Полярный круг. Надо быть странным, чтобы захотеть сюда приехать. И надо быть сумасшедшим, чтобы хотелось здесь жить. Однако, это один из самых северных форпостов цивилизации. В этом разбитом взрывами уголке северной Канады температура опускается ниже минус 45 градусов по Цельсию. Это одно из самых неприветливых мест планеты. Так зачем люди сюда приезжают? На этом суровом арктическом острове есть вулкан. В основании вулкана зарыто огромное количество алмазов. Это алмазные копии Дьявик (Diavik Diamond Mine). Так как извлечь алмаз из под замерзшего вулкана? Как это делают?
Все начинается очень шумно. Каждую неделю полмиллиона тонн камня взрывом выбивают из этого кратера. А из этих осколков каждую неделю добывают столько алмазов, сколько умещается в шахтерской каске. Когда-то этот вулкан мощно извергался, но постепенно он превратился в богатейшее месторождение любимых женщинами камней. Жилы в вулканической породе называют Кимберлитовыми трубками.
Кимберлитовая трубка – это круглая труба лавового потока, который поднимался много миллионов лет назад. Он прокалывал старый вулкан. Но добыть алмазы из вулкана нелегкая задача. После того, как взрыв отрывает очередной кусок вулканического кратера, работать начинают большие грузовики. Эти громадные машины весят по 235 тонн каждая, и большинством из них бережно управляют… женщины! Говорит одна из них: «Когда я в первый раз в него села, было страшновато, но потом привыкла».
Грузовики осторожно ползут по ледяной дороге, которая вырезана в склоне кратера, чтобы доставить драгоценный груз на обрабатывающую фабрику. Это похоже на груду щебня, но в каждом грузовике алмазов в среднем на 70.000 долларов!
Большая часть добываемых в мире алмазов предназначена для промышленных нужд, но камни из вулкана Дьявик, в основном, оказываются на шеях или пальцах счастливиц. Чтобы добраться до драгоценных камней тысячи тонн вулканической породы надо перемолоть и превратить в кусочки размером меньше 25 миллиметров. Проблема в том, как разбить породу на мелкие кусочки не повредив находящиеся внутри алмазы.
На огромной фабрике Дьявик вулканическая порода проходит через ряд дробилок. Эти гигантские устройства так отлажены, что воздействуют на более мягкие камни, оставляя алмазы целыми. Пока алмазы отделяются от породы, оператор за пультом управления следит за возможными неполадками. Кусочки камней постепенно уменьшаются в размере, и камни с алмазами отсортировываются. Затем камни промывают водой и едким составом, называемым магнитно-масленым абразивом. Он состоит из битума, песка и глины.
После этого от больших камней отделяются драгоценные камни. Пока они скреплены с кусочками бросового камня. Теперь эти тысячи мелких камней под вооруженной охраной перевозят на 300 километров южнее, в один из самых укрепленных комплексов Северной Америки. Чтобы полностью отделить алмазы от камней, нужно нагреть породу, а потом обработать такой сильной кислотой, что для выполнения этой операции используются роботы.
После этого их можно взвесить и отправить на резку и полировку. Чтобы превратить алмаз в бриллиант каждый камень изучает начальник цеха. Он архитектор бриллианта, и тщательно анализирует каждый камень, высматривая изъяны и особенности. Он решает, как грань камня обработать, чтобы получить самый изящную симметричную форму, потеряв при этом как можно меньшую часть алмаза. Ему помогает компьютер, который видит камень насквозь. После разметки камень отправляют на обработку.
Следующий вопрос состоит в том, как резать самый твердый минерал, известный человеку. Алмаз режется алмазом. Стальной резец с алмазной кромкой вращается со скоростью 12.000 оборотов в минуту и режет камень медленно и осторожно. Один камень могут обрабатывать 12 часов. После обрезки алмазы отправляют в другой цех для оттачивания. Для этого два алмаза трутся друг об друга. После того, как полировочные машины закончили свое дело, драгоценный камень гранят.
На этом этапе алмаз превращается в бриллиант. Его полируют, чтобы он сверкал, словно звезда на ночном небе. Это делается с помощью устройства, которое называется Полоз. Его прижимают к чугунному диску, покрытому алмазной пылью, вращающегося со скоростью 35 оборотов в минуту. После полировки бриллиант поступает на последний контроль качества. Говорит сотрудница центра «Мне нравится думать, что кто-то будет носить камень, обработанный моими руками».
