Использование алмазов. Как выглядит алмаз: описание, свойства, добыча и применение Для чего используют стратегический алмаз
Алмазы сегодня используются не только в ювелирном деле, но и в промышленности. Камень обладает свойствами, которые с успехом применяются во многих отраслях. Материал по характеристикам не удается заменить, поэтому, узнавая, что делают из алмазов, не стоит удивляться, если в этот список попадут не только украшения.
Свойства материала
Алмаз по своей природе является аллотропной модификацией углерода. Углерод также можно найти в других веществах вроде графита или угля, но именно алмаз из всего ряда прославился своими качествами. Материал имеет самую большую твердость среди всех элементов, 10 из 10 по шкале Мооса. Правда, это не подтверждает его прочности, материал очень хрупок, если подвергать резким воздействиям, например, ударам.
Необработанный алмаз
Плотность алмаза 3,4–3,5 г/см3. А теплопроводность высокая и составляет до 2300 Вт. Камень не нагревается в руках. А еще важными характеристиками в промышленности является низкий коэффициент сжатия и высокий модуль упругости. Плавление алмаза происходит при температуре 2000 градусов Цельсия без доступа кислорода, а если камень плавить на воздухе, то процесс начнется при 800–1000 градусах.
Алмаз горит и полностью переходит в углекислый газ. Если процесс происходит без кислорода, то он превращается в графит. Обратное перевоплощение гораздо сложнее.
Использование алмазов
Применение алмазов востребовано в таких сферах:
- ювелирной отрасли;
- обрабатывающей промышленности;
- горной промышленности;
- электротехнике;
- нанотехнологиях.
В ювелирной отрасли используется только треть добытых алмазов, которые обладают привлекательным видом. В камне должно быть минимальное количество микротрещин, дефектов, включений в структуру. Минерал должен обладать прозрачностью. В качестве включений иногда наблюдаются облачка или минерал приобретает желтоватый с серым оттенок из-за примесей в почве. Именно по этим критериям внешнего вида, а также с учетом размера камня оценивается стоимость алмаза.
Обработанные алмазы называются бриллиантами. После прохождения оценки у геммолога камень выставляется на аукцион, где его приобретает либо ювелир, либо бизнесмен, предприниматель. Иногда аукционы закрыты для покупателей, а минералы приобретают компании по производству украшений. Со временем минерал можно оправить в золото, платину или серебро. Любой благородный металл будет выглядеть в композиции с бриллиантом роскошно.
Ювелирные украшения с ограненными алмазами - бриллиантами
Бриллиантами украшают серьги, кольца, подвески, броши, браслеты. Такие изделия приобретают, как правило, девушки, поскольку бриллиант подходит им по энергетике. Камень долговечен и не требует особенного ухода.
Те алмазы, которые не проходят огранки и обрамления в драгметалл, то есть технические камни, отправляются на производство промышленных инструментов. Спрос на технические алмазы высокий, поэтому разрабатываются месторождения, а также совершенствуются технологии по поводу синтеза искусственных минералов. Такими способами можно покрыть потребности промышленности.
Обрабатывающая промышленность использует в основном твердость элемента. Разные виды работ вроде сверления или резки проходят быстро и без образования микротрещин на поверхности материала. С помощью алмазов происходит обточка металла. Буры, которые сверлят скважины с нефтью, также имеют покрытие крошкой из минерала.
У него высокая износостойкость, что позволяет покрывать алмазной крошкой любые инструменты. Это продлевает их срок действия и увеличивает производительность. Например, только в России существует более 1200 инструментов с покрытием алмазной крошкой:
- сверла;
- фрезы;
- стеклорезы;
- ножницы по металлу и по камню;
- шлифовальные инструменты.
Алмазное напыление на сверле
Преимущества использования алмазов в строительстве:
- точность работы, филигранность;
- скорость;
- малый шум процесса.
Алмазная резка существует нескольких типов: с помощью буры или сухая алмазная резка. Конечно, инструменты с напылением алмазной крошки дороже, чем обычные, но их стоимость окупается качеством процесса. Например, стоимость резки бетона с помощью алмазов полностью себя оправдывает. А еще от работника при использовании специальной аппаратуры не требуется больших физических усилий.
Актуально бурение скважин с помощью алмазов, особенно если диаметр должен быть небольшим. Сейчас появилась отрасль в строительстве под названием алмазная резка. При сверлении, например, бетона, отсутствует вибрация, пыль. Алмазное сверление сделает отверстия для следующих коммуникаций:
- систем водоснабжения, кондиционирования, сточных и канализационных трубопроводов;
- интернета и других каналов передачи данных;
- взятия бетонных проб на монолитных конструкциях скальных пород.
А вот алмазная резка также актуальна, поскольку она после себя оставляет идеальный срез, без сколов или трещин на материале. Диски, на которых есть алмазное покрытие, выдерживают большие температуры и перепады давления.
Алмазы используются в космической промышленности для покрытия приборов, улучшения их прочности. А на земле камень применяется при проведении работ, например, прокладке туннелей во взрывоопасных зонах.
В медицине также приветствуется использование алмазных покрытий, в особенности в хирургических инструментах. Таких, например, как медицинские скальпели, стоматологическая аппаратура, ножницы и зажимы. Ведется разработка медицинского лазера, на кристаллах которого будет алмазное покрытие, и минерал выступает в качестве проводника.
Применение алмаза также оправдано в телекоммуникациях и электронике. Камни используются для передачи сигналов по кабелям. Конечно, такие технологии требуют материальных вложений, зато соответствующие кабели способны выдерживать перепады температуры. А еще алмазам не страшны скачки напряжения. Применяют минерал вместе с рубином и при изготовлении сверхчувствительных элементов.
Алмаз используется в оптике для астрономов. Эксперименты из области физики и химии требуют применения алмазов для изобретения новой оптики, усовершенствования лазерных технологий, исследования космоса. Камни выступают в роли защитного элемента, который не может повредить плавиковая кислота.
На производстве, помимо природной породы, применяются камни, добытые в лаборатории. Ювелирные экземпляры добываются в кимберлитовых и лампроитовых трубках, отдельно от технического алмаза. А количество синтетических камней в промышленности достигает 97 %. Существует три технологии синтеза на сегодняшний день:
- CVD - chemical vapor deposition, или химическое осаждение из пара.
- HPHT - high pressure high temperature, метод с участием высоких температур и давления. Технология, в которой используется алмаз-затравка, а также графит, и в специальном пространстве создаются условия для образования новых ковалентных связей.
- Синтез с подрывом, имитирующий условия, наиболее близкие к природным (взрывчатка с углеродом в составе).
Все эти технологии слишком затратные, но альтернативы в добыче алмазов пока нет. Поэтому ученые продолжают работать в направлении искусственного синтеза. Применение минералов в промышленности не останавливается, в последнее время разрабатываются нанотехнологии, поэтому стоимость сырья не падает. Камни в составе украшений также актуальны и востребованы на рынке драгоценностей.
Алмаз (от араб. ألماس, ’almās, тур. elmas, которое идёт через арабск. из др.-греч. ἀδάμας - «несокрушимый») — минерал из класса самородных элементов, одна из аллотропных модификаций углерода. Химическая формула: С.
Алмаз имеет такой же химический состав, как и графит. Но по внешним признакам от него резко отличается. Это отличие объясняется различным расположением атомов углерода в кристаллической решетке: в алмазе они размещены в тетра-эдрической структуре и имеют прочную связь по всем направлениям. Удельный вес 3,48-3,55 г/см 3 . Алмаз - камень с необычным блеском, игрой цветов, внутренним огнем. Блеск у алмаза сильный - алмазный. Алмаз очень твердый - «царь всех минералов».
По шкале Мооса твердость 10. По твердости он не уступает ни одному из известных минералов. Алмаз является «чемпионом твердости»: он в 1000 раз тверже кварца, в 150 раз тверже корунда. Может быть, поэтому древние греки считали алмаз талисманом власти. Алмаз устойчив к кислотам, нагреванию. Это единственный минерал, оставляющий царапину на корунде. По этому признаку отличается от сходных с ним минералов - горного хрусталя, топаза и др. Алмаз очень твердый, но в то же время хрупкий. Он легко раскалывается по плоскостям спайности. Спайность совершенная но граням октаэдра. Это свойство алмаза используют ювелиры при его обработке. Найден новый минерал, обладающий большой твердостью, «брат» алмаза - якутит.
Ни один драгоценный камень не имеет столько оттенков, как алмаз: бесцветные, белые, голубые, зеленые, желтоватые, розовые, красноватые, коричневатые, дымчато-серые тона; нередко прозрачный.
Встречается алмаз большей частью в виде отдельных кристаллов - октаэдров с искривленными гранями, по внешней форме приближающихся к шару. Размеры кристаллов обычно небольшие. Кристаллизуется в кубической сингонии.
Отличительные признаки . Характерными особенностями для алмаза являются сильный алмазный плеск и высокая твердость - оставляет царапину на корунде. Если металлическим алюминием чертить по смоченной поверхности алмаза, алюминий следов не оставляет.
Разновидности и фото алмаза
- Бриллиант - искусственно обработанный алмаз, имеющий 57 граней. Бриллиант рассеивает солнечный свет подобно капелькам дождя, образующим радугу, бриллиант - самый сияющий драгоценный камень.
- Борт -неправильные мелкозернистые сростки.
- Баллас - шаровидный алмаз, радиально-лучистого строения.
- Карбонадо - черного, серого цвета, плотный или крупнозернистый алмаз.
- Якутит - алмаз тёмного цвета, с многочисленными включениями и максимальной твердостью.
Бесцветный алмаз, Катока, Ангола Борт Сферический баллас Черный карбонадо
Происхождение алмаза
Месторождения алмаза генетически связаны с ультраосновными (дуниты, перидотиты) и основными (диабазы) магматическими породами и с серпентинитами, возникшими в результате химического изменения ультраосновных и основных пород. Алмаз образуется в условиях высокого давления и высокой температуры, поэтому месторождения его приурочены к вулканическим воронкам взрыва. Алмаз образуется при давлении более 5 МПа и температуре около 2000° С.
Образование алмазов тесно связано с тектоническими процессами. При этом по возникшим в земной коре из больших глубин поднималась огненно-жидкая масса, так называемая ультраосновная магма. Ее иногда называют кимберлитовой. По мере поднятия кимберлитовая магма охлаждалась и это привело к отделению растворенных летучих соединений (газы, водяной пар). Освобождающиеся водяной пар и газы вызывали сильные взрывы, в результате чего в земной коре возникали вертикальные колодцеобразные цилиндрические отверстия - кимберлитовые трубки. Эти трубки заполнялись раздробленными породами, образовавшимися при взрыве. Затем по воронке, наполненной обломочным материалом, поднималась кимберлитовая магма, которая занимала пустоты между обломками и цементировала их.
Алмазы, как предполагают, выделились в основном в твердом виде, когда кимберлитовая магма залегали еще на глубине, а затем они были принесены течением магмы в кимберлитовые трубки. Алмазы содержат лишь те трубки, корни которых достигают алмазоносного слоя. Алмазы образуются на глубинах около 200 км.
Находки алмазов известны не только на платформах (на равнинах), но и в горных областях: на Урале, в Аппалачах, Каскадных горах, Сьерра-Неваде, на о. Калимантан и в других районах.
Алмазы обнаружены в метеоритах. Алмаз также образуется при взрывах, сопровождающих падение огромных метеоритов (метеоритный кратер «Каньон Дьявола», Аризона, США).
Встречается среди основных и ультраосновных магматических пород, среди серпентинитов (змеевиков); также в древних (конгломераты, песчаники) и в молодых россыпях.
