钻石鉴定和研究的进展

2009年中国已成为世界第二大钻石消费国,在国内市场上能见到各类颜色或净度经过处理的钻石及合成钻石。以国检中心（NGTC）近年来在钻石鉴定方面的部分成果为基础,综合论述了国际上钻石鉴定与研究的进展,并介绍了国内、外珠宝实验室鉴定多过程处理钻石的指标。     

金刚石粒度对孕镶金刚石钻头性能的影响

孕镶金刚石钻头已获得了广泛的应用,但人们对其性能和钻头金刚石参数间的一些问题仍需进一步认识。本文通过理论计算得出了钻头唇面上金刚石的分布模型,其结论与实际相吻合;并以此为依据,探讨了金刚石粒度对钻头性能的影响      

华北克拉通金伯利岩型金刚石矿床含矿性判别

金伯利岩型金刚石原生矿床含矿性评价是了解金刚石成矿规律和指导区域性找矿的重要依据。华北克拉通是我国重要的金刚石成矿远景区,目前已发现了两个重要的含金刚石金伯利岩岩区(山东蒙阴和辽宁瓦房店)。近年来,对岩区内不同品位金刚石典型矿床的研究表明金伯利岩中的金刚石品位取决于以下两个重要的地质过程:金伯利岩岩浆对金刚石的捕获作用和金伯利岩岩浆对金刚石的熔蚀作用。在华北克拉通下方存在一个金刚石稳定区,温度为950～1200℃,压力为4.4～6.1 GPa。山东蒙阴和辽宁瓦房店金伯利岩岩浆在上升过程中穿过该区域并捕获其中的金刚石,成为含矿岩浆;而铁岭和鹤县等金伯利岩岩浆在上升过程中不穿过该区域,成为不含矿岩浆。在穿过金刚石稳定区时,富矿的金伯利岩捕获了更多的金刚石以及金刚石的伴生指示矿物(如镁铝榴石,镁铬铁矿);而贫矿的金伯利岩则相对捕获了少量的金刚石和指示矿物。这些指示矿物往往参加了金刚石的形成过程,有些作为缓冲剂控制了反应(岩浆或熔体)的氧化还原状态,有些则作为反应物或者生成物参与到反应中。部分指示矿物(如镁铝榴石)还进一步地记录了金刚石形成后金伯利岩岩浆对金刚石的交代作用。金伯利岩岩浆温度(T...     

多级金刚石表孕镶钻头在坚硬岩屑砂泥岩互层的应用研究

本文针对山西晋城及霍西煤层气预查孔钻探施工中的坚硬岩屑砂泥岩互层钻进效率低的难题,研制了一种多级金刚石表孕镶钻头,对比之前研制的尖齿切削齿复合片钻头以及其他厂家钻头,机械钻速得到明显提高,在该类型地层取得了良好的钻进效果。     

井底钻进过程与孕镶金刚石钻头自锐性的关系

孕镶钻头的自锐性是保证钻头能继续有效钻进的基本条件。钻杆柱的纵向振动和钻头底唇面上出刃的随机性使得多个扇形块的高度有差异;并且轴向压力集中在高的扇形块上,故使钻头易于自锐。唇面上的金刚石在交变载荷下的碎裂和液流中的岩粉对胎体的磨逝,使新的金刚石裸露,乃是钻进时的重要井底过程,也是孕镶钻头的自锐过程。     

孕镶金刚石钻头及工具广谱性研究的现状及其发展

介绍了广谱性孕镶金刚石钻头及工具的现状，论述其研究意义、必要性及未来需要的支持性的研究工作。     

金刚石结构的es表达式及其多型的空间群确定

金刚石具有多种多型，利用乙烷构象分析方法，发现金刚石结构内存在交错式构象(s)和重叠式构象(e)两种构象单位，进而利用堆垛原理给出金刚石结构和金刚石多型结构的es表达式．结合Mclarnan的多型数目及其空间群分布表便捷地给定金刚石多型的空间群。     

金刚石表面沉积钛金属膜的研究

金刚石表面化学镀Ni—W—P后 ,再化学复合镀Ni—Ti(粉 )—Re(稀土 ) ,能明显提高金刚石表面强碳化物元素的沉积 ,有利于生成WC—TiC薄膜 ,提高金刚石同胎体合金的联结强度 ,达到提高金刚石工具的性能的目的。     

金刚石工具在钢筋混凝土结构修复改造中的应用与研究现状

我国正处于钢筋混凝土结构应用与发展的大规模新建与修复改造并重阶段。为对钢混结构进行局部或整体的拆除与修复改造,传统机械破碎与爆破拆除方式存在施工效率低、安全隐患大和环境污染严重等问题,而利用金刚石工具对其进行静力切割拆除的施工方法在近年来得到迅速发展。目前,在钢混结构拆除与修复改造施工中应用最多的金刚石工具为金刚石薄壁钻头、金刚石锯片和金刚石绳锯。本文对上述3类金刚石工具在钢混结构修复改造施工中的应用现状、钻进与锯切机理、制造技术和施工工艺等研究现状进行了总结与分析,在此基础上指出了其可能的研究趋势与发展方向。研究成果可为金刚石工具在工民建和部分特殊领域的广泛应用提供技术参考。     

DC2000型钻石切工自动分析仪的测量精度分析

为了研究DC2000型钻石切工自动分析仪的测量精度,采用该仪器测量了标准的圆形明亮琢型CZ样品的切工比例。试验结果表明,DC2000型钻石切工自动分析仪达到了国际同类产品的测量精度,符合现代钻石切工分级的严格要求：腰棱直径和全深的最大偏差不超过0.01 mm,以百分数表示的台宽比、冠高比、腰厚比、亭深比和底尖比的最大偏差不大于±0.1%,冠角和亭角的最大偏差不大于±0.1o。DC2000型钻石切工自动分析仪可以为钻石切工分级和钻石加工过程的质量检测提供精确、可靠的数据。     

化学气相沉积法再生钻石的实验室检测特征研究

再生钻石是使用化学气相沉积法(CVD)以天然钻石为基底再生长合成钻石层,得到具有整体外观的钻石产品。由于再生钻石含有天然钻石的氮杂质信息,传统的合成钻石排查方法和检测流程已不再适用于再生钻石的检测。本文对实验室检出的一颗再生钻石进行了详尽的宝石学测试分析,以建立再生钻石的最佳检测方案。结果显示:常规的显微观察、钻石仪器排查以及红外光谱测试都不能将再生钻石检出。DiamondViewTM多方位发光图像观察该样品呈现清晰的发光分层现象,上层为红色荧光与蓝绿色磷光,下层为深蓝色荧光与惰性磷光;红外透射光谱分区域定点扫描样品上层为IIa型钻石,下层为Ia型钻石;紫外可见吸收光谱分析和光致发光光谱测试显示样品同时具有N3和高浓度[Si-V]-缺陷。综合判定该样品亭部的下半部分为天然钻石,亭部的上半部分和冠部为CVD合成钻石,CVD层厚度约740μm。作为我国首例报道的再生钻石,与国外已报道的同类型样品相比,该样品中分层界限不可见,且合成层厚度呈现明显增长。研究认为,应用多方位发光图像分析及光谱测试技术是再生钻石检测的关键。     

孕镶块式高胎体金刚石钻头的研制

为了提高金刚石钻头的时效和寿命,将钎焊法引入到高胎体金刚石钻头的设计和加工中。首先利用热压法加工耐磨性能好的金刚石孕镶块;然后加工自带两层水口和水槽的新型钻头钢体,且两水口之间预留焊接槽;最后采用钎焊法,将金刚石孕镶块焊接到钻头钢体上。野外试验表明,试制的2只Φ75/54.5 mm高胎体金刚石钻头,与现场使用的孕镶金刚石钻头相比,钻进效率分别提高41.7%和8.3%,使用寿命分别提高50.4%和32.9%。采用二次钎焊法加工的金刚石钻头,兼顾了热压法的优点,解决了工作层高度过高导致钻头胎体折断、掉块的难题,明显提高了金刚石钻头的使用寿命。     

An X-Ray Diffraction Study of an Inclusion in Diamond from the Luobusha Chromite Deposit in Tibet, China

Diamond was found in podiform chromitites of ophiolite and harzburgite from Luobusha, Tibet. There are silicate inclusions in some diamond grains from this area. In the present work, the CCD (charge coupled detector) technology of X-ray powder diffraction was applied to the study of the inclusion in diamond from the ophiolite of Tibet. Diffraction patterns are obtained even though the inclusion is only 20 μm in crystal size. The results show that the inclusion in diamond consists of talc and clinochrysotile. Therefore, it is clear that the diamond from the ophiolite of Luobusha, Tibet, is natural diamond rather than a synthetic one.     

