Hur bryts diamanter? Hur bryts diamanter? Utan ett snitt är du glas, men med ett snitt är du en miljon

Hur bryts diamanter?

Diamant anses vara det hårdaste naturliga mineralet av alla kända, molekylärt en form av kol. Bland ädelstenar upptar diamanten stadigt en av de viktigaste platserna, och slipade diamanter, eller diamanter, anses vara de viktigaste smyckena. Hur bryts diamanter?

Natur och fyndigheter av diamanter

Diamant är till sin natur ett mycket hårt dielektrikum, som har hög slitstyrka och elasticitet, samt förmågan att luminescera. Den överväldigande majoriteten av diamanter är gula eller bruna, men rosa, gröna, blå och till och med röda diamanter finns också i naturen (det finns cirka 10 sådana diamanter i världen). Diamanter används vid tillverkning av borrar och fräsar, inom kärnkraftsindustrin samt vid tillverkning av mikroelektronik för datorer och klockor.

Innan du kan förstå hur en diamant är gjord måste du veta vilken typ av bildning av dessa ädelstenar. Moderna forskare ansluter sig till mantelteorin om diamanternas ursprung, enligt vilken kolatomer formas till ett diamantkristallgitter under högt tryck under jorden på ett djup av mer än 200 km. Därefter skjuts sådana diamantstenar av vulkanisk magma till jordytan i så kallade "explosionsrör". Dessutom finns dessa ädelstenar i flodplacerare, därför anses sådana diamantavlagringar i gruvindustrin vara en sekundär typ av diamantfyndighet.

Till en början bröts diamanter i många århundraden från placerare i Indien i de legendariska Golconda-gruvorna, men på 1700-talet var indiska diamantfyndigheter utarmade. Sedan 1725 blev Brasilien det främsta diamantgruvlandet och levererade högkvalitativa diamantkristaller från ett omfattande nätverk av flodplacerare. Men 150 år senare förändrades diamantbrytningen dramatiskt tack vare upptäckten av det första "explosionsröret" 1867 i Sydafrika i staden Kimberley. Det är därför som senare diamantavlagringar började kallas kimberlitrör, och den moderna diamantbrytningsindustrin är helt uppbyggd på utvinning av diamanter från kimberlit- och lamproitrör.

Nu finns det cirka 35 diamantbrytande länder i världen, bland vilka Botswana, Ryssland, Kanada och Sydafrika anses vara de ledande. Angola och Namibia. I Ryssland anses de rikaste diamantfyndigheterna finnas i Yakutia, Archangelsk-regionen och Perm-regionen.

Stadier av diamantbrytning

Diamantbrytning anses vara en mycket kostsam och komplex process, som initialt kräver stora ekonomiska investeringar. För att förstå hur diamanter bryts måste du överväga alla stadier av att organisera diamantbrytning från början till slut:

Utforskningsstadiet. Det tar mer än ett år, och ibland till och med ett decennium, att först hitta en diamantfyndighet och extrahera dess första exemplar, vilket bekräftar avlagringarna av ädelstenen i just detta territorium.
Infrastrukturstadiet. Efter bekräftelse av diamantreserver förbereds en plats där stenen kommer att brytas, maskiner och all nödvändig utrustning köps, och en bostadsinfrastruktur skapas för människor som ska bryta och bearbeta stenen. Så för att förbereda webbplatsen används följande metoder:
- om ett kimberlitrör ligger på havsbotten, kommer efterföljande diamantbrytning att utföras med hjälp av speciella robotar utrustade med elektronisk kontroll, som, när man utvinner sten, omedelbart hittar ädelstenar och packar dem i slutna behållare;
- Om kimberlitröret ligger djupt under jorden, utförs diamantbrytning med hjälp av slutna underjordiska gruvor, vilket anses vara en extremt farlig och komplex diamantproduktion som kräver ännu större investeringar.
Fabriksscen. Så snart all nödvändig infrastruktur har skapats påbörjas byggandet av en processanläggning, där diamanter kommer att utvinnas ur berget. Dessutom rekryterar ledningen personal som kommer att betjäna alla steg i diamantbrytningsprocessen.
Gruvstadium. Detta skede betraktas som både avslutande och början, eftersom det är här som hela produktionen från gruvdrift till diamantbearbetning startar. Hur bryts diamanter i detta skede? Enligt vanlig diamantbrytnings- och bearbetningsteknik består hela processen av följande steg:
- primär krossning av malm till volymer på 50-150 mm, siktning och sortering av malm till diamantkimberlit och medföljande berg (detta steg utförs i själva gruvan med hjälp av speciella mobila enheter);
- sekundär krossning av malm till volymer på 1-32 mm, siktning, sortering av malm i 4 kategorier av ren diamantkimberlit (1-4 mm, 4-8 mm, 8-16 mm, 16-32 mm) och separera den från tillhörande stenar (detta skede äger rum i en fabrik);
- sändning till sorteringsbutiken, där, med hjälp av speciell teknik, slutbesiktning och urval av diamanter efter diameter, klass och vikt sker.
Vanligtvis, när sorteringsprocessen är klar, blir diamanterna som återvunnits med olika tekniker handelsobjekt.

