Hur bryts diamanter?

Diamant utmärker sig bland alla andra naturliga ämnen för sin extraordinära hårdhet, och samtidigt är den ganska sällsynt. Dessa och andra extraordinära egenskaper gör en sådan sten mycket populär över hela världen. Därför är det viktigt att veta hur de utvinns i naturen.

Paradoxen med diamanter är att de är väldigt hårda, även om de är sammansatta av kol. Samma kol, bara med ett annat kristallgitter, bildar grafit (den mjukaste av stenar). Alla diamanter som bryts bildas av extremt tätt kombinerade atomer. Exceptionell styrka hindrar inte mineralet från att vara sprött: vid en kraftig stöt bryts kristallen. Man tror att ursprunget till diamanter ägde rum på ett djup av tiotals eller hundratals kilometer, över hundratals miljoner år.

Oftast, för att bryta diamanter i industriell skala, söker de sig till kimberlitrör. Dessa geologiska formationer är uppkallade efter staden Kimberley, i Sydafrika, där denna typ av avlagringar först upptäcktes. Bildandet av mineralet i jordens djup sker vid mycket höga temperaturer och tryck. Vetenskapen har ännu inte utarbetat den slutliga versionen av diamanternas ursprung.

Geologiska strukturer som innehåller diamanter förstörs gradvis av vind och vatten. Kross, småsten, grus och andra omgivande stenar flyttas runt. Det finns bara antaganden om olika grader av tillförlitlighet. Som ett resultat bildas lösa avlagringar. En annan typ (men mycket sällsyntare) är en särskilt hård form av kol, som förekommer på platser där meteoriter faller.

Var och en av dessa fall har sitt eget utbud av nyanser, men det är viktigt att vara uppmärksam på värdet av specifika färger. Sällsynt (och därför värderad) transparent blå, grön och rosa färg. Kostnaden för stenar som är 100 % färglösa är ännu högre.

Oavsett vilken version vissa specialister håller sig till är de alla överens om en sak: viktiga stadier av stenbildningen äger rum på stora djup. Därifrån, tillsammans med de magmatiska flödena, kommer ämnet in i toppen. Vid ett visst ögonblick dyker faktiskt upp explosiva rör. Deras djup överstiger inte 1500 m.

Nästan alla känner till industriell diamantbrytning i Yakutia och Sydafrika. Men det genomförs också:

• i Archangelsk-regionen;
• Västra Australien;
• Kanada;
• Kongo;
• Botswana.

Det finns praktiskt taget ingen gruvdrift från placers. De spelar bara en liten roll i det globala utbudet av rådiamanter. Och stabiliteten i utbudet av produkter utvunna på ytan är tveksam. Dagbrottsmetoden (brott) praktiseras vanligtvis när man utvinner diamanter från ett djup av 600 m eller mindre. I djupare rör kan rådiamanter utvinnas främst med hjälp av gruvor.

De försöker skjuta upp byggandet av gruvor till sista stund. Vanligtvis är dessa områden antingen i permafrostzonen eller i särskilt varma områden. Ofta, på stora djup i driften, krävs det att kontinuerligt pumpa ut underjordiskt vatten. Stenet från stenbrotten och sedan från gruvorna transporteras med stora lastbilar till fabrikerna. Där renas denna råvara med vatten.

Moderna stenbrott har redan nått nästan det maximala djup som de kan gå till. Erfarenheten har visat att den lilla arbetsbredden och sidornas branthet komplicerar saken ytterligare. Redan från början är det planerat att utvinna diamanter med den öppna metoden med uppdelning i steg. Denna teknik gör det möjligt att oftare följa förändringar i bergets egenskaper och produktion i allmänhet. Följaktligen underlättar det valet av optimala metoder och arbetsscheman.

För att korrekt välja sidoparametrarna i början av utvecklingen är det nödvändigt att använda prospekteringsbrunnar. Proverna som tas därifrån utsätts för fysikalisk-kemiska tester enligt ett särskilt program. Dessutom beaktas erfarenhet när man arbetar i liknande dagbrott. Sidornas konturer optimeras under designen. De kan inte utföras särskilt försiktigt, annars blir arbetet mycket svårare.

För alla mellankonturer förfinas bergarternas egenskaper kontinuerligt med hänsyn tagen till prov tagna från varje parti. Ibland utövas fullskaliga tester direkt i stenbrottsbräda. Särskild uppmärksamhet ägnas åt att bedöma graden av bergsprickning. Dessutom studerar de hur de beter sig i branta sluttningar. Lutningsvinkeln på den verkliga sidan läggs i projekt från 50 till 55 grader.

Vanligtvis tar processen månader, men ibland tar det flera år. Särskilda beräkningar används nödvändigtvis. Endast de tillåter oss att dra slutsatser om var de fasta fyndigheterna finns och var slumpmässiga fynd gjordes.

Såväl stenbrott som gruvor eller gruvor byggs oftast på svåråtkomliga platser. Därför skapas en bostads- och industriinfrastruktur runt omkring. Ett antal exempel är kända när en fyndighet blev ett stadsbildande föremål för en ganska stor stad. Eftersom det är olönsamt att handla med råvaror byggs förädlingsanläggningar. Från dem transporteras diamanterna, som slutligen separeras från gråberget, till skärande företag.

De försöker naturligtvis också organisera klippning i närheten. Ju djupare fyndigheterna är, desto mer pengar kommer att behöva investeras i deras utveckling och fältutveckling.

Under mycket lång tid var det möjligt att få diamanter endast från Indien. Men oavsett hur rik massan deponerades där i sinom tid, naturliga processer, i slutet av 1600-talet, var dessa reserver redan i stort sett uttömda. Produktiviteten sjönk kraftigt. Teknikutvecklingen har dock gjort det möjligt att vända utvecklingen. Situationen förändrades dramatiskt efter upptäckten av kimberlitrör.

För att djupare förstå hur gruvdrift sker måste vi återgå till frågan om diamanternas utseende i naturen. Den rådande teorin är att de bildas på djup över 100 km, där mycket höga temperaturer och tryck utvecklas. Stenen reser sig uppåt under vulkanutbrott.

Att hitta lämpliga föremål och sätta upp produktion på dem är endast möjligt till betydande kostnader. Den förberedande processen är redan dyr, komplicerad och lång. Man tror att för varje 2 karat rådiamanter som utvinns måste mer än 1 000 kg stenar bearbetas. Stenbrott skapas först genom sprängning. Borrhål borras och sprängämnen placeras där, sedan krossas berget lager för lager.

Fördjupning av bearbetningen utförs tills produktionen av mineraler upphör. Separering av värdefulla råvaror från malm är ett stort problem. Följande tillvägagångssätt används:

• fettväxtens arbete;
• söka efter de nödvändiga kristallerna i röntgenstrålar;
• nedsänkning av stenar i speciella suspensioner.

Fettmetoden går ut på att blanda den utvunna stenen med vatten och sedan hälla den på en yta som är smord med specialfett. Kristaller hålls kvar på fettet. En mer avancerad teknik är röntgenöverföring. I de flesta fall används suspensionsmetoden. I en vätska med hög densitet dränks gråberg, medan kolbitar dyker upp på ytan.

På senare tid var Brasilien ledande inom diamantbrytning, följt av Australien. Men australiensiska diamantfyndigheter utarmar sig gradvis. Angola är också bland de sex ledande staterna. Men i Kanada, Botswana, utvinns mycket mer värdefulla ädelstenar.

Både placers och gruvor utvecklas snabbt. Vi måste systematiskt uppdatera nätverket av gruvor och dagbrott. Ju djupare samma stenbrott är, desto mindre sannolikt är det att hitta en betydande mängd råvaror. Därför stängs ett ökande antal dagbrott mer än en kilometer djupa på grund av olönsamhet. Gruvmetoden för gruvdrift är mer komplex och farlig, men den är ekonomiskt lönsam.

Den största diamantfyndigheten i vårt land är Mir i Yakutia. Dess utveckling har pågått sedan slutet av 1950-talet. Från 1957 till 2001 där utvanns ett stenbrott av ett mineral för 17 miljarder dollar (i nuvarande priser)... För att säkerställa ett sådant resultat var det nödvändigt att krossa, lyfta och ta bort cirka 350 miljoner kubikmeter. m. gråberg. I slutet av 1990-talet nådde produktionsmängden sådana dimensioner att dumper fick köra 8 km från produktionsstället till lagret. År 2001, på grund av den överdrivna komplexiteten i stenbrottet, var det tvungen att malpåse.

Och 2009 började användningen av Mir-gruvan. Vattnet som cirkulerar under jorden pumpas inte bara ut – det omdirigeras genom rör till speciella fel som upptäckts av geologer i närheten. Under 2013 producerade fyndigheten ytterligare 2 miljoner karat utmärkta diamanter av teknisk kvalitet. Företaget arbetar 7 dagar i veckan, varaktigheten för gruvarbetarnas skift är 7 timmar.

Skördarna som används i gruvan är utrustade med bommar med kutter. Även om tänderna är gjorda av härdad metall, utsätts de för mycket hårt slitage. Därför inspekterar varje skift som börjar arbeta arbetsdelen av verktygen. Vid behov byts den ut omedelbart. Den krossade stenen transporteras till utgången av gruvan med hjälp av transportband.

I ett antal diamantgruvor lämnas separata bottendelar medvetet intakta under utvecklingen. Deras tjocklek kan nå flera tiotals meter. Om dessa strukturer utvecklades skulle det vara nästan omöjligt att undvika översvämning av fälten. Dessutom används lager av vattentäta material för skydd. Förflyttning av stenar i gruvor och stenbrott utförs med hjälp av kolossala lastbilar (ibland med en kapacitet på mer än 100 ton).

Tidigare var situationen väldigt annorlunda. Fram till 1800-talet användes inga mekaniska anordningar. Diamantbrytningens "drottning" var en vanlig bergsskyffel eller hacka. Ibland rodde de helt enkelt flodsand och förde den manuellt genom en såll. Men sådana metoder har länge förlorat sin genomförbarhet.

Och bland de två metoderna - dagbrott och mitt - visar sig det andra alternativet vara mer attraktivt. Mycket uppmärksamhet ägnas åt säkerhetsreglerna i diamantgruvarbetarnas dagliga arbete. Ingen får under jorden utan hjälm med inbyggd ficklampa och utan en fristående andningsapparat. Det är strängt förbjudet att lämna det mer än 3 m från dig. Ventilation måste finnas, tack vare vilken det normalt är lätt att andas under jord.

Ryska diamantbrytningsföretag (särskilt de som ligger i Yakutia) är kanske de mest högteknologiska i världen. De använder transporter avsedda för mycket svår frost. Mycket stränga temperaturkrav ställs även på annan utrustning. Man tror att det är möjligt att ta i bruk ett nytt fält från början för 3 eller 4 miljarder dollar. Huruvida detta belopp inkluderar kostnaderna för primär geologisk prospektering - inga företagsrapporter.

Men senare, när ett stenbrott eller gruva är klart, blir det mycket billigare att använda dem och utveckla driften. Den största utmaningen med underjordsmetoden är att upprätthålla en optimal arbetsmiljö. Huvudaxlarna för att lyfta berg kan användas vid olyckor. Fritidsnischer förbereds på olika platser i gruvorna.

För mer information om hur diamanter bryts i Ryssland, se följande video: