☰

Как добываются алмазы. Как производится добыча алмазов? Без огранки - ты стекляшка, а с огранкой - миллион

Как добывают алмазы?

Алмазом принято считать наиболее твердый природный минерал из всех известных, молекулярно являющийся формой углерода. Среди драгоценных камней алмаз прочно занимает одно из самых главных мест, а ограненные алмазы, или бриллианты, считаются самыми главными драгоценностями. Как добывают алмазы?

Природа и месторождения алмазов

По своей природе алмаз является очень твердым диэлектриком, который обладает высокой износостойкостью и упругостью, а также способностью к люминесценции. Подавляющее число алмазов имеет желтый или коричневый цвет, но в природе также встречаются розовые, зеленые, синие и даже красные алмазы (в мире насчитывается порядка 10 таких алмазов). Алмазы применяют в изготовлении сверл и резцов, в ядерной промышленности, а также при производстве микроэлектроники для компьютеров и часов.

Прежде чем понять, как получают алмаз, нужно знать природу образования этих драгоценных камней. Современные ученые придерживаются мантийной теории происхождения алмазов, согласно которой углеродные атомы формируются в алмазную кристаллическую решетку под большим давлением под землей на глубине больше 200 км. Впоследствии такие алмазные породы выталкиваются вулканической магмой на поверхность земли в так называемых «трубках взрыва». Помимо этого, эти драгоценные камни встречаются в речных россыпях, поэтому в горной промышленности такие залежи алмазов принято считать вторичным типом алмазного месторождения.

Изначально алмазы добывались на протяжении многих столетий именно из россыпей в Индии в легендарных копях Голконды, но к XVIII веку индийские алмазные месторождения истощились. С 1725 года главной алмазодобывающей страной стала Бразилия, которая поставляла алмазные кристаллы высокого качества из разветвленной сети речных россыпей. Но через 150 лет добыча алмазов кардинально поменялась благодаря тому, что в 1867 году в Южной Африке в местечке Кимберли была найдена первая «трубка взрыва». Именно поэтому в дальнейшем месторождения алмазов стали называть кимберлитовыми трубками, а современная алмазодобывающая промышленность целиком и полностью построена на добыче алмазов из кимберлитовых и лампроитовых трубок.

Сейчас в мире насчитывается около 35 алмазодобывающих стран, среди которых лидирующими считаются Ботсвана, Россия, Канада, ЮАР. Ангола и Намибия. В России самыми богатыми считаются месторождения алмазов в Якутии, Архангельской области и Пермском крае.

Этапы добычи алмазов

Добыча алмазов считается очень затратным и сложным процессом, который первоначально требует больших финансовых вложений. Для того чтобы понять, как добывают алмазы, нужно рассмотреть все этапы организации добычи алмазов от начала до конца:

  • Разведывательный этап. Не один год, а иногда и десятилетие уходит на то, чтобы сначала найти месторождение алмаза и добыть первый его экземпляр, подтверждающий залежи драгоценного камня именно на этой территории.
  • Инфраструктурный этап. После подтверждения запасов алмазов, подготавливается площадка, на которой будет происходить разработка камня, закупается техника и все необходимое оборудование, создается жилая инфраструктура для людей, которые будут заниматься добычей и обработкой камня. Так, для подготовки площадки используют следующие способы:
    • если кимберлитовая трубка залегает на дне океана, то последующая добыча алмазов будет совершаться при помощи специальных роботов, оснащенных электронным управлением, которые при извлечении горной породы сразу же находят драгоценные камни и упаковывают их в закрытые контейнеры;
    • если кимберлитовая трубка находится глубоко под землей, то разработка алмазов ведется с использованием закрытых подземных рудников, что считается чрезвычайно опасным и сложным производством алмазов, которое требует еще больших вложений.
  • Фабричный этап. Как только будет создана вся необходимая инфраструктура, начинается строительство обогатительной фабрики, где алмазы будут извлекаться из горной породы. Кроме этого, руководство занимается подбором персонала, который будет обслуживать все стадии алмазодобывающего процесса.
  • Добывающий этап. Этот этап считается одновременно заключительным и начинающим, ведь именно на нем запускается все производство от добычи до обработки алмазов. Как добывают алмазы на этом этапе? Согласно распространенной технологии добычи и обработки алмазов, весь процесс состоит из следующих этапов:
    • первичное размельчение руды до объемов 50-150 мм, просеивание и сортировка руды на алмазный кимберлит и сопутствующую породу (этот этап совершается на самом руднике с помощью специальных мобильных установок);
    • вторичное размельчение руды до объемов 1-32 мм, просеивание, сортировка руды на 4 категории чистого алмазного кимберлита (1-4 мм, 4-8 мм, 8-16 мм, 16-32 мм) и отделение его от сопутствующих пород (этот этап совершается на фабрике);
    • отправка в сортировочный цех, где с помощью специальной технологии происходит окончательный осмотр и отбор алмазов по диаметру, классу и весу.
  • Как правило, после завершения процесса сортировки, извлеченные при помощи различных технологий, алмазы становятся предметом торговли.

