Алмазы

ÐÅÔÅÐÀÒ ÏÎ ÕÈÌÈÈ

ÏÎÄÃÎÒÎÂËÅÍ:

ÀËÌÀÇ.

(Ëåãåíäà è äåéñòâèòåëüíîñòü.)

Àëìàç! Ýòî íàçâàíèå èçâåñòíî êàæäîìó. Ñ íèì àññîöèèðóåòñÿ ïðåäñòàâëåíèå î íåñðàâíåííîì áëåñêå è íåïðåâçàéäåííîé òâåðäîñòè. Ñî âòîðûì ñâîéñòâîì ñâÿçàíî è íàçâàíèå ìèíåðàëà, êîòîðîå ïðîèñõîäèò èëè îò àðàáñêîãî ñëîâà àë-ìàñ (“òâåðäåéøèé”), èëè îò ãðå÷åñêîãî àäàìàñ (“íåïðåîäîëèìûé”, ”íåñîêðóøèìûé”).

Àëìàçû èçäàâíî èñïîëüçîâàëèñü â êà÷åñòâå ñàìûõ èçûñêàííûõ óêðàøåíèé. Þâåëèðû ðàçäåëÿþò àëìàçû ïî÷òè íà òûñÿ÷è ñîðòîâ â çàâèñèìîñòè îò ïðîçðà÷íîñòè, òîíà, ãóñòîòû è ðàâíîìåðíîñòè îêðàñêè, íàëè÷èå òðåùèí, ìèíåðàëüíûõ âêëþ÷åíèé è íåêîòîðûõ äðóãèõ ïðèçíàêîâ.  êîíöå äâàäöàòîãî âåêà àëìàçû íà÷èíàþò ïðèìåíÿòñÿ íà ïðîèçâîäñòâå.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ýêîíîìè÷åñêèé ïîòåíöèàë íàèáîëåå ðàçâèòûõ ãîñóäàðñòâ â çíà÷èòåëüíîé ìåðå ñâÿçûâàåòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì èìè àëìàçîâ.

Êàêèå æå ñâîéñòâà àëìàçà îïðåäåëÿþò åãî øèðîêîå èñïîëüçîâàíèå â ñàìûõ ðàçëè÷íûõ îáëàñòÿõ íàðîäíîãî õîçÿéñòâà?  ïåðâóþ î÷åðåäü, êîíå÷íî, èñêëþ÷èòåëüíàÿ òâåðäîñòü, êîòîðàÿ, åñëè ñóäèòü ïî ñêîðîñòè èñòèðàíèÿ, â 150 ðàç âûøå, ÷åì ó êîðóíäà, è â äåñÿòêè ðàç ëó÷øå, ÷åì ó ëó÷øèõ ñïëàâîâ, ïðèìåíÿåìûõ äëÿ èçãîòàâëåíèÿ ðåçöîâ. Àëìàç ïðèìåíÿåòñÿ ïðè áóðåíèå ãîðíûõ ïîðîä è ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêå ñàìûõ ðàçíîîáðàçíûõ ìàòåðèàëîâ, äëÿ ïðîòÿãèâàíèå (âîëî÷åíèÿ) òîíêîé ïðîâîëêè, â êà÷åñòâå àáðàçèâà è ò.ï.

Áîëåå ïîëîâèíû äîáû÷è òåõíè÷åñêèõ àëìàçîâ èäåò íà èçãîòîâëåíèÿ ñïåöèàëüíîãî èíñðóìåíòà äëÿ îáðàáàòûâàþùåé ïðîìûøëåííîñòè. Ïðèìåíåíèå àëìàçíûõ ðåçöîâ è ñâåðë íà îáðàáîòêå öâåòíûõ è ÷åðíûõ ìåòàëîâ, òâåðäûõ è ñâåðõòâåðäûõ ñïëàâîâ , ñòåêëà , êàó÷óêà, ïëàñìàññ è äðóãèõ ñèíòåòè÷åñêèõ âåùåñòâ äàåò îãðîìíûé ýêîíîìè÷åñêèé ýôôåêò ïî ñðàâíåíèþ ñ èñïîëüçîâàíèåì òâåðäîñïëàâíîãî èíñòðóìåíòà. ×åðåçâû÷àéíî âàæíî, ÷òî ïðè ýòîì íå òîëüêî â äåñÿòêè ðàç ïîâûøàåò ïðîèçâîäèòåëüíîñòü òðóäà (ïðè òîêàðíîé îáðàáîòêå ïëàñòìàññ äàæå â ñîòíè ðàç!), íî îäíîâðåìåííî çíà÷èòåëüíî óëó÷øàåòñÿ êà÷åñòâî ïðîäóêöèè. Îáðàáîòàííûå àëìàçíûì ðåçöîì ïîâåðõíîñòü íå òðåáóþò øëèôîâêè, íà íèõ ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóþò ìèêðî òðåùåíû, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ìíîãîêðàòíî óâåëè÷èâàåòñÿ ñðîê ñëóæáû ïîëó÷àåìûõ äåòàëåé.

Ïðàêòè÷åñêè âñå ñîâðåìåííûå îòðàñëè ïðîìûøëåííîñòè, â ïåðâóþ î÷åðåäü ýëåêòðîòåõíè÷åñêàÿ, ðàäèîýëåêòðîííàÿ è ïðèáîðîñòðîèòåëüíàÿ, â îãðîìíûõ êîëëè÷åñòâàõ èñïîëüçóþò òîíêóþ ïðîâîëêó, èçãîòàâëèâàåìóþ èç ðàçëè÷íûõ Ïðè ýòîì ïðåäúÿâëÿþòñÿ ñòðîãèå òðåáîâàíèÿ ê êðóãîâîé ôîðìå è íåèçìåííîñòè äèàìåòðà ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ïðîâîëêè ïðè âûñîêîé ÷èñòîòå ïîâåðõíîñòè.Òàêàÿ ïðîâîëêà èç òâåðäûõ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ (âîëüôðàìà, õðîìîíèêåëåâîé ñòàëè è äð.) ìîæåò áûòü èçãîòîâëåíà ëèøü ñ ïîìîùúþ àëìàçíûõ ôèëüåð.Ôèëüåðû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïëàñòèí÷àòûå àëìàçû ñ ïðîñâåðëåííûìè â íèõ òîí÷àéøèìè îâåðñòèÿìè.

Øèðîêîå ïðèìåíåíèå â ïðîìûøëåííîñòè íàõîäÿò è àëìàçíûå ïîðîøêè. Èõ ïîëó÷àþò ïóòåì äðîáëåíèå íèçêîñîðòíûõ ïðèðîäíûõ àëìàçîâ, à òàêæå èçãîòàâëèâàþò íà ñïåöèàëüíûõ ïðåäïðèÿòèÿõ ïî ïðîèçâîäñòâî ñèíòåòè÷åñêèõ àëìàçîâ. Àëìàçíûå ïîðîøêè èñïîëüçóþòñÿ â äèñêîâûõ àëìàçíûõ ïèëàõ,ìåëêîàëìàçíûõ áóðîâûõ êîðîíêàõ, ñïåöèàëüíûõ íàïèëüíèêàõ è â êà÷åñòâå àáðàçèâà. Òîëüêî ñ ïðèìåíåíèåì àëìàçíûõ ïîðîøêîâ óäàëîñü ñîçäàòü óíèêàëüíûå ñâåðëà, êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò ïîëó÷åíèå ãëóáîêèõ òîíêèõ îòâåðñòèé â òâåðäûõ è õðóáêèõ ìàòåðèàëàõ.

