中国人造金刚石现状与高品质人造金刚石
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! 收稿日期："##$ % #& % ’#
! 作者简介：方啸虎（()’) % ），男（汉族），安徽黄山人，安徽宏星新材料有限公司高级顾问、教授级高级工程师，从事人造金刚石等研磨材料的
研究工作，(’’")($$*++；刘广志（()"’ % ），男（汉族），广东番禺人，中国工程院院士，国土资源部咨询研究中心顾问，北京市双泉堡 ("$ 号
（(###*$）。
中国人造金刚石现状与高品质人造金刚石
方啸虎( ，刘广志"
（(, 安徽宏星新材料有限公司，安徽 和县 "’*"’(；", 国土资源部 咨询研究中心，北京 (###’$）
摘! 要：重点介绍中国人造金刚石发展历程及其现状，以及其在国际上的地位。较深刻的运用动态观念分析了国
际超硬材料，特别是人造金刚石的动态和发展形势。分析了我国当前有关产品的实际生产情况，以便有利于发展
我国粗颗粒、高强度人造金刚石，更有利于发展和提高我国的金刚石钻探事业。
关键词：人造金刚石；超硬材料；高品质
中图分类号：-.("$, ’ / 0! ! 文献标识码：1! ! 文章编号：(&+" % +0"*（"##$）2( % ###( % #0
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! ! 早在 "# 世纪 $# 年代，我国老一辈钻探工作者
就梦寐以求的盼望用金刚石高速钻探技术代替传统
的钻探工艺。以便勘探急需的矿产资源，但我国天
然金刚石资源不足。在中国共产党的正确领导下，
制订了“立足国内，立足人造”的发展人造金刚石钻
探技术的方针。经过全体钻探职工的通力合作，不
懈努力，在 ()&’ 年 (( 月，我国第一颗人造金刚石诞
生。此后，大批投产、研制钻头、研究钻进工艺、管材
配套等等，一切准备工作都有序的开展起来，充分发
挥了社会主义制度的优越性。自 (*&" 年开始，外国
用了 (## 多年发展的金刚石钻探技术，我国仅用了
不足 "# 年就在全国进行了推广，推广金刚石钻探技
术不仅大大提高了钻探速度和岩心质量，并改革了
管材系列（从大口径改为小口径），仅此一项就为国
家节约大量钢材，( 年达 "### A，资金 &### 万元，重
要的是使一批大型矿山快速地探明了储量。应该
说：在此钻探技术改革中，人造金刚石立了头等功。
今天，我国可以自豪地说：中国人民已经在人造
金刚石钻探技术方面走在国际的前列了；同时，我们
的金刚石生产不仅仅是大国，而且是王国，实现金刚
石强国之梦已为期不远了！
!" 用动态观念分析超硬材料国际形势
!, !" 国际上的两大公司改组转轨的动向
美国（T, U, 19）：众所周知，该公司在全球来说
都是一个生产人造金刚石实力极强的大公司，而且
拥有金刚石发明权。多年来稳定生产高品质金刚
石，有以 2V3（现最好的已称为 2VL 系列）系列为代
表的优质产品（ 包括 2V3(## / 和 2V3(##3 / 等）。
年产 0 W $ 亿 IA 单晶，并且有 T=9G=A 为代表的复合
体（XV1），可谓实力雄厚。但在 "##’ 年 (" 月已被
D7AAC=M954 YI9（DD1）股份投资公司所收购，新公司
称为 V7@E94F Z449N@A794G（现简称为 V, Z, 1[, ）。但
最新的信息表明新公司又可能要再次被转卖。这样
看来它要大发展是不太可能了。
英 % 南非 V= L==BG 19：它的建立和发展起源于
在南非开采出天然金刚石，而成为全球的一霸。后
来由于美国发明了人造金刚石，为了巩固其金刚石
行业的垄断地位则大量发展了人造金刚石，在前几
年已曾经进行了资产改组，现简称为：六元素公司。
(! "##$ 年增刊! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 探矿工程（岩土钻掘工程）
一般分析应该有一大发展。情况不象想象那样，不
仅没有在其本土发展，而是在近期也看上了中国市
场，据称将在中国运用六面顶压机研制金刚石，他们
认为这种潜力还有可挖之处。但其优势已不明显。
!! "# 其它国家停产、保产甚多
除了美国、英国（南非）、中国外，原来生产金刚
石的国家有：前苏联、日本、韩国、德国、印度、瑞典、
芬兰、意大利、比利时、罗马列尼亚、捷克、波兰、朝鲜
等十余个国家（地区）。
目前这些国家，有的由于技术未做到与时俱进，
停滞不前而停产了，如捷克、波兰、比利时、印度等；
有的则勉强维持自产自用，但数量尚不足者，如俄罗
斯、德国、日本、意大利、韩国等。
韩国日进公司每克拉成本为 "# $ 元人民币，美
国 %! &! 公司每克拉成本为 ’# ( 元人民币，而我国每
克拉成本仅为 )# " 元人民币。*))’ 年底国内某金
刚石大型企业称：其生产工艺成本仅为 )# *" + )# ,"
元人民币，现在看来我国的金刚石还是有相当大的
价格竞争潜力的。
!! $# 技术实力还相当雄厚
尽管 %! &! -. 和 /! 0! -. 退出了部分中高强度
金刚石市场，但其技术实力还相当高。据较为可靠
的信息可知，他们已采用万吨压机生产，用直径 1))
+ 1,) 22 腔体开展试验，单次产量已做到 *))) 34
以上，该产品的强度、透明度、颜色、粒度、556 值等
均能达到原来的要求。
还有更大的压机，单产可达 ,))) 34 左右，所以
我们还不能轻视他们的实力。
"# 运用动态观念分析超硬材料国内形势
这里重点讨论我国超硬材料在国际范围内的地
位，并用动态观念去确立走向。全国近几年投入到金
刚石设备及技术改造的资金已达 ( +1) 亿元人民币。
"! !# *)), +*))’ 年是六面顶大压机高速发展的年份
六面顶直径 ’*) + 7,) 22 缸径压机（以直径!
")) 22 缸径压机为主）见表 1。
8 8 从近 * 年的统计数据看，国内生产能力增加约
一倍。这不仅仅是生产能力的增加，也是产品质量
全面提升的过程。
"! "# 两面顶压机
两面顶压机统计：上海重型机械厂（已生产）：
*")) 4 1" 台左右；*))’ 年发展趋势：,))) 4 压机；上
海重型机械厂、北京第二重型机械厂：合计约 *) 台
（ 计划’)台）；7)))4顶压机已完成图纸设计，计划
表 18 六面顶直径 ’*) + 7,) 22 缸径压机统计表
主要生产厂家 *)), 年9 台 *))’ 年 9 台
桂林冶金机械总厂 *), *(’
辽宁金刚石厂 1,( ()
湖南泰山机械厂 约 ’) ’"
湖南 *,, 厂 9 *)
湖南常德七一机械厂 约 ’) ’7
洛阳机车厂启明公司 约 ’) ()
包头北方工程机械公司 约 ,) 7:
安徽宏晶新材料股份有限公司 1"（ 自 己 新 装，现 共 有
大压机 ") 台）
其它 约 ,) 约 ,,
合计 "*1 约 7:)
生产 1) 台。
"! $# 1*) ;<= 设计和需求明显增多
这里指的是单缸工作压力，以前行业提出过限
定 1)) ;<=。从人机一体化来看，1*) ;<= 的压机比
1)) ;<= 体积要小，操作更为方便，所以近 1 + * 年
设计大压力、小体积的压机趋势明显增加。
"! %# 六面顶 >")) + 7,) 22 缸径压机将在今后几
年成为主导设备
自 *)), 年下半年开始，>")) + 7,) 22 缸径压
