Utilizarea diamantelor în industrie. Domeniul de aplicare al diamantelor. Piatra cu istorie veche

De mai bine de două sute de ani bijuterie folosit de oameni. Aplicarea sa este departe de a fi limitată la crearea de frumos Bijuterii, care sunt destinate exclusiv frumuseții. Utilizarea diamantului în stadiul actual este dezvoltată în domeniul medicinei, industriei și în alte ramuri ale activității umane, unde este de mare folos.

Proprietăți utile ale diamantelor

Deoarece caracteristicile tehnice și proprietățile acestor pietre sunt unice, nu este surprinzător faptul că utilizarea diamantelor este în creștere. Diamantul este o modificare a elementului chimic carbon și este cea mai dură substanță din lume . Conform scalei Mohs general acceptate în gemologie, are cel mai mare scor de zece puncte. Cu toate acestea, nu ar trebui să uităm de fragilitatea crescută a diamantelor. Nu puteți scăpa brusc niciun produs din ele și le manipulați neglijent.

Datorită conductibilității termice ridicate, diamantul se încălzește încet . În plus, are proprietăți atât de valoroase precum elasticitate ridicată și raport de compresie scăzut . Se topește la 2000°C sub o presiune de 11 GPa și arde la o temperatură de aproximativ 800°C. La ardere, carbonul care formează un diamant devine dioxid de carbon, iar dacă arderea are loc într-un mediu fără oxigen, substanța devine grafit. În ceea ce privește posibilitatea procesului invers, totul este mult mai complicat aici și, în practică, cu greu își găsește aplicația.

Utilizarea diamantelor în bijuterii

Oricât de ciudat ar suna pentru locuitori, nu toate pietrele extrase sunt folosite în bijuterii. Dacă calitatea este făcută din frumos decor, trebuie să fie foarte Calitate superioară: de preferință cu un minim de microfisuri și incluziuni străine. Mineralul, care este folosit în scopul realizării de bijuterii, ar trebui să fie transparent, cu un minim de nuanțe cenușii.

Cum sunt tăiate diamantele pentru a obține diamante și cu ce ajutor? Sunt lustruite și șlefuite numai cu aceleași diamante. Această tehnică simplă a fost descoperită în India, când unul dintre bijutieri, frecând un diamant de altul, a constatat că ambele au început să strălucească și să strălucească puternic. Un fapt interesant este că tehnica șlefuirii diamantelor a fost ținută secretă foarte mult timp. Ludwig Berkem a devenit primul european care, independent de indieni, a început să prelucreze pietre în același mod.

Taierea cu diamant este o tehnica care a aparut mult mai tarziu decat slefuirea si taierea. La început, bucăți de sârmă de oțel au fost folosite pentru tăiere, dar acest lucru a durat foarte mult timp. Metodele moderne de tăiere a diamantelor folosind freze de bronz accelerează și facilitează semnificativ munca. Compoziția unui astfel de tăietor include o emulsie specială cu praf de diamant.

Diamantele care au fost prelucrate se numesc diamante. Pe viitor, acestea sunt evaluate de gemologi, iar pietrele sunt trimise la licitații.

Utilizarea diamantelor în producție

Nu toate pietrele sunt folosite în producție. Acele diamante care sunt extrase în zăcăminte naturale sunt foarte scumpe, așa că utilizarea lor în cantități industriale mari este imposibilă și nu se justifică.

În stadiul actual, diamantul artificial este obținut prin trei metode:

• din abur, prin depunere chimică;
• sub presiune și temperatură ridicată;
• sinteza perturbatoare cu imitarea conditiilor naturale (o substanță explozivă care conține carbon este aruncată în aer).

Ce este făcut din diamante? Toate proprietățile pe care le are o piatră de diamant sunt la fel de bune în utilizarea sa, dar pentru sectorul industrial, factorul decisiv este duritatea pietrei. Când tăiați sau găuriți cu ajutorul nisipului de diamant, materialul este tăiat foarte precis, nu se formează microfisuri în el. Orice unealtă acoperită cu nisip diamantat are o productivitate mai mare și o calitate excelentă a tăierii.

În Rusia, pe toată perioada în care diamantul a fost folosit în sectorul industrial, au fost realizate aproximativ 1.500 de tipuri de unelte cu o astfel de acoperire. Acestea sunt foarfece pentru tăierea metalului, tăietoare de sticlă și unelte pentru șlefuire. Ele se disting prin precizie ridicată de tăiere, iar viteza de lucru la utilizarea lor este mult mai mare.

Desigur, un astfel de instrument este destul de scump și poate apărea întrebarea de ce trebuie să-l cumpărați dacă puteți utiliza analogi mai ieftini. Cu toate acestea, practica arată că, de exemplu, un proces atât de laborios precum tăierea betonului, fără o unealtă acoperită cu diamant, poate dura mult timp, în timp ce echipamentele speciale facilitează foarte mult întregul proces.

La forarea puțurilor de petrol, burghiele cu diamant (sau burghiele) sunt utilizate pe scară largă, mai ales dacă este necesar să forați o gaură cu un diametru mic. Forajul cu diamant este indispensabil în construcția sistemelor de alimentare cu apă și de canalizare.

Datorită faptului că diamantele artificiale sunt acum cultivate și utilizate pe scară largă, utilizarea lor este disponibilă în orice domeniu: de la industria grea la medicină și spațiu. În industria spațială, acoperirea cu diamant este folosită pentru a crește rezistența aeronave. Bisturiile chirurgicale sunt instrumente speciale care necesită o precizie sporită și o muncă de înaltă calitate, precum și echipamente dentare. Prin urmare, acoperirea cu diamant pentru ei a fost de multă vreme indispensabilă.

Diamantele sunt folosite ca elemente de protecție în domeniile chimiei și fizicii - în primul rând pentru că acidul poate dizolva orice altă substanță, dar diamantul rămâne intact atunci când este plasat în el. Poate părea surprinzător, dar diamantele sunt folosite pentru a transmite semnale electrice prin cabluri în domeniul telecomunicațiilor și electronicii. Cablurile, care includ diamante, sunt foarte rezistente la influențele mediului și au o rezistență ridicată la uzură.

De asemenea, diamantele sunt utilizate pe scară largă în optica astronomică - ca agent de protecție pentru instrumentele optice.

Domeniul de aplicare industrial al diamantelor este foarte larg și, datorită uimitoare și proprietăți utile din această piatră, se poate înțelege că a fost folosită de mult timp nu numai pentru a crea Bijuterii, dar aduce și beneficii oamenilor de pretutindeni în diverse domenii ale activității lor.

Utilizarea diamantului a început cu mai bine de două secole în urmă. Până la mijlocul secolului al XX-lea, acestea au fost folosite ca material pentru realizarea bijuteriilor. Este interesant că un alt diamant este luat pentru a tăia un diamant. Rezistența specială a materialului nu permite lucrul asupra acestuia cu ajutorul formațiunilor cristaline ale altor minerale. Oamenii de știință, mineralogiști, fizicienii și chimiștii au studiat de multă vreme proprietățile rocii. Au dezvăluit toate caracteristicile limitative, au găsit posibilitatea utilizării pietrelor în diverse zone de producție.

O probă dintr-un mineral valoros este o modificare alotropică a carbonului. Fiecare persoană are posibilitatea de a deveni proprietarul părții sale. Acesta este grafitul unui creion simplu obișnuit. Grafitul este transformat la o anumită creștere a temperaturii. Dacă pune o piatră în tabelul de duritate al lui Mohs, va lua linia de sus, 10. Știința nu a dezvăluit duritate mai mare și roci mai puternice decât diamantul nu au fost încă găsite. Alte caracteristici ale mineralului:

• densitate - până la 3,4-3,5 g / cc;
• conductivitate termică - până la 2,3 mii W;
• indicele de frecare pe o suprafață metalică - 0,1;
• stratul superior este o peliculă de gaz în stare adsorbită;
• la îndepărtarea stratului superior (film), coeficientul de frecare crește la 0,5;
• indice scăzut al capacității de a rezista la compresie;
• modul ridicat de elasticitate structurală.

