Алмазы России
Глав I. Алмазы, их геология и применение
§1. Геология алмазов
§2. Происхождение алмазов
§3. Искусственный синтез алмазов
§4. Алмазы в жизни человека
Глава II. Основные направления алмазной промышленности
§1. Применение алмазов в технике
§2. Ювелирная промышленность
§3. Промышленность синтетических алмазов
§4. Цены на природные и синтетические алмазы
Глава III География алмазной промышленности
§1. Алмазодобывающая и алмазоперерабатывающая промышленность
§2. Алмазодобывающая промышленность в России
§3 Проблемы российской алмазной промышленности
§4 Россия и «Де Бирс»
Введение
Алмаз-это природное вещество, драгоценный камень, техническое сырье. Он был известен в далеком прошлом, широко применяется в настоящем, велики перспективы его использования в будущем.
Человек узнал этот твердый, прозрачный, блестящий, играющий всеми цветами радуги камень еще на ранних стадиях развития цивилизации. И он стал собирать его любоваться им, украшать им свое оружие и одежду, использовать его при изготовлении религиозно- культовых предметов и символов власти. Точно неизвестно в какой части света, какой народ, в какое время впервые обратил внимание на алмаз, стал его собирать, а потом специально искать и хранить. Вероятно, как и большинство важных для человечества открытий, а это, безусловно, важное открытие, люди сделали более или менее в одно и то же время независимо друг от друга в разных местах земного шара. Это произошло и в Индии, и в Африке, и в Южной Америке. С тех пор, как научились обрабатывать, шлифовать и полировать алмазы, они стали еще более блестящими, их цветовая игра усилилась, по существу до конца раскрылась природная красота камня- и алмаз, превращенный в бриллиант, стал еще больше цениться.
С развитием техники, когда возникла необходимость в новых видах минерального сырья, в частности для обработки камня, металлов, а в последующем различных твердых синтетических материалов, алмаз приобрел как бы вторую жизнь. Были выявлены и изучены его высокие абразивные свойства, с которыми связаны возможности использования алмазов в промышленности. В настоящее время существование всей обрабатывающей промышленности и машиностроения ( от создания мощных агрегатов до изготовления тончайших механизмов и приборов) практически немыслимо без применения алмазов в той или иной части технологического процесса. Вместе с тем и сейчас алмаз, как и раньше, остается одним из самых красивых и дорогих драгоценных камней, идущих на создание различных ювелирных изделий и украшений, многие из которых являются настоящими произведениями искусства.
Если в последние годы в промышленности все больше и шире используются алмазы как абразивный материал ( абразивные порошки, пасты, шлифовальные круги, алмазные пилы, стеклорезы и т.д.), что основано прежде всего на их чрезвычайно высокой твердости, то в будущем с дальнейшим ростом научно-технического прогресса несомненно найдут применение и другие исключительные свойства такого вещества, как алмаз. Поэтому эта тема является для меня наиболее актуальной и интересной.
ГЛАВА I. Алмазы, их геология и применение.
§1.Геология алмазов.
Алмаз-минерал, драгоценный камень 1 класса, по блеску, красоте и твердости превосходит все известные в природе минералы и драгоценные камни. Алмаз представляет собой почти чистый углерод.
Свободный углерод встречается в природе в трех аллотропических формах-аморфный(в виде сажи) и двух кристаллических формах- графит и алмаз.
Алмаз- прозрачный кристалл, приобретающий после обработки чудесный, ослепительный блеск, графит-темный, совершенно непрозрачный. Алмазы в основном являются изоляторами. Графит хороший проводник электричества. Наиболее важное свойство алмаза- чрезвычайно высокая твердость. Графит очень мягок. Графит растворяется в некоторых кислотах, алмаз стоек к кислотам и щелочам (окисляется только в растворе некоторых щелочей). Различие свойств алмаза и графита объясняется различием их кристаллической структуры. Плотность алмаза 3,47-3,55. Плотность графита2.25. Алмаз может быть превращен в графит при нормальном давлении, а чтобы превратить графит в алмаз надо применить сверхвысокое давление и температуру.
В течение столетий алмазы ценились как драгоценности и украшения, но за последние 20-30 лет роль и значение их для развития человеческого общества резко изменились и повысились. Благодаря своей непревзойденной твердости и другим ценным свойствам алмазы нашли широкое применение прежде всего в обработке металла. Развитие техники XX в. предъявляет непрерывные требования к повышению прочности металла и тщательной обработки многих деталей сложных механизмов, без чего не могли бы быть созданы многие уникальные системы, имеющие важное значение для прогресса техники.
Проблема удовлетворения все возрастающих потребностей в алмазах в многих странах разрешается в двух направлениях.
Первое направление, имеющее длительную историю, связано с поисками алмазных месторождений и созданием алмазодобывающей промышленности. Второе направление, которое успешно развивается в последние годы,-искусственное получение алмазов.
