Primjena dijamanata u industriji. Područje primjene dijamanata. Kamen sa drevnom istorijom

Više od dvije stotine godina dragulj koriste ljudi. Njegova primjena nije ograničena na stvaranje lijepih nakit, koji su namijenjeni isključivo ljepoti. Upotreba dijamanta u sadašnjoj fazi razvijena je u oblasti medicine, industrije i drugih grana ljudske djelatnosti, gdje donosi ogromne koristi.

Korisna svojstva dijamanata

Budući da su tehničke karakteristike i svojstva ovog kamenja jedinstvena, ne čudi što je upotreba dijamanata sve šira. Dijamant je modifikacija hemijskog elementa ugljenika i je najteža supstanca na svetu . Prema općeprihvaćenoj Mohsovoj skali u gemologiji, ima najveću ocjenu od deset bodova. Međutim, ne treba zaboraviti na povećanu krhkost dijamanata. Bilo koji proizvod napravljen od njih ne smije se naglo ispustiti ili njime neoprezno rukovati.

Zbog svoje visoke toplotne provodljivosti, dijamant se polako zagreva . Osim toga, ima tako vrijedna svojstva kao što su visoka elastičnost I nizak procenat kompresije . Topi se na 2000°C pod pritiskom od 11 GPa, a gori na temperaturi od oko 800°C. Kada se sagori, ugljik koji čini dijamant postaje ugljični dioksid, a ako se gorenje dogodi u okruženju bez kisika, tvar postaje grafit. Što se tiče mogućnosti obrnutog procesa, ovdje je sve mnogo složenije i gotovo se ne koristi u praksi.

Upotreba dijamanata u nakitu

Koliko god to čudno zvučalo običnim ljudima, ne koristi se svo iskopano kamenje u nakitu. Ukoliko je kvalitetno izrađen i prekrasna dekoracija, mora da je veoma Visoka kvaliteta: po mogućnosti sa minimumom mikropukotina i stranih inkluzija. Mineral koji se koristi za izradu nakita mora biti providan, sa minimalnom količinom sivkastih nijansi.

Kako se dijamanti režu za proizvodnju brilijanata i čime? Polirani su i polirani samo istim dijamantima. Ova jednostavna tehnika otkrivena je u Indiji kada je jedan od draguljara, nakon što je protrljao jedan dijamant o drugi, otkrio da su oba počela da blistaju i sjaje. Zanimljiva činjenica je da je tehnika brušenja dijamanata dugo bila tajna. Ludwig Berkem je postao prvi Evropljanin koji je, nezavisno od Indijanaca, počeo da obrađuje kamenje na isti način.

Dijamantsko piljenje je tehnika koja se pojavila mnogo kasnije od poliranja i rezanja. U početku su se za testerisanje koristili komadi čelične žice, ali je to dugo trajalo. Moderne metode piljenja dijamanata pomoću brončanih rezača značajno ubrzavaju i olakšavaju proces. Ovaj rezač sadrži specijalnu emulziju sa dijamantskom prašinom.

Dijamanti koji su obrađeni nazivaju se briljanti. Nakon toga ih procjenjuju gemolozi, a kamenje se šalje na aukcije.

Primjena dijamanata u proizvodnji

Ne koristi se svo kamenje u proizvodnji. Oni dijamanti koji se kopaju u prirodnim nalazištima su veoma skupi, pa je njihova upotreba u velikim industrijskim količinama nemoguća i ne opravdava se.

U sadašnjoj fazi, umjetni dijamant se proizvodi na tri metode:

  • iz pare, hemijskim taloženjem;
  • pod visokim pritiskom i temperaturom;
  • subverzivna sinteza sa imitacijom prirodnih uslova (detonira se eksploziv koji sadrži ugljik).

Od čega se prave dijamanti? Sva svojstva koja ima dijamantski kamen podjednako su dobra kada se koristi, ali za industrijski sektor odlučujući faktor je tvrdoća kamena. Prilikom rezanja ili bušenja pomoću dijamantskih strugotina, materijal se reže vrlo pažljivo i u njemu se ne stvaraju mikropukotine. Svaki alat obložen dijamantskim čipovima ima veću produktivnost i odličan kvalitet rezanja.

U Rusiji je tokom čitavog perioda tokom kojeg se dijamant koristio u industrijskom sektoru proizvedeno oko 1.500 vrsta alata sa takvim premazom. To uključuje makaze za rezanje metala, rezače stakla i alate za brušenje. Odlikuje ih visoka preciznost rezanja, a brzina rada pri njihovoj upotrebi je mnogo veća.

Naravno, takav alat je prilično skup i može se postaviti pitanje zašto ga trebate kupiti ako možete koristiti jeftinije analoge. Međutim, praksa pokazuje da, na primjer, tako radno intenzivan proces kao što je rezanje betona bez dijamantnog alata može potrajati dugo, dok posebna oprema uvelike olakšava cijeli proces.

Prilikom bušenja naftnih bušotina široko se koriste dijamantske bušilice (ili bušilice), posebno ako je potrebno izbušiti rupu malog promjera. Dijamantsko bušenje je neophodno u izgradnji vodovodnih i kanalizacionih sistema.

Zbog činjenice da se umjetni dijamanti danas naširoko uzgajaju i koriste, njihova upotreba je dostupna u svim oblastima: od teške industrije do medicine i svemira. U svemirskom sektoru, dijamantski premaz se koristi za povećanje čvrstoće. aviona. Hirurški skalpeli su specijalni instrumenti koji zahtevaju povećanu preciznost i visok kvalitet rada, baš kao i stomatološka oprema. Stoga je dijamantski premaz za njih odavno postao nezamjenjiv.

Dijamanti se koriste kao zaštitni elementi u oblastima hemije i fizike – prvenstveno zato što kiselina može da rastvori bilo koju drugu supstancu, ali dijamant ostaje netaknut kada se stavi u nju. Ovo može izgledati iznenađujuće, ali dijamanti se koriste za prijenos električnih signala kroz kablove u području telekomunikacija i elektronike. Kablovi koji sadrže dijamante su vrlo otporni na utjecaje okoline i imaju visoku otpornost na habanje.

Dijamanti se također široko koriste u astronomskoj optici - kao zaštitni agens za optičke instrumente.

Opseg industrijske primjene dijamanata je vrlo širok i zahvaljujući nevjerovatnom i korisna svojstva ovaj kamen, može se shvatiti da se dugo koristio ne samo za stvaranje nakit, ali donosi i široku korist ljudima u različitim područjima njihovog djelovanja.

Upotreba dijamanta počela je prije više od dva stoljeća. Sve do sredine 20. vijeka korišteni su kao materijal za izradu nakita. Zanimljivo je da za rezanje jednog dijamanta uzimaju drugi dijamant. Posebna čvrstoća materijala ne dopušta rad na njemu uz pomoć kristalnih formacija drugih minerala. Naučnici, mineralozi, fizičari i hemičari već dugo proučavaju svojstva stijene. Identificirali su sve ograničavajuće karakteristike i pronašli mogućnost korištenja kamena u različitim proizvodnim područjima.

Uzorak vrijednog minerala je alotropska promjena ugljika. Svaka osoba ima priliku da postane vlasnik svog komada. Ovo je grafit obične olovke. Pri određenom porastu temperature pretvara se u grafit. Ako stavite kamen u Mohsovu tabelu tvrdoće, on će zauzeti gornju liniju, 10. Nauka još nije identifikovala veću tvrdoću, a stijene jače od dijamanta još nisu pronađene. Ostale karakteristike minerala:

  • gustina - do 3,4-3,5 g/cc;
  • toplotna provodljivost - do 2,3 hiljade W;
  • indeks trenja na metalnoj površini – 0,1;
  • gornji sloj je plinski film u adsorbiranom stanju;
  • pri uklanjanju gornjeg sloja (filma), koeficijent trenja se povećava na 0,5;
  • nizak koeficijent sposobnosti da izdrži kompresiju;
  • visok modul elastičnosti strukture.

Kristal se može rastopiti ako se postigne nivo pritiska od 11 GPa, indeks topljenja je 4 hiljade stepeni. Kamen počinje da gori na temperaturi od 800 hiljada stepeni, proces se odvija na vazduhu. Dijamant gori, ne ostavljajući ostatke, ali proizvodi ugljični dioksid.

Plamen kada gori je plave boje. Drugačiji rezultat se dobija pri grijanju bez pristupa zračnim masama. Temperatura - 2 hiljade. Dragulj se pretvara u grafit, raspada se, stvarajući zvukove slične pamuku. Termodinamika je u ovom slučaju anomalne prirode.

Naučnici su pronašli upotrebu dijamanata u modernim industrijama i razvoju tehnologija.

Područja primjene

Postoji mnogo područja za korištenje svojstava materijala. Možete navesti glavne i najpopularnije.

Svi znaju upotrebu dijamanata u nakitu za izradu nakita. Ali njegova upotreba nije ograničena na ovo. Danas je neophodan u industriji, medicini, astronomiji i nuklearnoj fizici. A ovo je samo opća ideja kakve mogućnosti imamo s otkrićem ovog minerala. Pročitajte dalje o tome šta je kamen, koja svojstva ima i šta daje svetu.

Prirodne i druge karakteristike minerala

Većina ovog kamenja iskopanog u prirodi su industrijski dijamanti. Ime su dobili po grčkom Adamasu - neuništivi ili svemoćni. Dijamant je 99% ugljenika, sa 1% nečistoća. Oni su ti koji utiču na nijansu minerala.

Čisti dijamanti se praktično nikada ne nalaze u prirodi. Njihova boja se mijenja zbog nečistoća: kroma, titana, vanadijuma, mangana. Tehničko kamenje je ono koje ima bilo kakve nedostatke i nije pogodno za obradu nakita.

Dijamant se smatra najtvrđim mineralom, a njegova gustina je tri grama po cm kubnom. 150 puta je tvrđi od korunda i 1500 puta tvrđi od kvarca.

Ali tvrdoća nije sinonim za neuništivost. Prirodno kamenječesto imaju pukotine, što ih čini neprikladnim za obradu nakita. Dakle, u 15. stoljeću dogodio se neugodan incident: u pokušaju da čekićem testiraju dijamante na čvrstoću, plaćenici su uništili ogromnu kolekciju. Njegov vlasnik je bio Karl Smjeli.

“Daska” i “kamenje čiste vode”: karakteristične karakteristike

Industrijske dijamante, zvane "borets", ljudi koriste u mnogim područjima. O tome ćemo vam reći kasnije. Kamenje namijenjeno za nakit - dijamanti - svoju ljepotu dobija tek nakon rezanja. Ali nekvalitetni minerali se ne mogu prerađivati.

Ima smisla rezati samo dijamante koji nemaju vidljive nedostatke: pukotine, očigledne inkluzije, oštre promjene u boji. Ostatak se koristi za izradu ogrlica, prstenja i drugog ne baš sofisticiranog nakita.

Priroda nije nameravala da dijamant bude dragulj. Među izvađenim kamenjem najveći dio je bočni dio. Prevedeno s francuskog - "inferioran". Njegov poboljšani pandan je karbonado, izdržljiv mineral crne boje i ružnog oblika. Ima najnaprednije pokazatelje čvrstoće i otpornosti na habanje.

Koje karakteristike su traženije?

Dakle, o kojim karakteristikama je riječ? Svi znaju da su dijamanti napravljeni od ugljenika. Ali isto hemijski sastav kod grafita. Međutim, područja njegove primjene su potpuno različita. Hajde da to shvatimo.

Dijamanti su najtvrđi minerali na planeti, mjere 10 po Mohsovoj skali. A ovo je najveći mogući pokazatelj. Mineral ima izuzetno visoku toplotnu provodljivost: 2300 W. Štaviše, njegov koeficijent trenja je samo 0,1.

Tako malo trenje je zbog prisustva tankog filma adsorbiranog plina na površini dijamanta. Da nije bilo, cifre bi se povećale pet puta. Možete istopiti kamen stvaranjem pritiska od 11 hPa i temperature od 4000 stepeni. Dijamant ima najniži omjer kompresije s najvećim modulom elastičnosti. To nam omogućava da od njega napravimo mnoge stvari koje su neophodne u industriji.

Klasifikacija kvaliteta

Dijamanti za nakit su prekrasni veliki dijamanti koji imaju malo ili nimalo boje. Sve ostalo kamenje je klasifikovano kao tehničko. U pravilu se radi o tamnim, neispravnim uzorcima koji se ne mogu rezati. Prije nego što su ljudi naučili da ih koriste, do 80% minerala je odbačeno tokom rudarenja.

Danas se koriste u gotovo svim sferama čovječanstva. Ali, ovisno o početnom kvalitetu, dijele se u tri grupe (klasifikacija je vrlo proizvoljna). Prva kategorija uključuje dijamante kojima se može dati određeni oblik. Kasnije se koriste za izradu alata za rezanje metala.

Druga grupa uključuje kamenje koje ne zahtijeva obradu. U ovom slučaju, područje primjene dijamanata su dijamantske olovke i burgije. Treća kategorija uključuje abrazivne kristale koji imaju značajne nedostatke. Daju im se u obliku praha.

Gdje su ploče tražene?

Upotreba dijamanata je uobičajena u metaloprerađivačkoj industriji. Od njih se izrađuju vrhovi za bušilice i glodalice. Ovo je neophodno za glodanje i fino struganje tvrdih i super tvrdih materijala. Zahvaljujući njima, kvaliteta i produktivnost rada se povećava nekoliko puta.

Dijamant se također koristi u drugim područjima:

  • industrija nakita - za poliranje dragog kamenja;
  • nuklearna fizika – za snimanje brzih čestica u komorama;
  • astronomija – proizvodnja ultra-osjetljivih sočiva;
  • elektronska industrija – za toplotnu izolaciju;
  • astronomija – obavljanje istraživačkog rada.

Upotreba dijamanata omogućila je stvaranje vrhova za visokoprecizne mjerne instrumente. Nezamjenjivi su pri rezanju stakla. Materijal uključen u metalne žice kao matrice (ploče sa izbušenim rupama).

Indijska tajna: tehnika obrade najtvrđih minerala

Da bi se stvorio dijamant, dijamant se obrađuje - reže. Ali, uobičajeno drago kamenje se dobija tek nakon obrade nečim ništa manje tvrdim. Stručnjaci dugo bruse i poliraju dobivene uzorke prije nego što ih umetnu u nakit.

Tehniku ​​rezanja otkrio je u Indiji jedan od zlatara. Nakon što je trljao jedan dijamant o drugi, primijetio je da je kamenje počelo sjajiti i mijenjati oblik. Dugo vrijeme tehnologija je držana u tajnosti i Indija je bila jedini izvoznik dijamanata.

U Evropi je tehnologija rezanja postala poznata tek 1465. godine, zahvaljujući Ludwigu Berkemu. Stvorio je dijamant u obliku ruže, ali danas se ova tehnika gotovo nikad ne koristi. Ali savremeni majstori naučio kako da testeri dragi kamen da bi ubrzao rad.

Za rezanje se koristi posebna emulzija koja sadrži dijamantsku prašinu. Ranije su dijamanti rezani komadima čelične žice, što je dugotrajno.

Bušenje i sečenje: princip rada i prednosti

Većina dijamantskih alata koristi se za obradu tvrdih materijala u industrijske svrhe. Praznine su podijeljene u dvije grupe. Prvo je polje za bušenje, a drugo je polje za sečenje.

Mineral ima visoku otpornost na habanje i čvrstoću. Premazivanje alata dijamantskim čipovima produžava njihov vijek trajanja i povećava produktivnost. Kamenje se koristi za izradu mnogih alata:

  • bušilica;
  • glodalice;
  • Rezači stakla;
  • škare za metal;
  • mašine za mlevenje.

A zahvaljujući primjeni dijamantskih čipova na alate, povećava se točnost njihovog rada. Takođe, povećava se i brzina procesa rada. Oprema stvara manje buke i radnicima je potrebno manje truda da završe zadatke.

Zahvaljujući dijamantskim bušilicama i bušilicama, možete napraviti najprecizniju rupu bez straha od pukotina i strugotina. Ovo je relevantno kod polaganja vodovodnih, kanalizacionih sistema i internet kablova. Neophodan prilikom uzimanja uzoraka iz monolitnih betonskih konstrukcija.

Alternativne upotrebe

Ljudi stalno poboljšavaju postojeće tehnologije i razvijaju područja primjene starih komponenti. Ranije su se dijamanti koristili samo u proizvodnji nakita i za izradu alata. Danas je njihova potražnja mnogo veća.

Dijamanti se koriste u elektronici i telekomunikacijama tako da se preko jednog kabla mogu prenositi različite frekvencije. Zahvaljujući svojstvima minerala, optičko vlakno se ne boji promjena temperature i napona.

Dijamant se široko koristi u hemiji i fizici kao zaštitni mehanizam. Dakle, pri stvaranju optičkih sočiva, mineral ih štiti od uništenja fluorovodoničnom kiselinom. To nam omogućava da postignemo nove visine u svemirskim i planetarnim istraživanjima, kvantnoj fizici i poboljšamo laserske tehnologije.

Medicinsko polje upotrebe

Zahvaljujući gore opisanim kvalitetama, dijamant je postao nezamjenjiv materijal u medicinskom polju. Iako je ovo komparativno novo područje njegove primjene (za razliku od industrije), već je jasno da je to budućnost.

Do sada je glavno područje primjene dijamantskog praha u medicini stvaranje visokokvalitetnih instrumenata. Posebno obložen skalpel se koristi u hirurgiji kako bi rezovi bili precizniji. Neophodan je za složene operacije. Na primjer, na kičmenu moždinu ili mozak.

Osim skalpela, dijamant se koristi za izradu makaza i stezaljki. Materijal se koristi u proizvodnji stomatološke opreme. U razvoju je projekat medicinskog lasera, gdje će mineral djelovati kao provodnik.


U ovom članku:

Sada postoji ogroman broj vrsta dijamanata. U literaturi je dato nekoliko klasifikacija zasnovanih na različitim principima. Neke od ovih klasifikacija zasnivaju se na kombinaciji svojstava materijala – fizičkih i hemijskih. Klasificiraju se prema mjestu vađenja, boji i kvaliteti materijala. Raznolikost dijamanta može uključivati ​​parametre kao što su težina, prisustvo nedostataka, gustoća i ujednačenost nijansi.

Diamond in the Rough

Klasifikacija dijamanata prema težini

Težina ovog minerala mjeri se u karatima. U SI sistemu, karat je 0,2 grama. Glavna karakteristika je težina ako je kamen male veličine. Veliko kamenje se ocjenjuje prema nijansama, čistoći boje i inkluzijama. Postoje 3 vrste, u zavisnosti od njihove mase:

  • kamenje čija težina ne prelazi 0,29 karata smatra se malim;
  • srednje kamenje teži od 0,3 do 0,99 karata;
  • Svi minerali koji teže više od 1 karata smatraju se velikim.

Cijena kamenja je proporcionalna kvadratu njihove težine, ali to nije jedini parametar koji ima utjecaj.