机，就逐步成为生产厂家青睐的主导机型，其原因
是：
（1）>,7 + ,( 22 腔体片状触媒合成工艺已过
关，顶锤消耗明显降低，单次产量明显提高，质量明
显稳定，高品质产量明显提高。
（*）>,7 + ’) + ’" 22 腔体粉末触媒合成工艺
也已过关，顶锤消耗明显降低；单次产量明显提高，
质量明显提高，高品质产量比例明显增加。其优势
更高于片状触媒。
正因为这两个因素明朗化，大压机一年利润在
1" 万元左右，好的可以更高一些。一台压机 * + ,
年，最多 , + ’ 年可以回收成本，这就增加了投资者
的信心。
上述诸多原因，所以 >")) + 7,) 22 缸径压机
将在我国今后几年成为主导设备。
"! &# 大型规模化效应的趋向
目前，各厂大压机一投产就是 ") 台、1)) 台、
*)) 台。“河南黄河”*))" 年将达 1))) 台左右，“河
南中南”*))" 年将达 ")) 台左右。“安徽宏晶”已有
*)) 多台小压机，现正在上大压机（已有 ") 台），约
1") 台左右。还有 1)) 台左右的有 , + ’ 家，这些厂
家明显地都在追求规模化。
"’ (# 国际金刚石市场
中、高品级的金刚石正趋向中国。
* 探矿工程（岩土钻掘工程）8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 *))" 年增刊8
!! "# 中国的两面顶压机，也在相攀而上
主要原因：
（"）国内两面顶技术已经逐步过关，特别是
#$%% & ’%%% ( 的压机工艺已相当不错，这使国内一
些有技术能力和资金实力的单位开始敢于投资了。
（#）在 #% 世纪 )% 年代中期开始，中国的金刚
石产量已稳处于大国地位，这时国内一批有识之士，
纷纷迫切地提出要向“强国”迈进，也有一批专家、
学者、工程技术人员，努力把握机遇，为实现“强国”
梦在不断努力。两面顶压机正是在这样的前提下应
运而生了。
!! $# 中国人造金刚石产量
方啸虎已在 #%%* 年第 * 期《探矿工程》上发表
的“高速发展中的超硬材料”一文中做过较为详细
的介绍，这里不再赘述。
#%%’ & #%%* 年业内权威人士多数认为：生产能
力已可达 *% & $% 亿 +(，而生产量约为 ’$ 亿 +( 左右。
%# 中国的高品质人造金刚石
制造中国的高品质人造金刚石是很多超硬材料
专家为之奋斗一生的事业。特别是我们探矿工程界
的同仁，在 #% 世纪 ,% & -% 年代开始，时时为“粗颗
粒高强度”而拼搏着。经过几代人的努力，只是到
了 #" 世纪初，才有了快速发展。所以我们说：近期
是金刚石单晶技术全面提升的新时期，具体表现在
以下方面：
%! &# 高品质金刚石概况
与国际上两大金刚石公司做对比：
.! /! 01（原为 2! 3! 01）：在国际市场上批量供
货的 高 品 质 金 刚 石 牌 号 为 456)$%、456),%、
456)-%。国产金刚石在市场上可批量供货的高品
质牌号能相当于 456)$%、456),%、456)-% 尚有一
定难度，但有的企业已有小批量产品。
六元素 01（原为 .7 57789! ，01）：在国际市场上
批 量 供 货 的 高 品 质 金 刚 石 牌 号 为 6.5"%:$、
6.5""%%、6.5""#$。国产金刚石在市场上可批量供
货的高品质牌号与上述牌号相比尚有少许难度和不
足。
国产金刚石 ’$ ; *% 目已相当好，’% ; ’$ 目以粗
的金刚石合成工艺尚需努力提高。
据超硬材料分会秘书长的年度总结报告作了如
下描述：全国金刚石行业已形成了深入研究新工艺
为特征的新高潮。专业化、精细化生产特殊产品的
