алмаз

1. Реклама

АЛМАЗ (тюркський, від грецького? Δ? Μας, родовий відмінок? Δ? Μαντος - непереможний, непохитний), найтвердіший мінерал, поліморфна кубічна модифікація вуглецю, що утворюється в природі при високому тиску.

Структура. Елементарна комірка кристалічної решітки алмазу має вигляд куба, в якому атоми вуглецю розташовані в вершинах, в центрах його граней, а також в центрах 4 несуміжних октантів куба. кожен атом вуглецю пов'язаний з чотирма найближчими (симетрично розташованими по вершинах тетраедра) ковалентного хімічним зв'язком і знаходиться на відстані 0,154 нм від кожного з них. Ідеальний кристал алмаза можна уявити собі як одну гігантську молекулу. У реальних кристалах алмазу завжди присутні домішки (Si, Al, Са, Mg, Na, Ва, Мn, Fe, Cr, Ti, В, Н, N та інші елементи) і дефекти решітки. З домішок найбільший вплив на фізичні властивості алмазу надає азот, який ізоморфно входить в структуру і утворює (самостійно або в сукупності зі структурними дефектами) центри, відповідальні за забарвлення, люмінесценцію, поглинання (в ультрафіолетовій, видимій, інфрачервоній і мікрохвильовій областях), характер розсіювання рентгенівських променів і ін.

Реклама

Морфологія. Алмаз кристалізується в кубічні сингонії. Найважливіші кристалографічні форми алмазу: плоскограннимі (виникають при зростанні кристалів) - октаедр, ромбододекаедра, куб і різні їх комбінації; крівогранние (утворюються при розчиненні кристалів) - додекаедроіди, октаедроіди і кубоід; зустрічаються і більш складні комбіновані форми, двійники зрощення (по шпінелевих закону) і проростання. Грані кристалів часто покриті фігурами зростання і розчинення - виступами, заглибленнями і сходинками. Серед полікристалічних агрегатів алмаза виділяють баллас (кулястої форми сфероліти радіальнолучістого будови), зростки, карбонадо (скрито- і микрокристаллические агрегати неправильної форми, щільні або шлакоподобние), карбонадо з лонсдейлітом (гексагональна модифікація вуглецю) і борт (неправильної форми дрібно- і грубозернисті полікристалічні освіти ). Розмір алмазів коливається від мікроскопічних зерен до вельми великих кристалів масою в сотні і тисячі карат. Маса алмазів зазвичай 0,1-1,0 карат (1 карат = 0,2 г); крупні кристали понад 100 карат зустрічаються дуже рідко; як правило, таким каменям привласнюють власні імена (таблиця 1). З найбільшого - «Куллінана» зроблено 105 діамантів, в тому числі «Зірка Африки» ( «Куллінан I») в 530,2 карата і «Куллінан II» в 317,4 карата, які вставлені в імператорську корону і скіпетр Великобританії. Найбільший російський алмаз (342,5 карат) знайдений в Якутії (трубка «Світ»).

Фізичні властивості. Зустрічаються алмази безбарвні, жовтуваті, коричневі, зелені, блакитні, сині, рожеві (різних відтінків і інтенсивності забарвлення), молочно-білі, сірі (до чорного). При опроміненні зарядженими частинками безбарвний кристал набуває зелений або блакитний колір. Щільність у різних різновидів коливається в межах від 3470 до 3560 кг / м3 (у карбонадо від 3010 до 3470 кг / м3). Твердість по Мооса шкалі - 10. анізотропії алмазу визначаються багато його властивості, наприклад різна твердість по різних кристалографічних, напрямами (найбільш твердої є грань октаедра), що дозволяє обробляти його алмазним інструментом. Алмаз крихкий (при наявності дефектів або включень), має досконалу спайність по гранях октаедра, яскравий блиск, обумовлений високим показником заломлення - 2,417 (для довжини хвилі 0,5893 мкм), і сильно виражений ефект дисперсії, що забезпечує райдужну гру світла на гранях діаманта. Ступінь прозорості залежить від кількості включень - твердих (графіт, олівін, піроксен, гранати, хромшпінеліди, коесит і інші мінерали) і газово-рідких. Як правило, в кристалах проявляється аномальне двулучепреломление через напруг, що виникають у зв'язку зі структурними дефектами і включеннями. У більшості кристалів спостерігається люмінесценція (у зеленій і синій частинах спектра) під дією ультрафіолетового, рентгенівського і гамма-випромінювань, а також фосфоресценція. Чистий поверхню кристалів володіє високою гідрофобністю, в природі на поверхні утворюються найтонші плівки, що підвищують змочуваність. Алмаз - діелектрик (питомий електроопір змінюється в межах 1-1010 Ом? См), діамагнетик, має високу теплопровідність (у деяких кристалів при кімнатній температурі перевищує теплопровідність міді в 4 рази). Поліморфний перехід діаманту в графіт при атмосферному тиску відбувається при температурі 1885 ± 5 ° С по всьому об'єму кристала. На повітрі згорає при температурі понад 850 ° С.

