Upotreba dijamanata u industriji. Opseg dijamanata. Kamen sa drevnom istorijom

Više od dvije stotine godina dragulj koriste ljudi. Njegova primjena daleko od toga da se ograničava na stvaranje lijepog nakit, koji su namijenjeni isključivo ljepoti. Upotreba dijamanta u sadašnjoj fazi razvijena je u oblasti medicine, industrije i drugih grana ljudske djelatnosti, gdje je od velike koristi.

Korisna svojstva dijamanata

Budući da su tehničke karakteristike i svojstva ovog kamenja jedinstvena, nije iznenađujuće da je upotreba dijamanata u porastu. 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. Nijedan njihov proizvod ne možete ispustiti naglo i nepažljivo rukovati njima.

Zbog visoke toplotne provodljivosti, dijamant se polako zagreva . Osim toga, ima tako vrijedna svojstva kao što su visoka elastičnost i nizak stepen kompresije . Topi se na 2000°C pod pritiskom od 11 GPa, a gori na temperaturi od oko 800°C. Prilikom sagorijevanja, 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 u praksi teško nalazi svoju primjenu.

Upotreba dijamanata u nakitu

Koliko god to za stanovnike zvučalo čudno, ne koristi se svo iskopano kamenje u nakitu. Ako je kvalitet napravljen od prekrasna dekoracija, mora da je veoma Visoka kvaliteta: po mogućnosti sa minimumom mikropukotina i stranih inkluzija. Mineral koji se koristi za izradu nakita treba da bude proziran, sa minimalno sivkastim nijansama.

Kako se režu dijamanti da bi se dobili dijamanti i uz koju pomoć? Polirani su i brušeni samo sa istim dijamantima. Ova jednostavna tehnika otkrivena je u Indiji, kada je jedan od draguljara, trljajući jedan dijamant o drugi, otkrio da su oba počela da sijaju i sjaje. Zanimljiva činjenica je da se tehnika brušenja dijamanata jako dugo čuvala u tajnosti. 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 bronzanih rezača značajno ubrzavaju i olakšavaju rad. Sastav takvog rezača uključuje posebnu emulziju s dijamantskom prašinom.

Dijamanti koji su obrađeni nazivaju se dijamanti. Ubuduće ih procjenjuju gemolozi, a kamenje se šalje na aukcije.

Upotreba 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 dobiva na tri metode:

  • iz pare, hemijskim taloženjem;
  • pod visokim pritiskom i temperaturom;
  • disruptivna sinteza sa imitacijom prirodnih uslova (eksplozivna tvar koja sadrži ugljik se diže u zrak).

Šta se pravi od dijamanata? Sva svojstva koja dijamantski kamen ima podjednako su dobra u njegovoj upotrebi, ali za industrijski sektor odlučujući faktor je tvrdoća kamena. Prilikom rezanja ili bušenja uz upotrebu dijamantskog zrna, materijal se reže vrlo precizno, u njemu se ne stvaraju mikropukotine. Svaki alat obložen dijamantskom zrnom ima veću produktivnost i odličan kvalitet rezanja.

U Rusiji je za cijelo razdoblje u kojem se dijamant koristio u industrijskom sektoru proizvedeno oko 1.500 vrsta alata s takvim premazom. To su makaze za rezanje metala, i rezači stakla, i alati 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 naporan proces kao što je rezanje betona, bez dijamantnog alata, može dugo trajati, 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 sada naširoko uzgajaju i koriste, njihova upotreba je dostupna u svim oblastima: od teške industrije do medicine i svemira. U svemirskoj industriji, dijamantski premaz se koristi za povećanje čvrstoće aviona. Hirurški skalpeli su specijalni instrumenti koji zahtevaju povećanu preciznost i visok kvalitet rada, kao i stomatološku opremu. Stoga je dijamantski premaz za njih dugo bio 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. Možda izgleda iznenađujuće, ali dijamanti se koriste za prijenos električnih signala kroz kablove u oblasti telekomunikacija i elektronike. Kablovi, koji uključuju dijamante, vrlo su otporni na utjecaje okoline i imaju visoku otpornost na habanje.

Također, dijamanti se široko koriste u astronomskoj optici - kao zaštitni agens za optičke instrumente.

Opseg industrijske primjene dijamanata je vrlo širok i zahvaljujući nevjerovatnom i korisna svojstva od ovog kamena, može se shvatiti da se dugo koristio ne samo za stvaranje nakit, ali i donosi dobrobit ljudima svuda u raznim oblastima 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 se za rezanje jednog dijamanta uzima drugi dijamant. Posebna čvrstoća materijala ne dopušta rad na njemu uz pomoć kristalnih formacija drugih minerala. Naučnici mineralozi, fizičari i hemičari dugo su proučavali svojstva stijene. Otkrili su sve ograničavajuće karakteristike, otkrili mogućnost korištenja kamenja u različitim proizvodnim područjima.

Uzorak vrijednog minerala je alotropska promjena ugljika. Svaka osoba ima priliku da postane vlasnik svog dijela. Ovo je grafit obične jednostavne olovke. Grafit se pretvara pri određenom porastu temperature. Ako stavi kamen u Mohsovu tabelu tvrdoće, on će zauzeti gornju liniju, 10. Nauka nije otkrila 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 indeks sposobnosti da izdrži kompresiju;
  • visok modul elastičnosti strukture.

Moguće je istopiti kristal ako se postigne nivo pritiska od 11 GPa, indeks topljenja je 4 hiljade stepeni. Kamen počinje da gori na t - od 800 hiljada stepeni, proces se odvija na vazduhu. Dijamant gori, ne ostavljajući ostatke, ali stvara ugljični dioksid.

Plamen kada gori je plave boje. Drugi rezultat se postiže kada se zagrije bez pristupa zračnim masama. Temperatura - 2 hiljade. Dragulj se pretvara u grafit, raspada se, stvarajući zvukove slične pamuku. Termodinamika se u ovom slučaju razlikuje po anomalnom karakteru.

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

Prijave

Postoji mnogo područja upotrebe svojstava materijala. Možete navesti glavne i najpopularnije.

Svi znaju upotrebu dijamanta 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 smo mogućnosti dobili otkrićem ovog minerala. Čitajte dalje o tome šta je kamen, koja svojstva ima i šta daje svetu.

Prirodne i ne samo karakteristike minerala

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

Čisti dijamanti se gotovo nikada ne nalaze u prirodi. Njihova boja se mijenja zbog nečistoća: hroma, titana, vanadijuma, mangana. Tehničkim kamenjem se naziva ono kamenje 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 nepovredivost. prirodnog kamenjačesto imaju pukotine, što ih čini neprikladnim za obradu nakita. Tako se u 15. vijeku dogodio neugodan incident: u pokušaju da čekićem testiraju čvrstoću dijamanata, plaćenici su uništili ogromnu kolekciju. Njegov vlasnik je bio Karlo Smeli.

"Daska" i "kamenje čiste vode": karakteristične karakteristike

Tehničke dijamante, zvane "ploče", čovjek koristi u mnogim područjima. O tome ćemo vam reći kasnije. Kamenje namenjeno za nakit - dijamanti, svoju lepotu dobija tek nakon sečenja. Ali nemoguće je obraditi nekvalitetni mineral.

Ima smisla rezati samo dijamante koji nemaju vidljive nedostatke: pukotine, očigledne inkluzije, oštre promjene boje. Ostatak ide na izradu ogrlica, prstenja i drugog ne baš sofisticiranog nakita.

Priroda nije zamislila dijamant kao dragulj. Među iskopanim kamenjem najviše je daska. Prevedeno s francuskog - "inferioran". Njegov poboljšani pandan je carbonado, izdržljiv crni mineral ružnog oblika. Ima najsavršenije pokazatelje čvrstoće i otpornosti na habanje.

Koje karakteristike su traženije

Dakle, koje su karakteristike? Svi znaju da su dijamanti napravljeni od ugljenika. Ali, isto hemijski sastav kod grafita. Međutim, područja njegove primjene su prilično različita. Hajde da to shvatimo.

Dijamanti su najtvrđi minerali na planeti, sa koeficijentom od 10 na Mohsovoj skali. A ovo je maksimum moguće. Mineral ima izuzetno visoku toplotnu provodljivost: 2300 vati. Istovremeno, njegov koeficijent trenja je samo 0,1.

Tako malo trenje je posljedica prisustva tankog filma adsorbiranog plina na površini dijamanta. Bez toga, brojke bi se povećale pet puta. Kamen je moguće istopiti stvaranjem pritiska od 11 hPa i temperature od 4000 stepeni. Dijamant ima najniži omjer kompresije s najvećim modulom elastičnosti. To vam omogućava da od njega napravite mnogo nezamjenjivih stvari u industriji.

Klasifikacija kvaliteta

Nakit se naziva prekrasnim velikim dijamantima koji nemaju ili gotovo da nemaju boju. 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, podijeljeni su u tri grupe (klasifikacija je vrlo uvjetna). Prva kategorija uključuje dijamante kojima se može dati određeni oblik. U budućnosti stvaraju alat za rezanje metala.

Druga grupa uključuje kamenje, čija obrada nije potrebna. U ovom slučaju, opseg dijamanata su dijamantske olovke i burgije. Treća kategorija uključuje abrazivne kristale sa značajnim nedostacima. Daju im se u prahu.

Gdje su ploče tražene

Upotreba dijamanata je uobičajena u metaloprerađivačkoj industriji. Od njih se izrađuju vrhovi za bušilice i sekače. Neophodan je 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 registraciju brzih čestica u komorama;
  • astronomija - proizvodnja ultra-osjetljivih sočiva;
  • elektronska industrija - za termoizolaciju;
  • astronomija – istraživački rad.

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 podvrgava obradi - rezanju. Ali, uobičajeni dragulji dobivaju se tek nakon obrade nečim ništa manje čvrstim. Stručnjaci dugo bruse i poliraju dobivene uzorke prije nego što ih umetnu u nakit.

Tehniku ​​rezanja otkrio je u Indiji jedan od zlatara. Trljajući jedan dijamant o drugi, primetio je da je kamenje počelo da sija i menja 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 ova tehnika se danas gotovo ne koristi. Ali savremeni majstori naučio kako piliti dragulj da ubrza rad.

Za rezanje se koristi posebna emulzija, koja uključuje dijamantsku prašinu. Ranije su dijamanti rezani komadima čelične žice, što je oduzimalo dosta vremena.

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 bušenja, a drugo je sečenje.

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

  • bušilice;
  • glodalice;
  • Rezači stakla;
  • Škare za metal;
  • brusilice.

A zahvaljujući primjeni dijamantskih čipova na alate, povećava se točnost njihovog rada. Takođe povećava brzinu toka posla. Oprema je manje bučna, a radnicima je potrebno manje truda da završe zadatke.

Zahvaljujući dijamantskim bušilicama i bušilicama, možete napraviti najprecizniju rupu bez straha od pukotina i strugotina. Ovo važi za polaganje vodovoda, kanalizacije, internet kabla. Neophodan prilikom uzimanja uzoraka iz monolitnih betonskih konstrukcija.

Alternativne upotrebe

Ljudi stalno poboljšavaju stvorene tehnologije i razvijaju aplikacije za stare komponente. Ranije su se dijamanti koristili samo u nakitu i alatima. Danas je njihova potražnja mnogo veća.

Dijamanti se koriste u elektronici i telekomunikacijama tako da se preko jednog kabla mogu prenositi različite frekvencije. Zbog svojstava 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 oštećenja fluorovodoničnom kiselinom. To omogućava postizanje novih visina u proučavanju svemira, planete, kvantne fizike i poboljšanje laserskih tehnologija.

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 visokokvalitetnog alata. U hirurgiji se koristi posebno obložen skalpel koji rezove čini preciznijim. 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 postoji 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, kvaliteti materijala. Različiti dijamanti mogu uključivati ​​parametre kao što su težina, prisustvo nedostataka, gustoća i ujednačenost nijansi.

Grubi dijamant

Klasifikacija dijamanata po težini

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

  • kamenje se smatra malim, čija težina ne prelazi 0,29 karata;
  • srednje kamenje ima masu 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 primjeni, iskopani dijamanti se dijele u dvije kategorije:

  • tehnička raznolikost dijamanata;
  • nakit dijamanti.
  • Ploča - izrasline kristala, fragmenata i kristala koji nisu dragulj kvalitete. Obično su previše lagane da bi se mogle rezati. Ostali kristali spadaju u ovu kategoriju. Niska kvaliteta, na primjer, loše boje, nedostataka, pukotina ili brojnih inkluzija. Perla je neprirodni dijamant, koji se drobi u mrvice za upotrebu u nakitu i koristi se kao abrazivni prah.
  • Balase su sferični dijamantski sferuliti sa tvrdom tamnom ljuskom koja ne sadrži inkluzije.
  • Carbonado - je praktično najviše poznati dijamant. Ime znači "ugljik" na portugalskom. Ova vrsta dijamanta je crni agregat, koji se sastoji od nepravilnih zrnaca ili malih oktaedarskih kristala. Imaju veći koeficijent otpornosti na habanje od konvencionalnih industrijskih dijamanata.

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

Oni su podvrgnuti fasetiranju, pri čemu se gubi otprilike polovica mase, ali se istovremeno otkrivaju svi kvaliteti minerala. Najčešći rez koji se koristi za ovo je rez dijamanta. Ali mogu se koristiti i drugi, kao što su stepenasti, kabošon, klinovi i njihove kombinacije.

Dijamant od 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, a može se sastojati i 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.

Dijamanti dragocjenog kvaliteta uključuju:

  • 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 jedva primjetnu nijansu, zvanu boja. 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 se nije vidjelo.

Cijeli apsurd ove verzije leži u činjenici da se oni zapravo razlikuju u vodi. Da to ne bi bio slučaj, oni također moraju imati sličan indeks prelamanja. Indeks prelamanja vode je 1, a dijamanata 2,5. Stoga nije teško razlikovati ovaj kamen u vodi. Najvjerovatnije se taj izraz koristi kao oznaka transparentnosti svojstvene vodi.

Koje nijanse dijamanata su najvrednije? Osim prozirnih, vrijedni su i dijamanti, koji su obojeni jarkim bojama, koje se, kao što je već spomenuto, nazivaju fantazijom. Izuzetno su rijetki. Tu spadaju: zlatni i vinsko žuti dijamanti, kao i još neki rijetke boje npr. crvena, trešnja, plava, ružičasta. Najrjeđe su vrste dijamanata ovih boja: ljubičasti, svijetlo zeleni i crni, pod uslovom da pripadaju sorti dragulja.

rudarenje dijamanata

Do 19. stoljeća dijamanti su se kopali samo otvorenim kopom. Međutim, nakon toga su otkrivene kimberlitne cijevi i to je trajalo nova tehnologija rudarstvo. Žila koja sadrži dijamante seže duboko u zemlju, pa je u tom pogledu odlučeno da se razviju metode podzemnog rudarenja.

Postoji nekoliko načina za kopanje rude.