Алмазы: свойства, способы добычи и применение

Первыми известными добытчиками этих уникальных камней были индусы. Задолго до нашей эры в провинции Голконда были обнаружены богатейшие алмазные копи. Оттуда драгоценные камни распространялись на всю Азию, а затем и Европу.

Свойства

Алмаз ­– единственный в природе минерал, состоящий из одного элемента. Его структура очень твёрдая и в то же время достаточно хрупкая. Кроме того, он является самым теплопроводным среди всех твёрдых тел.

Плавится алмаз при температуре порядка 4000⁰C. Горит:

• на воздухе при 800-1000⁰C;
• в кислородной струе при температуре 720-800⁰C, образуя углекислый газ.

Среди оптических свойств можно выделить высокий коэффициент светопреломления, дисперсию и люминесценцию. Бывает так, что первородный кристалл имеет в себе какой-либо из оттенков цветов видимого спектра. Это определяется присутствующими в нём микроскопическими примесями других химических элементов.

При соблюдении стандартных условий хранения, минерал может существовать в первозданном виде неограниченно долгое время.

Классификация

Существует огромное количество классификаций алмазов по тем или иным признакам. Первые попытки предпринимались ещё в древней Индии, где за основу был взят цветовой оттенок природного камня. Каждый из них: прозрачный, красный или серый уподоблялся определённой человеческой касте тогдашнего общества.

Современные методики берут за основу внешний вид, наличие примесей, форму, цвет и ряд иных характеристик. Алмазы настолько сложный по набору показателей товар, что даже опытным специалистам разрешается допускать погрешность (достигающую подчас уровня 15%) в оценке 6000 разновидностей этого драгоценного сырья. Однако кое-какие простые и удобные ориентиры в этом бесконечном многообразии всё-таки существуют.

Прежде всего, алмазы подразделяются на алмазы технические и ювелирные. Современный сортамент мирового рынка представлен:

• 50% низкосортных мелких алмазов,
• 35% полу ювелирных камней,
• 15% ювелирных алмазов.

На территории Российской Федерации действующим официальным документом, регламентирующим классификацию необработанных природных алмазов, является ГОСТ Р 51519.1-99. Где основными признаками выступают:

• дефектность,
• размерность,
• форма,
• цвет.

Способы добычи

Извлечение полезных ископаемых на поверхность всегда связано с серьёзными затратами, а выбор самого метода в значительной степени определяется глубиной залегания рудной породы. Нередко исчерпав возможности поверхностных слоёв, добытчики бывают вынуждены продолжать разработку, углубляясь внутрь земных недр.

Прежде чем приступить непосредственно выработке полезной породы, необходимо провести геологоразведку, принять аргументированное с разных сторон решение, создать необходимую инфраструктуру, подвезти людей и технику, организовать обогащение и переработку.

Шахтный

Там где существует уверенность в залежах алмазов на глубине более 500 метров, единственным методом добычи становится строительство подземных сооружений. Хотя бывают и исключения.

Способ достаточно дорогой и небезопасный, но очень часто единственный и к тому же открывающий доступ к новым месторождениям. Серьёзную проблему в таких случаях представляет вода и выходящие газы, также необходимо постоянно следить за подачей воздуха и стабильным электроснабжением. Внутри шахты в постоянном режиме работает горнопроходческая техника: комбайны, погрузочно-разгрузочные машины, конвейерные ленты, скипы. После чего добытая на поверхность руда отправляется на переработку.

Карьерный

Промышленный способ добычи алмазов, применяемый повсеместно, однако связанный с выполнением буровых работ и организацией взрывов. Получаемое таким образом сырьё грузится на многотонные самосвалы и отправляется на обогатительную фабрику, осуществляющую извлечение алмазов из породы.

По исчерпании одного слоя, карьер расширяют и углубляют, пока позволяют условия. При необходимости процесс добычи нередко переходит в закрытую стадию строительства подземного рудника.

Огранка

Поступающие на обработку алмазы, необходимость которой обусловлена желанием придать камню максимум изящности и красоты, путём создания оптимальной формы и выявления игры света; проходят тщательное обследование, подчас занимающее несколько недель. После чего, будущее ювелирное изделие подвергается раскалыванию или распиловке, предварительной обдирке, огранке и завершающей полировке.

В ход идут современные компьютерные программы объёмного моделирования, предназначенные для минимизации потерь и прогнозирования будущих бриллиантов.

Распил

Пришедший на смену выполняемого ударом ножа расколу, распил позволяет значительно лучше использовать заготовку. Выявленные в процессе обследования дефекты (внутреннее напряжение, пятна, трещины) становится возможным удалить или локализовать в меньшее изделие.

Обычно природный алмаз пилят с помощью циркулярной пилы, оснащённой тончайшими до 0,05 мм толщины дисками, имеющими порошковое алмазное покрытие. Быстро вращающийся диск разрезает кристалл в направлениях наименьшей твёрдости, тратя на эту операцию несколько часов. На камень весом в 0,2 грамма – 1 карат уходит до 8 часов рабочего времени распиловщика. Существует и другой, современный способ распила с помощью лазерного луча, что позволяет получить более благоприятные формы и уменьшить потери веса драгоценного минерала.

