Алмазы

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.

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.