况。

金刚石(Diamond)

【化学组成】C,成分中可含有N、B、Si、Al、Na、Ba、Fe、Cr、Ti、Ca、Mg、Mn等元素。其中N、B最为重要,是目前金刚石分类的基本依据。

【晶体结构】等轴晶系;

【形态】自然界中金刚石大多数呈单晶产出,常见圆粒状或碎粒。其单形主要是八面体{111},菱形十二面体{110}及它们的聚形。

呈八面体晶形的金刚石单晶体

金刚石的晶形

【物理性质】无色透明,常带深浅不同的黄色色调,也有呈乳白色、浅绿色、天蓝色、褐色和黑色等等;典型的金刚石光泽,断口油脂光泽。平行{111}解理中等。硬度10。相对密度3。50~3。52。性脆。折射率N=2。40~2。48,具强色散性。纯净金刚石导热性良好,室温下其导热率几乎是铜的5倍。

【鉴定特征】极高的硬度,标准金刚光泽,晶形轮廓常呈浑圆状。

金刚石,学名钻石,俗称“金刚钻”。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。

名钻“非洲之星Ⅱ”

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、金黄色等。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。

钻石“光明之山”

钻石“奥尔洛夫”

钻石的产量十分稀少,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3106克拉,已被分磨成9粒小钻,其中一粒被称为“非洲之星Ⅰ”的库里南1号的钻石重量仍占世界名钻首位。

钻石“非洲之星Ⅰ”

 

钻石“希望”

钻石“科伊诺尔 (光明之山)”

 

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158。786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(tan)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,在山东郯城陈埠发现一颗92.86克拉的金刚石。(6)1983年11月14日,在山东蒙阴发现一颗119.01克拉的巨粒金刚石,被命名为“蒙山一号”。

 

香港正版王中王高手论坛资料【金刚石矿床】包括原生矿床和砂矿床两类。

香港正版王中王高手论坛资料[原生矿床]目前世界上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年首先发现于南非金伯利地区而得名。

镁煌斑岩是1975年在澳大利亚西部首次发现的一种含金刚石的新型岩石。

金伯利岩

镁煌斑岩

[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。我国金刚石砂矿多属此类型。主要分布于湖南、山东以及辽宁。

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。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。我国山东郯城金刚石矿就属此类型。

自然硫(Sulphur)

【化学组成】S,成分一般不纯净。

【晶体结构】斜方晶系;8个S以共价键组成硫分子,原子上下交错排列在两平面上呈环状。

自然硫原子排列方式

【形态】晶形常呈双锥状或厚板状。通常呈块状、粒状、土状、球状、粉末状、钟乳状等集合体产出。

自然硫

【物理性质】带有各种不同色调的黄色;晶面呈金刚光泽,而断面显油脂光泽。不完全解理;贝壳状断口。硬度1~2。相对密度2.05~2.08。性脆。不导电,摩擦带负电。

【鉴定特征】以黄色、油脂光泽、低硬度、性脆、硫臭味和易熔为特征。

自然硫

自然硫

【硫的自然属性】硫在自然界中存在有单质状态,每一次火山爆发都会把大量地下的硫带到地面。硫还和多种金属形成硫化物和各种硫酸盐,广泛存在于自然界中。

单质硫具有鲜明的橙黄色,燃烧时形成强烈有刺激性的气味。硫在远古时代就被人们发现并使用了。

单质硫

在西方,大约4000年前,埃及人已经用硫燃烧所形成的二氧化硫漂白布匹。在古罗马著名诗人荷马的著作里也讲到硫燃烧有消毒和漂白作用。

中西方炼金术士都很重视硫,他们把硫看作是可燃性的化身,认为它是组成一切物体的要素之一。我国炼丹家们用硫、硝石的混合物制成黑色火药。

黑色火药

不论在西方还是我国,古医药学家都把硫用于医药中,我国著名医生李时珍编著的《本草纲目》中,将到硫在医药中的运用:治腰肾久冷,除冷风顽痹寒热,生用治疥廯。

【硫的用途】硫磺的广泛应用促进了硫磺的提取和精炼,随着工业的发展,硫在制取硫酸中起着关键作用,而硫酸就是工业之母,无处不需要它。世界上每年消耗大量的硫,其中一部分用于制造硫酸,另一部分用于橡胶制品、纸张、硫酸盐、硫化物等的生产,还有一部分硫用于农业和漂染、医药等。

至此,矿物第一大类——自然元素类已介绍完毕,其包括自然金属类和自然非金属两类,本次侧重介绍了自然非金属类中的三种,即石墨、金刚石和硫,接下来我们还将继续了解矿物第二大类,即硫化物及其类似化合物,希望感兴趣的小伙伴持续关注“地质百家谈”,我将继续为大家贡献精美的文章,谢谢!

2019年3月18日 09:09
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