Алмазных месторождений в мире немного. Алмазы в коренных месторождениях встречаются в составе магматических ультраосновных пород, известных под названием кимберлитов. Это и послужило благородной почвой для создания целой системы гипотез о кристаллизации алмазов из магмы в верхней мантии Земли и последующем выносе их на дневную поверхность с помощью вулканических аппаратов. Однако всем этим гипотезам присущ большой недостаток. Они не обосновывают возможности возникновения физико-динамических условий, необходимых для синтеза алмазов в природной обстановке и сохранения их в процессе перемещения вместе с магмой из глубин 70-140 км. На поверхность Земли. Все эти гипотезы не дают также четкого научного аргументированного ответа на вопрос о возможности существования в термодинамических условиях, необходимых для синтеза алмазов, обильного источника материала для их образования-свободного углерода.
Глава II. Основные направления алмазной промышленности
§1.Применение алмазов в технике
Примерно 80% всех добываемых алмазов относятся к техническим, расходуемым на изготовления алмазного инструмента.
Важнейшими областями применения алмазов являются: обработка инструментов и деталей машин из металлокерамических твердых сплавов; бурение геологических и эксплутационных скважин в твердых и абразивных породах; обработка изделий из высокотвердых и жаростойких материалов: керамики, синтетического корунда, кварца, стекла, полупроводниковых материалов - германия и кремни; обработка сверхтвердых облицовочных материалов: гранита, мрамора и др.; алмазная правка шлифовальных кругов; алмазное точение деталей машин из легких и цветных металлов и сплавов, пластмасс и др.; алмазное волочение тонкой проволоки из меди, вольфрама, молибдена и других ценных материалов.
Широкое применение алмазов в промышленности обусловлено их необычайно высокой твердостью, которая в 1000 раз превышает твердость кварца и примерно в 150 раз корунда. Твердость алмаза превышает твердость получивших широкое распространение абразивных материалов - карбида кремния в три раза и карбида бора в два раза. Алмаз обладает также высокой прочностью и высокими абразивными свойствами. Абразивная способность алмаза при шлифовании твердого сплава в сотни раз превышает абразивной способности карбида бора и карбида кремния.
Исключительная твердость, большая прочность в сочетании с высокими абразивными свойствами кристаллов алмаза позволяет использовать их в качестве материала для изготовления резцов, волок, буровых коронок и других абразивных инструментов.
Интересно отметить, что алмаз, как абразивный материал, более эффективен при обработке материалов, обладающих большей твердостью и меньшей пластичностью (твердые сплавы, металлокерамика), чем материалов с меньшей твердостью и большей вязкостью.
Наибольший интерес для промышленности представляет алмазная обработка металлокерамики, ферритов, материалов, получаемых на основе карбида кремния, полупроводников и других материалов. Механическая обработка их обычными способами сопряжена с весьма большими трудностями, в связи с их очень высокой твердостью и хрупкостью.
Твердые керамические материалы на основе карбида кремния совершенно не поддаются механической обработке обычными способами и единственной возможной является обработка алмазным инструментом.
Развитие электронной техники потребовало использования твердых керамических материалов, способных выдерживать высокие температуры и давления. Такие материалы обрабатываются только алмазными шлифовальными кругами, обеспечивающими высокую точность обработки (0,00001 мм.). Эти шлифовальные круги изготавливаются из алмазов размером 0,65-0,065 мм.
Сравнительные испытания показали, что стойкость алмазных шлифовальных кругов в 65-70 раз выше стойкости кругов из других материалов. Доводка алмазными кругами штампов (с деталями из твердых сплавов) повышает стойкость штампов в 20-50 раз.
Применение инструмента для правки имеет значительное преимущество. Алмазные инструменты обладают высокой стойкостью. При их применении достигается высокая точность требуемой формы шлифовального круга и соответственно высокая точность и чистота поверхности шлифуемых деталей.
Очень важным является использование алмазов для изготовления алмазных волок. До настоящего времени только алмазные волоки оказались наиболее пригодными для производства проволоки диаметром меньше 1 мм., вплоть до проволок для ламп накаливания диаметром 0,01 мм.
Одной из самых основных задач является внедрение и освоение алмазного бурения, при котором сокращается расход материалов, упрощается конструкция скважин; сокращает парк бурового оборудования. Переход на алмазное бурение способствует сокращению аварийности из-за обрыва бурильных труб.
§2.Ювелирная промышленность
Среди драгоценных камней, таких как рубин, сапфир, изумруд, александрит и др., ювелирный алмаз по ценности занимает первое место и считается камнем первого порядка.
Искусство обработки алмазов возникло в глубокой древности в Индии - на родине первых драгоценных камней - и в других странах Востока. Обработка камня в Индии достигла высокого уровня. Однако древние мастера не сумели найти форму, которая в полной мере позволила бы проявиться чудесному блеску и игре алмазов.