Спутники . В коренных месторождениях: серпентин, оливин, авгит, графит, магнетит, хромит, ильменит, тальк. В россыпях: кварц, платина, золото, магнетит, ильменит, гематит], топаз, касситерит, корунд. Постоянным спутником алмаза является пироп - минерал вишневого цвета. Пироп чаще встречается, чем алмаз, и служит хорошим «ориентиром» при поисках месторождений алмазов.
Применение алмаза
Алмазы подразделяются на ювелирные и технические. К первым относятся прозрачные, бесцветные или слабо окрашенные разности более или менее крупных размеров; к техническим - тёмноокраминные разности и алмазы мелких размеров. В месторождениях, как правило, преобладают технические алмазы, реже встречаются ювелирные сорта.
Алмаз называют богатырем техники. До 80% добываемых во всем мире алмазов используется в промышленности. Алмазы применяются в электротехнической, Радиоэлектронной и приборостроительной промышленности. Алмазы используются в качестве детекторов ядерного излучения, в счетчиках быстрых частиц, медицинских счетчиках. Они находят применение при космических исследованиях, при изучении глубинного строения Земли. Общеизвестно применение алмаза для резания стекла. Алмазом в 1 карат (карат равен 0,2 г) можно разрезать оконное стекло длиной в 2500 км.
Алмаз, сравнимый с прозрачностью родниковой воды, переливается всеми цветами радуги и применяется и качестве украшений (бриллиант). Он ценится дороже молота. На стоимость алмаза величиной с абрикос можно построить целый завод. Высокая цена алмаза объяснится не столько его высокой твердостью, сильным блеском, красивой «игрой» цветов, сколько редкостью нахождения. Крупные месторождения встречаются редко Даже в богатых месторождениях в одном кубическом метре породы обнаруживается 3-6 мелких зерен алмаза.
В среднем из 100 000 т породы извлекается всего лишь около 5 кг алмазов. Соотношение - 20 миллионов к 1.
История алмаза насчитывает более пяти тысяч лет. Именитые алмазы и другие драгоценные камни являются свидетелями власти, безмерной пышности царских нарядов, народного горя, страданий. Алмазы украшали короны и другие атрибуты власти фараонов, шахов и королей.
Многие из крупных алмазов имеют кровавые истории, полные тайн, трагедий, кошмарных преступлений, применяемых мимолетной алчной радостью в мире наживы.
Месторождения алмазов
«Алмазным континентом» является Африка. Основные алмазодобывающие страны им африканской земле: Республика Заир, занимающая первое место в мире по добыче технических алмазов, Танзания, Гана, ЮАР (страной алмазов является Намибия, занимающая первое место в мире по добыче ювелирных алмазов, незаконно оккупированная ЮАР), Ангола, Гвинея и другие. Одними из самых богатых в Африке и в мире являются месторождения алмазов Центрально-Африканской Империи Затем идут страны Южной Америки: Бразилия, Венесуэла, Гайана и страны Азии: Индия, Индонезия.
В Южной Африке в 1905 г. были найдены два гигантских алмаза. Самый крупный из них «Куллинан» (по имени владельца рудника) весом 3106 каратов (величиной с кулак), второй - «Эксцельсиор» - 971,5 карата. Оба алмаза были распилены и обработаны в менее крупные бриллианты и распроданы. «Куллинан» дал 105 бриллиантов после распиловки. Два из них - самые крупные - вставлены в королевский скипетр и имперскую корону Англии. В Сьерра-Леоне в районе Энге-ма (Западная Африка) найден крупный алмаз величиною с небольшое куриное яйцо. Весит он 968,9 карата (почти 200 г). Длина его - 40 мм. Назвали его «Звезда Сьерра-Леоне». В международном списке редких по величине алмазов он занимает третье место. Алмаз «Звезда Сьерра-Леоне» распилен на 11 отдельных камней высокой цены. По качеству сьерра-леонийские алмазы одни из лучших. Самый крупный индийский алмаз «Великий Могол» - 794 карата. Крупные алмазы «Орлов» (194,8 карата) и «Кох-и-нур» (109 каратов) были найдены в Индии.
Самый крупный плоский алмаз имеет площадь 7,5 см 2 . Он вмонтирован в золотой браслет; хранится в алмазном фонде России. Один из самых крупных светло-синих алмазов в 42,27 карата найден в Южно-Африканской Республике (провинция Оранжевая).
Самый первый алмаз в России нашел 14-летний крепостной Павел Попов на Урале в XIX веке. После такой драгоценной находки почти 100 лет геологи исследовали Урал и Сибирь, пока геолог Лариса Попугаева в июне 1954 года не отыскала в холодной Якутии первую кимберлитовую трубку «Зарница». Имя Ларисы Попугаевой носит один алмаз весом в 29,4 карата.
Якутский алмаз чистый и прозрачный, будто впитал в себя красоту северного сияния крепость якутского мороза. На территории Якутии обнаружены порядка десяти кимберлитовых трубок: «Айхал», «Зарница», «Интернациональная», «Мир», крупнейшая в мире «Удачная», «Юбилейная». Один из крупных советских алмазов «Мария» весит 105,98 карата. Алмаз весом в 342,5 карата найден в трубке «Мир» 23 декабря 1980 года и назван в честь XVII съезда КПСС, который проходил спустя 3 месяца после находки. В современной России выделяются две находки, сделанные в 2003 году в трубке «Удачная»: лимонного и табачного цвета алмазы, весом 301,55 и 232,7 карата, соответственно.
Кимберлитовые трубки и приуроченные к ним месторождения алмазов, имеются в России не только в Якутии. Открытием месторождений алмазов здесь послужило обнаружение кимберлитовой трубки «Поморская» в 1980 году, которая помимо еще других 5 трубок («Пионерская», «Карпинского-1″, Карпинского-2», «Архангельская» и «им. Ломоносова») входит в состав крупнейшего месторождения россыпных алмазов в Европейской части России — имени М.В. Ломоносова. Здесь крупнейшим за всю историю разработки месторождения является алмаз весом 50,1 карата. В Архангельской области помимо месторождения Ломоносова, в промышленной эксплуатации находится месторождение имени В.П. Гриба (Верхотинское).
Одним из перспективных алмазоносных районов в России является Иркутская область, в которой поиски драгоценных камней прекратили в 1980 году из-за недостаточного финансирования и отрицательных результатов, полученных в южной части региона.
Рядом ученных в 2015 году проведен анализ, позволяющий предполагать, что Оренбургская область имеет перспективы на наличие алмазоносных районов.
Значение алмаза в техническом прогрессе огромно. Сегодня не существует ни одной отрасли промышленности, в которой природные и синтетические алмазы не применялись бы как высокоэффективный, сверхтвердый материал. Их роль особенно велика в отраслях, где необходимы такие уникальные свойства алмаза как: теплопроводность, прозрачность в широком диапазоне длин волн, стойкость к агрессивным средам, электрические свойства. Алмаз занял особое положение при конструировании и изготовлении теплоотводов для миниатюрных полупроводниковых источников излучения, окон в специальной оптической аппаратуре, детекторов ионизирующего излучения и других устройств, в которых используется полупроводниковый характер температурной зависимости электропроводности одного из типов алмазов.
В соответствии со статистическими данными до 80% добываемых в мире алмазов используются в промышленности и только 20% – в ювелирном деле. К техническим принадлежат природные алмазы, которые не пригодны для ювелирного производства: темноцветные кристаллы, кристаллы, имеющие трещины и другие дефекты, двойники, сростки, отколы. Однако в отдельных видах особо ответственного инструмента и изделий используются алмазы и ювелирного качества.
Синтетические алмазы применяются, в основном, для технических нужд. Наиболее распространенными формами использования технических алмазов являются:
а) алмазы, подвергающиеся обработке с целью получения зерен определенной геометрической формы. Такие алмазы идут на изготовление резцов, сверл, наконечников для измерения твердости, наконечников для измерения чистоты поверхности, стеклорезов, контактов, подшипников;
б) необработанные кристаллы алмазов, используемые для различных инструментов (буровых коронок, алмазо-металлических карандашей, оправ для правки, контактов);
в) абразивные алмазы – мелкие кристаллы, имеющие значительные дефекты (трещины, включения, пустоты) и пригодные только для измельчения в порошок. Из них готовят шлифовальные круги, отрезные диски, пасты, буровые коронки, порошки для доводки и полировки, инструмент для зубопротезирования.
Среди капиталистических стран первое место по переработке алмазов в бриллианты и производству алмазных инструментов занимает Бельгия, которая ежегодно ввозит 25-27% мировой добычи алмазов. Бельгийские фирмы «Сосьете Аноним», «Диаман Боарт» и «Ателье Жак Денбитцер» являются основными предприятиями по производству алмазного инструмента. Фирмы «Сосьете Аноним» и «Диаман Боарт» изготавливают алмазные инструменты из необработанных кристаллов и дробленых алмазов и выпускают алмазные круги, пилы, буровые коронки, бруски, притиры, зубоврачебные инструменты. Фирма «Ателье Жак Денбитцер» производит алмазный инструмент из монокристаллов и дробленых алмазов. Продукция этих фирм вывозится, главных образом, в США, Великобританию, Францию и ФРГ.
Крупные предприятия по производству алмазного инструмента организованы также в США, Израиле и ФРГ. США – основной потребитель технических алмазов в капиталистическом мире и потребитель алмазного инструмента, его производством заняты фирмы: «Нортон компани» и «Корборундум». Филиалы этих предприятий имеются в Великобритании, Франции, ЮАР, Австралии и Канаде. В США потребление технических алмазов растет из года в год. Так (в млн карат): 1955 г. – 11,0; 1960 г. – 13,5; 1965 г. – 15,0; 1970 г. – 21,0; 1974 г. – 25,0; 1975 г. – 26,0. После 1975 года публикаций нет. При этом использование алмазов на различные технические нужды составляет:
а) шлифование, заточка и доводка инструментов и деталей машин из твердых сплавов – 60-70%;
б) оправка шлифовальных кругов – 10-12%;
в) бурение – 10%;
г) волочение проволоки – 10%;
д) резка и шлифование изделий из стекла, керамики, мрамора, сверление и доводка твердосплавных деталей, обработка часовых и ювелирных изделий – 10-12%.
2.1. Использование абразивных свойств алмазов. Основными параметрами, которые определяют абразивные свойства алмазов, являются: высокое поверхностное натяжение, исключительная твердость кристаллов, большая теплопроводность. Эти физико-механические свойства обеспечивают исключительно высокую износостойкость алмазов на истирание. Она выше чем у корунда в 90 раз. При шлифовании твердых сплавов расходуется в 600-3000 раз меньше алмазного порошка, чем другого абразива.
Алмазные порошки . Алмазный порошок с одинаковым размером частиц обладает лучшими абразивными свойствами. Его изготавливают путем проведения операций:
а) стадийного дробления с рассевом;
б) очистки от примесей термической обработкой до 500 о С, промывкой в растворах минеральных кислот.
Алмазные порошки подразделяются на две группы – шлифпорошки и микро-порошки различных марок. При написании марок используются обозначения: АС – алмаз синтетический, В – высокопрочный, П – прочный, О – обычный, А – алмаз природный. Так, марка АСВ обозначает порошок из алмаза синтетического, высокопрочный. Алмазные порошки никогда не применяют в сухом виде, т.к. это вызывает огромную потерю массы (у алмаза очень большая «прыгучесть»). Их смачивают жидкостями: керосином, бензином или жирными кислотами.