Àëìàçíûå ïîðîøêè íàõîäÿò ïðèìåíåíèÿ íà ãðàíèëüíûõ ôàáðèêàõ, ãäå âñå ñàìîöâåòû, è â òîì ÷èñëå àëìàçû, ïîäâåðãàþòñÿ îðãàíèêå è øëèôîâêå, áëàãîäàðÿ ÷åìó íåâçðà÷íûå äî ýòîãî êàìíè ñòàíîâÿòñÿ òàèíñòâåííî ñâåòÿùèìèñÿ èëè îñëåïèòåëüíî ñâåðêàþùèìè äðàãîöåííîñòÿìè, ê íå ïîâòîðèìîé êðàñîòå êîòðûõ íèêòî íå îñòàíåòñÿ ðàâíîäóøíûì.  àëìàçå ïîä äåéñòâèåì çàðÿæåííîé ÷àñòèöå ïðîèñõîäèò ñâåòîâàÿ âñïûøêà è âîçíèêàåò èìïóëüñ òîêà. Ýòè ñâîéñòâà ïîçâîëÿþò èñïîëüçîâàòü àëìàçû â êà÷åñòâå äåòåêòîðîâ ÿäåðíîãî èçëó÷åíèÿ. Ñâå÷åíèå àëìàçîâ è âîçíèêíîâåíèå èìïóëüñîâ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ïðè îáëó÷åíèè ïîçâîëÿåò ïðèìåíÿòü èõ â ñ÷åò÷èêàõ áûñòðûõ ÷àñòèö. Àëìàç â êà÷åñòâå òàêîãî ñ÷åò÷èêà îáëàäàåò íåîñïîðèìûìè ïðåèìóùåñòâàìè ïî ñðàâíåíèþ ñ ãàçîâûìè è äðóãèìè êðèñòàëëè÷åñêèìè ïðèáîðàìè.

 Ñîâåòñêîì Ñîþçå ïîñëå îòêðûòèÿ ÿêóòñêèõ ìåñòîðîæäåíèé áûëà ñîçäàíà àëìàçîäîáûâàþùàÿ ïðîìûøëåííîñòü.  çíà÷èòåëüíûõ ìàñøòàáàõ ó íàñ ïðîèçâîäÿòñÿ è ñèíòåòè÷åñêèå àëìàçû.

Àëìàçîì, êàê è äðóãèì êðèñòàëëè÷åñêèì òåëàì, ñâîéñòâåííà àíèçîòðîïèÿ íåêîòîðûõ õàðàêòåðèñòèê â òîì ÷èñëå è àíèçîòðîïèÿ òâåðäîñòè, ÷òî îáóñëîâëåííî îñîáåííîñòÿìè âíóòðåííåãî ñòðîåíèÿ êðèñòàëëîâ. Òâåðäîñòü ìåíÿåòñÿ íå òîëüêî îò ãðàíè ê ãðàíè, íî è íå ðåäêî â ïðåäåëàõ îäíîé ãðàíè êðèñòàëëà, ÷òî íå îáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè îáðàáîòêå àëìàçà è ïðè ðàáîòå ñ àëìàçíûì èíñòðóìåíòîì.

Ïðî÷èå ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà. Âàæíîå çíà÷åíèå èìååò î÷åíü íèçêèé êîýôôèöèåíò òðåíèÿ àëìàçà ïî ìåòàëëó íà âîçäóõå - âñåãî 0.1, ÷òî ñâÿçàíî ñ îáðàçîâàíèåì íà ïîâåðõíîñòè êðèñòàëëà òîíêèõ ïëåíîê àäñîðáèðîâàííîãî ãàçà, èãðàþùèõ ðîëü ñâîåîáðàçíîé ñìàçêè. Êîãäà òàêèå ïëåíêè íå îáðàçóþòñÿ, êîýôôèöèåíò òðåíèÿ âîçðàñòàåò è äîñòèãàåò 0.5-0.55. Íèçêèé êîýôôèöèåíò òðåíèÿ îáóñëàâëèâàåò èñêëþ÷èòåëüíóþ èçíîñîñòîéêîñòü àëìàçà íà èñòèðàíèå, êîòîðàÿ ïðåâûøàåò èçíîñîñòîéêîñòü êîðóíäà â 90 ðàç, à äðóãèõ àáðàçèâíûõ ìàòåðèàëîâ - â ñîòíè è òûñÿ÷è ðàç.  ðåçóëüòàòå, íàïðèìåð, ïðè øëèôîâàíèè èçäåëèé èç òâåðäûõ ñïëàâîâ àëìàçíîãî ïîðîøêà ðàñõîäóåòñÿ â 600-3000 ðàç ìåíüøå, ÷åì ëþáîãî äðóãîãî àáðàçèâà.