Este posibil să se topească un cristal dacă se atinge un nivel de presiune de 11 GPa, indicele de topire este de 4 mii de grade. Piatra începe să ardă la t - de la 800 de mii de grade, procesul are loc în aer. Diamantul arde, fără a lăsa reziduuri, dar formând dioxid de carbon.

Flacăra când arde este albastră. Un alt rezultat se obține atunci când este încălzit fără acces la masele de aer. Temperatura - 2 mii. Bijuteria este transformată în grafit, se dezintegrează, producând sunete similare cu bumbacul. Termodinamica diferă în acest caz printr-un caracter anormal.

Oamenii de știință au descoperit utilizarea diamantelor în industriile moderne și tehnologiile în curs de dezvoltare.

Aplicații

Există o mulțime de domenii de utilizare a proprietăților materialelor. Puteți enumera principalele și cele mai populare.

Toată lumea cunoaște utilizarea diamantului în bijuterii pentru a crea bijuterii. Dar utilizarea sa nu se limitează la asta. Astăzi este indispensabil în industrie, medicină, astronomie și fizica nucleară. Și aceasta este doar o idee generală a oportunităților pe care le-am avut odată cu descoperirea acestui mineral. Citiți mai departe despre ce este o piatră, ce proprietăți are și ce dă lumii.

Caracteristici naturale și nu numai ale mineralului

Cele mai multe dintre aceste pietre, extrase în natură, sunt diamante industriale. Și-au luat numele de la grecescul Adamas - invincibil sau atotputernic. Diamantul este 99% carbon și 1% impurități. Ei sunt cei care afectează nuanța mineralului.

Diamantele pure nu se găsesc aproape niciodată în natură. Culoarea lor se schimbă din cauza impurităților: crom, titan, vanadiu, mangan. Pietrele tehnice sunt numite acele pietre care au orice defecte și nu sunt potrivite pentru prelucrarea bijuteriilor.

Diamantul este considerat cel mai dur mineral, iar densitatea lui este de trei grame pe cm cub. Este de 150 de ori mai dur decât corindonul și de 1500 de ori mai dur decât cuarțul.

Dar duritatea nu este sinonimă cu inviolabilitatea. pietre naturale au adesea crăpături, ceea ce le face inadecvate pentru prelucrarea bijuteriilor. Deci, în secolul al XV-lea, s-a întâmplat un incident neplăcut: în încercarea de a testa diamantele cu un ciocan, mercenarii au distrus o colecție uriașă. Proprietarul său a fost Carol Îndrăznețul.

„Placă” și „pietre de apă limpede”: caracteristici distinctive

Diamantele tehnice, numite „scânduri”, sunt folosite de om în multe domenii. Vă vom spune despre asta mai târziu. Pietrele destinate bijuteriilor - diamante, își dobândesc frumusețea numai după tăiere. Dar este imposibil să procesezi un mineral de calitate scăzută.

Este logic să tăiați numai diamante care nu au defecte vizibile: fisuri, incluziuni evidente, schimbări ascuțite de culoare. Restul merge la crearea de coliere, inele si alte bijuterii nu foarte sofisticate.

Natura nu a conceput diamantul ca pe o bijuterie. Dintre pietrele exploatate, cea mai mare parte este placa. Tradus din franceză - „inferior”. Omologul său îmbunătățit este carbonado, un mineral negru durabil, cu o formă inestetică. Are cei mai perfecți indicatori de rezistență și rezistență la uzură.

Ce caracteristici sunt mai solicitate

Deci care sunt caracteristicile? Toată lumea știe că diamantele sunt făcute din carbon. Dar, la fel compoziție chimică la grafit. Cu toate acestea, domeniile sale de aplicare sunt destul de diferite. Să ne dăm seama.