利用1∶20万区化扫面资料圈定金刚石找矿靶区

本文通过分析金刚石载体金伯利岩和钾镁煌斑岩的元素组合特征，利用现有1：20万区化扫面资料在华北地台北缘内蒙中部地区圈定九处找矿靶区。     

人造金刚石在中国地质钻探中的应用

人造金刚石于７０年代开始在我国地质钻探中推广应用。除人造金刚石单晶外，还采用了聚晶，复合片以及其它烧本或镶嵌体。所有这些大大地推动了我国钻探工程的技术进步。     

山东蒙阴金刚石的形成时代及地质环境

对山东蒙阴胜利1号岩管的金刚石样品进行了CL、FTIR、RAMAN等测试。结果表明,除部分样品阴极发光显示平直的生长色带外,多数金刚石显示均一的CL颜色,说明金刚石生长过程连续,未遭受明显的溶(熔)蚀,不同于复县的多数金刚石。依据金刚石中N的聚集状态,估算了蒙阴金刚石主要形成于三个时期:1·8~1·7 ,1·3 ~1·1和0·9 ~0·6 Ga。有意义的是,这三个时期与华北克拉通三次伸展事件时间相吻合。通过金刚石中橄榄石包裹体拉曼漂移,计算出源区压力为4·6 ,5和5·5 GPa ,得出蒙阴金刚石形成的深度分别为:152 ,165和181 km,靠近岩石圈底部。上述成果为蒙阴金刚石的形成提供了时间、空间、压力等重要地质信息。     

难钻进地层金刚石钻头的现状和发展趋势

近年来,针对坚硬致密地层、坚硬强研磨性地层以及坚硬致密泥岩地层这3类地质勘探的难钻进地层,开展了金刚石钻头相关的研究与攻关,取得了重大进步。针对坚硬致密地层,通过在胎体中添加稀土和自锐材料、低压钻头结构设计,在可钻性小于11级的坚硬致密“打滑”地层中,钻进速度可达1.5～2.0 m/h,钻头寿命达30～300 m;针对坚硬研磨性地层,通过超高金刚石工作层和优化的水力结构设计,超细预合金化粉末以及超耐磨胎体性能,使机械钻速同比提高20%～70%,钻头寿命同比提高1.4～10倍;针对坚硬致密泥岩地层,对尖齿复合片和巴拉斯钻头进行了深入的研究,钻进效率提高了50%左右。在油气田深井硬岩钻探领域,NR826系列金刚石孕镶钻头配合螺杆钻具同比牙轮钻头,机械钻速提高18%～85%,钻头寿命提高5～8倍。此外,我国在海洋深水钻探复合片钻头方面的研究也取得了长足的进步。     

Mantle fluid evolution—a tale of one diamond

Microinclusions analyzed in a coated diamond from the Diavik mine in Canada comprise peridotitic minerals and fluids. The fluids span a wide compositional range between a carbonatitic melt and brine. The diamond is concentrically zoned. The brine microinclusions reside in an inner growth zone and their endmember composition is K₁₉Na₂₅Ca₅Mg₈Fe₃Ba₂Si₄Cl₃₂ (mol%). The carbonatitic melt is found in an outer layer and its endmember composition is K₁₁Na₂₁Ca₁₁Mg₂₆Fe₇Ba₂Si₁₀Al₃P₂Cl₅. The transition in inclusion chemistry is accompanied by a change in the carbon isotopic composition of the diamond from −8.5‰ in the inner zone to −12.1‰ in the outer zone. We suggest that this transition reflects mixing between already evolved brine and a freshly introduced carbonatitic melt of different isotopic composition.

The compositional range found in diamond ON-DVK-294 is the widest ever recorded in a single diamond. It closes the gap between brine found in cloudy octahedral diamonds from South Africa and carbonatitic melt analyzed in cubic diamonds from Zaire and Botswana. Thus, all microinclusions analyzed to date fall along two arrays connecting the carbonatitic melt composition to either a hydrous-silicic endmember or to a brine endmember. This connection suggests that many diamonds are formed from fluids derived form a mantle source not significantly influenced by local heterogeneities.     

桐柏老湾金矿上上河矿区金刚石钻进“打滑”地层所遇问题及对策

通过桐柏老湾金矿上上河矿区＂打滑＂地层的施工,介绍了试验性生产及室内金刚石钻头的优化选择试验,总结了钻进＂打滑＂地层所遇到的问题以及所采取的相应的技术措施。     

影响夹层式钻头性能因素的研究

过对夹层结构金刚石钻头的应用研究发现，与同类普通金刚石钻头相比，该钻头的胎体配方硬度可以高HRC3～5；可以适当采用部分细粒度的金刚石替代粗粒度，甚至可以细一个粒度级，在降低成本的同时也能取得较好的效果，特别是在中硬地层(8～10级)钻进时效果尤其明显；易磨损层宽度的设计影响因素很多，总宽度一般是钻头的径向厚度的1/5～1/4比较好；在内缘耐磨层中添加5%～8%的RVD2型70/80目的金刚石进行弥散强化，或者将内缘耐磨层宽度设计成钻头宽度的1/3左右，可解决内缘耐磨层过早磨损而使钻头提前失效的问题。这些经验完善了夹层结构金刚石钻头的制造技术。