Следующая остановка – шикарный ювелирный магазин, где камни будут радовать женщин и разорять мужчин. Понятно, почему эти камешки так дороги. Они проделали удивительный путь. Их просеивали, крошили, резали, полировали и окунали в кислоту. И этот удивительный путь начался с дыры в земле.
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.
Выращивание искусственных камней – задача, над которой многие годы бьются коллективы учёных. «Народные умельцы» тоже давно задаются вопросом о том, как вырастить алмаз в домашних условиях. Некоторые даже нашли способы его получения.
Создание искусственных алмазов
В природе алмаз образуется под воздействием высоких температур (более 1600 °С) и высокого давления (60-100 тысяч атмосфер). В естественных условиях формирование алмазов происходит сотни тысяч, а то и миллионы лет. Искусственные алмазы, по своим физическим характеристикам полностью соответствующие натуральным, можно вырастить за несколько месяцев. Для этого необходимо воссоздать естественные условия их образования.
Дома создать аппарат, поддерживающий настолько высокую температуру и нужное давление, пока ещё никому не удавалось. Но некоторые «мастера» делятся советами о том, как всё-таки можно это сделать. Например, советуют взять толстостенную трубу, графит и тротил. Затем сложить тротил и графит в трубу и заварить её. Утверждается, что если взорвать тротил, а потом суметь отыскать остатки трубы, то в них вы найдете малюсенькие алмазики. На практике же шанс покалечиться в сотни раз превышает вероятность получить таким образом алмаз.
Другие «умельцы» предлагают более безопасный метод создания алмазов. Для него понадобится только карандаш, провод, вода (лучше жидкий азот) и источник высокого напряжения (например, сварочный аппарат). Достаньте из карандаша грифель и привяжите к обоим его концам провод. Грифель с проводом положите в контейнер с водой и заморозьте (или используйте для этих целей жидкий азот). Достаньте грифель из морозильника, присоедините провода к сварочному аппарату. Считается, что как только вы пропустите через свою конструкции сильный разряд тока, грифель практически моментально превратится в алмаз. Конечно, такой метод можно опробовать в целях эксперимента, но всерьёз рассчитывать на получение искусственного алмаза не стоит.
Создание искусственных драгоценных камней
В отличие от алмазов, многие другие драгоценные камни можно вырастить дома. Для этого вам надо изготовить или купить аппарат Вернейля и запастись реагентами. Для создания искусственного рубина, например, пригодится соль двуокиси алюминия, имеющая незначительную примесь оксида хрома. Поместите её в накопитель горелки и расплавьте, наблюдая, как за несколько часов прямо на ваших глазах вырастет «рубин». Используя в качестве реагентов разные соли, вы сможете получить и другие виды драгоценных камней.
Выращивание кристаллов
Если вы рассматриваете возможность выращивания камней как интересный опыт, а не как способ обогащения, то можно пойти другим путём и вырастить не камни, а разноцветные кристаллы из соли, сахара или медного купороса.
Для выращивания солевых кристаллов сделайте насыщенный раствор, добавляя соль в стакан с тёплой дистиллированной водой до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Для получения разноцветных кристаллов воду можно подкрашивать пищевым красителем. После этого подвесьте над стаканом на ниточке небольшой кристалл соли так, чтобы он был полностью погружён в раствор. Уже через несколько дней кристалл вырастет. Точно так же выращиваются кристаллы медного купороса.
Сегодня поговорим о прекрасном - об алмазах. Посмотрим, как они обрабатываются, научимся различать камни по различным факторам и немного поговорим о ценах на них.
Оказывается, Амстердам уже более 400 лет считается городом алмазов. Качество огранки камней здесь безупречно, именно поэтому амстердамские ювелирные фирмы широко известны по всему миру.
Одна из них - фабрика Гассан Даймондс (Gassan Diamonds), на которой мне удалось побывать и подробнее познакомиться с самыми твёрдыми минералами на Земле.
2 Расскажу коротко о процессе их обработки. Сырой камень обычно находится в форме двойной пирамиды (верхний слева на фото ниже).