Diamantbrytningsteknik

Hur får man en diamant? Bland modern teknik för att separera och sortera diamanter är följande särskilt populära:
Användning av fettinstallationer. Fettinstallationer anses vara ganska primitiva, eftersom vid sortering av diamanter används bord täckta med ett fettlager, på vilka diamantkimberlit blandad med vatten frigörs. Som ett resultat förs stenen bort tillsammans med vattnet, och diamanterna som sitter fast på den feta ytan samlas upp för hand.
Användning av röntgenenheter. Röntgenapparater anses vara mer avancerade eftersom när malmen bestrålas börjar diamanterna lysa blå vilket aktiverar en pneumatisk påskjutare som automatiskt skär av ädelstenarna.
Användning av elektromagnetiska installationer. Eftersom diamant praktiskt taget inte attraheras av magneter, och stenen där den finns, tvärtom, har en betydande grad av magnetisk strålning, med hjälp av elektromagnetiska installationer, separeras ädelstenar lätt från stenmalmen.
Användning av suspensionsväxter. Denna metod används för att utvinna ädelstenar från diamantavlagringar genom att placera diamanthaltig sten i en högdensitetsvätska (ferrokisel). I det här fallet sjunker tunga stenar till botten, och lätta förblir på ytan och går sedan igenom anrikningsstadiet.
Använder enheter med skumflotationsenheter. Denna metod används vid framställning av diamantdamm, när diamanthaltig sten bearbetas i verkstäder med kvarnstenar. Eftersom kimberlit har en lägre hårdhet, extraheras det resulterande diamantdammet med en installation med en skumflotator.

Hittills har man hittat diamanter på alla jordens kontinenter, inklusive i Antarktis, där man upptäckte fragment av en järnmeteorit med diamanter. Naturliga diamanter uppskattas vara över 100 miljoner år gamla.

Diamant är ett av de viktigaste och mest värdefulla mineralerna. Diamantavlagringar delas in i två stora grupper: berggrund (primär), associerad med magmatiska bergarter, och alluvial (sekundär), som uppstod från förstörelsen av berggrundsavlagringar. Primära diamantfyndigheter är kimberliter och lamproiter; över hela världen är de begränsade till forntida plattformar - indiska, kinesiska, sibiriska, östeuropeiska, australiska. Följande geologiska och genetiska typer kan särskiljas från placers, vars källor kan vara föremål för lönsam diamantbrytning: deluvial, proluvial, alluvial och marin (kust och hylla).

Ursprungligen hittades diamanter endast i placerare och nästan alltid av misstag. Spekulationer har gjorts om de inhemska källorna till detta mineral, men ingen har gjort ett systematiskt och riktat sökande efter det. Först efter upptäckten av de första diamanterna i flodsedimenten i Sydafrika, snubblade prospektörer oväntat över deras ansamlingar långt från floderna. De misstänkte inte att de hade att göra med berggrundsavlagringar av diamantbärande berg och kallade dem helt enkelt "torra diamantgruvor" i motsats till de "våta gruvorna" som ligger i flodbäddar. Den första torra gruvan upptäcktes 1870 och fick namnet Jagersfontein. Samma år och följande år hittades andra gruvor, inklusive Colesberggruvan, eller New Rush, omdöpt till Kimberley 1873.

Men de första primära diamantfyndigheterna hittades inte i Afrika. Forskare har bevisat att den första primära diamantfyndigheten hittades i Indien långt innan upptäckten av sydafrikanska kimberliter. Således är för närvarande de äldsta aktiva primära diamantfyndigheterna indiska, men enligt vissa uppskattningar bryts endast cirka 15 tusen karat där årligen.

Den ungefärliga fördelningen av diamantresurser mellan primära källor och placerare är 85 % respektive 15 %, så de viktigaste källorna till industriell diamantbrytning är kimberlit- och lamproitrör. De kallas rör eftersom den diamantbärande bergarten är koncentrerad i en volym som liknar ett konformat rör.

Kimberlitrör - primär diamantavlagring

Ett kimberlitrör är en gigantisk pelare som slutar i en konisk utbuktning i toppen. Med djupet smalnar den koniska kroppen av, liknar en jättemorot till formen, och på något djup förvandlas den till en ven. Kimberlitrör är unika gamla vulkaner, vars markdel till stor del förstörs som ett resultat av erosionsprocesser. Ett av de största diamantbärande rören ligger i Tanzania - Mwadui-gruvan. Den upptar ett område som är mer än 2,5 km långt och mer än 1,5 km brett. Kimberlit är en ultrabasisk sten med breccierad struktur, som består av olivin, flogopit, pyrope och andra mineraler. Den har en svart färg med blåaktiga och grönaktiga nyanser. För närvarande är över 1 500 kimberlitkroppar kända, varav 8-10 % är diamantbärande stenar.

Enligt experter är cirka 90 % av diamantreserverna från primära källor koncentrerade i kimberlitrör och cirka 10 % i lamproitrör.

Diamantbärande lamproite upptäcktes först i Australien 1976. Detta är en annan genetisk typ av diamantavlagringar från kimberliter. Lamproiter är geografiskt besläktade med kimberliter; sammansättningen av båda har mycket gemensamt, men det finns också betydande skillnader. Lamproite skiljer sig från kimberlit i sin höga koncentration av titan, kalium, fosfor och några andra grundämnen. Samtidigt finns det inga signifikanta skillnader mellan diamanter av dessa två typer av magmatiter. Argyle-rörförekomsten innehåller de största diamantreserverna i världen. Endast ca 5% av lamproite-diamanterna kan användas inom smyckesindustrin, resten används för tekniska ändamål. Argyle-pipan är huvudkällan till sällsynta rosa diamanter. Förutom Australien är lamproiter kända i Brasilien, i vårt land - Karelen och Kolahalvön.

Det finns en egenhet i platsen för primära diamantfyndigheter - de är begränsade till svåråtkomliga obebodda territorier. Om vi från dessa positioner överväger platsen för nästan alla för närvarande kända diamantbärande kimberlit- och lamproitrör, får vi följande bild. De första diamantbärande kimberlitrören i Sydafrika upptäcktes i dess centrala del, där fram till 70-talet av 1800-talet endast ett fåtal borrkolonister försökte utveckla den afrikanska busken för jordbruksmark. Det fanns inga betydande bosättningar i dessa områden vid den tiden. Städerna Kimberley och Johannesburg uppstod senare: den första efter starten av utvecklingen av diamantfyndigheter, den andra - nära den största guldgruvan. I Lesotho har naturen gömt kimberliter högt uppe i bergen, som bara kan nås till fots eller till häst. De diamantbärande kimberliterna i detta land kallas de högsta i världen. Kimberlitrören i Botswana (Orapa och Jwaneng) – de största i världen – ligger i den vattenlösa, varma Kalahariöknen, där de också är täckta med många meter sand. Detsamma gäller andra afrikanska länders diamantfyndigheter - Tanzania, Guinea, Angola, Sierra Leone, Mali, etc.

Några få hällar av diamantbärande kimberliter i Indien är lokaliserade inom statens ökenterritorium. Madhya Pradesh och andra stater. Även i ett så överbefolkat land som Kina finns diamantbärande kimberliter på relativt obebodda platser.

Diamantbärande kimberliter är koncentrerade till det norra halvklotet under särskilt ogynnsamma klimatiska och geografiska förhållanden. Yakutia är ett permafrost-territorium, Archangelsk är en sumpig taiga, låga temperaturer på vintern. Kanadas diamantfält ligger i norra delen av den amerikanska kontinenten, i ett område där det inte fanns några bosättningar eller någon infrastruktur. Dessutom finns 75 % av kimberlitkropparna där under sjöar.

Placerdiamantavlagringar bildas främst på grund av erosionen av kimberlitrör i berggrunden. Placerar är belägna nära primära avlagringar inom kimberlitområden och fält eller uppstår på avstånd från dessa områden under geologiska och strukturella förhållanden som är gynnsamma för placerbildning, vilket skapar oberoende diamantbärande placerområden och fält. Samtidigt förändras kristallernas morfologi, deras differentiering efter storlek uppstår etc. På grund av det faktum att diamant har en speciell nötningsbeständighet kan den transporteras över långa avstånd från rotkällan, ibland tusentals kilometer (för exempel, kust-marina placers i sydvästra Afrika). Om vi betraktar hela uppsättningen av kristaller och deras sammanväxter belägna i rotkällan för nötningsmotstånd, förstörs deras instabila del under transporten. Därför är diamanter från placerare, även de som ligger nära den primära källan, överlägsna i kvalitet jämfört med diamanter från kimberliter i detta rör. I processen med till och med kort överföring förstörs några av lederna och stenarna med olika defekter, vilket leder till en ökning av andelen smyckesdiamanter.

Diamantbrytning är en kostsam process som kräver dyr utrustning och modern teknik. Men dessa nuggets är värda det, eftersom de är de mest ädla stenarna i världen.

Diamantinsättning

Diamant är det hårdaste mineralet vars kemiska sammansättning är baserad på kol. Diamant är ett bra dielektrikum, har hög slitstyrka och förmåga att glöda. Oftast finns mineraler i gult eller brunt, men i naturen finns rosa, gröna, blå och röda nuggets.

Dessa mystiska och underbara stenar bildas som ett resultat av högt tryck och temperatur i jordens tarmar på ett djup av cirka 400 m. Ädelpartiklar når ytan tillsammans med utbrott magma under vulkanutbrott. På så sätt erhålls primära fyndigheter av värdefulla mineraler, som kallas kimberlitrör.

Sekundära avlagringar av stenar är placerare som bildas vid jorderosion. I det här fallet tvättas stenar ut från primära fyndigheter och hamnar på kustbotten av floder och hav.

Nuggets upptäcktes först på 900-talet f.Kr. i Indien. Brytning av sten pågick här i landet fram till 1700-talet, tills diamantfyndigheterna var helt uttömda. För närvarande är de ledande positionerna inom smyckesbrytning ockuperade av Brasilien och länderna i Sydafrika.

De största länderna som deltar i världens diamantbrytning:

Botswana;
Angola;
Ryssland;
Kongo;
Namibia;
Guinea;
Ghana;
Republiken Sydafrika.

En liten ansamling av kimberlitstenar finns i polcirkeln, Saharaöknen, Australien, Kanada och länderna i Fjärran Östern. Totalt är det cirka 35 länder som bryter smycken.

Baserat på resultaten 2007-2008. Ryssland rankades först när det gäller mineralproduktion. De första nuggets hittades 1829 i Ural, men industriell gruvbrytning har bedrivits i vårt land sedan 1954. Zarnitsa-kimberlitröret är den första primära fyndigheten i Sovjetunionen. För närvarande bedrivs diamantbrytning i stor utsträckning i följande regioner: Republiken Sakha, Perm och Archangelsk-regionerna.

Fram till slutet av 1800-talet drevs diamantbrytning genom dagbrottsbrytning. Stenbrott på kimberlitrör nådde mycket stora djup, vilket utgjorde en fara för själva processen. Senare började kimberlitrör utvecklas med en kombinerad metod: den övre delen av det säkra djupet - dagbrott; och den nedre delen - under jord. Den underjordiska metoden är mer komplex.

Den globala mineralproduktionen har ökat flera gånger sedan 1980, men ädelstenar anses fortfarande vara få. Detta beror på hög arbetsintensitet, dyr utrustning och betydande arbets- och tidsresurser.

Det finns cirka 12 000 diamantfyndigheter över hela världen, varav endast 1% innehåller tillräckligt med diamanter för att motivera gruvprocessen ekonomiskt.

För att utvinna ett värdefullt mineral som väger 1 karat måste du bearbeta 1 ton sten!

Hur bryts diamanter?

Denna process består av följande huvudsteg:

Underrättelsetjänst.
Förberedelse av platsen och nödvändig utrustning.
Byggande av en fabrik.
Gruvstenar.

Det tar mer än ett år och till och med mer än ett decennium att upptäcka platsen för diamanter.

Så snart diagnostik har bekräftat mineralavlagringar i ett visst område, börjar experter:

förbered platsen där stenarna kommer att bearbetas;
köpa utrustning;
utveckla infrastruktur för arbetare och andra personer som är involverade i processen.

Teknisk utrustning beror på metoden för stenutvinning. Om ett kimberlitrör ligger på havsbotten, kommer utvinningen av ädelstenar att utföras med elektroniskt styrda robotar. Robotar utvinner stenar som innehåller diamanter och packar dem i behållare.

Om kimberlitröret ligger under jord bryts mineralerna genom slutna underjordsgruvor. Denna metod är dyr och komplex.

Bygget av fabriken börjar när all infrastruktur är klar. Vid denna anläggning utvinns ädelstenar ur stenar och mineralerna bearbetas vidare.

Utvinningen av diamanter och deras bearbetning har en viss teknik:

Först krossas malmen initialt till 50-150 mm.
Denna blandning siktas och sorteras i diamantkimberlit och annan medföljande sten. Denna process utförs i själva gruvan med hjälp av speciella installationer.
Därefter krossas malmen sekundärt till 1-32 mm, som sedan siktas och sorteras i 4 kategorier. Diamanter i sin rena form sorteras efter partikelstorlek: 1-4 mm; 4-8 mm; 8-16 mm; 16-32 mm. Sortering av rent mineral, samt separering av medföljande föroreningar, utförs på fabriken.
Det sista steget är att skicka diamanterna till sorteringsbutiken, där slutbesiktning och urval av stenar efter storlek, vikt och klass utförs.

De bearbetade stenarna skickas till världsmarknaden för handel med smycken.

Metoder för att separera diamanter från stenar

Att utvinna små diamantstenar från stenar genom siktning är en ineffektiv och arbetskrävande process. För att förstå hur diamanter bryts måste du överväga flera tekniker som skiljer smycken från den allmänna massan av stenar. Så det finns följande metoder för att erhålla värdefulla partiklar:

Feta installationer. Denna utrustning består av speciella bord täckta med fett. Diamantkimberlit utspädd i vatten hälls på dessa ytor. Som ett resultat fastnar ädelstenarna på bordet, och stenen tillsammans med vattnet förs bort. Vidhäftande partiklar samlas sedan upp manuellt. Detta anses vara en primitiv metod för att bryta nuggets.
Röntgeninstallationer. Kärnan i metoden är att bergmalmen bestrålas med röntgenstrålar, och diamantpartiklarna börjar lysa blått. En pneumatisk pusher aktiveras automatiskt, som skär bort värdefulla mineraler från den totala massan.
Elektromagnetisk utrustning. Denna teknik är baserad på det faktum att diamanter praktiskt taget inte attraheras av en magnet, till skillnad från partiklar av sten som innehåller smycken. Därför attraherar magneten elementen i berget, och själva diamanterna elimineras från den.
Upphängningsanläggningar. Med denna metod extraheras ädelstenar från diamantplacerare genom att sänka bergmassan till en högdensitetsvätska - ferrokisel. Som ett resultat sjunker tunga partiklar till botten och lätta fraktioner av diamanter stannar kvar på ytan.
Använda en skumflotator. Denna metod används för att separera diamantdamm som genereras i bearbetningsbutiker. Kärnan i metoden är att diamantpartiklar med lägre hårdhet extraheras med hjälp av en installation med en skumflotator.

Diamantbrytning är utbredd över hela världen och efterfrågan på stenar växer ständigt.

Diamanter är en av de mest värdefulla stenarna på planeten. Den finns i flera regioner och bryts på en mängd olika sätt. Människor från många yrken, från geolog till juvelerare, arbetar för att göra en diamant till en diamant.

För att diamantkristaller ska dyka upp krävs följande villkor:

Djup från 100 km.
Temperatur inte lägre än 1100°C.
Tryck på minst 35 kilobar.

Naturliga processer skapar typer av avlagringar:

Inhemsk. Diamanter bars uppåt av flödet av magma under vulkanutbrott. Gasbubblor i berget sprack och bildar rör med mörkblåaktig sten inuti. Det kallades kimberlit, och de diamantbärande rören kallades kimberlit, efter platsen för dess första upptäckt - den sydafrikanska provinsen Kimberley.
Lösa. Under tusentals år förstörde luften rören. Nederbörd och bäckar sköljde bort krossad sten, småsten och diamanter från bergen och skapade fält.
Påverkan. Dök upp på platserna för meteoritnedslag.

Det finns tusentals rör utspridda runt om i världen, men få är lämpliga för industriell utveckling. De sällsynta meteoritdiamanterna finns kvar för forskare att studera.

Teknologisk cykel

Diamantbrytning är ett projekt som kräver finansiella investeringar. Medel behövs för geologisk utforskning, utrustning, konstruktion av en bearbetningsanläggning, betalning av arbetare och förberedelse av fyndigheter.

Arbetstekniken innefattar följande steg:

Geologisk utforskning. Det tar månader eller år. När dyrbara kristaller upptäcks görs beräkningar för att bekräfta att detta är en fast fyndighet och inte isolerade fynd.
Inköp av utrustning. De bryts inte för hand, de behöver utrustning för att sätta upp gruvan och transportera för att flytta stenen.
Skapande av infrastruktur. Fältet sysselsätter människor som behöver någonstans att bo, äta och få behandling. Ofta blir en gruva ett stadsbildande företag.
Byggande av en fabrik. Att sälja råvaror är olönsamt, därför byggs en förädlingsanläggning, där ädelstenar separeras från berget, sorteras och skickas till en styckningsanläggning. Här kommer materialet att bearbetas, skäras och poleras.

Ju djupare stenen ligger, desto mer betydande blir investeringen. För att få en karat bearbetas ett ton gruvsten. Placerarna är mer generösa - ett ton sten ger från tre till fem karat.

Extraktionsmetoder

Fram till 1800-talet bröts diamanter med spade, krattade flodsand och tvättade stenen på brickor. Idag är processen mekaniserad, utvinningsmetoderna är gruva och stenbrott (dagbrott). Hur diamanter bryts beror på bergets djup.

Karriär

Diamanter koncentrerade inte djupare än 600 m bryts i stenbrott. De borrar hål som sprängämnen placeras i. De spränger den och lastar dumper med det utskjutna stenen på väg till processanläggningen.

Idag finns det flera stora regioner i världen med produktion i industriell skala. Toppranking i världen (%):

Ryssland – 22;
Australien - 20;
Botswana – 19;
Kongo – 17;
Kanada – 10.