Для чего добывают алмазы
Применение алмаза
Знали ли вы, что многие камни, даже самые ценные и драгоценные, часто применяются не только в ювелирной промышленности, но и в других областях? Например, алмаз, помимо вставки в украшения, может использоваться совсем в разных сферах. Такое применение тесно связано с одной из характеристик минерала — высокая твёрдость. В этом плане конкурентов у алмаза нет, он считается самым твёрдым самоцветом на планете Земля. Где же ещё можно встретить не только самый ценный камень, но и самый востребованный в промышленности?
Применение алмаза, основанное на его твердости
Благодаря высокой твёрдости алмаза, которая оценивается в 10 баллов по шкале Мооса, его можно использовать практически в любых областях.
Медицина
В медицине алмаз применяется для изготовления инструментов для внутриполостных исследований. Когда самоцвет проходит обработку, от него осыпается пыль, которая так и называется — алмазная. Её наносят на скальпели, которые используются в таком точном направлении как нейрохирургия. Алмазное напыление позволяет как можно точнее провести разрезы, и при этом инструмент сохраняет свою остроту.
Также минерал используется при изготовлении специального белья. За счёт воздействия мельчайшей крошки, он способствует насыщению клеток и сосудов кислородом, улучшает кровообращение, участвует в очищении крови и в общем положительно влияет на процесс кроветворения.
Также камень нашёл широкое применение в стоматологии.
Строительство
Не все алмазы, найденные в природе, годятся для огранки и изготовления бриллианта. Большинство самоцветом считаются техническими за счёт низкого качества. Такие минералы называют техническими. Но и они нашли широкое применение. Благодаря им стали доступны покрытия с алмазным напылением, например, на пилы, свёрла. Пожалуй, практически каждый слышал такие понятия, как «алмазная резка» или «алмазное бурение».
С помощью таких инструментов проводятся такие работы:
Алмазная резка способна справиться с резкой практически любого покрытия, в том числе и самого твёрдого и прочного.
Ядерная энергетика
Известно, что когда ион поступает в алмаз, то происходит вспышка света. Именно благодаря этому свойству, минерал используют в виде измерителя ядерного излучения. Кроме того, в ядерной энергетике минерал часто используют для изготовления различных высокоточных приборов.
Алмазные детали часто можно встретить в часах, микроэлектронике и даже компьютерах.
Химическая и физическая промышленность
Ещё одно преимущество камня — невосприимчивость к кислотам и другим веществам. В данном случае использование самоцвета позволяет провести сверхточные исследования и опыты. Сверхпрочный минерал выдерживает любые воздействия агрессивных разрушающих веществ.
Также это позволяет использовать алмаз в таких отраслях:
Ювелирное дело
Конечно же, самое главное и самое важное применение алмаза — ювелирная промышленность. Самые качественные агрегаты самоцвета проходят тщательную проверку по многим показателям, и только при наивысшей оценке попадают на стол специалистов для обработки, шлифовки и огранки. При оценке алмаза как ювелирного камня учитываются такие показатели как чистота, блеск, оттенок, наличие включений, размер.
Огранка — самый важный этап обработки самоцвета. Именно благодаря особой форме и определённому количеству граней раскрывается вся красота камня и его особый блеск и чистота. При малейшей ошибке мастера можно лишиться всего минерала и тогда он уже будет не пригоден для дальнейших работ.
С алмазом создают самые разные украшения:
На удивление, это не все отрасли, где используется алмаз. Он также встречается в оптике, телекоммуникациях, при добыче полезных ископаемых и прочее. Применение камня, основанное на его твёрдости, настолько широкое, что его можно встретить практически в любой отрасли. Это позволяет назвать алмаз не только ценным ювелирным самоцветом, но и особо ценным во всех сферах промышленности.
Применение алмаза: как люди используют драгоценный камень
При слове «алмаз» бо́льшая часть из нас представляет высокопрочный прозрачный минерал или ювелирные изделия с бриллиантами, блеск и игру света которых не спутаешь ни с одним известным камнем. Но неужели этим и ограничивается область применения минерала? Что делают из алмазов еще?
Где используется алмаз
Оказывается, сфера применения минерала огромна. Алмазы обрабатывают, получая не только камни разной формы и размера, но и крошку и алмазную пыль. Практически нет области промышленного производства, науки, в которых исключалось бы применение алмаза. Подробно рассмотреть все аспекты использования минерала невозможно, но составить общую картину и понять, для каких целей применяется алмаз, — вполне реально.
Медицина
Основное целевое направление — производство высокоточного хирургического оборудования с алмазным напылением. Тонкие и острые полостные надрезы позволяют хирургам максимально эффективно проводить сложнейшие операции в области сердца и других жизненно важных органов. Хирургический инструмент имеет хорошую износостойкость и практически не тупится.
Алмаз является хорошим проводником, и это свойство позволяет применить минерал в составе медицинского лазера. Тончайшее алмазное напыление дает возможность использовать указанное оборудование в разных направлениях медицины.
Применение алмазной дермабразии в косметологии позволяет провести шлифовку лица. Алмазная корректировка деликатно удаляет ороговевший слой кожи, устраняет пигментные пятна, акне. Затем полировка доводит эпидермис практически до идеального состояния. Процедура настолько нежна и деликатна, что позволяет работать с кожей вокруг глаз и губ.
Каким образом человеком используется алмаз в инновационных технологиях современной медицины? Разработки ученых из Санкт-Петербурга открыли новую страницу медицинской алмазной диагностики. Синтетические ультрадисперсные алмазы (УДА) находят применение в новейших тест-системах для диагностики инфекционных заболеваний. Маркеры-антигены закрепляются на специальных наноносителях, к числу которых и относится УДА. Например, на стекле смешивается УДА, сыворотка крови больного и антиген-возбудитель сифилиса, через 15 минут четко видны последствия реакции агглютинации. Чувствительность методики достигает 95%, а специфичность — 100%.
Американские специалисты используют синтетические наноалмазы в стоматологии для защиты корневых каналов после удаления нерва и пульпы. Скорость выздоровления пациентов в данном случае существенно возрастает.
С получением новых структур на основе алмазов наблюдается расширение границ использования минерала в медицине.
Промышленность
Применение алмазов в промышленности достаточно многогранно. И в этом большую роль сыграли их особенные свойства: твердость, теплопроводность и др.
Приборостроение и промышленное оборудование
При создании особо сложных деталей для любого оборудования, используются фрезеровочные, токарные и другие станки. Ножи по металлу, фрезы, шлифовальное оборудование также выпускаются с алмазным напылением. Длительный срок службы и высокая точность выполненной работы — главная особенность насадок и блоков с алмазным напылением.
До недавнего времени буровые коронки и долото выполнялись только с применением алмаза. Сейчас они вытеснены другими, более дешевыми материалами или синтетическими монокристаллами.
Высокая твердость алмаза обуславливает его использование в соплах станков гидроабразивной резки и фильерах для производства полимерных волокон.
Станок гидроабразивной резки
Алмазные наковальни позволяют исследовать поведение различных соединений при высоких давлениях (до 100 ГПа).
Алмаз применяется в самолетостроении, космической промышленности для создания сверхпрочных покрытий воздушных и космических кораблей, способных выдерживать высокие температуры и нагрузки.
Электроника и оптика
Применение алмазов в промышленности тесно связано с такими направлениями, как оптика и электроника. Это алмазные транзисторы, детекторы ионизирующих излучений на алмазе, матричные УФ-фотоприемники, поликристаллические алмазные пленки. Сложное узкоспециальное оборудование помогает человеку в различных направлениях жизнедеятельности.
Строительные и отделочные работы
Кто хотя бы раз занимался ремонтом или строительством, знает, что просверлить отверстие в бетоне или разрезать керамогранит обычными инструментами проблематично. Это долгий, монотонный труд, с большой затратой физических сил и с не всегда хорошим результатом.
Алмазный абразивный диск
Но, как только в дело вступают так называемые алмазные сверла и диски, работа выполняется в считаные минуты. Отверстия получаются аккуратные, нужной глубины и размера, а срез — ровным, без сколов. И неважно, где выполняются работы: в рамках квартиры или огромного строящегося здания, алмазное напыление в шлифовальных инструментах — гарантия высокого качества выполненных работ. Минералу под силу работа с любыми материалами: бетон, гранит, мрамор и др.
Ювелирное дело
Всем известно, что при огранке можно сделать из алмаза бриллиант — неповторимый по красоте и игре света камень. Крупные бриллианты используются для украшения тиар или диадем царственных особ.
В тройку алмазов-лидеров по размерам входят:
Дальнейшая судьба этих подарков природы довольно стандартна: их раскалывают на более мелкие части и выполняют огранку, получая бриллианты. Высокое значение показателя преломления и дисперсии обуславливают игру граней всеми цветами радуги. Также следует знать, что поверхность бриллиантов не царапается и сохраняет характерный блеск.
Крупные бриллианты в виде отдельного камня или в составе украшения — хорошее финансовое вложение и гордость любого коллекционера:
Алмаз применяется для создания эксклюзивных ювелирных украшений. Красота в каждой детали, сочетание с другими драгоценными камнями и баснословная стоимость — особенности, присущие неповторимому камню.
Самые дорогие ювелирные украшения с бриллиантами:
Химическая и физическая отрасли
Не менее важно значение алмаза и в этих сферах. Создание новых перспективных материалов, например, ультрадисперсионного алмаза, позволило использовать его в качестве углеродного носителя при электролизе.
Алмаз является хорошим полупроводником, а высокая светочувствительность позволяет использовать минерал в оптических приборах.
Учеными-химиками разработаны технологии, позволяющие использовать синтетические алмазы в качестве гальванического покрытия на основе серебра, золота, хрома и т. п. Наноалмазы также применяются для создания полимерных композитов и твердых смазок.
Минералы, наряду с синтетическими рубинами и сапфирами, используются в составе часовых камней в кварцевых часах для повышения износостойкости и долговечности.
Основные свойства алмаза
Алмаз — это твердая аллотропная модификация углерода, которая имеет:
Наличие люминесценции позволяет минералу светиться различными цветами на солнце, что особенно заметно при огранке в бриллиант.
Большинство природных алмазов бесцветны или имеют желтый окрас, но встречаются минералы розовой, голубой и коричневой окраски.
Синтетические алмазы
В последние годы особую значимость и распространенность приобретают искусственные (СVD или HPHT) алмазы. Хотя термин «синтетические» в данном случае не вполне корректен. Физические свойства алмаза, как и структура, соответствуют натуральному аналогу, однако он выращен искусственно, хоть и не содержит инородных синтетических материалов. В промышленности до 97% (от общей массы используемых алмазов) приходится на искусственные кристаллы.
Смотреть всю коллекцию «ШОКОЛАД» в каталог SUNLIGHT
Попытки создания кристаллов были предприняты еще в XIX веке, но лишь в 1953 г. была сконструирована специальная установка и получены первые кристаллы.
Чем режут алмаз
Если для разрезания других твердых материалов используются инструменты с алмазным напылением, то как и чем можно разрезать сам алмаз?
Алмазы режут с их же помощью. Для этой цели применяется тончайшая дисковая пила с алмазным напылением. Процесс протекает по направлению меньшей твердости в течение нескольких часов. Скорость резки минимальна.
С появлением инновационных технологий все шире используется лазерная резка.
Алмаз, как и бриллиант на его основе, не только красивый, но и особый по свойствам минерал. Поэтому ювелирное направление — лишь небольшая функциональная составляющая его возможностей. Медицина, электроника, приборостроение и т. д. активно расширяют границы применения этого материала.
Современные технологии выращивания кристаллов и создание искусственных наноматериалов позволяют существенно раздвинуть область использования прочного и оптически деятельного минерала.
Алмазы: свойства, способы добычи и применение
Алмаз – это кристаллическая форма существования углерода. Он представляет собой бесцветный минерал кубической гранецентрированной структуры. Подвергшийся специальной огранке алмаз, носит название бриллианта.
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 4000 0 C. Горит:
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:
На территории Российской Федерации действующим официальным документом, регламентирующим классификацию необработанных природных алмазов, является ГОСТ Р 51519.1-99. Где основными признаками выступают:
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.
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.
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:
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:
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: