Алмаз-це природна речовина, коштовний камінь, технічна сировина. Він був відомий у далекому минулому, широко застосовується в сьогоденні, великі перспективи його використання в майбутньому.
Людина дізнався цей твердий, прозорий, блискучий, який грає всіма кольорами веселки камінь ще на ранніх стадіях розвитку цивілізації. І він став збирати його милуватися їм, прикрашати їм свою зброю і одяг, використовувати його при виготовленні релігійно-культових предметів і символів влади. Точно невідомо в якій частині світу, який народ, в який час вперше звернув увагу на алмаз, став його збирати, а потім спеціально шукати і зберігати. Ймовірно, як і більшість важливих для людства відкриттів, а це, безумовно, важливе відкриття, люди зробили більш-менш в один і той же час незалежно один від одного в різних місцях земної кулі. Це сталося і в Індії, і в Африці, і в Південній Америці. З тих пір, як навчилися обробляти, шліфувати і полірувати алмази, вони стали ще більш блискучими, їх колірна гра посилилася, власне кажучи до кінця розкрилася природна краса каменя-і алмаз, перетворений на діамант, став ще більше цінуватися.
З розвитком техніки, коли виникла необхідність у нових видах мінеральної сировини, зокрема для обробки каменю, металів, а в подальшому різних твердих синтетичних матеріалів, алмаз придбав як би друге життя. Були виявлені і вивчені його високі абразивні властивості, з якими пов'язані можливості використання алмазів у промисловості. В даний час існування всієї обробної промисловості та машинобудування (від створення потужних агрегатів до виготовлення найтонших механізмів та приладів) практично немислимо без застосування алмазів в тій чи іншій частині технологічного процесу. Разом з тим і нині алмаз, як і раніше, залишається одним з найкрасивіших і дорожчих коштовних каменів, що йдуть на створення різноманітних ювелірних виробів і прикрас, багато з яких є справжніми витворами мистецтва.
Якщо в останні роки в промисловості все більше і ширше використовуються алмази як абразивний матеріал (абразивні порошки, пасти, шліфувальні круги, алмазні пили, склорізи і т.д.), що засноване перш за все на їх надзвичайно високої твердості, то в майбутньому з подальшим зростанням науково-технічного прогресу без сумніву знайдуть застосування й інші виняткові властивості такої речовини, як алмаз. Тому ця тема є для мене найбільш актуальною та цікавою.
Розділ I. Алмази, їх геологія і застосування.
§ 1.Геологія алмазів.
Алмаз-мінерал, дорогоцінний камінь 1-го класу, по блиску, красі і твердості перевершує всі відомі в природі мінерали й дорогоцінні камені. Алмаз являє собою майже чистий вуглець.
Вільний вуглець зустрічається в природі в трьох аллотропіческіх формах-аморфний (у вигляді сажа) і двох кристалічних формах-графіт і алмаз.
Алмаз-прозорий кристал, що придбає після обробки чудовий, сліпучий блиск, графіт-темний, абсолютно непрозорий. Алмази в основному є ізоляторами. Графіт хороший провідник електрики. Найбільш важлива властивість алмазу-надзвичайно висока твердість. Графіт дуже м'який. Графіт розчиняється в деяких кислотах, алмаз стійкий до кислот та лугів (окислюється тільки в розчині деяких лугів). Відмінність властивостей алмазу і графіту пояснюється різницею їх кристалічної структури. Щільність алмазу 3,47-3,55. Щільність графіта2.25. Алмаз може бути перетворений у графіт при нормальному тиску, а щоб перетворити графіт в алмаз треба застосувати надвисоке тиск і температуру.
Протягом століть алмази цінувалися як коштовності та прикраси, але за останні 20-30 років роль і значення їх для розвитку людського суспільства різко змінилися і підвищилися. Завдяки своїй неперевершеної твердості та іншим цінним властивостям алмази знайшли широке застосування перш за все в обробці металу. Розвиток техніки XX ст. пред'являє безперервні вимоги до підвищення міцності металу і ретельної обробки багатьох деталей складних механізмів, без чого не могли б бути створені багато унікальні системи, які мають важливе значення для прогресу техніки.
Проблема задоволення зростаючих вимог в алмазах в багатьох країнах вирішується в двох напрямках.
Перший напрямок, що має тривалу історію, пов'язано з пошуками алмазних родовищ і створенням алмазодобувної промисловості. Другий напрямок, який успішно розвивається в останні роки,-штучне отримання алмазів.
алмазних родовищ у світі небагато. Алмази в корінних родовищах зустрічаються у складі магматичних ультраосновних порід, відомих під назвою кімберлітів. Це і послужило благородної грунтом для створення цілої системи гіпотез про кристалізації алмазів з магми у верхній мантії Землі і наступному винесення їх на денну поверхню за допомогою вулканічних апаратів. Однак усім цим гіпотез властивий великий недолік. Вони не обгрунтовують можливість виникнення фізико-динамічних умов, необхідних для синтезу алмазів у природній обстановці і збереження їх у процесі переміщення разом з магмою з глибин 70-140 км. На поверхню Землі. Всі ці гіпотези не дають також чіткого наукового аргументованої відповіді на питання про можливість існування в термодинамічних умовах, необхідних для синтезу алмазів, рясного джерела матеріалу для їх утворення-вільного вуглецю.
Зважаючи на цінності й унікальності алмаза, його геологія постійно досліджується, а географія вивчається і розширюється. На сьогоднішній день відомо не так уже й багато, порівняно з іншими породами, родовищ.
АФРИКА
Африканський континент відомий як класична область поширення корінних алмазосодержащих порід-кімберлітів. Корінні і розсипних родовищ Африки займають перше місце у світі за розмірами видобутку алмазів. Найбільш важливі алмазоносних райони розташовуються в Південній, Західній (Гвінея-Судан) і Східній Африці.
АВСТРАЛІЯ
Алмази в Австралії були відкриті раніше, ніж в Африці (у 1851 р.), але видобуток тут ніколи не була велика і з промислової точки зору австралійські родовища є другорядними. Приурочені вони до західній та південній частинах Австралійського материка.
ІНДІЯ
Алмази з розсипних родовищ Індії видобувають протягом багатьох століть. Корінні родовища алмазів довго були невідомі, хоча деякі дослідники вважали, що вони могли бути пов'язані з породами з вулканічних некков Ваджра - Карур. У тридцятих роках XX століття в Індії відкриті трубообразние тіла, складні брекчіевимі породами, дуже схожими за складом з африканськими і сибірськими кімберліту. У межах Індостанського півострова відомі три алмазоносних району: південний розташовується в басейнах річок Кістна, Пеннер та нижньої течії річки Годаварі в провінції Мадрас; центральний у басейні річок брахмани, Маханаді і верхньої течії р.. Годаваді в провінції Біхор, Орісса і штаті Нагпур; північний-в Бундельканде на межиріччі Сон-Сонар.
Слід зазначити, що корінні родовища алмазів в Індії були виявлені тільки в 1930р. К.П. Сайнором.
ПІВНІЧНА АМЕРИКА
Корінні родовища алмазів Північної Америки (штат Арканзас) за своєю будовою та складом цілком схожі з корінними родовищами Південної Африки. Видобуток алмазів незначна: з 1906 по 1920р. було знайдено всього 3 тис. каменів середньою вагою 0,4 карата. Найбільший алмаз-сплощені октаедр важив 40,22 карата. Окремі знахідки алмазів зареєстровані на території Канади, в Британській Колумбії. Це одне з колосальних у світі базальтових плато.
ЧЕХІЯ
На території Європи, як вказує В.С. Соболєв, окремі знахідки алмазів були зареєстровані, проте до останнього часу корінних алмазоносних порід не знаходили. У Чехії є містять Піроп вулканічні породи, які за своєю формою прояву в земній корі нагадують трубки сибірських кімберлітів. У подальшому на території Чехії були знайдені три кристала алмазу (перший в1869г., Другий у 1927р. І третій в 1959р .).
РОСІЯ
Якутія є однією з відомих алмазоносних провінцій світу. Про родовищах якутських алмазів написано багато книг.
Алмази, витягнуті з корінних і розсипних родовищ Якутії, вельми різноманітні - від дрібних зерен масою 01, -02 мг до кристалів в кілька сот каратів. Родовища були відкриті 50-і роки радянськими геологами, які проводили в той час планомірне вивчення цієї території.
Межі Якутській алмазоносних провінції (включаючи райони розсипному алмазоностності) визначаються в даний час таким чином: на заході-з р. Анабар вгору до східної околиці Анабарского масиву і далі вздовж неї на південь, потім через верхів'я Анабар і Оленека за східним борту Тунгуської синекліза; зі сходу провінція обмежена зовнішньою зоною Предверхоянского крайового прогину, а з півдня - областю Алданське щита.
У межах Якутській алмазоносних провінції виділяються дев'ять районів прояви кімберлітового магматизму: Алданське, Мало-Бутобінскій, Далдино-Алакітскій, Верхньо-мунскій, Анабарскій, Лучакан-Куранахскій, Чумордахскій, Середньо-Оленский і Куойкско-Мерчімденскій.
§ 2.Проісхожденіе алмазів
Перші науково обгрунтовані припущення про генезис алмазів були висловлені геологами, що вивчали африканські кімберлітові трубки, ще в другій половині XIX ст. До цього часу відносяться вислови про походження алмазів в результаті безпосереднього впливу магми на пласти вугілля. На думку вчених, алмази принесені на поверхню з глибинних вогнищ перідотітового шару, що знаходилися на глибині близько 150 км.
Існує точка зору (Т. Бонней тощо), згідно з якою алмази утворилися в еклогітовой (грікваітовой) магмі на великій глибині і в кімберліту потрапили випадково. В якості аргументу на користь відсутність генетичного зв'язку між алмазами і кімберліту наводяться малопереконливі випадки окремих знахідок алмазів в гранат-діопсідових конкреціями.
В даний час більшість дослідників вважають алмази первинною складовою частиною кімберлітів, але розходяться в думках щодо місця їх утворення.
На думку А.В. Вільямса (дослідник алмазоносних родовищ Африки), на якийсь гіпотетичної невідомою глибині існував резервуар розплавленої магми, яка завдяки змін температури або тиску вже почала кристалізуватися і в деяких ділянках цього резервуара перетворюватися в ультраосновних (перідотітовие, піроксенітовие і еклогітовие) породи. Кристалізація і затвердіння ультраосновних порід, на його думку, продовжувалися тривалий час, протягом якого складу первісної магми змінювався, поки вона не набула кімберлітовій склад магми. Разом з іншими кристалами і мінералів з первісної магми на великій глибині викристалізувався і алмаз.
§ 3.Іскусственний синтез алмазів
Як з'ясувалося, основні фактори, що сприяли утворенню алмазів, - високий тиск і температури, які мали місце в земних надрах на великій глибині. Ці висновки геологів були використані дослідниками, що працюють над проблемою штучного одержання алмазів.
Позитивного результату досяг у 1880р. Ханней: він отримав кілька маленьких штучних кристалів, які зараз зберігаються в Британському музеї.
Технологія отримання кристалів алмазу в його дослідах була нескладною. Знаючи, що при дії високих температур і тисків звичайні форми вуглецю (вугілля, графіт та ін) за рахунок ущільнення кристалічної решітки перетворюються на алмази, він герметично закупорив в сталеву трубку, що нагадує гарматний стовбур, суміш, що містить 90% легких вуглеводнів (таких, як гас і парафін), 10% кісткового масла і трохи металу літію, і нагрівав трубу до червоного розжарювання, витримуючи її в такому стані протягом 14 год Із 80 поставлених трубок вціліли тільки три, де були отримані штучні алмази - 11 кристалів.