В процессе обработки алмаза большую роль играет искусство раскалывания камня с целью уменьшения массы кристалла и удаления дефектных частей.
В настоящее время одной из ведущих стран по обработке алмазов в бриллианты является Бельгия. Из США алмазы вывозятся в Бельгию, где они подвергаются обработке и затем снова экспортируются в США уже в виде бриллиантов или алмазного инструмента. Гранильные фабрики и мастерские имеются также в Бразилии, Индонезии, Австралии, Японии и др.
Современные технологические схемы обработки алмазов включают следующие операции: раскалывание, резку, предварительную обдирку, огранку и полировку кристаллов. Все алмазы, поступающие для обработки на бриллианты, предварительно просматриваются для определения способа обработки и вида огранки. Для раскалывания, распиловки и огранки алмазов очень большое значение имеет точная ориентировка кристаллов. Для такой ориентировки широко применяются рентгеновские лучи.
Если алмаз имеет какой-либо дефект, то по этому месту и ведут распиловку. После распиловки алмазы подвергаются обдирке (обточке). Эта операция осуществляется на специальных токарных обдирочных станках. Обдирка применяется для обтачивания граней, ребер и углов кристаллов. Потери при данной операции составляют 15-25%; отходы используются для изготовления алмазных порошков.
После обдирки приступают к огранке камней. Чаще всего алмаз гранится в форме круглого бриллианта, позволяющего наиболее тонко выявить блеск и игру светового луча. Для обработки крупных алмазов неприменимы стандартные формы огранки. Мастер должен проявить все свое профессиональное умение для обработки такого драгоценного камня, чтобы максимально сохранить его природную величину. Стоимость бриллиантов зависит от массы камня, его цвета и качества.
Производство бриллиантов (в %.)
Страны
1965г.
1970г.
1974г.
1978г.
Бельгия
47
36
34
25
Израиль
28
27
33
35
Индия
4
17
17
28
США
6
10
7
6
ЮАР
4
5
4
2
Прочие страны
11
5
5
4
Лидерами в ювелирной перерабатывающей промышленности является Италии ( в художественном отношении ).
§3.Промышленность синтетических алмазов
В 1957г. Дженерал Электрик разработала промышленный процесс производства искусственных алмазов, позволяющий изготовить синтетические алмазы за несколько минут. Проверкой оптических свойств, рентгеновским и химическим анализами, испытанием твердости было доказано, что эти кристаллы, полученные синтетическим способом, были действительно алмазами.
Пуск первого завода по производству синтетических алмазов был произведен Дженерал Электрик в 1957г., в Детройте. Мощность завода составляла 3,2-3,5 млн. кар. искусственных алмазов в год.
Скорость роста кристаллов при синтезе алмазов очень велика и она равна 0,33 мм/мин. Скорость роста зависит от давления и температуры. При снижении скорости роста синтетических алмазов качество кристаллов улучшается. Цвет искусственных алмазов также зависит от температуры и давления. При нижнем интервале температуры получаются черные алмазы, а при более высоких температурах начинает образовываться бесцветный алмаз. Установленный определенным способом режим процесса производства искусственных алмазов позволяет получить широкое разнообразие оттенков.
Самый распространенный для получения синтеза алмазов аппарат конструкции Ч.Г. Холла «белт». Основными деталями являются два конических пуансона, сделанные из прочного материала. Пуансоны, сдвигаясь, образуют небольшую камеру (камера высокого давления). Двигаясь, они сжимают массу, находящуюся в камере высокого давления. Нагрев массы производиться электрическим током проходящим через пуансон. Для того, чтобы полученные алмазы снова не перешли в графит в конце операции их охлаждают.
§4.Цены на природные и синтетические алмазы
Стоимость алмаза зависит от величины кристалла, цвета, прозрачности, дефектов, трещин.
В настоящее время, несмотря на открытие новых месторождений и значительное увеличение добычи алмазов, цены на ювелирные алмазы продолжают возрастать. Алмазному синдикату удается не только сохранить существующий уровень цен на ювелирные алмазы, но и обеспечить постоянное их повышение.
Минерологи предложили производить оценку алмазов по формуле N=m/2(m+2)K, где N- цена алмаза; m- его масса; K- цена кристалла того же качества массой 1 кар.
Цены на алмазы (в дол.($)США за 1 кар.)
год
Бельгия
Израиль
Бельгия
Израиль
1950
16,85
24,51
101,85
73,41
1960
23,86
32,65
106,97
97,06
1970
22,70
42,66
159,91
137,56
1975
43,66
68,05
269,62
199,80
1976
41,52
70,52
227,98
215,51
1977
---
81,95
---
302,10
1978
---
---
---
---
1979
---
---
---
---
1980
---
---
---
---
На международном алмазном рынке стоимость ювелирных алмазов во много раз превосходит стоимость технических и синтетических алмазов. Цена технических алмазов оставалась в десятки, а иногда и в сотни раз ниже цены ювелирных кристаллов.
