Бриллиант

Вступление

Когда мы слышим слово "драгоценный камень", большинство людей в первую очередь думают об алмазах, которые славятся своей способностью так красиво сверкать на свету. Древние греки верили, что алмазы - это осколки звезд, упавшие на Землю. До 15 века бриллианты носили только короли, но в 1477 году все изменилось, когда бриллиант приобрел новую роль. У эрцгерцога Максимилиана Австрийского было кольцо с бриллиантом, которое он подарил Марии Бургундской, положив начало традиции дарить бриллиант в качестве обещания вступить в брак.

Свойства

Алмазы изготавливаются из чистого углерода в кристаллизованном виде, хотя они часто содержат включения других минералов и являются отличным преломлителем света. Алмазы, как правило, прозрачные, хотя и имеют различную цветовую гамму, например, розовые, золотистые или голубые.

Алмазы оцениваются в 10 баллов по шкале Мооса (от 1 до 10). Это делает алмаз самым твердым природным минералом на Земле. Алмаз имеет очень высокую температуру плавления - 4000°C, что в 2,5 раза выше температуры плавления стали.

Использует

С начала 1900-х годов алмаз использовался для шлифования и придания формы очень твердым металлическим сплавам, таким как карбид вольфрама, которые использовались в качестве наконечников для станков. Алмазные полировальные порошки и компаунды используются для тонкой отделки оптических поверхностей, ювелирных изделий, штампов для волочения проволоки, режущих инструментов, деталей авиационных двигателей и многих других изделий из металлов, керамики, пластмасс и стекла. Буровые коронки с алмазной крошкой и порошковой пропиткой для бурения горных пород используются при разведке и добыче нефти, газа и полезных ископаемых; испытаниях фундаментов плотин, зданий и других сооружений; бурении каменной кладки; и отборе проб бетона. Дисковые пилы по металлу с алмазно-пропитанной кромкой также используются для резки дорог, канавок на взлетно-посадочных полосах аэропортов, бетона, строительного камня, кирпича и профилей для футеровки печей.

Алмазные станки используются в электротехнической и машиностроительной промышленности, например, в автомобилестроении, самолетостроении и судостроении. Очень тонкие пилы с алмазной пропиткой используются для резки хрупких металлов и кристаллов для использования в электронике. Ножи в домашних условиях можно заточить, используя "сталь", пропитанную алмазным порошком.

История

Впервые алмаз, возможно, использовался доисторическими людьми в качестве талисмана или оберега. Алмаз высоко ценился как драгоценный камень в Древнем Египте, Вавилоне, Месопотамии и Индии. Римляне использовали его для вырезания камей из камня и экспортировали алмазы в Китай для огранки нефрита и сверления жемчуга. Крупные бриллианты использовались королями, королевами и другими знатными людьми как символы богатства и высокого положения. Бриллиант "Регент", найденный в Индии в 1701 году, стал частью драгоценностей французской короны, пока не был украден во время Французской революции и в конце концов не был вставлен в рукоять шпаги Наполеона.

Записи из Индии 3000-летней давности свидетельствуют о том, что алмазы использовались двумя способами - для украшения и как талисман, защищающий от зла или обеспечивающий защиту в бою. Александр Македонский привез алмазы из Индии в Европу в 327 году до нашей эры. В 1725 году золотоискатели в Бразилии нашли то, что они назвали "любопытными камешками", которые впоследствии были идентифицированы как алмазы. Россыпные алмазы были обнаружены в 1859 году в Южной Африке, а в 1869 году в Кимберли, столице Северо-Капской провинции Южной Африки, началась добыча алмазов из твердых пород.

Самый крупный и ценный алмаз из когда-либо найденных был обнаружен в 1905 году Фредериком Уэллсом, управляющим крупнейшей алмазной шахты в Южной Африке. Прогуливаясь по краю карьера, он увидел, как что-то блеснуло на солнце, и откопал это с помощью карманного ножа. То, что он нашел, было кристаллом алмаза размером с его кулак, более чем в три раза больше, чем самый большой бриллиант, который когда-либо видели! Он весил 3106 метрических каратов или около 620 граммов и был идеальным - бесцветным, прозрачным и безупречным. Названный алмазом Куллинана в честь Томаса Куллинана (основателя компании Premier Diamond Mining Co.), он был куплен правительством Трансвааля и подарен королю Эдуарду VII на его 66-й день рождения. Затем, в 1908 году, он был передан для огранки знаменитому дому Ашеров в Амстердаме. Ашер провел много тревожных недель, планируя, как обработать драгоценный камень. Если его расчеты окажутся неверными, бесценный бриллиант может разлететься на миллион кусочков! Но драгоценный камень был идеально обработан и разделен на 105 ограненных бриллиантов. Самый крупный из них - Куллинан I, который вставлен в британский королевский скипетр. Куллинан II вставлен в основание британской императорской короны. Оба экспоната хранятся в Лондонском Тауэре вместе с другими драгоценностями британской короны.

Образование

Алмаз встречается в природе, но встречается крайне редко по сравнению с другими минералами. Считается, что алмаз образуется на глубине от 150 до 200 км под поверхностью Земли, где высокие температуры (1050°C - 1200°C) и давление (45-55 килобар) позволяют ему кристаллизоваться. Затем алмазы могут быть захвачены горячей расплавленной породой (магмой) и перенесены вверх по мере того, как магма проникает в земную кору. Эти интрузии образуют узкие цилиндрические тела, называемые "трубами", и лишь очень небольшая их часть содержит значительное количество алмазов. При размыве труб высвобождающиеся алмазы могут накапливаться в аллювиальных отложениях. Алмазы могут быть найдены далеко от их источника, поскольку их твердость позволяет им выдерживать многократную эрозию и осаждение.

По качеству алмазы можно разделить на драгоценные, околоцветные, промышленные и товарные. В редких случаях 90% алмазов в месторождении имеют ювелирное качество, но в большинстве хозяйственных месторождений содержится от 20% до 40% алмазов ювелирного качества.

В нескольких странах производится большое количество промышленных синтетических алмазов. Также возможно производство бриллиантов ювелирного качества.

Ресурсы

На протяжении сотен лет Индия была мировым источником алмазов. Однако по мере того, как эти запасы начали сокращаться, на Борнео и в Бразилии были обнаружены более мелкие находки. Открытие крупного месторождения алмазов в Южной Африке в середине 1800-х годов помогло удовлетворить растущий спрос на эти драгоценные камни во всем мире. Сегодня алмазы также добываются в Южной Африке, Ботсване, Демократической Республике Конго, Австралии, Канаде, Зимбабве, Намибии, Анголе, во многих странах Западной Африки и России.

Алмазы в Австралии были обнаружены в районе Батерста, штат Новый Южный Уэльс, в 1851 году. С 1867 по 1922 год значительные объемы также добывались из аллювиальных отложений в Копетоне и Бингаре, недалеко от Инверэлла на северо-востоке Нового Южного Уэльса, а незначительная добыча возобновилась в Копетоне в 1997 году, но с тех пор прекратилась. Многочисленные мелкие залежи алмазов были зафиксированы и в других районах Австралии.

Отбор проб донных отложений ручья и другие методы разведки в начале-середине 1970-х годов привели к открытию 23 алмазоносных, но низкосортных трубок в Эллендейле в 1976 году и месторождения Аргайл в 1979 году. В конце 1980-х годов клетки с акулами использовались для защиты аквалангистов от крокодилов, когда они брали пробы алмазов (извлеченных с суши) с морского дна у устьев рек в северо-восточном регионе Кимберли. С тех пор небольшое количество алмазов ювелирного качества было добыто с помощью эрлифтного бура, прикрепленного к лодке.

Только в конце 1970-х годов геологи обнаружили трубку Аргайл в отдаленном районе Кимберли в Западной Австралии - самое богатое месторождение алмазов в мире. Компания Argyle является крупнейшим в мире производителем алмазов, ежегодно поставляя треть добываемых в мире алмазов, а с конца 1980-х годов более 90% мировых поставок розовых алмазов поступает с рудника Аргайл, принадлежащего Rio Tinto. На месторождении Аргайл сосредоточена значительная часть мировых запасов алмазов, и его качество является одним из самых высоких в мире. Аргайл продает 100% своей продукции непосредственно на мировой рынок. Большинство бриллиантов Argyle продаются как “необработанные” или неограненные алмазы.

Относительно небольшие запасы аллювиальных алмазов были добыты неподалеку, в Смок-Крик (Аргайлские россыпи) и на руднике Боу-Ривер. Несколько небольших алмазных "трубок" с гораздо более высокой долей алмазов ювелирного качества, чем в Аргайле, были добыты в Мерлине на Северной территории и Эллендейле в регионе Западный Кимберли, которые в настоящее время не эксплуатируются..

Около 70% мирового рынка необработанных алмазов контролируется базирующейся в Лондоне Центральной организацией по продаже (CSO). CSO была создана в 1934 году в ответ на циклические падения цен и полное закрытие алмазных рудников в Южной Африке во время Великой депрессии.