Područje primjene

Ovisno o opsegu primjene, iskopani dijamanti se dijele u dvije kategorije:

  • tehnička raznolikost dijamanata;
  • nakit dijamanti.
  • Ploča - izrasline kristala, fragmenti i kristali nisu kvaliteta nakita. Obično su previše lagane da bi se mogle rezati. U ovu kategoriju spadaju i drugi kristali. Niska kvaliteta, na primjer, loše boje, nedostataka, pukotina ili brojnih inkluzija. Perla je neprirodni dijamant koji se za upotrebu u nakitu drobi u mrvice i koristi kao abrazivni prah.
  • Balase su sferični dijamantski sferuliti s tamno obojenom tvrdom ljuskom koja ne sadrži inkluzije.
  • Carbonado je praktično najviše poznati dijamant. Ime na portugalskom znači "karbonat". Ova vrsta dijamanta se pojavljuje kao crni agregati koji se sastoje od nepravilnih zrnaca ili malih oktaedarskih kristala. Imaju veći koeficijent otpornosti na habanje od konvencionalnih tehničkih dijamanata.

Oko 20% iskopanih dijamanata je nakit. Njihov broj je veći u aluvijalnim naslagama. Takvi dijamanti moraju ispunjavati određene kriterije: moraju biti prozirni, bez velikih pukotina ili inkluzija.

Oni se podvrgavaju rezanju, pri čemu se gubi otprilike polovina mase, ali se otkrivaju svi kvaliteti minerala. Rez koji se najčešće koristi za ovu svrhu naziva se dijamantski rez. Ali mogu se koristiti i drugi, na primjer, stepenasti, kabošon, klinovi i njihove kombinacije.

Dijamant težine 404 karata, iskopan u Angoli

Razdvajanje po boji

Boja ovog minerala se dobija usled nečistoća i inkluzija, strukturnih defekata i uticaja spoljašnjih faktora, kao što je zračenje. Boja može biti neujednačena i sastojati se od nekoliko boja. Postoje i dijamanti kod kojih samo gornji sloj ima boju. Najčešći su bledi dijamanti sa nijansama.

Vrste industrijskih dijamanata, od kojih većina (otprilike 80% svih iskopanih kamenja) imaju sljedeće opcije boja:

  • mlečno bijela;
  • siva;
  • crna.

Među dijamantima dragocjenog kvaliteta su:

  • dijamanti žućkaste boje i nijansi;
  • Dimljeni smeđi dijamanti.

Rijetke boje minerala su:

  • plavkasto;
  • zelenkasto;
  • ljubičasta.

Vrlo je rijetko pronaći dijamante koji nemaju boju. Većina njih ima suptilnu nijansu zvanu nijansa. Prozirni dijamant bez ikakvih nijansi naziva se "dijamant čiste vode". Postoji nekoliko verzija porijekla ovog pojma. Jedna od najsmješnijih je da su krijumčari kamenje navodno sakrili u posude s vodom, u kojima nije bilo vidljivo.

Čitav apsurd ove verzije leži u činjenici da se oni zapravo razlikuju u vodi. Da to ne bi bio slučaj, oni moraju imati sličan indeks loma. Indeks prelamanja vode je 1, a dijamanata 2,5. Stoga nije teško razlikovati ovaj kamen u vodi. Najvjerovatnije, termin se koristi za označavanje inherentne prozirnosti vode.

Koje su najvrednije dijamantske nijanse? Osim prozirnih, vrijedni su i dijamanti koji su obojeni jarkim bojama, koje se, kao što je već spomenuto, nazivaju fensi. Izuzetno su rijetki. Tu spadaju: zlatni i vinsko žuti dijamanti, kao i još neki rijetke boje, na primjer, crvena, trešnja, plava, ružičasta. Najrjeđe vrste dijamanata su oni sa sljedećim bojama: ljubičasta, svijetlo zelena i crna, pod uslovom da su nakita.

Rudarstvo dijamanata

Do 19. veka dijamanti su se kopali samo otvorenim kopom. Međutim, nakon toga su otkrivene kimberlitne cijevi, što je bilo neophodno nova tehnologija proizvodnja Žila koja sadrži dijamante ide duboko u zemlju, te je u vezi s tim odlučeno da se razviju metode podzemnog rudarenja.

Postoji nekoliko načina za kopanje rude.