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科技动态

华阳造!从十立方气到一克拉钻

来源:华阳科技  编辑:张园园  时间:2021-05-18 21:36:03   点击:

华阳造!从十立方气到一克拉钻

——探秘亮相央视大型直播节目《今日中国》的1.5克拉钻石

你见过从煤层气里长出来的金刚石吗?

你能想象用瓦斯制成的钻石价格只有天然钻石的十分之一吗?

你知道添加了金刚石的工具可以极大改善其机械性能吗?

……

5月13日,为庆祝中国共产党成立100周年,央视推出大型直播特别节目《今日中国》,煤层气制备金刚石首次亮相直播间,主持人宝晓峰现场向全国观众展示了煤层气制备金刚石的毛坯和打磨切割好的1.5克拉钻石成品,并称“这是一场革命性的攻关”。

1.5克拉钻石,华阳造!今天,记者带你一起走进钻石成品的“原生”地——华阳集团煤层气制备金刚石基地。

它们从哪来?

一座占地面积3000多平方米的厂房,从外观看并没有什么奇特之处,“腹中却饱含乾坤”,被誉为山西首创、国内首创的煤层气制备金刚石就是从这里而来。

一个六七平方毫米的薄片,乍一看像一块玻璃,其实它是金刚石,也就是钻石的原石。它不是从地层深处开采出来的,而是从煤层气里“长”出来的。

2018年开始,集团企业依托新技术、新设备、新工艺等,加速产业结构优化升级,与太原理工大学联合,将高浓度煤层气提纯后的甲烷及煤层气裂解并提纯后的氢气作为原料气体,利用CVD化学气相沉积法、激光切割加工等现代制造技术,将煤炭开采伴生物——煤层气合成为金刚石。这,就是它的“诞生”。

“这个是大家的激光切割机,产品经过合成车间生长之后,它四周就会长出黑色的多晶边,因为钻石的硬度很高,所以大家需要用激光来把它的边切掉……”在切割机旁,煤层气制备金刚石项目技术员余沣洲向记者先容了它在“加工车间”的旅途,一块“毛坯”原石就在这里华丽转身。

它们怎么样?

俗话说,“没有那金刚钻,就不揽这瓷器活儿”。能“削铁如泥”的除了狮王的“屠龙刀”,大概只有金刚石了。

一块大家生产的直径65毫米、厚度0.758毫米的工具级金刚石,磨耗比可达到20万以上,使用寿命是高温高压制金刚石的数倍。“所谓磨耗比,比如和研磨金刚石的砂轮相比,金刚石磨损1毫克,砂轮会磨损200克,其质量比为1比20万,所以说大家的产品是非常耐磨的。”山西新碳超硬材料科技有限企业总经理刘克昌向记者先容。

在常用的单晶金刚笔、CVD条形成型刀、圆片细粒修整器等机床工具中,只要添加为数不多的单晶金刚石“边角料”,它们的硬度就会更高,用处更大,就可以在机械加工上“大展拳脚”。

几日前,自带“主角”光环亮相央视大型直播节目《今日中国》的1.5克拉钻石,色彩达到J级、净度达到SI1级。它和天然钻石相比,区别并不大,而这样“美美的”钻石,价格仅是天然钻石的十分之一。

“生产1克拉这样的钻石用十立方米煤层气。”央视为大家揭开了物美价优背后的神秘面纱。原来,一立方米高浓度煤层气均价是3元左右,十立方米就是30元,而制成像这样的一克拉金刚石之后,售价至少在3000元以上,品质越好,价格越高。

应用场景的放大、附加值百倍以上的提高,让它成了名副其实的“点气成金”“点石成钻”。

它们到哪去?

煤层气是与煤伴生、共生的气体资源,让最轻最软的气体蜕变成最坚硬的物质,让基础燃料变身成为高端产品,集团企业为煤层气资源找到了一条“论克拉卖的价值链”。

把薄薄的一片单晶“毛坯”金刚石,经过一定时间培育,一块钻石毛坯应用而生,再经过特殊的检测、切割、研磨、抛光、镶嵌,首饰级的钻石就可以戴到客户的手上。

“带去央视的那颗就是由成品6.5克拉的毛坯加工成的1.5克拉单晶裸钻,雷迪娜型的形状,非常美观。”刘克昌先容,“下一步,大家会在颜色、净度、切工等方面下功夫,把成品率和产量抓上来,大家还联系了珠宝商,进一步开拓单晶产品市场,将这种媲美天然钻石的产品推向大家的客户。”这里,金刚石高效利用了!

在多晶产品领域,煤层气制备金刚石同样表现不俗。经过完善生产系统,优化工艺指标,高标准建设加工系统,今后生产出工具级、热沉级、光学级、电子级四个等级的产品,应用在加工刀具、雷达窗口、散热元件、半导体材料等众多领域。这里,金刚石综合利用了!不仅如此,煤层气还可以实现循环利用——制备成金刚石后,反应的尾气可回收至煤层气制氢及精馏系统复用。

金刚石拥有很多无可比拟的优异特性,被誉为“21世纪的战略性材料”。集团煤层气制备金刚石项目的顺利实施,立足行业最前沿,不仅让煤层气实现了真正意义上的高效综合利用,为企业提供新的利润增长点,还通过校企产学研合作,抢占科技创新高地,为集团企业高质量转型发展蹚出了一条新路。


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