Алмаз виділяється серед будь-яких інших природних речовин незвичайною твердістю, і при цьому досить рідкісний. Ці та інші надзвичайні властивості роблять таку гірську породу дуже популярною в усьому світі. Тому важливо знати, яким чином їх витягують в природі.
Особливості
Парадоксальною специфікою алмазів є те, що вони дуже тверді, хоча і складаються з вуглецю. Той же вуглець, тільки з іншою кристалічною решіткою, утворює графіт (найм'якшу з гірських порід). Всі алмази, які видобувають, утворені вкрай щільно поєднаними атомами. Виняткова міцність не заважає мінералу бути крихким: при різкому ударі кристал розколюється. Вважається, що виникнення алмазів відбувалося на глибині в десятки або сотні кілометрів, за сотні мільйонів років.
Найчастіше, щоб добути алмази в промислових масштабах, відшукують кімберлітові трубки. Ці геологічні утворення названі по місту Кімберлі, що в Південній Африці, де раніше за все виявлений такий тип покладів. Формування мінералу в земних глибинах відбувається при дуже високих температурах і тисках. Остаточної версії походження алмазів поки наука не виробила.
Є тільки припущення різного ступеня достовірності.
Геологічні структури, в яких знаходяться алмази, поступово руйнуються вітром і водою. Щебінь, галька, гравій та інші навколишні породи переміщуються. Є тільки припущення різного ступеня достовірності. У результаті формуються розсипні поклади. Ще один тип (але набагато рідкісніший) - це особливо тверда форма вуглецю, що з'являється в місцях падіння метеоритів.
Для ювелірних прикрас застосовують алмази жовтуватої, коричнево-димчастої і бурої тональності.
У кожному з цих випадків є свій ряд відтінків, однак, важливо звернути увагу на цінність конкретних забарвлень. Рідкісні (і відтоді цінуються) прозоре блакитне, зелене і рожеве забарвлення. Ще вища вартість безбарвних на 100% каменів.
А лідирують за ціною ті камені, які мають густий яскравий тон і вирівняні грані.
На якій глибині знаходяться діаманти?
Незалежно від того, якої версії дотримуються ті чи інші фахівці, всі вони згодні в одному: важливі етапи формування каменю проходять на великій глибині. Звідти, разом з магматичними потоками, речовина надходить нагору. У певний момент власне і з'являються вибухові трубки. Глибина їх залягання не перевищує 1500 м.
Всі майже знають про промисловий видобуток алмазів в Якутії і ПАР. Але також вона ведеться:
- в Архангельській області;
- західній частині Австралії;
- Канаді;
- Конго;
- Ботсвани.
Видобуток з розсипів практично не ведеться. Вони відіграють лише невелику роль у загальносвітових поставках алмазної сировини. Та й стабільність поставок видобутої на поверхні продукції під питанням. Відкритий спосіб (кар'єри) практикується зазвичай при витяганні алмазів з глибини 600 м і менше. У більш глибоких трубках витягти алмазну сировину можна переважно за допомогою рудників.
Підготовка
Будівництво рудників намагаються відкласти до останнього моменту. Зазвичай це ділянки або в зоні вічної мерзлоти, або в особливо спекотних місцевостях. Часто на великій глибині у виробках потрібно безперервно викачувати підземну воду. Породу з кар'єрів, а потім з рудників на великих вантажівках перевозять на фабрики. Там цю сировину очищають водою.
Сучасні кар'єри досягли вже практично граничної глибини, на яку вони можуть заходити. Досвід роботи показав, що додатково ускладнює справу невелика ширина вироблення і крутизна бортів. З самого початку планують вилучення алмазів відкритим способом з розбивкою по етапах. Цей прийом дає можливість частіше відстежувати зміну властивостей порід і вироблення в цілому. Відповідно, полегшується вибір оптимальних способів і схем роботи.
Щоб правильно вибрати параметри борту на самому початку розробки, потрібно використовувати розвідувальні свердловини. Витягнуті звідти зразки піддають фізико-хімічним випробуванням за спеціальною програмою. Додатково враховується досвід при відпрацюванні схожих кар'єрів. Контури бортів оптимізують під час проектування. Їх не можна вести дуже полого, інакше робота сильно ускладнюється.
Для всіх проміжних контурів властивості гірських порід безперервно уточнюються з урахуванням відбираються з кожної партії зразків. Іноді практикуються натурні випробування прямо в борту кар'єра. Особлива увага приділяється оцінці ступеня розтріскування порід. Додатково вивчають, як вони поводяться на крутих схилах. Кут нахилу реального борту закладають у проектах від 50 до 55 градусів.
Раніше за все проводиться ретельна геологічна розвідка. Відшукати відповідну кімберлітову трубку або розсип, вивчити її і обґрунтувати доцільність видобутку непросто.
Зазвичай процес займає місяці, але іноді розтягується на кілька років. Обов'язково використовуються спеціальні розрахунки. Тільки вони дозволяють укласти, де розташовані ґрунтовні поклади, а де зроблені випадкові знахідки.
Як кар'єри, так і рудники або шахти найчастіше будуються у важкодоступних місцях. Тому навколо створюється житлова і виробнича інфраструктура. Відомий ряд прикладів, коли родовище ставало містоутворюючим об'єктом для досить великого міста. Оскільки торгувати сировиною в чистому вигляді невигідно, будуються збагачувальні фабрики. З них алмази, відокремлені остаточно від порожньої породи, везуть на гранільні підприємства.
Огранювання теж закономірно намагаються організувати поблизу. Чим глибше поклади, тим більше грошей доведеться вкласти в їх освоєння і облаштування родовища.
Розсипи зазвичай дозволяють отримати більше алмазної сировини, ніж корінні родовища. Але і термін експлуатації у них менший. Зате підготуватися до видобутку буде простіше.
Способи здобичі
Протягом довгого часу отримувати алмази і діаманти можна було тільки з Індії. Але яку б багату масу там не відклали свого часу природні процеси, до кінця XVII століття ці запаси були вже значною мірою вичерпані. Продуктивність видобутку різко падала. Однак розвиток технологій дозволив переломити ситуацію. Кардинально змінилася обстановка після відкриття кімберлітових трубок.
Щоб зрозуміти глибше, як відбувається видобуток, треба повернутися до питання появи алмазів у природі. Переважаюча теорія свідчить, що вони формуються на глибинах понад 100 км, де розвиваються дуже високі температури і тиску. Нагору порода піднімається в процесі вулканічних вивержень.
Кімберлітові трубки присутні практично в кожному регіоні світу. Однак понад 98% з них не годяться для промислової розробки.
Відшукати відповідні об'єкти і налагодити на них виробництво можна тільки при істотних витратах. Вже підготовчий процес доріг, складний і борг. Вважається, що на витяг кожних 2 каратів алмазної сировини доводиться переробляти понад 1000 кг гірських порід. Кар'єри створюються спочатку шляхом вибухових робіт. Бурять шпури і туди закладають вибухівку, потім післяйно роздробляють породу.
<
Поглиблення виробок проводиться до тих пір, поки не припиниться отримання корисних копалин. Велику проблему становить відділення цінної сировини від руди. Застосовуються такі підходи:
- робота жирової установки;
- пошук потрібних кристалів у рентгенівських променях;
- занурення породи в спеціальні суспензії.
Жировий метод передбачає змішування витягнутої породи з водою, а потім висипання її на змащену особливим жиром поверхню. На жирі зберігаються кристали. Більш просунута методика - просвічування рентгенівськими променями. У більшості випадків застосовується суспензійний метод. У рідині, що має підвищену щільність, проводять утоплення порожньої породи, при цьому шматочки вуглецю опиняються на поверхні.
У недавньому минулому лідерами алмазовидобування виступали Бразилія, а потім Австралія. Але австралійські алмазні поклади поступово вичерпують себе. У шістку лідируючих держав входить і Ангола. Втім, в Канаді, Ботсвані витягується набагато більше цінних самоцвітів.
А найперше місце за обсягами видобутку точно належить нашій країні.
Як розсипи, так і копі швидко розробляються. Доводиться систематично оновлювати мережу рудників і кар'єрів. Чим глибше ті ж кар'єри, тим менше ймовірність знайти значну кількість сировини. Тому все більша кількість кар'єрів глибиною більше кілометра закривається через нерентабельність. Шахтний метод видобутку відрізняється більшою складністю і небезпекою, однак, він економічно вигідний.
Найбільше родовище алмазів в нашій країні - «Мир» в Якутії. Розробка його ведеться з кінця 1950-х років. Починаючи з 1957 і по 2001 рр. там кар'єрним способом витягли мінералу на 17 мільярдів доларів (у поточних цінах). Щоб забезпечити такий результат, довелося роздробити, підняти і вивезти приблизно 350 мільйонів куб. м. порожньої породи. До кінця 1990-х величина вироблення досягла таких розмірів, що самоскидам від точки видобутку до складу доводилося проїжджати по 8 км. У 2001 році через надмірну складність кар'єр довелося законсервувати.
А в 2009 році почалося використання копальні «Світ». Вода, що циркулює під землею, не просто викачується назовні - її перенаправляють по трубах у спеціальні розломи, виявлені геологами поблизу. За 2013 рік родовище дало ще 2 млн карат відмінних алмазів технічної якості. Підприємство діє 7 днів на тиждень, тривалість шахтарських змін - 7 годин.
Комбайни, які використовуються на копальні, оснащуються стрілами з фрезерними коронками. Зубці, хоча вони і зроблені з загартованого металу, піддаються дуже сильному зносу. Тому кожна зміна, яка приступає до роботи, оглядає робочу частину інструментів. У разі потреби її замінюють негайно. Роздроблену породу пересувають до виходу з копальні за допомогою конвеєрних стрічок.
У ряді алмазних рудників при розробці спеціально залишають цілими окремі донні частини. Їх товщина може досягати декількох десятків метрів. Якби ці структури розроблялися, уникнути затоплення родовищ було б практично неможливо. Додатково для захисту застосовуються шари водостійких матеріалів. Переміщення порід на копальнях і в кар'єрах проводиться за допомогою колосальних вантажівок (місткістю іноді більше 100 тонн).
У минулому ситуація була зовсім іншою. Аж до XIX століття ніякі механічні пристосування не використовувалися. «Королевою» алмазовидобування виступала звичайна гірська лопата або кирка. Іноді просто веслували річковий пісок і вручну пропускали його через сито. Але такі методи вже давно втратили доцільність.