Стоимость алмазов устанавливается окончательно экспертами. Иногда алмазными синдикатами вводятся разовые надбавки к ценам. Купленная партия алмазов высылается в адрес покупателя. Брокеры могут осмотреть предлагаемые образцы и сделать выбор заранее. Часто продажа производиться по спецификации без предварительного осмотра товара, в этом случае товар передается покупателям в упакованном виде с печатями сбытовой организации.
Природные алмазы являются драгоценным экспортируемым материалом и рассматриваются как валютное и стратегическое сырье. С освоением производства синтетических алмазов роль и назначение природных алмазов не уменьшаются.
Глава III. География алмазной промышленности.
§1.Алмазодобывающая и алмазоперерабатывающая промышленность
Алмазные месторождения за рубежом распределены неравномерно. Так в Африке добывается 95-98% ежегодной мировой добычи алмазов, в Южной Америке 2-5%, а на долю остальных стран и континентов приходится менее 0,1%.
Ведущая роль в добыче алмазов принадлежит Республике Заир и ЮАР. В Южно-Африканской республике алмазные месторождения находятся в бассейнах рек Оранжевой и Вааль, в широкой полосе длинной свыше 500 км. в Южном и Юго-Западном Трансваале в районе Претория, в округах Лихтенбург и Вендерсдорн и в Малом Намакваленде в прибрежной полосе Атлантического океана длинной свыше 200км. Большую роль в добыче преимущественно технических алмазов дает Гана.
Первый кризис в алмазодобывающей промышленности был отмечен в 1888г., когда добыча этого ценного минерала намного превысила спрос потребителя. Связано это было с открытием южно-африканских месторождений, совершенно изменивших характер алмазного рынка. Резкое падение цен вынудило мелкие фирмы прекратить нерентабельную добычу; окрепли крупные компании, такие как «Де Бирс» (основана в 1883г.), продолжавшие вести конкурентную борьбу против алмазодобывающих компаний в других странах.
В течение 25 лет «Де Бирс» добивалась последовательного повышения цен и прибылей монополистов, умело регулируя добычу в соответствии со спросом, но открытие новых крупных месторождений опять привело к росту конкуренции.
Новое резкое падение цен на алмазы началось в 20-е годы, и многие алмазные компании оказались под угрозой банкротства. Однако наступившее вслед за этим оживление промышленной конъюнктуры вызвало спрос на алмазы на мировом рынке, и компании вновь смогли продолжать свою деятельность.
Все основные алмазодобывающие страны или совсем не используют алмазы или используют их очень в незначительном количестве (Конго, ЮАР, Гана). Поэтому алмазы из этих стран вывозятся в США, Бельгию, Голландию, Израиль, Канаду и другие страны. Бельгия и Голландия являются основными странами, ввозящими ювелирные алмазы, потому что высоко развито гранильное производство.
Основными странами - производители бриллиантов в мире является Бельгия, Нидерланды, Израиль, ЮАР. Огранка алмазов осуществляется также в США, ФРГ,, Франции, Италии, Великобритании, Бразилии, Португалии и ряде других стран. В 80-е годы заметно возросла роль Индии как производителя ограненных алмазов.
§2.Алмазодобывающая промышленность в России.
Отдельные устные сведения о наличии алмазов в Якутии поступали еще в конце прошлого - начале нынешнего столетия о местных жителей, но они были оставлены без внимания. В конце 30-х годов советский ученый В.С. Соболев, проводя сравнительное изучение геологического строения Сибирской и Африканской платформы, дал научное обоснование возможности открытия алмазов в Якутии. Одним из первых больших по величине камней, добытых на руднике «Мирный», был алмаз массой 51,66 кар. Это крупный алмаз октаэдрической формы, прозрачный, с незначительным желтым оттенком. Все алмазы якутских месторождений, за весьма редким исключением, представляют собой кристаллы октаэдрического, ромбододекпэдрического или переходного (от октаэдрического к ромбододекаэдрическому) габитуса. Разнообразие форм кристаллов в значительной степени определяется особенностями строения их граней. Якутские алмазы в основном бесцветны и различаются лишь степенью прозрачности. Интенсивно окрашенные алмазы встречаются редко, иногда наблюдаются алмазы, ярко окрашенные в лилово - вишневый или коричнево - вишневый цвет. Кроме того, установлено присутствие кристаллов с пятнами зеленого, иногда сине - зеленого и табачно - бурого цвета, возникновение которых объясняется слабым воздействием радиоактивных излучений.
После окончания Великой Отечественной войны, когда по всей стане были широко развернуты геологические работы, были найдены месторождения алмазов Якутии, на базе которых создана алмазодобывающая промышленность, поставляющая ювелирные и технические алмазы не только в СССР но и в зарубежные страны.
Для организации и успешного развития промышленного производства синтетических алмазов и внедрение их в народное хозяйство страны был создан Институт сверхтвердых материалов на территории Украины.
В октябре 1961г. Институт сообщил о том, что впервые в СССР разработана технология призводства синтетических алмазов и изготовлены первые 2 тыс. кар. Этим было положено начало промышленному производству синтетических алмазов в Советском Союзе.
В Алмазном фонде России сосредотачиваются наиболее крупные алмазы ювелирного качества, не только имеющие высокую стоимость, но и представляющие большую ценность как редкие природные образования. Однако такие камни встречаются нечасто. По статистическим данным, на десятки тысяч камней редко приходиться один алмаз массой свыше 20 кар.
Самым крупным алмазом, найденным до 80-х годов в отечественных месторождениях, считается мелкозернистый агрегат типа борт массой 1191,8 кар, а самым большим ювелирным камнем является алмаз «Звезда Якутии» массой 232,05 кар. Первым большим по величине камней добытым на месторождении «МИР» в 1963, был алмаз массой 51,66 кар.
В мире нет двух одинаковых алмазов. Они делятся на шесть с половиной тысяч категорий в зависимости от формы, качества, цвета и размера. Российские на мировом рынке имеют специфическое название - «русский товар». Они дают большой выход чистых алмазов, цена на которые высока.
Алмазная перерабатывающая промышленность в России носит подсобный характер, поставляя переработанные алмазы в точное приборостроение космического назначения и немного для ювелирной промышленности.
§3 Проблемы российской алмазной промышленностью.
Завесой секретности до сих пор скрыта работа отрасли, в которой занято 100 тыс. россиян. Это порождает множество слухов, предположений о том, как добывают и обрабатывают алмазы, и как сбывают бриллианты. В последнее время к этому прибавились противоречивые сообщения, касающиеся отношений России с мировым монополистом по скупке и перепродаже алмазного сырья - южноафриканской компанией «Де Бирс», а также роли Республики Саха (Якутии) в алмазодобыче (она дает 98% российских алмазов).
Россия входит в семерку стран, обеспечивающих более 80% мировой добычи этих драгоценных камней. Остальные шесть стран -это Ботсвана, Намибия, Австралия и Заир. Всего же алмазы добываются в 20 государствах четырех континентов и даже с морского дна.
В России в1991г. было получено 12 миллионов карат ювелирных алмазов. И основная их часть продана «Де Бирс» в виде сырья. Лишь около 2 миллионов каратов было направлено на наши гранильные предприятия для изготовления бриллиантов. Но парадокс в том, что бриллиантовое производство у нас нерентабельно. В том же 1991г. гранильные заводы объединения «Кристалл» получили 200 миллионов рублей дотации.
Израиль же, не добывающий алмазов, но являющийся одним из мировых центров их огранки, получил в 1991году чистый доход от реализации бриллиантов в размере 650 миллионов долларов; страна закупила алмазов на 2 миллиарда 200 миллионов долларов, а продала бриллиантов на 2 миллиарда 850 миллионов.
Почему же наш алмазно-бриллиантовый комплекс столь тускло выглядит? Некоторые видят причину в несовершенстве структуры отрасли. В том же Израиле на десять тысяч огранщиков приходится всего тысяча управленцев. У нас же на 10 тысяч огранщиков -14 тысяч «руководящих кадров». Сейчас сохраняется закрытая монополия в лице Роскомдрагмета. Эта организация остается единственным покупателем необработанных камней у производителей тот же орган является и продавцом для всех оптовых потребителей, а так же безраздельно контролирует экспорт алмазного сырья через Внешторгбанк и АК «Алмазы России - Саха».
Законодательное ограничения конкуренции не способствует снижению затрат на добычу и обработку алмазов внутри страны. Сейчас идут жаркие дебаты по поводу вхождения в рыночные отношения и реальной монополии государства в области добычи и обработки алмазов.
«Есть большая доля правды в том, что существует алмазная мафия, о которой пишут газеты»,- считает бывший сопредседатель по реорганизации алмазно-бриллиантового комплекса при парламентской комиссии Леонид Гуревич. По его сведениям мафия появилась в 60-х годах. Он не сомневается, что экономическая модель действовавшего до сих пор алмазно-бриллиантового комплекса, с которой столкнулась комиссия , «по сути дела, выработана нашей мафией». «Все было так хитро устроено, - продолжает он, - что позволяло коррумпированным кругам очень здорово наживаться, и практически бесконтрольно.
§4 Россия и «Де Бирс»
В июле 1990г. между «Де Бирс» и « Главалмаззолото» СССР был заключен пятилетний контракт на сумму в пять миллиардов долларов. Компания тогда же предоставила Советскому Союзу под будущие поставки миллиардный кредит. По соглашению 95 % необработанных алмазов мы обязались продавать через ЦСО.