3 Чтобы из сырого алмаза получить бриллиант необходимо провести три стадии обработки. Сначала камень пилится на две части, одна из которых получается побольше, другая - поменьше (верхний ряд в центре на фото сверху). Распиливается он с помощью машины с фосфорно-бронзовой шайбой, пропитанной оливковым маслом и посыпанной алмазной пудрой. На втором этапе алмазам придаётся округлая форма. Достигается это в процессе трения камней друг об друга. Для того чтобы камень заиграл светом, необходимо нанести грани и отполировать его, что и делается на третьем этапе обработки. Нанесение граней производится с помощью чугунной шайбы.
4 Шлифовщик закрепляет алмаз на специальном держателе
5 и в процессе надавливания на шайбу наносит грани. Кстати шайба также пропитана оливковым маслом и посыпана алмазной пудрой. Крутится она со скоростью примерно 3600 оборотов в минуту.
6 Шлифовщик начинает с 9 граней (5 на верхней стороне и 4 на нижней). Потом он увеличивает количество граней до 17. Эта форма используется также для очень маленьких алмазов. Чтобы получить форму бриллианта необходимо нанести в общей сложности 57 граней (33 на верхней и 24 на нижней стороне).
7 В процесе обработки теряется более 70% веса камня.
8
9 Несколько лет назад на фабрике была разработана новая форма Gassan 121. Название говорит само за себя - камень имеет 121 грань.
10 С обработкой разобрались. Теперь поговорим о характеристиках. Алмазы различаются по четырём факторам, так называемым 4С: Carat Colour Clarity Cut (вес, цвет, чистота, форма).
11 Пойдём по порядку. Вес измеряется в каратах (1 карат = 0,2 граммам), в кругах ювелиров используют пункты (1 карат = 100 пунктам). Ну и, естественно, чем больше алмаз, тем больше и цена. Вес сам по себе не является основополагающим фактором, очень важным является цвет камня. Различают цвета от белых с голубоватым оттенком (Ривер, River), насыщенно белых (Топ весселтон, Top Wesselton), белых (Весселтон, Wesselton) до камней с желтоватым оттенком (Топ кристал, Top Crystal) до жёлтых (Кристал кейп еллоу, Crystal Cape Yellow).
Есть и другие цвета, которые называются Фэнси-колорс или фантазийные цвета. Они градации не подвергаются. Самым дорогим и самым редким является Ривер. Третьим фактором является чистота. Так как алмаз — это кристаллизированный углерод, то в процессе кристаллизации в камне могут возникать различные включения, что в конечном итоге сильно сказывается на цене. Градация по чистоте: Perfect, V.V.S. (very very small inclusions), V.S. (very small inclusions), S.I. 1 (small inclusions 1), S.I 2 (small inclusions 2), PIQUE 1, PIQUE 2, PIQUE 3.
Если при чистоте V.V.S. c помощью лупы с трудом можно обнаружить включения, то при PIQUE 3 включения видны уже невооружённым глазом. Ну и наконец, форма. Здесь нужно для себя чётко уяснить, что бриллиантом называется только гранёный алмаз круглой формы. Камни других форм, а их достаточно много, уже называются своими собственными именами: принцесса, груша, овал, маркиз, сердечко и т. д. Итак, алмаз - это общее понятие, а бриллиант - это форма огранки алмаза.
12 А теперь о ценах.
13 Бриллиант в 17 пунктов цвета Топ кристал и чистотой Пика 1 будет стоить около 250 евро.
14 Если несколько таких камней посадить в оправу получится колечко с ценой чуть более 1000 евро.
15 Рэдиант (4х угольный камень со срезанными уголками) в 104 пункта, то есть чуть больше одного карата, цвета фэнси-еллоу будет стоит уже 15000 евро. А камень в полтора карата, принцесса (квадратной формы) с цветом Ривер — 21000 евро.
16
17
18 При фабрике есть свой ювелирный магазинчик, где можно приобрести украшения на любой вкус.
19
20
21 Вот так мы побывали на алмазной фабрике.
Сегодня поговорим о прекрасном — об алмазах. Посмотрим, как они обрабатываются, научимся различать камни по различным факторам и немного поговорим о ценах на них. Оказывается, Амстердам уже более 400 лет считается городом алмазов. Качество огранки камней здесь безупречно, именно поэтому амстердамские ювелирные фирмы широко известны по всему миру. Одна из них — фабрика Гассан Даймондс (Gassan Diamonds), на которой мне удалось побывать и подробнее познакомиться с самыми твёрдыми минералами на Земле. 2 Расскажу коротко о процессе их обработки. Сырой камень обычно находится в форме двойной пирамиды (верхний слева на фото ниже). 3 Чтобы из сырого алмаза получить бриллиант необходимо провести три стадии обработки. Сначала камень пилится на две части, одна из которых получается побольше, другая — поменьше (верхний ряд в центре на фото сверху). Распиливается он с помощью машины с фосфорно-бронзовой шайбой, пропитанной оливковым маслом и посыпанной алмазной пудрой. На втором этапе алмазам придаётся округлая форма. Достигается это в процессе трения камней друг об друга. Для того чтобы камень заиграл светом, необходимо нанести грани и отполировать его, что и делается на третьем этапе обработки. Нанесение граней производится с помощью чугунной шайбы. 4 Шлифовщик закрепляет алмаз на специальном держателе 5 и в процессе надавливания на шайбу наносит грани. Кстати шайба также пропитана оливковым маслом и посыпана алмазной пудрой. Крутится она со скоростью примерно 3600 оборотов в минуту. 6 Шлифовщик начинает с 9 граней (5 на верхней стороне и 4 на нижней). Потом он увеличивает количество граней до 17. Эта форма используется также для очень маленьких алмазов. Чтобы получить форму бриллианта необходимо нанести в общей сложности 57 граней (33 на верхней и 24 на нижней стороне). 7 В процесе обработки теряется более 70% веса камня. 8 9 Несколько лет назад на фабрике была разработана новая форма Gassan 121. Название говорит само за себя — камень имеет 121 грань. 10 С обработкой разобрались. Теперь поговорим о характеристиках. Алмазы различаются по четырём факторам, так называемым 4С: Carat Colour Clarity Cut (вес, цвет, чистота, форма). 11 Пойдём по порядку. Вес измеряется в каратах (1 карат = 0,2 граммам), в кругах ювелиров используют пункты (1 карат = 100 пунктам). Ну и, естественно, чем больше алмаз, тем больше и цена. Вес сам по себе не является основополагающим фактором, очень важным является цвет камня. Различают цвета от белых с голубоватым оттенком (Ривер, River), насыщенно белых (Топ весселтон, Top Wesselton), белых (Весселтон, Wesselton) до камней с желтоватым оттенком (Топ кристал, Top Crystal) до жёлтых (Кристал кейп еллоу, Crystal Cape Yellow). Есть и другие цвета, которые называются Фэнси-колорс или фантазийные цвета. Они градации не подвергаются. Самым дорогим и самым редким является Ривер. Третьим фактором является чистота. Так как алмаз - это кристаллизированный углерод, то в процессе кристаллизации в камне могут возникать различные включения, что в конечном итоге сильно сказывается на цене. Градация по чистоте: Perfect, V.V.S. (very very small inclusions), V.S. (very small inclusions), S.I. 1 (small inclusions 1), S.I 2 (small inclusions 2), PIQUE 1, PIQUE 2, PIQUE 3. Если при чистоте V.V.S. c помощью лупы с трудом можно обнаружить включения, то при PIQUE 3 включения видны уже невооружённым глазом. Ну и наконец, форма. Здесь нужно для себя чётко уяснить, что бриллиантом называется только гранёный алмаз круглой формы. Камни других форм, а их достаточно много, уже называются своими собственными именами: принцесса, груша, овал, маркиз, сердечко и т. д. Итак, алмаз — это общее понятие, а бриллиант — это форма огранки алмаза. 12 А теперь о ценах. 13 Бриллиант в 17 пунктов цвета Топ кристал и чистотой Пика 1 будет стоить около 250 евро. 14 Если несколько таких камней посадить в оправу получится колечко с ценой чуть более 1000 евро. 15 Рэдиант (4х угольный камень со срезанными уголками) в 104 пункта, то есть чуть больше одного карата, цвета фэнси-еллоу будет стоит уже 15000 евро. А камень в полтора карата, принцесса (квадратной формы) с цветом Ривер - 21000 евро. 16 17 18 При фабрике есть свой ювелирный магазинчик, где можно приобрести украшения на любой вкус. 19 20 21 Вот так мы побывали на алмазной фабрике. 22 Взят у