企业比例明显的增加。金刚石单晶产品达到了国外
高档产品水平（指高品质生产工艺的指标，从 #%%’
年不足 "%< 提高到 #%%* 年的 *%< 以上或更高），利
用国产六面顶压机生产高档金刚石的技术难关已经
突破，今后将会是提高和完善，普及和应用阶段。
%! !# 六面顶压机是提高人造金刚石关键技术
具有中国特色的六面顶压机合成技术有了长足
的进展。
%! !! &# 六面顶压机大型化
=$%% >> 缸径压机，单产已达 ,% & -% +(，高强
比已达 ’%< 以上。=,%% & ,’% >> 缸径压机，单产
已达 "%% & "’% +(，高强比已达 ’%< 以上。="%%%
>> 缸径压机，单产已达 ",% +(，高强比已近 *%< 以
上。
%! !! !# 新型压机控制技术已经完善或基本完善
目前所有大于或等于 =*%% >> 缸径的压机，全
部都配备有计算机控制的操作系统，人为的因素都
基本能得到改善。而且可以人为的按晶体生长规律
输入温度和压力，使其根据生长曲线跟综进行生长。
控制精度也得到很大的提高，如：温度可用千分之几
度调整，压力可用 %? " @A 调整。这也是我们获得高
品质金刚石的基础条件。
%! !! %# 大顶锤技改后配套技术已完善
株洲硬质合金厂、自贡硬质合金厂各投入 -%%%
& :%%% 万元进行了全面的技改工作。原来顶锤多
为 =-% & :% >>（质量为 ’? # & *? ’ BC; 个），有的还
更大。这在以前是不可思议的，所以大压机只有在
有了大顶锤后才可成为现实。
%! !! ’# 粉末触媒工艺技术快速发展
粉末触媒工艺技术，近年来进步很快。突出表
现在：（"）金刚石颜色已呈金黄色，透明度很好，晶
体表面相当平整、完好；（#）冷 D" 及 DD/ 值，这是国
外厂商最关心的问题，现在的 E7 基触媒经过真空处
理后，取得极好的效果；（’）它的另外特点是优质又
高产；（*）由于用了 -%< E7，触媒成本大大下降了；
（$）采用了旁热式的加压方式，使合成电流仅为原
来的 " ; ’ & " ; *，既节能又省钱。
%! %# 两面顶 #$%% & ’%%% ( 压机的发展
提到高品质金刚石不可能不涉及到两面顶压
机。
%! %! &# 四川艺精 F 长运
总投资将达 "? # 亿元以上，两面顶压机在 #%%#
年工作缸模具过关后，新近工艺又有较大突破。
%! %! &! &# 实现的指标
（"）压机吨位为 #$%% (，工作压缸内径为 $:
’G #%%$ 年增刊G G G G G G G G G G G 探矿工程（岩土钻掘工程）
!!；合成腔体为 "#$ !!；单次产量达 %$ & ’$ ()，其
中 *+ , #$、#$ , #+、#+ , +$ 三个目数占总产的 -$. ，均
价达 /0 + 元, ()。
（/）压机吨位为 *$$$ )，工作压缸内径为 1$
!!；合成腔体为 "+$ !!；单次产量达 2%$ & /$$ ()
左右，其中 *+ , #$、#$ , #+、#+ , +$，* 个目数占总产的
-$. ，均价也可达 /0 + 元, ()。
目前已有十余台 /+$$ ) 压机在正常生产，/$$#
年 *$$$ ) 压机实现 /$ 台，另外 /$ 台正在实施，也要
实现规模效应和规模效益。
!3 !3 "3 #$ 两面顶压机有突破
（2）单次产量已达并超过设计目标：原定 *$$$ )
压机合成单产为 2/$ & 2+$ ()，现在已达 2%$ & /$$
()，几乎提高了 +$. 。
（/）高强比得到很大提高：原来 456 仅 /$. &
*$. ，现在已可达 -$. 以上，已基本接近国际先进
水平。