Алмазные пасты. Готовятся из переизмельченного материала, образующегося при изготовлении алмазных порошков. Крупинки частиц в пасте имеют размеры меньше 10 мкм. Применяются на доводочных операциях для получения зеркальных поверхностей. Алмазные пасты готовятся на основе субмикропорошков, затираемых на оливковом масле с добавлением жирных кислот, способствующих получению однородной и вязкой массы. Инструменты из алмазных порошков имеют различное значение.
Алмазные диски и пилы. Используются алмазные порошки разной зернистости, а также различные наполнители и связывающие вещества. Зерна алмазов впрессовываются в поверхность дисков из красной меди, большая вязкость которой обеспечивает закрепление алмазных частиц. В качестве связки применяется щелочная фенолформальдегидная смола, а в качестве наполнителя – различные сыпучие материалы: карбид бора, железный порошок и др.
Алмазные карандаши. Это прессованные вставки из алмазного порошка и порошка твердого сплава. Такие алмазно-металлические карандаши имеют массу алмазов от 0,5 до 1,0 карата.
Алмазные боры и диски для зубоврачебной практики. При сверлении алмазным бором исключен сильный перегрев зуба (у алмаза большая теплопроводность).
Инструменты из монокристаллов алмаза. Резцы, иглы, стеклорезы, фильеры и другие инструменты готовятся из отдельных кристаллов алмазов или их крупных частей. Здесь используются камни массой от 0,1 до 2,0 и даже до 5,0 карат.
Алмазные резцы. Резцы используются для резания разнообразных материалов – металлов, камня, мягкой и твердой резины, пластмасс и т.д. Производительность с их применением увеличивается, например при работе с пластмассами, в 900 раз. Для резцов используют алмазы от 0,31 до 0,85 карат (чаще 0,5-0,6 карат).
Алмазные иглы – это кристаллы с естественной острой вершиной или осколки с острым ребром и массой от 0,1 до 0,3 карат, закрепленные в металлических стержнях. Применяются для изготовления метчиков на резьбо-шлифовальных станках.
Стеклорезы. Используются кристаллы без дефектов массой 0,02-0,2 карата.
Фильеры – пластинки с просверленными в них тончайшими отверстиями, которые используются для волочения проволоки. Алмазы фильер должны быть прозрачными, без дефектов, трещин, раковин и посторонних включений, при массе кристаллов 0,1-3,5 карата. Отверстия сверлят ультразвуком с помощью алмазных игл и суспензии из 50% алмазного порошка и 50% воды. В последнее время стали использовать лазерный метод. Одна алмазная волока заменяет 245 волок из твердых сплавов, при увеличении скорости волочения в 2-3 раза.
Алмазные буровые инструменты . Алмазные коронки позволяют увеличивать производительность труда буровых работ в 1,5-2 раза. В настоящее время около 12% всех технических алмазов расходуется на изготовление алмазных коронок. Для их изготовления применяют алмазы массой 0,01-0,2 карата.
Другие области применения технических алмазов . Широкое применение алмазы находят при изготовлении подложек полупроводниковых схем, которые эффективно отводят тепло (в несколько раз быстрее чем медь), счетчиков ядерных частиц, термометров, измеряющих температуру в таких труднодоступных местах, как вращающиеся роторы турбин и др.
Слово алмаз произошло от греческого "адамас" - непревзойдённый. В вопросе о происхождении алмазов учёные так и не пришли к единому мнению. Согласно наиболее популярной гипотезе, минерал образовался в результате остывания силикатов мантии земной коры. А своим появлением на поверхности планеты он обязан серии мощнейших подземных взрывов.
Алмазы в природе являются включениями в горные , серпентины и . Кроме того, они иногда содержатся в речных и морских прибрежных галечных россыпях, куда попадают в результате разрушения вулканических пород. Для получения одного карата природных алмазов нужно обработать около 250 т алмазосодержащей руды. Учитывая то, что при огранке самородок теряет в среднем половину веса, количество необходимой руды можно удвоить.
По химическому составу - один из простейших минералов, представляет собой чистый углерод с незначительными примесями окисей кальция, магния и железа.
Физико-химические свойства алмаза
- Химическая формула - C (углерод).
- Цвет - бесцветный, с оттенками желтизны, реже - красный, оранжевый, зелёный, синий.
- Кристаллическая система - кубическая.
- Твёрдость 10 по шкале Мооса.
- Плотность, удельный вес - 3.52 г на см3.
- Излом - раковистый.
- Показатели преломления - 2.417.
- Спайность - совершенная, октаэдрическая.
- Габитус, форма кристаллов - октаэдральный, додекаэдральный.
- Плеохроизм - нет.
- Прозрачность - от прозрачного до не прозрачного.
Где и как добываются
Основные месторождения алмазов сосредоточены на территории Австралии, ЮАР, Конго и России. На эти страны приходится порядка 60% мировой добычи минерала. Значительными запасами обладают также Ботсвана, Ангола и Намибия. До конца XVII в. практически все алмазы добывались в копях Индии, но на сегодняшний день они практически полностью опустошены.
Легенда гласит, что для добычи алмазов в древности люди использовали хищных птиц. В глубокие расщелины с драгоценными россыпями бросали куски сырого мяса, к которым прилипали мелкие кристаллы. Почувствовав запах добычи, орлы спускались в эти расщелины, хватали пищу и уносили её в когтях. После оставалось проследить за птицей, незаметно подкрасться и выхватить мясо с налипшими на него драгоценностями. Второй способ предполагал поиски орлиных гнёзд, вокруг которых собиралось большое количество птичьего помёта. Люди подбирали его и доставали алмазные самородки, достигающие порой немалых размеров.
На самом деле в старину алмазы добывались только из речных и морских россыпей путём тщательного вымывания гальки и песка. Основными орудиями труда были лопата, сито и кайло. Альтернативой этому способу стало открытие в конце XIX в. - геологического тела вертикальной формы, образованного прорывом газов через кору земли. Кимберлит представляет собой вулканическую породу, в которой наряду с другими минералами встречаются кристаллы алмазов. Сегодня практически вся алмазодобывающая промышленность построена на использовании этого природного явления.