У 1939р. радянський вчений О. І. Лейпунський опублікував точні параметри, при яких графіт повинен розплавлятися в алмаз.
У середині 50-х років штучні алмази почали отримувати в цілому ряді країн. Першою з них стала Швейцарія. У 1959 р. відома алмазна компанія «Де Бірс» опублікувала дані про отримання штучних алмазів.
Компанія «Дженерал електрик» випустила на ринок першу партію штучних алмазів. У Детройті було побудовано першу спеціальне підприємство з виробництва синтетичних алмазів з річною потужністю 3,5 млн. кар.
Великий внесок у фізику і техніку високого тиску, розробку камер для синтезу надтвердих металів вніс академік Л. В. Верещагін. За його безпосередньою участю і під його керівництвом у 1960р. був вперше здійснений синтез алмазів у Радянському Союзі.
Перше десятиліття після отримання в промислових умовах синтетичних алмазів (1961-1971) було періодом бурхливого зростання їх використання в усіх галузях промисловості СРСР. За цей час загальне споживання технічних алмазів зросло в 35 разів, або в середньому більш ніж на 45% в рік, при цьому споживання синтетичних алмазів виросло в 5,5 рази, або на 18,6% в рік, а виробництво і споживання синтетичних алмазів - в 295 разів. Неабияке значення мало й та обставина, що постійне вдосконалення технології виробництва синтетичних алмазів сприяло зниженню цін на них.
§ 4.Алмази в житті людини
Алмазні родовища зустрічаються досить рідко, вони представлені трубчастими тілами круглої або овальної форми. Порода, що містить алмази, заповнює воронкоподібні поглиблення глибиною до 1200м. і більше. Такі лійки називається «трубками вибуху» або «кімберлітових трубками» за найменуванням алмазоносних породи, яка була вперше виявлена в Кімберлі (Південна Африка).
В Індії алмази були вперше виявлені 7000 років тому. Видобуток алмазів там досягла найвищої межі в XVII ст. У 1725г. були знайдені алмази в Бразилії, і до відкриття алмазів в Африці, в кінці XIX ст., Бразилія вважалася основним постачальникомалмазів.
У 1960-х роках в Індії знайдено корінне родовище, що складається з кімберлітових трубок, покритих наносні породами, шаром до 5 м. Це родовище є найбільш багатим із всіх родовищ зарубіжних країн. Загальні розвідані запаси цього родовища алмазів обчислюються в 10 млн. карат.
Найбільшими родовищами є африканські, з яких видобуваються 95-98% всіх алмазів зарубіжних країн.
За даними гірничого управління США, запаси алмазів (1955г.) в основних алмазодобивающих країнах складають (у млн. карат .):
Конго (Кіншаса)
300
Південно-Африканська Республіка
100
Гана
100
Сьєрра-Леоне
30
Ангола
30
Танганьїка
20
Індія
63
всього 643
Видобуток алмазів у всіх зарубіжних країнах перевищує 30 млн. каратів на рік. Видобуток алмазів у 1938р. склала приблизно 11,5, в 1960 р. -32,0, 1963р.-близько 31,0 млн. карат.
Низький вміст алмазів в породі робить процес видобутку та вилучення алмазів надзвичайно трудомістким. Щоб отримати 1 карат алмазів треба добути і переробити 3-15т.породи.
Близько 80% загального видобутку алмазів складають технічні алмази. Решта-ювелірні, частина з яких також йде на технічні цілі - для виготовлення найбільш відповідальних алмазних інструментів (різці, волоки, наконечники до приладів, в космічній промисловості та електроніки).