Äëÿ àëìàçà òàêæå õàðàêòåðíû ñàìûé âûñîêèé (ïî ñðàâíåíèþ ñ äðóãèìè èçâåñòíûìè ìàòåðèàëàìè) ìîäóëü óïðóãîñòè è ñàìûé íèçêèé êîýôôèöèåíò ñæàòèÿ.

Òåðìè÷åñêèå ñâîéñòâà. Òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ àëìàçà ñîñòàâëÿåò 3700-4000’C. Íà âîçäóõå àëìàç ñãîðàåò ïðè 850-1000’Ñ, à â ñòðóå ÷èñòîãî êèñëîðîäà ãîðèò ñëàáî-ãîëóáûì ïëàìåíåì ïðè 720-800’Ñ, ïîëíîñòüþ ïðåâðàùàÿñü â êîíå÷íîì ñ÷åòå â óãëåêèñëûé ãàç. Ïðè íàãðåâå äî 2000-3000’Ñ áåç äîñòóïà âîçäóõà àëìàç ïåðåõîäèò â ãðàôèò.

Ðàññìàòðèâàåìûé ìèíåðàë îáëàäàåò èñêëþ÷èòåëüíî âûñîêîé òåïëîïðîâîäíîñòüþ, ÷òî îáóñëîâëèâàåò áûñòðûé îòõîä òåïëà, âîçíèêàþùåãî â ïðîöåññå îáðàáîòêè äåòàëåé èíñòðóìåíòîì, èçãîòîâëåííûì èç íåãî. Êðîìå òîãî, äëÿ àëìàçà õàðàêòåðåí íèçêèé òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ (íèæå, ÷åì ó òâåðäûõ ñïëàâîâ è ñòàëè). Ýòî ñâîéñòâî àëìàçà ó÷èòûâàåòñÿ ïðè âñòàâêå åãî â îïðàâó èç ðàçíûõ ìåòàëëîâ è äðóãèõ ìàòåðèàëîâ.

Îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà. Ñðåäíèé ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ áåñöâåòíûõ êðèñòàëëîâ àëìàçà â æåëòîì öâåòå ðàâåí ïðèìåðíî 2.417, à äëÿ ðàçëè÷íûõ öâåòîâ ñïåêòðà îí âàðüèðóåò îò 2.402 (äëÿ êðàñíîãî) äî 2.465 (äëÿ ôèîëåòîâîãî). Ñïîñîáíîñòü êðèñòàëîâ ðàçëàãàòü áåëûé öâåò íà îòäåëüíûå ñîñòàâëÿþùèå íàçûâàåòñÿ äèñïåðñèåé. Äëÿ àëìàçà äèñïåðñèÿ ðàâíà 0.063. Êàê ïîêàçàòåëè ïðåëîìëåíèÿ, òàê è äèñïåðñèÿ àëìàçà íàìíîãî ïðåâûøàþò àíàëîãè÷íûå ñâîéñòâà âñåõ äðóãèõ ïðèðîäíûõ ïðîçðà÷íûõ âåùåñòâ, ÷òî è îáóñëîâëèâàåò â ñî÷åòàíèè ñ òâåðäîñòüþ íåïðåâçàéäåííûå êà÷åñòâà àëìàçîâ êàê äðàãîöåííûõ êàìíåé. Âûñîêîå ïðåëîìëåíèå â ñîâîêóïíîñòè ñ ÷ðåçâû÷àéíî ñèëüíîé äèñïåðñèåé âûçûâàåò õàðàêòåðíûé áëåñê îòïîëèðîâàííîãî àëìàçà, íàçâàííûì àëìàçíûì.