Цена алмаза
, которая включает в себя четыре основных критерия:
- 1. CARAT - вес камня;
- 2. CUT - качество огранки;
- 3. COLOR - цвет;
- 4. CLARITY - чистота.
Самое большое значение при определении цены камня имеет качество его огранки. Если алмаз огранён неправильно, то ни о какой игре света и красоте не может быть и речи. Ключевую роль в обработке играет отношение глубины и площади поверхности бриллианта к его диаметру. Пропорциональность камня оценивается по пятибалльной шкале GIA от доброкачественной до идеальной.
Правилами торговли предусмотрено, что бриллиантами можно называть только те алмазы, которые имеют ровно 57 граней. По мнению экспертов, именно такая огранка позволяет в полной мере оценить светопреломляющие свойства минерала. Экземпляры, обработанные с применением других технологий, следует именовать алмазами, дополняя формулировку указанием формы: маркиз, принцесса и прочие.
Следующим фактором, влияющим на стоимость бриллианта, является его цвет. Согласно положению, утверждённому Всемирным объединением алмазных бирж, специалисты различают девять цветовых групп алмазов. Из регулярно встречающихся наиболее дорогими будут бесцветные камни и те, которые имеют незначительный голубоватый оттенок. Их называют бриллиантами чистой воды. Однако самыми ценными считаются камни глубоких природных оттенков: красные, зелёные, синие, оранжевые и розовые. Такая окраска называется фантазийной.
Количество алмазов естественных насыщенных цветов не превышает нескольких десятков на миллион белых камней. Так, например, российский император Павел I отдал за небольшой алмаз красного цвета 100 тыс. рублей. Для сравнения: корова в те времена стоила 5 рублей. Невыразительные камни желтоватых и бурых тонов, присущих большинству самородков, ценятся на рынке гораздо меньше.
Под чистотой бриллианта подразумевается отсутствие различных дефектов снаружи и внутри камня. В понятие "дефекты" входят микротрещинки, царапины, щербинки, пузырьки воздуха и посторонние включения. Оценка чистоты осуществляется при десятикратном увеличении алмаза, которое даёт возможность подробно изучить его характеристики. По результатам осмотра камень причисляют к одной из одиннадцати групп чистоты. Бриллианты, не имеющие дефектов, входят в группу "внутренне безупречные". Те же, дефекты которые видны невооружённым глазом, относятся к категории "несовершенные".
Каждый алмаз обладает неповторимой структурой и характеристиками. Двух одинаковых камней, как и двух одинаковых отпечатков пальцев, не существует. Распространённый миф о том, что алмаз невозможно разбить, когда-то сыграл злую шутку со швейцарскими наёмниками короля Людовика XI. Во время одного из многочисленных междоусобных конфликтов они захватили драгоценности герцога Карла Смелого. Будучи наслышаны о необычайной твёрдости алмазов, войны решили проверить подлинность камней. Бриллианты не выдержали мощных ударов молота и рассыпались. Огромное количество драгоценностей было выброшено, потому что швейцарцы посчитали их фальшивкой. В конце XV в. эрцгерцог Австрийский, сомневаясь в положительном ответе невесты, прислушался к совету подкрепить свои намерения драгоценностями. С тех пор обычай сопровождать предложение руки и сердца бриллиантовым кольцом популярен во всём мире.
Как отличить подделки
Все без исключения покупатели бриллиантов боятся быть обманутыми. При этом они стремятся заплатить за камни наименьшую из возможных пен. На этих противоречивых чувствах успешно играют мошенники и нечистые на руку торговцы. Самая распространенная уловка злоумышленников - заменить драгоценные камни более дешевыми аналогами. Для имитации бриллиантов обычно используют прозрачный циркон, бесцветный сапфир или же обычный хрусталь. Чтобы определить фальшивку, нужно посмотреть сквозь камень на солнце. Ограненный бриллиант отражает лучи таким образом, что через него можно увидеть лишь яркую точку. Л имитаторы полностью пропускают свет.
Кроме этого, продавцы, подделок часто упоминают популярный миф о полной прозрачности бриллиантов в воде. На самом деле это вымысел. Эффект невидимости может быть достигнут между теми материалами, которые имеют одинаковый показатель преломления. Показатель преломления воды равен 1, бриллианта - 2,4. Из всех имитаторов алмазов наиболее близким по этой характеристике к воде является обычное стекло, показатель преломления которою составляет 1,5. Таким образом, настоящий камень, опущенный в стакан, продолжит сверкать, а фальшивый - нет.
Отличить природный алмаз от созданного в лабораторных условиях практически невозможно. Развито технологий позволяет синтезировать искусственные бриллианты весом до 15 карат. В такой ситуации покупателя должна смутить явно заниженная цена, которая может быть меньше реальной в десятки раз. Объективных причин для продажи бриллиантов за бесценок не существует.
Интересный способ выявления подделки придуман французским химиком Марго. Ученый предложил определять истинный алмаз, проведя по его поверхности алюминиевой палочкой, предварительно намочив камень водой. На фальшивых бриллиантах металл оставит четкую линию серебристого цвета, стереть которую очень сложно. А на природном алмазе никакого следа от алюминия видно не будет. Гарантию 100% подлинности алмаза способен дать лишь профессиональный оценщик. Общеизвестные советы и рекомендации помогут выявить лишь подделку низкого качества.