Технологии добычи алмазов

  • Как получают алмаз? Среди современных технологий отделения и сортировки алмазов особой популярностью пользуются следующие:
  • Использование жировых установок. Жировые установки считаются довольно примитивными, так как при сортировке алмазов используются столы, покрытые слоем жира, на которые пускают алмазный кимберлит, смешанный с водой. В результате горная порода уносится вместе с водой, а алмазы, прилипшие к жировой поверхности, собираются вручную.
  • Использование рентгеновских установок. Рентгеновские установки считаются более совершенными, так как при облучении руды алмазы начинают светиться голубым светом, что приводит в действие пневматический толкатель, автоматически отсекающий драгоценные камни.
  • Использование электромагнитных установок. Так как алмаз практически не притягивается магнитами, а горная порода, в которой его находят, наоборот, имеет значительную степень магнитного излучения, то при помощи электромагнитных установок драгоценные камни легко отделяются от горной руды.
  • Использование суспензионных установок. Этот способ применяют при извлечении драгоценных камней из алмазных россыпей путем помещения алмазосодержащей породы в жидкость с большой плотностью (ферросицилий). При этом тяжелые камни уходят на дно, а легкие остаются на поверхности и впоследствии проходят стадию обогащения.
  • Использование установок с пенным флотатором. Этот способ используется в производстве алмазной пыли, когда горную алмазосодержащую породу перерабатывают в цехах с жерновами. Так как кимберлит имеет меньшую твердость, то полученную алмазную пыль извлекают при помощи установки с пенным флотатором.

К настоящему времени алмазы найдены на всех континентах Земли, в том числе и в Антарктиде, где обнаружены осколки железного метеорита с алмазами. Возраст природных алмазов, согласно оценкам, насчитывает более 100 млн. лет.

Алмаз относится к числу важнейших и ценнейших полезных ископаемых. Месторождения алмазов подразделяются на две большие группы: коренные (первичные), связанные с магматическими горными породами, и россыпные (вторичные), возникшие при разрушении коренных месторождений. Коренными месторождениями алмазов являются кимберлиты и лампроиты, во всем мире они приурочены к древним платформам — Индийской, Китайской, Сибирской, Восточно-Европейской, Австралийской. Из россыпей можно выделить следующие геолого-генетические типы, источники которых могут быть объектами рентабельной добычи алмазов: делювиальные, пролювиальные, аллювиальные и морские (прибрежно-морские и шельфовые).

Первоначально алмазы находили только в россыпях и практически всегда случайно. Высказывались догадки о коренных источниках этого минерала, но его систематическими и целенаправленными поисками никто не занимался. Лишь после открытия первых алмазов в речных отложениях Южной Африки старатели неожиданно наткнулись на их скопления вдали от рек. Они не подозревали, что имеют дело с коренными залежами алмазоносной породы и называли их просто «сухими алмазными копями» в отличие от «мокрых копей», расположенных в руслах рек. Первая «сухая копь» была обнаружена в 1870 году и названа Ягерсфонтейн. В том же году и следующем были найдены и другие копи, в том числе Колесбергская копь, или Нью Раш, переименованная в 1873 году в Кимберли.

Но первые коренные месторождения алмазов нашли не в Африке. Ученые доказали, что первое коренное месторождение алмазов было найдено в Индии задолго до открытия южноафриканских кимберлитов. Таким образом, в настоящее время старейшими из действующих коренных месторождений алмазов являются индийские, но, по некоторым оценкам, ежегодно там добывают всего лишь около 15 тысяч карат.

Примерное распределение алмазных ресурсов между коренными источниками и россыпями — соответственно 85% и 15%, поэтому важнейшими источниками промышленной добычи алмазов являются кимберлитовые и лампроитовые трубки. Трубками они называются, потому что алмазоносная порода сосредоточена в объеме, напоминающем конусообразную трубку.

Кимберлитовая трубка — коренное месторождение алмазов

Кимберлитовая трубка представляет собой гигантских размеров столб, оканчивающийся в верхней части раздувом конической формы. С глубиной коническое тело сужается, напоминая по форме гигантскую морковь, и на какой-то глубине переходит в жилу. Кимберлитовые трубки — своеобразные древние вулканы, наземная часть которых в большой степени разрушена в результате эрозионных процессов. Одна из самых больших алмазоносных трубок находится в Танзании — трубка рудника «Мвадуи». Она занимает площадь длиной более 2,5 км и шириной более 1,5 км. Кимберлитом называется ультраосновная горная порода брекчиевидного строения, которая состоит из оливина, флогопита, пиропа и других минералов. Имеет черный цвет с синеватым и зеленоватым оттенком. В настоящее время известно свыше 1500 тел кимберлита, из которых 8-10% — алмазоносные породы.

По оценкам специалистов, около 90% запасов алмазов коренных источников сосредоточены в кимберлитовых трубках, а около 10% — в лампроитовых трубках.

Алмазоносный лампроит впервые открыт в Австралии в 1976 году. Это отличный от кимберлитов генетический тип месторождений алмазов. Лампроиты географически бывают связаны с кимберлитами, в составе тех и других много общего, но есть и существенные различия. Лампроит отличается от кимберлита высокой концентрацией титана, калия, фосфора и некоторых других элементов. Вместе с этим, нет существенных различий между алмазами этих двух типов магматитов. Месторождение трубки Аргайл обладает самыми большими запасами алмазов в мире. Только около 5% алмазов из лампроитов могут быть использованы в ювелирной промышленности, остальные используются в технических целях. При этом трубка Аргайл является главным источником редких розовых алмазов. Помимо Австралии лампроиты известны в Бразилии, в нашей стране — Карелии и Кольском полуострове.

Существует особенность размещения коренных месторождений алмазов — их приуроченность к труднодоступным необжитым территориям. Если с этих позиций рассмотреть местоположение практически всех известных ныне алмазоносных кимберлитовых и лампроитовых трубок, то получается следующая картина. Первые алмазоносные кимберлитовые трубки в Южной Африке были открыты в ее центральной части, где до 70-х годов 19-го века лишь отдельные буры-колонисты пытались осваивать африканский буш под сельскохозяйственные угодья. Никаких солидных поселений в этих районах в то время не было. Города Кимберли и Йоханнесбург возникли позже: первый после начала освоения алмазных месторождений, второй — вблизи крупнейшего золоторудного. В Лесото природа спрятала кимберлиты высоко в горах, куда можно добраться лишь пешком или на лошадях. Алмазоносные кимберлиты этой страны называют самыми высокогорными в мире. Кимберлитовые трубки Ботсваны (Орапа и Джваненг) — крупнейшие в мире — размещаются в безводной знойной пустыне Калахари, где они к тому же покрыты многометровой толщей песков. То же самое относится и к алмазным месторождениям других африканских стран — Танзании, Гвинеи, Анголы, Сьерра-Леоне, Мали и др.

Немногочисленные выходы алмазоносных кимберлитов Индии локализованы в пределах пустынной территории шт. Мадхья-Прадеш и других штатов. Даже в такой перенаселенной стране, как Китай, и то алмазоносные кимберлиты располагаются в относительно необжитых местах.

В особенно неблагоприятных климатических и географических условиях сосредоточены алмазоносные кимберлиты в северном полушарии. Якутия — территория вечной мерзлоты, Архангельск — заболоченная тайга, низкие температуры зимой. Алмазные месторождения Канады находятся на севере Американского континента, в местности, где отсутствовали населенные пункты и какая-либо инфраструктура. К тому же там 75% кимберлитовых тел располагаются под озерами.

Россыпные месторождения алмазов образуются в основном за счет размыва коренных кимберлитовых трубок. Россыпи размещаются возле коренных месторождений в пределах кимберлитовых районов и полей или возникают на удалении от этих районов в благоприятных для россыпеобразования геолого-структурных условиях, создавая самостоятельные алмазоносные россыпные районы и поля. При этом изменяется морфология кристаллов, происходит их дифференциация по крупности и пр. Ввиду того, что алмаз обладает особой абразивной стойкостью, он может переноситься на большие расстояния от коренного источника, иногда на тысячи километров (например, прибрежно-морские россыпи Юго-Западной Африки). Если рассматривать всю совокупность находящихся в коренном источнике по абразивной стойкости кристаллы и их сростки, то при транспортировке их неустойчивая часть разрушается. Поэтому алмазы из россыпей, даже расположенных вблизи от коренного источника, по качеству превосходят алмазы из кимберлитов этой трубки. В процессе даже недалекого переноса уничтожается часть сростков, камней с различными дефектами, что приводит к возрастанию доли ювелирных алмазов.

Добыча алмазов – затратный процесс, требующий дорогостоящего оборудования и современных технологий. Но эти самородки стоят того, так как являются самыми драгоценными камнями в мире.

Месторождение алмазов

Алмаз – это самый твердый минерал, основой химического состава которого является углерод. Алмаз является хорошим диэлектриком, обладает высокой износостойкостью и способностью к свечению. Чаще всего минералы встречаются желтого или коричневого цвета, однако в природе есть розовые, зеленые, голубые и красные самородки.

Эти загадочные и чудесные камни образуются в результате большого давления и температуры в недрах земли на глубине около 400 м. На поверхность драгоценные частицы попадают вместе с извергаемой магмой при извержении вулканов. Таким образом получаются первичные месторождения ценных минералов, которые называют кимберлитовыми трубами.

Вторичные месторождения камней – это россыпи, которые образуются при эрозии почв. При этом камни вымываются из первичных месторождений и попадают на прибрежное дно рек и морей.

Впервые самородки были обнаружены в 9 веке до н.э. в Индии. Добыча камней производилась в этой стране до 18 века, пока алмазные залежи полностью не истощились. Сейчас лидирующие позиции в добыче драгоценностей занимают Бразилия и страны Южной Африки.

Крупнейшие страны, которые участвуют в мировой добыче алмазов:

  • Ботсвана;
  • Ангола;
  • Россия;
  • Конго;
  • Намибия;
  • Гвинея;
  • Гана;
  • Южно-Африканская Республика.

Небольшое скопление кимберлитовых пород встречается в области полярного круга, пустыни Сахара, в Австралии, Канаде и странах Дальнего Востока. Всего насчитывают около 35 стран, которые занимаются добычей драгоценностей.

По итогам 2007-2008 гг. Россия занимала первое место по объему добычи минералов. Первые самородки были найдены в 1829 году на Урале, однако промышленная добыча ведется в нашей стране с 1954 года. Кимберлитовая трубка «Зарница» – первое коренное месторождение в СССР. В настоящее время добыча алмазов широко ведется в таких регионах: Республика Саха, Пермская и Архангельская области.