Новым этапом развития отношений стало открытие в сентябре 1992г. представительства «Де Бирс» в Москве. «Это стало возможным в результате политических изменений в России и ЮАР», - заявил тогда Николас Оппенгеймер, заместитель председателя правления кампании. Указав на неудовлетворительное состояние мирового алмазного рынка, он заявил о необходимости скоординированных действий в области добычи и сбыта этого минерала. « Нам не обойтись друг без друга», - подчеркнул он.
То, что российские алмазы представляют для «Де Бирс» лакомый кусок, сомнений ни у кого не вызывает. Не удивительно, что на открытие московского офиса компания послала целый десант во главе с 84-летним Хэрри Оппенгеймером. Он принял правление компанией в 1957 году.
За Херри Оппенгеймером утвердилась репутация человека, который появляется на авансцене, когда все другие возможности для выведения компании из трудного положения уже исчерпаны. Похоже, именно такая ситуация сложилась в отношениях «Де Бирс» с Россией.
За период с 1990г. - 1994г. величина нереализованных российских алмазов, по мнению экспертов «Де Бирс», составляет от 3 до 6 миллиардов долларов в год, при их продажах на сумму более 1 миллиарда в год. Что же является причиной низкой величины продаж? - Нынешние мировые цены и высокие национальные издержки производства.
Заключение.
Освоение производства синтетических алмазов является подлинной технической революцией для многих отраслей промышленности, ибо работать с применением алмаза значит работать быстрее, выпускать продукцию высшего качества при меньшей себестоимости.
Если алмазы были раньше дефицитными и имели ограниченные области применения, то с развитием производства синтетических алмазов они стали доступны любой отрасли промышленности, любому предприятию. В настоящее время во всех странах ведутся исследования по широкому внедрению искусственных алмазов в промышленность и изыскание новых областей, где натуральные алмазы смогут быть заменены искусственными.
Ведутся исследования по улучшению свойств синтетических алмазов: снижению хрупкости, увеличению размера кристаллов, получение монокристаллов, что позволит внедрить искусственные алмазы во все новые отрасли промышленности и приведет к все возрастающему увеличению производства синтетических алмазов, возможности которого безграничны.
Одновременно с этим в настоящее время еще многие области, где натуральные алмазы не могут быть полностью заменены синтетическими - это процессы, где применяются большие скорости подач и имеют место высокие удельные давления, при бурении, резке и других операциях.
Синтетические алмазы еще не применяются для изготовления однокристаллическоо и многокристаллического алмазного инструмента, где требуются большие размеры кристаллов для изготовления стеклорезов, резцов, сверл и др. Кроме того 20% всего количества добываемых натуральных алмазов являются ювелирными алмазами.
Таким образом, увеличение добычи натуральных алмазов обеспечивает широкое применение алмазов во всех областях промышленности. Применение натуральных алмазов в промышленности приносит от 25до 80, а иногда до 200 долл. экономии на каждый используемый карат. Кроме того, натуральные ювелирные алмазы являются драгоцейнешим экспортируемым материалом.
Натуральные алмазы могут рассматриваться как стратегический материал: изготовление точнейших деталей и приборов, сложнейшие задачи электронной техники решаются только с применением алмазов.
Поэтому следует считать, что с освоением процесса синтеза алмазов роль и значение натуральных отнюдь не уменьшились. Расширение и увеличение добычи натуральных алмазов во всех странах остается чрезвычайно актуальной проблемой, и увеличение добычи натуральных алмазов может также рассматриваться как одно из условий увеличения промышленного потенциала и технического уровня любой страны.
Литература:
1) Л.А. Васильев «Алмазы, их свойства и применение» Москва 1983г.
2) М.Я. Коломейская «Натуральные и синтетические алмазы в промышленности» Москва 1967г.
3) В.В. Ковалевский, В.Г. Васильев « Происхождение алмазов» Москва 1968г.
4) «Экономика и жизнь» №6, 1996г.
5) «Новое время» №44, 1992г.
Ввиду ценности и уникальности алмаза, его геология постоянно исследуется, а география изучается и расширяется. На сегодняшний день известно не так уж много, по сравнению с другими породами, месторождений.
АФРИКА
Африканский континент известен как классическая область распространения коренных алмазосодержащих пород-кимберлитов. Коренные и россыпные месторождения Африки занимают первое место в мире по размерам добыче алмазов. Наиболее важные алмазоносные районы располагаются в Южной, Западной (Гвинея-Судан) и Восточной Африке.
АВСТРАЛИЯ
Алмазы в Австралии были открыты раньше, чем в Африке (в 1851 г.), но добыча здесь никогда не была велика и с промышленной точки зрения австралийские месторождения являются второстепенными. Приурочены они к западной и южной частям Австралийского материка.