Родовища. Прояви алмазів відомі в 43 країнах, промислові родовища виявлені в 26. Загальні запаси алмазів, встановлені в 25 країнах (без Росії), складають 991 мільйон карат (таблиця 2), в тому числі в Африці (54,5%), Австралії (9,6%), Південній і Північній Америці (34,8), Азії (0,6%). Найбільші запаси алмазу (зарубіжні) зосереджені в Південно-Африканській, Центральноафриканській, Канадської, західноафриканських, Западноавстралійской і Південно-Американської алмазоносних провінціях. Близько 85% відомих запасів алмазів зосереджене в корінних родовищах, інші - в розсипах. Корінні родовища виявлено: в магматичних породах - кімберлітах (в трубках, Дайк, Сіллах; наприклад, Ботсвана, Росія, ПАР, Канада, Ангола, Сьєрра-Леоне); лампроітов (трубках, Дайк; Австралія, Індія), в їх стародавніх метаморфизованних різновидах - «філлітов» і талькових сланцях (Бразилія, Гана, Гайана); імпактітах (Попигайського астроблема, Якутія, Росія); метаморфічних породах - еклогітах, карбонатних метасоматитах, гнейсах (Казахстан). Промислові родовища алмазу в корінних породах поки відомі тільки в кімберлітах (майже всі) і олівінових лампроітов (найбільше в світі за запасами родовище Аргайл, Австралія). Єдине метаморфогенні родовище алмазів - Кумдикольское (Казахстан) і шокметаморфіческіе родовища в Попигайського астроблема (найбільші Скального і Ударне значно перевершують по запасах відомі родовища традиційних генетичних типів) поки не уявляють промислового інтересу, тому що містять дрібні і важкодобувані алмази специфічної морфології і структури. У світі виявлено більше 6500 кімберлітових тіл, але промислово алмазоносних з них кілька десятків. Зміст алмазу в корінних родовищах коливається в широких межах від 0,1-7 карат / т (рідко більше). У більшості корінних родовищ найбільш цінні ювелірні різновиди алмазів за кількістю кристалів складають 5-15%, за масою - 40-70% і по вартості - 97,5-98%. За змістом алмазів найбільшої є унікальна Якутська трубка «Інтернаціональна» (до 17 карат / т), за вартістю 1 т руди - Якутська трубка «Імені XXIII партз'їзду» - до 700 доларів / т, по загальній вартості видобутих алмазів - родовище Джваненг (Ботсвана) . Найбільші промислові корінні родовища алмазів розташовані в Ботсвані, Росії (Якутія, Архангельська область), ПАР, Австралії, Канаді, Анголі, Демократичній Республіці Конго.

Поширеність і походження. Алмази зустрічається в кімберлітах, лампроітов, в «родинних» їм магматичних породах (деяких типах лампрофіров, покрутив, перідотітах), а також в різних розсипах. Алмази, різко відмінні від вищевказаних типів (карбонад, карбонадо з лонсдейлітом), знаходять іноді в імпактітах, що виконують астроблема, в метаморфічних породах, а також в метеоритах. З питань походження алмазів немає єдиної думки. Походження алмазів кимберлит-лампроїтові типу велика частина вчених пов'язує з верхньою мантією Землі, з глибинами понад 150 км, де він кристалізується в глибинних магматичних ультраосновних (перідотіти) і основних (еклогіти) породах і знаходиться там при надзвичайно високому тиску (40-65, до 1,05? 107 кПа) і температурах близько 1150-1350 ° С. Більшість дослідників визнає, що кімберлітові або лампроїтові магма (заповнює трубка вибуху), яка раніше вважалась багатьма дослідниками середовищем формування алмазів, виконує в цьому процесі роль транспортера. Залежно від її властивостей (температури, швидкості підйому магматичної колони, змісту різних хімічна елементів, особливо лужних) вона може, як досить добре консервувати алмаз, так і бути по відношенню до нього вкрай агресивної - аж до повного його розчинення і / або перетворення в графіт. Генезис алмазу в метаморфічних породах більшість дослідників пояснює формуванням їх при низьких температурах і тисках в верхніх горизонтах земної кори одночасно з утворенням вміщають порід. За альтернативної точки зору, ці алмази спочатку пов'язані з мантійної алмазоносной ультраосновной породою, упровадився в верхні горизонти кори, потім там перетвореної (майже повністю змінила свій хімічний і мінеральний склад) в результаті впливу метасоматічеських процесів. Освіта полікристалічних алмазів (карбонад, карбонадо з лонсдейлітом), що містяться в імпактітах астроблем, пояснюють перекристаллизацией графіту древніх метаморфічних графітсодержащіх порід в результаті так званого шок-метаморфізму ударної (впровадження великого метеорита) або вибуховий природи (ендогенна вибухова структура).

Таблиця 2. Найбільші ресурси і запаси природних алмазів, в тому числі ювелірних по країнам і сумарні світові (без Росії; оцінка станом на початок 2004), мільйон карат

Розсипних родовищ пов'язані з алювіальними утвореннями русел, заплав, терас сучасних і стародавніх річкових долин, а також морських наземних і підводних терас і палеодолин річок. Промислове значення мають також елювіальний, делювіальні і карстові розсипи. Зміст алмазів в розсипах 0,001-5 карат / м3 (іноді досягає десятків карат на м3). Якість (а також розмір і відповідно ціна) алмазів в розсипах істотно вище, ніж в корінних родовищах: у деяких розсипах ПАР вона перевищує 1200 долар / карат, в якутських - близько 60-80, в уральських - до 350 долар / карат. Найбільші розсипних родовищ виявлені в Демократичній Республіці Конго, Намібії, ПАР, Анголі, Гані, Бразилії та ін. Основні запаси ювелірного сировини зосереджені в Ботсвані, Росії, Анголі, Канаді, ПАР, Венесуелі, Австралії; технічні алмази - в Канаді, Росії, ПАР, Австралії, Демократичній Республіці Конго, Ботсвані, Венесуелі.

Росія займає провідне місце в світі, як за розвіданими запасами алмазу, так і за прогнозними ресурсів. Розвідані запаси зосереджені в корінних родовищах (94,6%, кимберліти) і розсипах (5,4%). Перші алмази в країні були виявлені в Уральської алмазоносних провінції в 1829 році в золотоносних алювіальних розсипах на Середньому Уралі (в басейні річки Койва). Розсипи Уралу характеризуються високим виходом ювелірних каменів (середня маса 0,15-1,0 карат), проте їх запаси обмежені (близько 0,1% загальноросійських); корінні джерела поки не виявлені. Основна частина родовищ знаходиться в Якутській алмазоносних провінції і Архангельському алмазоносних районі. У 1970-ті роки виявлено високу алмазоносності импактитов Попигайського астроблема, яка пов'язана з продуктами переплавлення порід «мішені» (тагаміти) або їх вибухового руйнування (зювіти). У більшості випадків алмазоносних тіла тагамітов і зювітов мають пластообразную форму, субгоризонтально залягання і характеризуються стійким змістом алмаза по простяганню і на глибину. Алмази зрідка знаходять в Карської, Пучеж-Катуньской і інших астроблемах Росії.

Використання природних алмазів. На світовому ринку розрізняють 3 види алмазів: ювелірні (прозорі монокристали досконалої форми, масою в основному не менше 0,05 карат, з невеликою кількістю включень та інших дефектів), суб'ювелірние (з дещо більшою кількістю дефектів) і технічні. Ювелірні і суб'ювелірние алмази, ограновані спеціальної діамантовою огранюванням, називаються діамантами, інші використовують в технічних цілях. Деяка кількість алмазів ювелірної якості також використовують в технічних цілях, в основному в галузі електроніки та інших високотехнологічних виробництвах (при співвідношенні ціни сировини до ціни виготовленого на його основі приладу не більше ніж 1: 100), але їх частка в зв'язку з високою вартістю невелика.

Синтетичні алмази одержують з графіту і вуглець речовин починаючи з середини 1950-х років. Існують три основні методи синтезу алмазу. При високому тиску (вище 4 ГПа) і високих температурах (вище 1100 ° С) отримують алмазні порошки і великі (масою понад 1 карат) моно- і полікристалів. При низькому тиску хімічним осадженням алмазів з газової фази вуглеводнів (в основному СН4) на підкладку отримують моно- і полікристалічні алмазні плівки діаметром до 100 мм і товщиною до 1 мм. Під час вибуху вуглець речовин (метод динамічного синтезу) при надвисоких тисках і температурах отримують ультрадисперсні алмазні порошки - наноалмази з розміром частинок 5-8 нм і питомою поверхнею 250-350 см2 / г.

Синтетичні алмази застосовуються головним чином в ріжучих і шліфувальних інструментах, а також в напівпровідниковій електроніці і прецизионном приладобудуванні; великі монокристали високої якості використовуються для виготовлення ювелірних виробів.

Алмазна промисловість охоплює пошук, розвідку, видобуток і обробку природних алмазів, а також виробництво синтетичних алмазів.

Видобуток алмазів - одна з найстаріших галузей. До 18 століття єдиним джерелом алмазів була Індія. На початку 18 століття алмази виявили в Бразилії, до неї перейшла монополія в постачанні сировиною швидкозростаючих гранувальних центрів в Амстердамі і Антверпені.

Як самостійна галузь алмазна промисловість сформувалася в Південній Африці після відкриття тут в 1866 році корінних родовищ алмазів. У Росії промисловий видобуток алмазів розпочато з 1955 року після відкриття в Якутії алмазоносних родовищ.

Алмази видобуваються в 24 країнах, основними з яких є Росія (провідне місце за обсягом видобутку, 2002), Австралія, Ботсвана, Демократична Республіка Конго, ПАР, Ангола, Канада. На них припадає близько 95% алмазів загальносвітового видобутку. Про найбільших рудниках світу дивись в таблиці 3. Загальноприйнятою характеристикою світового видобутку алмаза є її середньорічний рівень.

Таблиця 3. Найбільші алмазодобивающих підприємства світу (2001)

На виробництво діамантів йде не більше 40% алмазів (по масі). При цьому на готовий діамант припадає менше половини маси вихідного кристала (решта перетворюється в пил). Найбільші в світі центри огранки розташовані в Бельгії (Брюссель), США (Нью-Йорк), Індії (Сурат), Ізраїлі (Рамат-Ган).

Всю світову видобуток алмазів зосередили кілька великих компаній. У кожній країні-виробнику алмазів є одна домінуюча алмазодобувна компанія. Всі компанії контролюються великими транснаціональними корпораціями - «Де Бірс», «Ріо-Тінто», «Бі-Ейч-Пі». У Росії практично вся видобуток алмазів проводиться акціонерною компанією (АК) АЛРОСА. Окремо стоїть конголезька компанія МІБ, що знаходиться під контролем франко-бельгійського капіталу.