Добыча полезных ископаемых

Для получения бриллианта ювелирного качества весом в один карат (200 миллиграммов) необходимо добыть из-под земли около 250 тонн руды. Алмазные рудники могут быть открытыми или подземными. Руду взрывают с помощью взрывчатых веществ, затем загружают в грузовики для транспортировки на обогатительную фабрику, где ее очищают и сортируют. Первоначально для добычи алмазной руды в Аргайле использовались крупномасштабные открытые горные работы. В настоящее время рудник представляет собой крупномасштабную подземную горно-обогатительную фабрику. Дробленая руда дробится на фрагменты размером около 18 миллиметров или менее. Любые алмазы размером более 18 миллиметров будут разбиты. Добыча этих крупных алмазов неэкономична, поскольку статистическая выборка показывает, что они встречаются крайне редко и низкого качества. Измельченная руда промывается в больших вращающихся барабанах, называемых скрубберами, и подается на вибрирующие двухслойные щелевые грохоты с пологим наклоном, которые отсеивают фракции трех размеров.

Аллювиальные отложения в Австралии, в Смоук-Крик и Боу-Ривер, недалеко от рудника Аргайл, были вскрыты экскаватором и либо доставлены на грузовиках непосредственно на перерабатывающий завод, либо загружены в передвижную сортировочную установку для удаления более крупных пород перед отправкой на завод. Измельчение не требуется, в остальном процесс переработки очень похож на описанный ниже. Отбракованный материал с завода возвращается для обратной засыпки рудника, после чего поверхность земли полностью восстанавливается.

Обработка

Тонко измельченный ферросилиций смешивают с водой, чтобы получить густую жидкость (тяжелую среду). При добавлении в эту жидкость более легкой нежелательной породы из просеянной руды она обладает большей плавучестью, чем более тяжелые алмазы. Эта разница в плавучести используется для отделения алмазов путем закачивания жидкости и ее содержимого в металлические конусы (циклоны), расположенные под углом вниз, в нисходящем спиральном потоке. Нежелательный легкий материал выходит из верхней части циклона, а алмазы и другие тяжелые минералы - из нижней.

На заводе по извлечению алмазов тяжелые минералы проходят через радиальные рентгеновские сортировщики, разработанные с учетом необычно высокого содержания алмазов в Аргайлской руде. Алмазы, в отличие от большинства других тяжелых минералов, флуоресцируют (светятся) под воздействием рентгеновских лучей и могут быть идентифицированы для удаления из потока концентрата. Их промывают в кислоте для удаления любых покрытий и отправляют в Перт для отправки в Антверпен. там они сортируются, оцениваются и продаются, причем наиболее ценные розовые, а иногда и красные бриллианты возвращаются в Перт для дальнейшей сортировки и огранки. Большинство всех добываемых в мире необработанных алмазов, включая алмазы из Аргайла, в настоящее время ограняются и полируются в Индии.

Ручная сортировка необработанных алмазов начинается с разделения их примерно на 15 групп по размеру с помощью просеивания. Высококвалифицированные сортировщики подразделяют эти группы примерно на 7000 различных категорий в зависимости от формы кристаллов, цвета и качества (степени дефектности, примесей и включений). В каждой группе лучшие алмазы классифицируются как драгоценные или почти драгоценные камни, а более бедные - как промышленные. Также может использоваться автоматическая сортировка по размеру, цвету и форме. Огранка и полировка необработанного алмаза может начинаться с "скалывания" (расщепления) вдоль его зерен (более слабых кристаллических плоскостей), чтобы разделить его на более мелкие кусочки или удалить дефекты и примеси. Для распиливания алмазного зерна используются лазеры или очень тонкие круглые металлические лезвия, пропитанные алмазной пылью. Ограненному или пиленому бриллианту придается грубая форма путем шлифования его краев другим бриллиантом. Конечный результат напоминает форму волчка.

Горизонтальный вращающийся металлический круг (scaife), покрытый алмазной пылью, используется для шлифовки и полировки плоских граней (фасеток) необработанных алмазов. Для достижения максимального блеска граней бриллианта грани должны быть подходящего размера и располагаться под правильным углом друг к другу. Бриллиантовая огранка является наиболее распространенной для современных ювелирных бриллиантов и состоит из 57 граней. Ограненные и полированные бриллианты подразделяются на множество категорий в зависимости от чистоты, цвета, огранки и размера.

Обычно при огранке и полировке теряется более 50% необработанного алмаза или до 80%, если он имеет дефекты или деформацию. Сто пять камней были вырезаны из самого крупного из когда-либо найденных алмазов (размером примерно с человеческий кулак), называемого бриллиантом Куллинан (из Южной Африки), но они составляют лишь треть от первоначального веса кристалла.

В прошлом природные алмазы по качеству подразделялись на драгоценные, почти драгоценные и промышленные, однако последние изменения в алмазной отрасли привели к тому, что почти все природные алмазы используются для изготовления ювелирных изделий. Геологическая служба США (USGS) сообщает, что только 3% промышленных алмазов являются несинтетическими.