ИНДИЯ
Алмазы из россыпных месторождений Индии добывают в течение многих столетий. Коренные месторождения алмазов долго были неизвестны, хотя некоторые исследователи считали, что они могли быть связаны с породами из вулканических некков Ваджра - Карура. В тридцатых годах XX века в Индии открыты трубообразные тела, сложные брекчиевыми породами, весьма сходными по составу с африканскими и сибирскими кимберлитами. В пределах Индостанского полуострова известны три алмазоносных района: южный располагается в бассейнах рек Кистна, Пеннер и нижнего течения реки Годавари в провинции Мадрас; центральный в бассейне рек Брахмани, Маханади и верхнего течения р. Годавади в провинции Бихор, Орисса и штате Нагпур; северный- в Бундельканде на междуречье Сон-Сонар.
Следует отметить, что коренные месторождения алмазов в Индии были обнаружены только в 1930г. К.П. Сайнором.
СЕВЕРНАЯ АМЕРИКА
Коренные месторождения алмазов Северной Америки (штат Арканзас) по своему строению и составу вполне сходны с коренными месторождениями Южной Африки. Добыча алмазов незначительна: с 1906 по 1920г. было найдено всего 3 тыс. камней средним весом 0,4 карата. Наиболее крупный алмаз- уплощенный октаэдр весил 40,22 карата. Отдельные находки алмазов зарегистрированы на территории Канады, в Британской Колумбии. Это одно из колоссальнейших в мире базальтовых плато.
ЧЕХИЯ
На территории Европы, как указывает В.С. Соболев, отдельные находки алмазов были зарегистрированы, однако до последнего времени коренных алмазоносных пород не находили. В Чехии имеются содержащие пиропы вулканические породы, которые по своей форме проявления в земной коре напоминают трубки сибирских кимберлитов. В дальнейшем на территории Чехии были найдены три кристалла алмаза (первый в1869г., второй в 1927г. и третий в 1959г.).
РОССИЯ
Якутия является одной из известных алмазоносных провинций мира. О месторождениях якутских алмазов написано много книг.
Алмазы, извлеченные из коренных и россыпных месторождений Якутии, весьма разнообразные - от мельчайших зерен массой 01,-02 мг до кристаллов в несколько сот каратов. Месторождения были открыты 50-е годы советскими геологами, проводившими в то время планомерное изучение этой территории.
Границы Якутской алмазоносной провинции (включая районы россыпной алмазоностности) определяются в настоящее время следующим образом: на западе-по р. Анабару вверх до восточной окраины Анабарского массива и далее вдоль нее на юг, затем через верховья Анабара и Оленека по восточному борту Тунгусской синеклизы; с востока провинция ограничена внешней зоной Предверхоянского краевого прогиба, а с юга - областью Алданского щита.
В пределах Якутской алмазоносной провинции выделяются девять районов проявления кимберлитового магматизма: Алданский, Мало-Бутобинский, Далдыно- Алакитский,Верхне-мунский, Анабарский, Лучакан-Куранахский, Чумордахский, Средне-Оленский и Куойкско- Мерчимденский.
§2.Происхождение алмазов
Первые научно обоснованные предположения о генезисе алмазов были высказаны геологами, изучавшими африканские кимберлитовые трубки, еще во второй половине XIX в. К этому времени относятся высказывания о происхождении алмазов в результате непосредственного воздействия магмы на пласты угля. По мнению ученых, алмазы принесены на поверхность из глубинных очагов перидотитового слоя, находившихся на глубине порядка 150 км.
Существует точка зрения (Т. Бонней и др.), согласно которой алмазы образовались в эклогитовой (грикваитовой) магме на большой глубине и в кимберлиты попали случайно. В качестве довода в пользу отсутствия генетической связи между алмазами и кимберлитами приводятся малоубедительные случаи отдельных находок алмазов в гранат-диопсидовых конкрециях.
В настоящее время большинство исследователей считают алмазы первичной составной частью кимберлитов, но расходятся в мнениях относительно места их образования.
По мнению А.В. Вильямса (исследователь алмазоносных месторождений Африки), на какой-то гипотетической неизвестной глубине существовал резервуар расплавленной магмы, которая благодаря изменениям температуры или давления уже начала кристаллизоваться и в некоторых участках этого резервуара превращаться в ультраосновные (перидотитовые, пироксенитовые и эклогитовые) породы. Кристаллизация и затвердевание ультраосновных пород, по его мнению, продолжались длительное время, в течение которого состав первоначальной магмы изменялся, пока она не приобрела состав кимберлитовой магмы. Вместе с другими кристаллами и минералов из первоначальной магмы на большой глубине выкристаллизовался и алмаз.
§3.Искусственный синтез алмазов
Как выяснилось, основные факторы, способствовавшие образованию алмазов, - высокое давление и температуры, которые имели место в земных недрах на большой глубине. Эти выводы геологов были использованы исследователями, работающими над проблемой искусственного получения алмазов.