Форма

Для того чтобы приобрести черновую форму, распиленные алмазы подвергаются трению. Далее следует гранение и шлифовка, в результате которых, камень обретает окончательную форму. В последнее время этот процесс стал механизированным благодаря внедрению в производство полуавтоматических гранильных станков.

Маркиз

Форма огранки свои контурами напоминающая человеческий глаз – удлинённый овал, заканчивающийся с обеих сторон двумя острыми углами. Что по замыслу французского монарха, должно было символизировать коварную улыбку маркизы де Помпадур.

Груша

Она же «капля». Изящная каплевидная огранка, столь ценимая представительницами прекрасного пола на алмазах, украшающих их серьги и перстни. Поверхность камня при этом отсвечивает 56 гранями.

Овал

Очень простая и распространённая форма, придающая своим владельцам элегантность, посредством визуального удлинения частей тела, носящих готовое изделие.

Принцесса

Классическая культовая, очень популярная огранка, придающая квадратную форму обработанному камню, хотя и обладающая рядом существенных недостатков. Украшающий обручальные кольца бриллиант непрочен в оправе, часто теряется и может быть легко повреждён на своих краях.

Изумруд

Восьмиугольный прямоугольник с 56 гранями, наиболее подходящий для крупных алмазов. Подчёркивающий богатство и высокий уровень достоинства своего обладателя.

Ашер

Разработанная в Бельгии огранка, применяемая для камней высокого уровня чистоты. В отличие от «изумруда» обладает квадратной формой при том же количестве граней.

Радиант

Прямоугольная форма, покрытая от 61 или 77 гранями, выполненными в виде равносторонних закруглённых треугольников.

Сердце

Усложнённая «груша» с широким раздвоенным основанием. Достаточно хрупкое изделие, прочность которого специально повышают определёнными геометрическими пропорциями.

Полировка

Завершающая стадия в обработке алмазов, призванная окончательно избавиться от всех изъянов и придать драгоценному изделию гладкость и зеркальный блеск. Выполняется с помощью вращающегося стального круга, покрытого мельчайшими частицами алмазного абразива.

Сфера применения

Строительство

Благодаря своей необыкновенной твёрдости, алмаз находит широкое применение в строительстве. Изготовленные на основе этого материала режущие части буров, кругов, пил, шлифовальных машин производят:

• бурение,
• резку,
• сверление отверстий,
• и шлифовку

бетона, гранита, мрамора, железобетона, стали, стекла, камня во время выполнения строительно-монтажных работ. При этом в 1,5-2 раза повышается производительность труда, снижаются затраты и становится возможным проведение недоступных ранее работ.

Ювелирное дело

Понятно, что самым главным направлением использования алмазов было и остаётся ювелирное дело. Именно на изготовление драгоценных украшений уходят самые лучшие и самые крупные образцы этого природного материала. Становясь впоследствии прекрасно изготовленными кольцами и перстнями, серьгами и подвесками, брошами и кулонами, бусами и запонками, браслетами и другими оригинальными произведениями ювелирного мастерства.

Приборостроение

Оптические свойства алмаза используются при изготовлении устройств поглощения света, а его устойчивость к радиации позволяет создавать приборное оборудование для космических исследований. Хорошо востребован он в электронике и сфере телекоммуникаций. Фотоэлементы, оптика, астрономический инструментарий не обходятся без этого уникального природного минерала.

Медицина

Медицинские исследования, проводимы с помощью лазеров, сложные хирургические операции нередко основаны на использовании алмазов в качестве составной части сложного оборудования или остро отточенных скальпелей.

Химическая отрасль

Антикоррозионная стойкость самого твёрдого природного материала позволяет использовать его при проведении множества химических реакций.

Ядерная промышленность

Значительное количество высокоточных приборов ядерной энергетики, а также измерители ядерного излучения содержат в качестве важного элемента именно алмаз.

Месторождения в России и мире

Список 10 крупнейших алмазных месторождений мира:

• Айхал. Якутия. Россия. Разведанные запасы этого крупнейшего мирового месторождения алмазов оцениваются в 153 млн. карат.
• Кемберлитовая трубка «Удачная» расположена в 61 км от Айхала на расстоянии 20 км от полярного круга. 152 млн. каратов.
• Кемберлитовая трубка «Мир». Россия. 142 млн. карат.
• Лампроитовая трубка Аргайл. Австралия.
• Катока. Ангола. 130 млн. карат.
• Кимберли. ЮАР. 12 трубок, эксплуатируемых открытым и закрытым способом.
• Архангельское месторождение им. В. Гриба. 70,5 млн. карат.
• Джваненг. Ботсвана. 88,9 млн. карат.
• Орапа. Ботсвана. 85,5 млн. карат.
• Месторождение им. М. В. Ломоносова. Архангельская область. Россия.

Мировые запасы

В 2 млрд. каратов оцениваются алмазные залежи нашей планеты. Ресурс этого минерала составляет 4,4 млрд. карат. По предварительным оценкам и с учётом всё возрастающих темпов добычи этого полезного ископаемого, исчерпаться они могут в ближайшие тридцать лет.

Страны, добывающие алмазы

Сегодня в девятку стран, добытчиков алмазов входят:

• Россия.
• Канада.
• Страны Африки: Ангола, Ботсвана, Демократическая республика Конго, Зимбабве, Намибия, ЮАР.
• Австралия.