Обработка и использование
Самое широкое применение алмазы нашли в ювелирной отрасли. Но мало кто знает, что не каждый камень обладает ювелирным качеством. Для создания бриллианта подходят не более 15 % добываемых минералов, еще 45% самородков считаются условно пригодными для огранки. Оставшиеся 40% алмазов используются в качестве композиционных материалов и сверхтвердых элементов промышленного назначения. Самые распространенные формы огранки алмазов - бриллиантовая и роза. Первая применяется для обработки крупных самородков, вторая - для мелких алмазов.История
Впервые идея использовать алмазы родилась в Индии приблизительно в 3000 г. до нашей эры. Индусы верили, что камень объединяет все пять природных начал - землю, воду, воздух, небо и энергию. В те времена место минерала в иерархии было далеко не лидирующим. На территории современной России период "второстепенности" продлился вплоть до начала XVII века. В Европе украшения с алмазами стали популярны двумя столетиями раньше. Именно тогда уровень развития технологий позволил человеку подвергать этот минерал огранке. Мировая история бриллиантов (ограненных алмазов) насчитывает несколько десятков уникальных камней, ставших поистине знаковыми для их владельцев. У каждого из них - свое имя и судьба.
Один из самых известных обработанных самородков - "Кохинор". Название камня в переводе с индийского означает "гора света". Алмаз весом почти 800 карат был найден в 56 г. до нашей эры. Первыми хозяевами бриллианта были представители династии Великих Моголов. За свою долгую жизнь "Кохинор" побывал в руках нескольких персидских монархов, украшал браслет индийского царя, а после завоевания Индостана англичанами оказался на Туманном Альбионе, где был по-новому огранен. С 1911 г. "Кохинор" украшает малую Королевскую государственную корону Великобритании и считается самой известной драгоценностью страны.
Не менее царственная судьба и у другого легендарного алмаза, названного именем графа Орлова. Этот самородок также родом из Индии - его нашли в начале XVI в. После огранки в виде высокой розы вес камня составлял 300 карат. В течение последующих 30 лет он украшал трон шаха Надира, после чего был украден и переправлен в Европу. В 1773 г. на одном из рынков Амстердама потрясающей красоты бриллиант купил фаворит Екатерины II граф Григорий Орлов. Русская царица, которой предназначался "Дерианур", велела вставить камень в царский скипетр и дать ему новое имя. Сегодня золотой скипетр, увенчанный этим бриллиантом, хранится в Алмазном фонде России.
Еще один легендарный самородок, обладающий уникальным сапфирово-синим цветом, обрел славу рокового камня, приносящего несчастья своему владельцу.
Алмаз привезли из Индии во Францию в подарок королю Людовику XIV. Считается, что вместе с ним в Европу пришла эпидемия чумы. В разное время и по разным причинам все те, кто был хозяином камня, погибли. Французскую принцессу де Ламбаль убили во время революции, королеву Марию-Антуанетту казнили. Такая же участь была уготована членам семьи банкира Хоупа, последнего владельца бриллианта. Сын Хоупа был отравлен, а внук - полностью разорен. Названный именем богатого финансиста, этот камень - самый дорогой в мире. Эксперты оценивают его в 200 млн. долларов. При массе в 45,5 карата стоимость одной единицы веса обойдется потенциальному покупателю почти в 5 млн. долларов.
Камень в литературе и искусстве
Погоня за бриллиантами легла в основу сюжета множества художественных произведений. Достаточно вспомнить козни коварного кардинала Ришелье вокруг подвесок королевы в "Трех мушкетерах" Дюма или злоключения Кисы Воробьянинова в "Двенадцати стульях" Ильфа и Петрова.
Не меньшей популярностью пользуется этот камень и у кинорежиссеров. Все знают, что интерьер корабля в фильме "Титаник" практически полностью соответствует оригиналу. Но не многие зрители осведомлены, что в истории существует реальный прототип бриллианта из ожерелья главной героини.
Камень "Сердце океана" был выставлен на аукцион "Кристи" в1995 г. Цена эксклюзивного лота составила 7 млн. 791 тыс. долларов. Алмаз действительно обладает редкой синей окраской и огранен в виде сердца. Единственное отличие кинодрагоценности от её прототипа - в размере. Настоящее "Сердце Океана" весит чуть менее 14 карат, а бриллиант, украшавший шею главной героини фильма, на вид имеет массу, большую раз в 30.
Кинематографу также обязана своим появлением крылатая фраза о лучших друзьях девушек. Ведь изначально это строчка из песни, которую исполнила Мэрилин Монро в фильме "Джентльмены предпочитают блондинок". Камень, сверкающий на теле героини Монро, был подарен актрисе владельцем крупной ювелирной компании Мейером Розенбаумом. Целью презента было желание помочь девушке с продвижением картины на экран. В 1990 г. бриллиант был продан на одном из аукционов за 297 тыс. долларов.
Основные характеристики бриллиантов
В основу определения стоимости бриллианта легла система 4"C". Эта система значительно упростила задачу, создав строгие рамки для каждой составляющей: carat - вес камня, cut - качество огранки, color - цвет, clarity - чистота.Цвет бриллиантов
Несмотря на то, что бриллианты, в основном, имеют бесцветную окраску, некоторым из них присущи оттенки бледно-желтого, желтого или коричневого цветов различной интенсивности. Об абсолютно прозрачных бриллиантах говорят, что они "чистой воды". Камни, не обладающие каким-либо цветовым оттенком, за исключением голубоватого, ценятся наиболее высоко. 
Выше приведена таблица цвета и чистоты бриллианта. Разработана в институте GIA.
Чистота бриллиантов
Алмазы, как и большинство других минералов, имеют в своей структуре природные включения и дефекты. Чем их меньше, тем ценнее бриллиант. Абсолютно прозрачных бриллиантов в природе практически не встречается, можно говорить только о чистоте бриллианта при десятикратном увеличении. 
Распределение света в бриллианте в зависимости от пропорций, глубины его огранки.
Зачастую происходит так, что в погоне за весом, что немало важно, алмаз гранят без соблюдения строгих геометрических пропорций. В итоге получив больший по массе камень, получаем бриллиант с недостаточно красивой игрой света. Покупатель может и не придать этому внимания, соблазняясь на вес. Но выиграет от этого только продавец. Поэтому лучше стараться купить камень с максимально правильной геометрической пропорцией. Тем более, если речь идёт о бриллиантах весом более одного карата.
Формы огранки бриллианта
Существует целый ряд различных форм огранки бриллиантов. Наиболее распространенной является классическая форма - круглая с 57-ю гранями. Именно такой камень способен в наибольшей степени отражать практически весь попадающий на него свет, демонстрируя великолепную игру, свечение и мерцание.Все остальные формы огранки бриллиантов называют «фантазийными». В число наиболее популярных из них входят «маркиз», «принцесса», «овал», «груша», «изумруд», «сердце» и «багет».
Масса бриллианта
Масса бриллиантов измеряется с точностью до 0,01 карата. Камни весом менее этого предела считают крошкой. Массу бриллиантов измеряют на специальных каратных весах, а приблизительно ее можно определить по диаметру камня. 
Применение алмаза имеет более чем двухвековую историю. Почти до середины XX века алмазы были исключительно ювелирным материалом. Но чтобы придать ему ту или иную грань (огранить алмаз), нужно использовать другой алмаз, так как никакой другой материал не может обработать этот прочный минерал. Чтобы раскрыть весь потенциал минерала, химики и физики провели ряд опытов и выяснили его свойства, а также те предельные параметры, которые способствуют применению алмаза в разных сферах деятельности.
Свойства алмаза
Любой алмаз – аллотропная модификация углерода, который, кстати, представлен и в графите простого карандаша. Потому при повышенных температурах любой алмаз запросто переходит в графит. По шкале твердости Мооса минерал имеет 10 баллов из 10 возможных. Плотность его составляет 3.4 – 3.5 г/см³. Теплопроводность его крайне высока и составляет до 2300 Вт (мК).
Минерал имеет очень низкий коэффициент трения по металлу (около 0.1), что обусловлено наличием на его поверхности тончайшей пленки адсорбированного газа. При ее отсутствии коэффициент трения возрастает в 5 раз. Две важнейшие характеристики – самый низкий коэффициент сжатия и самый высокий модуль упругости.
Плавится алмаз при давлении в 11 ГПа и температуре 4000° C. На воздухе он горит при температуре от 800 до 1000° C, а при участии чистого кислорода горит, словно чистый пропан, голубым пламенем и полностью сгорает, высвобождаясь в виде углекислого газа.
Если нагревать минерал без доступа воздуха при температуре 2000° C, то он быстро превращается в графит и разрушается на части с хлопком. Примечательно, что при температуре свыше 2000° С термодинамика минерала принимает аномальный характер.
В силу своих «экстремальных» свойств алмаз используется в современной индустрии производства и обработки.
Применение алмаза
В строительстве использование алмазов оправдано спецификой сложных конструкций из бетона и стали. Алмазное сверление, резка, демонтаж, вне зависимости от материала работы, позволяют добиться результата без образования губительных микротрещин. Сверла, пилы огромных диаметров участвуют в распилке бетона, перемолке щебня и даже в резке по граниту и мрамору.
Используется минерал в точном приборостроении и тяжелом машиностроении. Обточка металла – это также прерогатива алмаза.
Крайне высокая износостойкость, помноженная на неограниченный доступ к искусственным и промышленным алмазам, позволяет проектировать и строить буквально все (от точных инструментов хирурга вплоть до космических носителей).
Рисунок 1. Области применения алмазов.
К примеру, только в России сегодня выпускается более 1200 наименований инструментов, в которых используется алмаз (рис. 1, области применения алмазов). Сверла, фрезы, шлифовальные круги, стеклорезы, ножницы по металлу и пила по металлу и камню – везде активно используются алмазы (преимущественно промышленные, то есть синтетические).
Без данного минерала невозможны прокладка кабелей и строительство туннелей. Там, где нельзя вести взрывные работы, используется проходческий комбайн, вооруженный огромным диском, усыпанным лезвиями с тонким напылением алмазной крошки.
Алмаз применяется и в медицине, где толщина лезвия скальпеля имеет решающее значение. Уменьшая ширину разреза и оставаясь острым длительное время, алмазный скальпель является основным инструментом современного хирурга. Отдельного упоминания заслуживают перспективные разработки вроде медицинского лазера на кристаллах, где минерал будет выступать активным проводником.
В телекоммуникациях и электронике алмаз используют для прохождения сигналов разных частот по одному кабелю. Конечно, размеры его при этом крайне малы, однако свойства его успешно преодолевают большие перепады температур и самые большие скачки напряжения. Особенно критически важно его применение наряду с рубином в сверхчувствительных фотоэлементах, оптике, которая стоит на службе астрономов.
В химии и физике алмаз используется, прежде всего, в качестве защитного элемента. Агрессивная химическая среда, которая может повредить стекло (плавиковая кислота), а также научные эксперименты в областях квантовой физики, оптики, лазерных технологий, исследования космоса, в которых недопустимы погрешности, требует активного применения алмазов.
Использование данного минерала очень активно в деле добычи полезных ископаемых. Угольный забой, добыча нефти и газа – везде, где есть необходимость сверлить, прокладывать трубы и сталкиваться с очень твердыми образованиями в почве (каменный пласт, известняк), одной закаленной сталью не обойтись.
Какие алмазы применяются в производстве?
Для использования в производстве не всякий алмаз годится. Ювелирные камни стоят баснословных денег и добываются в нескольких местах по всей планете, что совершенно невыгодно и неоправданно в массовой промышленности. Здесь выручают синтетические элементы. Начиная с 1953 года более 97% всех алмазов, используемых в промышленности, выращены искусственно. В настоящее время известны 3 метода получения данного минерала:
- CVD – chemical vapor deposition, или же химическое осаждение из пара.
- HPHT – high pressure high temperature, или же при участии высоких температур и давления.
- Синтез с подрывом, имитирующий условия, наиболее близкие к природным (происходит подрыв взрывчатки, содержащей углерод).
Таким образом, мировая промышленность полностью покрывает свои потребности в алмазах и неустанно радует человечество новыми технологическими достижениями.