Ринок алмазів високомонополізованої. Він контролюється «Де Бірс», що зосередила видобуток (понад 30% щорічного світового видобутку) в ПАР, Ботсвані, Намібії, яка має довгострокові угоди з основними великими продуцентами алмазів на закупівлю у них всіх або більшої частини алмазів. Крім того, значні обсяги алмазів, що поставляються на вільний ринок, скуповуються «Де Бірс» і залучаються, таким чином, в оборот монопольного ринку. Продаж алмазів і скупка їх на вільному ринку здійснюються «Де Бірс» через Центральну збутову організацію (ЦСО). «Де Бірс» створила в 1930-х роках одноканальний систему збуту, через яку до сих пір реалізується переважне обсяг видобутих в світі алмазів. Крім того, вона створила систему довгострокових угод про маркетинг алмазів, укладених з великими виробниками. На рубежі 20 і 21 століть корпорація контролювала до 70% фізичного обсягу алмазів, що реалізуються на світовому ринку. Унікальне положення «Де Бірс» на ринку алмазів багато в чому визначило його сучасну структуру і основні механізми регулювання.

Синтетичні алмази вперше отримані в Швеції в 1953 році. Початок їх промислового виробництва датується +1957 роком ( «Дженерал електрик»). У 1959 році воно становило вже 1 мільйон карат, а до початку 1970-х років перевищила обсяг споживання природних технічних алмазів. В СРСР промислове виробництво синтетичних алмазів почалося в 1963-64 роках і до кінця 1960-х років становило вже кілька мільйон карат. На початок 21 століття світове виробництво синтетичних алмазів склало 600 мільйон карат на рік, основні країни-виробники - Росія, США, Великобританія, Китай, Україна і Японія. Близько 70% синтетичних алмазів у світі виробляють «Дженерал електрик» і «Де Бірс». Середня ціна 1 карата синтетичного алмазу в 10-15 разів нижче, ніж виробничо-технічних.

Алмазна промисловість входить до складу алмазно-брильянтового комплексу (АПК), що включає господарюючі суб'єкти алмазної, гранувальній і ювелірної галузей, а також господарюючі суб'єкти промисловості, що виробляє синтетичні алмази. АБК Російської Федерації щорічно виробляє товарної продукції більш ніж на 2,3 мільярда доларів (близько 0,9% загального обсягу промислової продукції країни). Експортний потенціал АБК - близько 1,5 мільярда доларів, в комплексі зайнято понад 50 тисяч чоловік.

У Росії понад 200 підприємств зайняті огранюванням природних алмазів ювелірної якості. Лідируючі позиції займає підприємство «Кристал» (45%).

Сукупний обсяг вироблених діамантів за балансовою вартістю понад 1 мільярд доларів. На внутрішній ринок для виробництва ювелірних виробів надходить близько 8% огранованих каменів. Гранувальна виробництво є експортно-орієнтованим. На ринку діють в основному спільні підприємства за участю іноземного капіталу, жорстко залежні від іноземних кредиторів. Останні формують у себе основну додану вартість при експорті діамантів.

АК АЛРОСА видобувається 98% (за вартістю) російських алмазів, 2,0% - в Пермській області на «Народному підприємстві копальні" Уралалмаз "». В Архангельській області ВАТ «Севералмаз» веде підготовчі роботи з освоєння родовища імені М. В. Ломоносова.

З 1993 року видобуток алмазів в Російській Федерації в вартісному вираженні збільшувалася в середньому на 5,9% в рік і до початку 21 століття перевищила 1,5 мільярда доларів, що склало близько 21% його світового обсягу за вартістю.

Літ .: м.Харьків А. Д., Зінчук М. Н., Крючков А. І. Корінні родовища алмазу світу. М., 1998; Алмазоносних імпактіти Попигайського астроблема / Ред. В. Л. Масайтіс. СПб., 1998; Handbook of industrial diamonds and diamond films / Ed. М.А. Prelas а. острів NY, 1998; Лаврова Л.Д., Пєчніков В. А., Плешаков А. М. Новий генетичний тип алмазних родовищ. М., 1999; Ваганов В. І. Алмазні родовища Росії та світу: Основи прогнозування. М., 2000..

Н. А. пекові, В. Г. Черенков (природні алмази); А. В. Ножкина (синтетичні алмази); А. Ф. Толпежніков (алмазна промисловість).