Îäíèì èç âàæíûõ ñâîéñòâ àëìàçîâ ÿâëÿåòñÿ ëþìèíåñöåíöèÿ. Ïîä äåéñòâèåì ñîëíå÷íîãî ñâåòà è îñîáåííî êàòîäíûõ, óëüòðàôèîëåòîâûõ è ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé àëìàçû íà÷èíàþò ëþìèíåñöèðîâàòü - ñâåòèòüñÿ ðàçëè÷íûìè öâåòàìè. Ïîä äåéñòâèåì êàòîäíîãî è ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ ñâåòÿòñÿ âñå ðàçíîâèäíîñòè àëìàçîâ, à ïîä äåéñòâèåì óëüòðàôèîëåòîâîãî - òîëüêî íåêîòîðûå. Ðåíòãåíîëþìèíåñöåíöèÿ øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ íà ïðàêòèêå äëÿ èçâëå÷åíèÿ àëìàçîâ èç ïîðîäû.

Ôîðìà êðèñòàëëîâ. Áîëüøàÿ ÷àñòü àëìàçîâ âñòðå÷àåòñÿ â ïðèðîäå â âèäå îòäåëüíûõ õîðîøî îôîðìëåííûõ êðèñòàëëîâ èëè èõ îáëîìêîâ. Ïðåîáëàäàþò îêòàýäðû, ðîìáîäîäåêàýäðû è êóáû, à òàêæå èõ êîìáèíàöèè. Ýòî êðèñòàëëû ñ ðîâíûìè ïëîñêèìè ãðàíÿìè. Òàê èõ è íàçûâàþò - ïëîñêîãðàííûìè. Ðåæå âñòðå÷àþòñÿ êðèâîãðàííûå, îêðóãëûå êðèñòàëëû, îäíàêî â íåêîòîðûõ ìåñòîðîæäåíèÿõ îíè ïðåîáëàäàþò. Çà÷àñòóþ êðèñòàëëû àëìàçà ñðàñòàþòñÿ äðóã ñ äðóãîì èëè æå êàê áû “ïðîðàñòàþò” äðóã äðóãà, îáðàçóÿ ñîîòâåòñòâåííî òàê íàçûâàåìûå äâîéíèêè ñðàñòàíèÿ è ïðîðàñòàíèÿ.

Ïðàêòè÷åñêè âî âñåõ àëìàçíûõ ìåñòîðîæäåíèÿõ ïðèñóòñòâóþò ìèêðî- è ñêðûòîêðèñòàëëè÷åñêèå àãðåãàòû, ñëîæåííûå ñîòíÿìè òåñíî ñðîñøèõñÿ ìåëü÷àéøèõ çåðåí àëìàçà. Îíè ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà áîðò, áàëëàñ è êàðáîíàäî. Áîðòîì îáû÷íî íàçûâàþò íåïðàâèëüíûå ìåëêîçåðíèñòûå ñðîñòêè. Áàëëàñû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé øàðîîáðàçíûå àãðåãàòû, ðàäèàëüíî-ëó÷èñòîãî ñòðîåíèÿ, êàðáîíàäî - òîíêîçåðíèñòûå àãðåãàòû, èìåþùèå ìàññèâíîå, ïîðèñòîå, êîêñîâèäíîå è øëàêîâèäíîå ñòðîåíèå. Íàèáîëåå öåíÿòñÿ ìàññèâíûå êàðáîíàäî, ïîêðûòèå ýìàëåâèäíîé êîðî÷êîé, êîòîðàÿ òâåðæå ñàìîãî àëìàçíîãî ÿäðà. Êàðáîíàäî íåçàìåíèìû äëÿ èçãîòîâëåíèÿ àëìàçíûõ áóðîâûõ êîðîíîê.

Êëàññèôèêàöèÿ àëìàçîâ. Ïîïûòêè êëàññèôèöèðîâàòü àëìàçû ïðåäïðèíèìàëèñü ñ íåçàïàìÿòíûõ âðåìåí. Òàê, äðåâíèå èíäóñû ðàçäåëÿëè àëìàçû, êàê è ëþäåé, íà ÷åòûðå êàñòû: áðàõìàíû, êøàòðèè, âàéøèè è øóäðû. Ê áðàõìàíàì îòíîñèëèñü ïðîçðàíûå âûñîêîêà÷åñòâåííûå êðèñòàëëû, ê êøàòðèÿì è âàéøèÿì - êàìíè êàìíè áîëåå íèçêîñîðòíûå ñ êðàñíîâàòûì îòòåíêîì, ê øóäðàì - íàèáîëåå íèçêîêà÷åñòâåííûå àëìàçû ñåðîãî öâåòà. Ñîîòâåòñòâåííî øóäðû îöåíèâàëèñü â ÷åòâåðòü, âàéøèè - â ïîëîâèíó, à êøàòðèè - â òðè ÷åòâåðòè ñòîèìîñòè áðàõìàíîâ.

 íàñòîÿùåå âðåìÿ ñóùåñòâóåò ìíîæåñòâî êëàññèôèêàöèé àëìàçîâ, îñíîâàííûõ íà ðàçëè÷íûõ ïðèíöèïàõ.  îäíèõ êëàññèôèêàöèîííûõ ñõåìàõ ñäåëàíû ïîïûòêè ó÷åñòü âñå ñâîéñòâà àëìàçîâ, â äðóãèõ - â îñíîâó ïîëîæåí ãåíåòè÷åñêèé ïðèíöèï, ò.å. ïðåäñòàâëåíèÿ îá óñëîâèÿõ îáðàçîâàíèÿ òåõ èëè èíûõ ãðóïï àëìàçîâ.  Ñîâåòñêîì Ñîþçå íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðîíåíèå ïîëó÷èëè êëàññèôèêàöèîííûå ñõåìû Þ.Ë.Îðëîâà è Ç.Â.Áàðòîøèíñêîãî.  òî æå âðåìÿ þâåëèðû, ïîäõîäÿ ê äàííîìó âîïðîñó ñî ñâîèõ ïîçèöèé, ðàçäåëÿþò àëìàçû ïî÷òè íà òûñÿ÷ó ñîðòîâ â çàâèñèìîñòè îò ïðîçðà÷íîñòè, òîíà, ãóñòîòû è ðàâíîìåðíîñòè îêðàñêè, íàëè÷èÿ òðåùèí, ìèíåðàëüíûõ âêëþ÷åíèé è íåêîòîðûõ äðóãèõ ïðèçíàêîâ.

 íàøåé ñòðàíå ïðèíÿòà êëàññèôèêàöèÿ, ãäå ó÷èòûâàåòñÿ êà÷åñòâî àëìàçîâ, èõ ðàçìåðíîñòü, ìàññà è ñôåðà ïðèìåíåíèÿ. Ïî êà÷åñòâó îïðåäåëÿåòñÿ 9 êàòåãîðèé ïðèðîäíîãî àëìàçíîãî ñûðüÿ. Ê êàòåãîðèÿì 1è 2 îòíåñåíû þâåëèðíûå àëìàçû, ê îñòàëüíûì - ðàçëè÷íûå ñîðòà òåõíè÷åñêèõ.  ñâîþ î÷åðåäü, êàòåãîðèè ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà ãðóïïû ñ ó÷åòîì ìàññû è ðàçìåðîâ êðèñòàëëîâ, à ãðóïïû - íà ïîäãðóïïû ñ óêàçàíèåì îáëàñòè èñïîëüçîâàíèÿ àëìàçîâ.