（*）高品级粒度提高了一个等级：国内经常说
的粒度比达 -$. 以上，指的是 #$ , -$；而现在说的粒
度比达 -$. 以上，指的是 *+ , +$；这在技术难度上还
是很大的。
!3 !3 "3 !$ 两面顶压机的其它相关资料
（2）*$$$ ) 压机两台一组，每组单价 /%$ & *$$
万元。
（/）腔体径高关系："+/ !! 腔体其腔体高度为
*+ !!，呈扁圆柱体。
（*）合成时间：2 7 左右，每天平均合成 // 次左
右；则月产为 2/0 + 万 ()，年产（ 按 22 个月计）为
2*10 + 万 ()。
（#）压缸在韩国 89: 公司订购，预计贵 /$. &
*$. ，但质量稳定，-$$$ ) 的每个压缸约 21$ ;<；最
近了解到株洲硬质合金厂的产品已可满足生产需
要，这项主要消耗材料能国产化，对我国发展超硬材
料极为有利。
（+）下步计划：生产 -$$$ )，预计单产为 -$$ &
1$$ ()，预计价为 +$$ 万元, 台，设备及模具已设计完
毕。
!3 !3 #$ 黄河旋风
/$$# 年制订了开发两面顶压机计划，先投 2$$$
万元打基础。/$$+ 年初 / 台 *$$$ ) 压机已到位，现
正处在调试阶段。“黄河”是上市公司，一旦掌握了
两面顶压机的先进技术，再投 / 亿资金是非常容易
的事。到 /$2$ 年必须实现全球最大超硬材料基地
的计划也必将成为现实。
%$ 金刚石行业全面迎接挑战
（2）价格基本持平：从 /$$+ 年初看，金刚石单
晶各品种、规格，价格持平；唯 =>6 料由去年的 $0 /
& $0 /* 元, () 上涨到目前的 $0 *$ & $0 *+ 元, ()。
（/）原材料大幅度涨价：/$$# 年 ?@ 由 2$ 万元, )
猛涨到 2- 万元, )，?@5ABC 触媒也由 2$ 万元, ) 上涨
到 2-0 + 万元, )；/$$+ 年开春以来，顶锤上涨了差不
多 2 倍；叶蜡石原生矿石也上涨了 2 倍。这三个涨
价，对那些没有技术后盾的金刚石企业肯定是一个
致命的打击。所以 /$$+ 年对不少金刚石企业也是
挑战年。
（*）要技术不能蛮干：由于金刚石是基本建设
必不可少的消耗物质，无论是出口还是内需，需求量
还是相当大的，现在更需要技术先行。当前这种以
技术发展，以高品质金刚石求效益的局面倒是我们
搞技术的同仁所期望的。那种不要技术，而蛮干的
企业倒闭掉一批，更符合科学规律。
总之，经过几十年，几代人的努力和拼搏，终于
看到了中国超硬材料在全球既是大国，又是强国的
时期已经不远了。钻探工程行业应用高品质金刚石
已经可以在我们这一代成为现实。我们应为之而欢
呼。
参考文献：
［2］D 刘广志3 /$$* 年国外人造金刚石获新进展，我们怎么办？［E］3
探矿工程，/$$*，（+）3
［/］D 李世忠3 中国探矿工程学科的建立与发展［ E］3 探矿工程，
/$$$，（+）3
［*］D 王达，等3 探矿工程要争当地质工作服务于经济建设和社会发
展的排头兵［E］3 探矿工程，/$$/，（2）3
［#］D 方啸虎3 合成金刚石的研究与应用［ 5］3 北京：地质出版社，
2’%-3
［+］D 方啸虎3 中国超硬材料新技术与进展［5］3 合肥：中国科学技
术大学出版社，/$$*3
［-］D 李志宏3 超硬材料分会 /$$# 年工作总结［ E］3 中国超硬材料
/$$+，（2）3
［1］D 陈启武，邓福铭，等3 国产大型六面顶超高压设备人工合成高
品质金刚石理论与实践（ 鉴定资料）［ F］3 北京：中国矿业大
学，/$$#3
# 探矿工程（岩土钻掘工程）D D D D D D D D D D D /$$+ 年增刊D
中国人造金刚石现状与高品质人造金刚石.pdf