Diamantele sunt cele mai dure minerale de pe planetă, cu un coeficient de 10 pe scara Mohs.Și acesta este maximul posibil. Mineralul are o conductivitate termică extrem de ridicată: 2300 wați. În același timp, coeficientul său de frecare este de numai 0,1.

O astfel de frecare scăzută se datorează prezenței unei pelicule subțiri de gaz adsorbit pe suprafața diamantului. Fără el, cifrele ar fi crescut de cinci ori. Este posibil să topești o piatră creând o presiune de 11 hPa și o temperatură de 4000 de grade. Diamantul are cel mai mic raport de compresie cu cel mai mare modul de elasticitate. Acest lucru vă permite să faceți din el o mulțime de lucruri de neînlocuit în industrie.

Clasificarea calității

Bijuteriile se numesc diamante mari frumoase, care nu au sau aproape deloc culoare. Toate celelalte pietre sunt clasificate ca fiind tehnice. De regulă, acestea sunt mostre defecte de culoare închisă care nu pot fi tăiate. Înainte ca oamenii să învețe să le folosească, până la 80% din minerale au fost aruncate în timpul exploatării.

Astăzi, ele sunt folosite în aproape toate sferele omenirii. Dar, în funcție de calitatea inițială, acestea sunt împărțite în trei grupe (clasificarea este foarte condiționată). Prima categorie include diamantele cărora li se poate da o formă specifică. În viitor, ei creează un instrument de tăiat metal.

Al doilea grup include pietre, a căror prelucrare nu este necesară. În acest caz, scopul diamantelor este creioanele și burghiile diamantate. A treia categorie include cristalele abrazive cu defecte semnificative. Li se oferă o formă de pudră.

Acolo unde plăcile sunt la cerere

Utilizarea diamantelor este comună în industria metalurgică. Din ele se fac sfaturi pentru burghie si freze. Este necesar pentru frezarea și strunjirea fină a materialelor dure și super dure. Datorită acestora, calitatea și productivitatea muncii crește de mai multe ori.

Diamantul este folosit și în alte domenii:

• industria bijuteriilor - pentru lustruirea pietrelor pretioase;
• fizică nucleară - pentru înregistrarea particulelor rapide în camere;
• astronomie - fabricarea de lentile ultra-sensibile;
• industria electronica - pentru termoizolatie;
• astronomie – munca de cercetare.

Utilizarea diamantelor a făcut posibilă crearea de vârfuri pentru instrumente de măsurare de înaltă precizie. Sunt indispensabile atunci când tăiați sticla. materialul include în fire metalice ca matrițe (plăci cu găuri).

Secretul indian: o tehnică de prelucrare a celor mai dure minerale

Pentru a crea un diamant, un diamant este supus prelucrării - tăierii. Dar, pietrele obișnuite sunt obținute numai după prelucrare cu ceva nu mai puțin solid. Specialiștii șlefuiesc și lustruiesc mostrele rezultate pentru o lungă perioadă de timp înainte de a le introduce în bijuterii.

Tehnica de tăiere a fost descoperită în India de unul dintre bijutieri. Frecand un diamant de altul, a observat ca pietrele au inceput sa straluceasca si sa isi schimbe forma. perioadă lungă de timp tehnologia a fost ținută secretă, iar India a fost singurul exportator de diamante.

În Europa, tehnologia de tăiere a devenit cunoscută abia în 1465, datorită lui Ludwig Berkem. El a creat un diamant în formă de trandafir, dar această tehnică este cu greu folosită astăzi. Dar maeștri moderni a învățat cum să văd o bijuterie pentru a accelera munca.

Pentru tăiere se folosește o emulsie specială, care include praf de diamant. Anterior, diamantele erau tăiate cu bucăți de sârmă de oțel, ceea ce dura mult timp.

Găurire și tăiere: principiu de lucru și avantaje

Majoritatea uneltelor cu diamante sunt folosite pentru prelucrarea materialelor dure în scopuri industriale. Spaturile sunt împărțite în două grupuri. Primul este domeniul forajului, iar al doilea este tăierea.

Mineralul are rezistență ridicată la uzură și rezistență. Acoperirea sculelor cu granulație diamantată le mărește durata de viață și crește productivitatea. Pietrele sunt folosite pentru a face multe unelte:

• burghie;
• freze;
• tăietori de sticlă;
• foarfece pentru metal;
• polizoare.

Și datorită aplicării așchiilor de diamant pe unelte, precizia muncii lor crește. De asemenea, crește viteza fluxului de lucru. Echipamentele sunt mai puțin zgomotoase, iar lucrătorii au nevoie de mai puțin efort pentru a îndeplini sarcinile.

Datorită burghiilor și burghiilor cu diamant, puteți face cea mai precisă gaură fără teama de crăpături și așchii. Acest lucru este valabil atunci când instalați sisteme de alimentare cu apă, canalizare, cablu de internet. Indispensabil la prelevarea de probe din structuri monolit de beton.

Utilizări alternative

Oamenii îmbunătățesc în mod constant tehnologiile create și dezvoltă aplicații pentru componente vechi. Anterior, diamantele erau folosite doar în bijuterii și unelte. Astăzi, cererea lor este mult mai mare.

Diamantele sunt folosite în electronică și telecomunicații, astfel încât diferite frecvențe pot fi transmise printr-un singur cablu. Datorită proprietăților mineralului, fibra optică nu se teme de schimbările de temperatură și de supratensiuni.

Diamantul este utilizat pe scară largă în chimie și fizică ca mecanism de protecție. Deci, atunci când se creează lentile optice, mineralul le protejează de deteriorarea acidului fluorhidric. Acest lucru face posibilă atingerea unor noi culmi în studiul spațiului, planetei, fizicii cuantice și îmbunătățirea tehnologiilor laser.

Domeniul de utilizare medical

Datorită calităților descrise mai sus, diamantul a devenit un material indispensabil în domeniul medical. Deși acest lucru este comparativ zona noua aplicarea sa (spre deosebire de industrie), este deja clar că este viitorul.

Până acum, principala zonă de aplicare a pulberii de diamant în medicină este crearea unui instrument de înaltă calitate. Un bisturiu acoperit special este folosit în chirurgie, făcând tăieturile mai precise. Este indispensabil pentru operațiuni complexe. De exemplu, pe măduva spinării sau pe creier.

Pe lângă bisturiu, diamantul este folosit pentru a crea foarfece și cleme. Materialul este utilizat la fabricarea echipamentelor dentare. Un proiect cu laser medical este în curs de dezvoltare, în care mineralul va acționa ca un conductor.

În acest articol:

Acum există un număr mare de soiuri de diamante. Există mai multe clasificări în literatură, bazate pe o varietate de principii. Unele dintre aceste clasificări se bazează pe o combinație de proprietăți ale materialelor - fizice și chimice. Se clasifică în funcție de locul de extracție, culoare, calitatea materialului. O varietate de diamante poate include parametri precum greutatea, prezența defectelor, densitatea și uniformitatea nuanțelor.

Diamant brut

Clasificarea diamantelor în funcție de greutate

Greutatea acestui mineral se măsoară în carate. În sistemul SI, un carat este de 0,2 grame. Caracteristica principală este greutatea dacă piatra este mică. Pietrele mari sunt clasificate pentru nuanță, puritatea culorii și incluziuni. Există 3 tipuri, în funcție de masa lor:

• pietrele sunt considerate mici, a căror greutate nu depășește 0,29 carate;
• pietrele medii au o masă de 0,3 până la 0,99 carate;
• toate mineralele care cântăresc mai mult de 1 carat sunt considerate mari.

Prețul pietrelor este proporțional cu pătratul greutății lor, dar acesta nu este singurul parametru care are impact.

Scopul aplicatiei

În funcție de aplicație, diamantele extrase sunt împărțite în două categorii:

• varietate tehnică de diamant;
• bijuterii diamante.

• Placă - intercreșteri de cristale, fragmente și cristale de calitate nu a unei pietre prețioase. De obicei, sunt prea ușoare pentru a fi tăiate. Alte cristale se încadrează în această categorie. De calitate inferioară, de exemplu, având culoare slabă, defecte, fisuri sau incluziuni numeroase. Margele este un diamant nenatural, care este zdrobit în firimituri pentru a fi folosit în bijuterii și folosit ca pulbere abrazivă.
• Balasele sunt sferulite sferice de diamant cu o coajă tare și închisă, care nu conțin incluziuni.
• Carbonado - este practic cel mai mult celebru diamant. Numele înseamnă „carbon” în portugheză. Această varietate de diamante sunt agregate negre, constând din granule neregulate sau cristale octaedrice mici. Au un coeficient de rezistență la abraziune mai mare decât diamantele industriale convenționale.

Aproximativ 20% din diamantele extrase sunt pentru bijuterii. Numărul lor este mai mare în depozitele aluviale. Astfel de diamante trebuie să îndeplinească anumite criterii: trebuie să fie transparente, fără fisuri mari și incluziuni.

Ele sunt supuse fațetării, în care se pierde aproximativ jumătate din masă, dar în același timp sunt relevate toate calitățile mineralului. Cea mai comună tăietură folosită pentru aceasta este tăierea cu diamant. Dar pot fi folosite și altele, cum ar fi trepte, cabochon, pene și combinații ale acestora.

Diamantul de 404 de carate extras în Angola

Separarea după culoare

Culoarea acestui mineral este dobândită din cauza impurităților și incluziunilor, a defectelor structurale și a efectelor factorilor externi, cum ar fi radiațiile. Culoarea poate fi neuniformă și poate consta, de asemenea, din mai multe culori. Există și diamante în care doar stratul superior are o culoare. Cele mai comune sunt diamantele palide cu nuanțe.

Soiuri de diamante industriale, dintre care majoritatea (aproximativ 80% din toate pietrele extrase) au următoarele opțiuni de culoare:

• alb ca laptele;
• gri;
• negru.

Diamantele de calitate prețioasă includ:

• diamante cu culoare și nuanțe gălbui;
• varietate de diamante maro fumuriu.

Culorile rare ale mineralului sunt:

• albăstrui;
• verzui;
• mov.

Este foarte rar să găsești diamante care nu au culoare. Cele mai multe dintre ele au o nuanță abia vizibilă, numită culoare. Un diamant transparent fără nuanțe se numește „diamond de apă pură”. Există mai multe versiuni ale originii acestui termen. Una dintre cele mai ridicole este că contrabandiştii ar fi ascuns pietrele în recipiente cu apă, în care nu se vedeau.

Întreaga absurditate a versiunii constă în faptul că, de fapt, se disting în apă. Pentru ca acest lucru să nu fie așa, trebuie să aibă și ele un indice de refracție similar. Indicele de refracție al apei este 1, iar cel al diamantelor este de 2,5. Astfel, nu este greu să distingem această piatră în apă. Cel mai probabil, termenul este folosit ca o desemnare a transparenței inerente apei.

Ce nuanțe de diamante sunt cele mai valoroase? Pe lângă cele transparente, diamantele sunt valoroase, care sunt pictate în culori strălucitoare, care, după cum am menționat deja, sunt numite fantezie. Sunt extrem de rare. Acestea includ: diamante aurii și galben-vin, precum și altele culori rare de exemplu roșu, cireș, albastru, roz. Cele mai rare sunt tipurile de diamante cu aceste culori: violet, verde strălucitor și negru, cu condiția ca acestea să aparțină soiului de pietre prețioase.

minerit de diamante

Până în secolul al XIX-lea, diamantele erau exploatate numai prin exploatarea în cariera deschisă. Cu toate acestea, după aceea, s-au descoperit țevi de kimberlit și a fost nevoie tehnologie nouă minerit. Filonul purtător de diamant pătrunde adânc în pământ și, în acest sens, s-a decis să se dezvolte metode de exploatare subterană.

Există mai multe moduri de a extrage minereu.