Средняя школа № 49
РЕФЕРАТ
«Алмазодобывающая и алмазоперерабатывающая промышленность»
Выполнил:
ученик 10 «а» класса Иванов Дмитрий
г. Ижевск 1997г.
Оглавление
Оглавление---------------------------------------------------------------1
Введение --------------------------------------------------------------2
Глав I. Алмазы, их геология и применение ------------------3
§1. Геология алмазов------------------------------------------------------------3
§2. Происхождение алмазов-------------------------------------------------------5
§3. Искусственный синтез алмазов----------------------------------------------6
§4. Алмазы в жизни человека-----------------------------------------------------6
Глава II. Основные направления алмазной промышленности-----9
§1. Применение алмазов в технике------------------------------------------------9
§2. Ювелирная промышленность----------------------------------------------------10
§3. Промышленность синтетических алмазов----------------------------------------11
§4. Цены на природные и синтетические алмазы------------------------------------11
Глава III География алмазной промышленности----------------13
§1. Алмазодобывающая и алмазоперерабатывающая промышленность--------------------13
§2. Алмазодобывающая промышленность в России----------------------------------- 13
§3 Проблемы российской алмазной промышленности----------------------------------15
§4 Россия и «Де Бирс» ----------------------------------------------------------16
Заключение---------------------------------------------------------------17
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.
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.):