Положительного результата добился в 1880г. Ханней: он получил несколько маленьких искусственных кристалликов, которые сейчас хранятся в Британском музее.
Технология получения кристаллов алмаза в его опытах была несложной. Зная, что при воздействии высоких температур и давлений обычные формы углерода (уголь, графит и др.) за счет уплотнения кристаллической решетки превращаются в алмазы, он герметически закупорил в стальную трубку, напоминающую орудийный ствол, смесь, содержащую 90 % легких углеводородов (таких, как керосин и парафин), 10% костного масла и немного металла лития, и нагревал трубу до красного каления, выдерживая ее в таком состоянии в течение 14 ч. Из 80 поставленных трубок уцелели только три, где были получены искусственные алмазы - 11 кристаллов.
В 1939г. советский ученый О. И. Лейпунский опубликовал точные параметры, при которых графит должен расплавляться в алмаз.
В середине 50-х годов искусственные алмазы начали получать в целом ряде стран. Первой из них стала Швейцария. В 1959 г. известная алмазная компания «Де Бирс» опубликовала данные о получении искусственных алмазов.
Компания «Дженерал электрик» выпустила на рынок первую партию искусственных алмазов. В Детройте было построено первое специальное предприятие по производству синтетических алмазов с годовой мощностью 3,5 млн. кар.
Большой вклад в физику и технику высоких давлений, разработку камер для синтеза сверхтвердых металлов внес академик Л. В. Верещагин. При его непосредственном участии и под его руководством в 1960г. был впервые осуществлен синтез алмазов в Советском Союзе.
Первое десятилетие после получения в промышленных условиях синтетических алмазов (1961-1971) было периодом бурного роста их использования во всех отраслях промышленности СССР. За это время общее потребление технических алмазов возросло в 35 раз, или в среднем более чем на 45% в год; при этом потребление синтетических алмазов выросло в 5,5 раза, или на 18,6% в год, а производство и потребление синтетических алмазов- в 295 раз. Немалое значение имело и то обстоятельство, что постоянное совершенствование технологии производства синтетических алмазов способствовало снижению цен на них.
§4.Алмазы в жизни человека
Алмазные месторождения встречаются довольно редко, они представлены трубчатыми телами круглой или овальной формы. Порода, содержащая алмазы, заполняет воронкообразные углубления глубиной до 1200м. и более. Такие воронки называется «трубками взрыва» или «кимберлитовыми трубками» по наименованию алмазоносной породы, которая была впервые обнаружена в Кимберли (Южная Африка).
В Индии алмазы были впервые обнаружены 7000 лет тому назад. Добыча алмазов достигла там наивысшего предела в XVII в. В 1725г. были найдены алмазы в Бразилии, и до открытия алмазов в Африке, в конце XIX в., Бразилия считалась основным поставщиком алмазов.
В 1960-х годах в Индии найдено коренное месторождение, состоящее из кимберлитовых трубок, покрытых наносными породами, слоем до 5 м. Это месторождение является наиболее богатым из всех месторождений зарубежных стран. Общие разведанные запасы алмазов этого месторождения исчисляются в 10 млн. карат.
Наиболее крупными месторождениями являются африканские, из которых добываются 95-98% всех алмазов зарубежных стран.
По данным горного управления США, запасы алмазов (1955г.) в основных алмазодобывающих странах составляют (в млн. карат.):
Конго (Киншаса)
300
Южно-Африканская Республика
100
Гана
100
Сьерра-Леоне
30
Ангола
30
Танганьика
20
Индия
63
всего 643
Добыча алмазов во всех зарубежных странах превышает 30 млн. каратов в год. Добыча алмазов в 1938г. составила примерно 11,5, в 1960 г. -32,0, 1963г.-около 31,0 млн. карат.
Низкое содержание алмазов в породе делает процесс добычи и извлечения алмазов чрезвычайно трудоемким. Чтобы получить 1 карат алмазов надо добыть и переработать 3-15т.породы.
Около 80% общей добычи алмазов составляют технические алмазы. Остальные- ювелирные, часть из которых также идет на технические цели - для изготовления наиболее ответственных алмазных инструментов (резцы, волоки, наконечники к приборам, в космической промышленности и электроники).
Добыча алмазов (в тыс. кар.)
Широкое применение алмазов в технике прежде всего обусловлено их уникальными физическими свойствами. В тот период, когда добыча алмазов в мире была крайне незначительной, техническое применение их было ограничено. Они использовались главным образом в качестве абразивного материала, стеклорезного инструмента, и для изготовления филер в волочильном деле. Огромный процесс в развитии техники, достигнутый в XX в., а также резкий рост уровня добычи природных алмазов и освоение технологии синтеза искусственных алмазов значительно расширили границы применения алмазов в науке и технике.
К техническим алмазам относятся те алмазы, которые не идут в ювелирное производство.