До конца 19 века добыча алмазов велась открытым способом. Карьеры на кимберлитовых трубках достигали очень большой глубины, что представляло опасность самого процесса. Позже кимберлитовые трубки стали разрабатывать комбинированным способом: верхнюю часть безопасной глубины – открытым способом; а нижнюю часть – подземным способом. Подземный метод более сложный.

Мировое производство минералов возросло с 1980 года в несколько раз, но драгоценные камни по-прежнему считаются дефицитными. Это связано с большой трудоемкостью, дорогостоящим оборудованием и значительными трудовыми и временными ресурсами.

Во всем мире найдено около 12000 алмазных месторождений, из которых только 1% содержит достаточное количество алмазов, чтобы оправдать процесс добычи с экономической стороны.

Чтобы добыть драгоценный минерал весом в 1 карат, необходимо переработать 1 т горной породы!

Как добывают алмазы

Данный процесс состоит из таких главных этапов:

  1. Разведка.
  2. Подготовка площадки и необходимого оборудования.
  3. Строительство фабрики.
  4. Добыча камней.

Чтобы разведать местонахождение алмазов, уходит не один год и даже не одно десятилетие.

Как только диагностика подтвердила залежи минерала в той или иной местности, специалисты начинают:

  • подготавливать площадку, на которой будет производиться обработка камней;
  • закупать оборудование;
  • разрабатывать инфраструктуру для рабочих и остальных людей, принимающих участие в процессе.

Технологическая оснастка зависит от способа добычи камней. Если кимберлитовая трубка залегает на дне океана, то добыча драгоценных камней будет совершаться с помощью роботов на электронном управлении. Роботы извлекают горные породы, в которых содержатся алмазы, и упаковывают их в контейнеры.

Если кимберлитовая трубка находится под землей, то минералы добывают путем закрытых подземных рудников. Данный способ является дорогим и сложным.

Обустройство фабрики начинают, когда вся инфраструктура готова. На данном заводе извлекают драгоценные камни из горных пород и ведут дальнейшую обработку минералов.

Извлечение алмазов и их обработка имеет определенную технологию:

  1. Вначале первично размельчают руду до 50-150 мм.
  2. Просеивают данную смесь и сортируют ее на алмазный кимберлит и другую породу, которая была сопутствующей. Данный процесс совершают еще на самом руднике с помощью специальных установок.
  3. Далее производят вторичное измельчение руды до 1-32 мм, которое затем просеивают и сортируют на 4 категории. Алмазы в чистом виде сортируют по размеру частиц: 1-4 мм; 4-8 мм; 8-16 мм; 16-32 мм. Сортировка чистого минерала, а также отделение сопутствующих примесей производятся уже на фабрике.
  4. Завершающей стадией является отправка алмазов в сортировочный цех, где производят окончательный осмотр и отбор камней по размеру, весу и классу.

Обработанные камни отправляют на мировой рынок торговли драгоценностями.

Способы отделения алмазов из горных пород

Добыча мелких алмазных камней из горных пород путем просеивания – неэффективный и трудоемкий процесс. Чтобы понять, как добывают алмазы, нужно рассмотреть несколько технологий, осуществляющих отделение драгоценностей из общей массы пород. Итак, существуют такие методы получения драгоценных частиц:

  1. Жировые установки. Данное оборудование представляет собой специальные столы, покрытые жиром. На эти поверхности высыпают алмазный кимберлит, разведенный в воде. В результате этого драгоценные камни прилипают к столу, а горная порода вместе с водой уносится прочь. Прилипшие частицы собирают затем вручную. Это считается примитивным методом добычи самородков.
  2. Рентгеновские установки. Суть способа состоит в том, что горную руду облучают рентгеновскими лучами, при этом алмазные частицы начинают светиться голубым. Автоматически срабатывает пневматический толкатель, который отсекает драгоценные минералы из общей массы.
  3. Электромагнитное оборудование. Данная технология основана на том, что алмаз практически не притягивается магнитом, в отличие от частиц горной породы, в которой содержатся драгоценности. Поэтому магнит притягивает элементы горной породы, а алмазы сами отсеиваются из нее.
  4. Суспензионные установки. С помощью этого метода извлекают драгоценные камни из алмазных россыпей путем опускания горной массы в жидкость большой плотности – ферросилиций. В результате этого тяжелые частицы уходят на дно, а легкие фракции алмазов остаются на поверхности.
  5. Использование пенного флотатора. Этот метод применяют при отделении алмазной пыли, которая образуется в перерабатывающих цехах. Суть метода состоит в том, что алмазные частицы с меньшей твердостью извлекаются установкой с пенным флотатором.

Добыча алмазов распространена по всему миру, спрос на камни постоянно растет.

Алмазы – одна из ценнейших горных пород планеты. Находимых в нескольких регионах, добывается разными способами. Люди многих профессий, от геолога до ювелира, трудятся, чтобы алмаз стал бриллиантом.

Для возникновения алмазных кристаллов необходимы условия:

  1. Глубина от 100 км.
  2. Температура не ниже 1100°С.
  3. Давление не менее 35 килобар.

Природные процессы создают виды месторождений:

  • Коренное. Наверх алмазы выносил поток магмы при извержении вулканов. Пузырьки газа в породе лопались, образуя трубки с темно-голубоватой породой внутри. Её назвали кимберлитом, а алмазоносные трубки кимберлитовыми – по месту первого обнаружения – южноафриканской провинции Кимберли.
  • Рассыпное. Тысячелетиями воздух разрушал трубки. Осадки и ручьи смывали с гор щебень, гальку, алмазы, создавая поля-россыпи.
  • Импактное. Появились на местах падения метеоритов.

По миру разбросаны тысячи трубок, но для промышленной разработки пригодны немногие. Редчайшие метеоритные алмазы оставляют для исследования учёным.

Технологический цикл

Добыча алмазов – проект, требующий финансовых инвестиций. Средства нужны на геологоразведку, технику, строительство обогатительного предприятия, оплату труда работников, подготовку залежей.

Технология работы предусматривает следующие этапы:

  • Геологоразведка. На неё уходят месяцы или годы. Когда драгоценные кристаллы обнаружены, проводятся расчёты, подтверждающие, что это солидное месторождение, а не единичные находки.
  • Покупка оборудования. не добывают вручную, нужна техника для обустройства шахты, транспорт для перемещения породы.
  • Создание инфраструктуры. На месторождении задействованы люди, которым нужно где-то жить, питаться, лечиться. Часто рудник становится градообразующим предприятием.
  • Строительство фабрики. Реализация сырья невыгодна, поэтому сооружают обогатительное предприятие, на котором драгоценные камушки отделяют от породы, сортируют и отправляют на гранильное предприятие. Здесь материал обработают, огранят и отшлифуют.

Чем глубже залегает порода, тем солиднее капиталовложения. Для получения одного карата перерабатывают тонну шахтной породы. Россыпи щедрее – тонна породы даёт от трёх до пяти карат.

Способы добычи

До XIX века алмазы добывали лопатой, разгребая речной песок и промывая породу на лотках. Сегодня процесс механизирован, способы добычи – шахтный и карьерный (открытый). На то, как добывают алмазы, влияет глубина залегания породы.

Карьер

Алмазы, сосредоточенные не глубже 600 м, добываются в карьерах. Бурят скважины, в которые закладывают взрывчатку. Взрывают, выброшенной породой загружают самосвалы, идущие на обогатительную фабрику.

Сегодня в мире несколько главных регионов с промышленными масштабами добычи. Мировой топ рейтинга (%):

  • Россия – 22;
  • Австралия – 20;
  • Ботсвана – 19;
  • Конго – 17;
  • Канада – 10.