Дипломная работа

от 20 дней
от 7 499 рублей

Курсовая работа

от 10 дней
от 1 499 рублей

Реферат

от 3 дней
от 529 рублей

Контрольная работа

от 3 дней
от 79 рублей
за задачу

Билеты к экзаменам

от 5 дней
от 89 рублей

 

Реферат Алмазы - Химия

  • Тема: Алмазы
  • Автор: Мария
  • Тип работы: Реферат
  • Предмет: Химия
  • Страниц: 26
  • ВУЗ, город: РГТЭУ (Пермь)
  • Цена(руб.): 500 рублей

altText

Выдержка

нтографам, свёрла, резцы, накладные камни к морским хронометрам, стеклорезы. Алмазы широко используются для изготовления абразивных порошков и паст, для заправки алмазных пил. Алмазным инструментом обрабатываются некоторые металлы, полупродниковые материалы, керамика, строительные железобетонные материалы, хрусталь. По совокупности ряда уникальных свойств алмазы могут быть использованы для создания электронных приборов, предназначенных для работы в сильных электрических полях, при высоких температурах, в условиях повышенного уровня радиации, в агрессивных химических средах. На основе алмазов созданы детекторы ядерных излучений, теплоотводы в электронных приборах, термисторы и транзисторы. Прозрачность алмазов для ИК излучения и слабое поглощение рентгеновских лучей позволяют применять их в ИК приёмниках, в камерах для исследования фазовых переходов при высоких температурах и давлениях.



Глава 2.

Синтетические алмазы. В середине 50 -х годов началось освоение промышленного синтеза технических алмазов. Синтезируются в основном мелкие монокристаллы и более крупные поликристаллические образования типа балласа и карбонадо. Основные способы синтеза: статический - в системе металл - графит при высоких давлениях и температурах; динамический - полиморфный переход графита в алмаз при воздействии ударной волны; эпитаксиальный - наращивание алмазных плёнок на алмазные затравки из газообразных углеродов при низких давлениях и температуре около 1000°С. Синтетические алмазы используются, также как природные технические. Общий объём производства синтетических алмазов значительно превышает объём добычи природных.
Месторождения алмазов. Промышленное значение имеют алмазоносные кимберлитовые породы. Кимберлиты встречаются преимущественно на древних щитах и платформах; для них характерны главным образом тела трубчатой формы, а также жилы, дайки и силлы. Размеры кимберлитовых трубок от одного до нескольких тысяч м в поперечном сечении, например, трубка Мвадуи в Танзании с параметрами 1525Х1068 м. На всех платформах известно 1500 кимберлитовых тел, но промышленное содержание алмазов имеют лишь единичные. Алмазы распределены в кимберлитах крайне неравномерно. Промышленными считаются трубки с содержанием алмазов от 0,4 кар/м и выше. В исключительных случаях, когда трубки содержат повышенный процент высококачественных алмазов, рентабельной может быть эксплуатация и с более низким содержанием, например 0,08-0,10 карат на метр в кубе. (Ягерсфонтейн в ЮАР). В кимберлитах преобладают кристаллы размером 0,5-4,0 мм (0,0025-1,0 кар). Весовая доля их обычно составляет 60-80% от всей массы извлекаемых алмазов. Наиболее крупные запасы алмазов разведаны в Заире, Лесото, Анголе, Сьерра-Леоне. Основная добыча алмазов ведётся из россыпей (80-85%) различных генетических типов которые эксплуатируются при содержании 0,25-0,50 карат на метр кубический. Среди россыпей выделяют элювиально-делювиальные в Заире, ЮАРе, Гане, Береге Слоновой Кости, аллювиальные в Заире, Венесуэле, Сьерре-Леоне, Анголе и ЦАРе, прибрежно-морские и морские в Намакваленде в ЮАР, Намибии и Анголе. Прибрежно-морские и морские россыпи отличаются хорошей сортностью, относительно равномерным содержанием и высоким качеством алмазов. Запасы в крупных протяжённых россыпях исчисляются десятками миллионов карат, например, а бассейне реки Бушимае, Заире. Главные месторождения алмазов находятся в Африке, недавно тут обнаружен алмаз, который под действием ультрафиолетовых лучей меняет свой свет на ярко-розовый, его вес 13,7 карат. Он был назван Восточным алмазом Тирисано в честь шахты, в которой он был найден (рис. 13). К месторождениям алмазов можно причислить и космос, где обнаружен гигантский алмаз. Диаметр алмаза - полторы тысячи километров, а находится он на расстоянии 50 световых лет от Земли. Как выяснилось, космический алмаз-углеродное ядро потухшей звезды из созвездия Центавра (рис. 14). Кроме того, промышленные месторождения известны и разрабатываются в Южной Африке, Азии (Индия и Индонезия). Приблизительная оценка запасов алмазов в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах 1,2 миллиарда карат, из которых на технические алмазы приходится около 75%. Основные запасы технических алмазов сосредоточены в Заире, около ½ всех зарубежных запасов алмазов, Ботсване, ЮАР, Гане. Основные ресурсы ювелирного сырья сосредоточены в ЮАР, Нимибии, Анголе, Заире Сьерра-Леоне. В России известны как коренные, так и россыпные месторождения алмазов, например, в Западной Якутии, на Урал. На севере Прикамья разведаны восемь месторождений россыпных алмазов. Объём добычи алмазов составляет 0,1% годовой добычи в РФ. Только в Пермской области ежегодно добывается около 100 тысяч карат алмазов. Их добычу ведёт государственное предприятие «Уралалмаз» и «Уралкалий». Качество алмазов высокое - ювелирные разности в общем, количестве кристаллов достигают 90% (рис. 15). Огранка 75% добываемых в Пермской области производится в Перми. Россия выдвинулась на первое место по объёму добытых алмазов (33 миллиона карат). Сегодня она добывает 23% алмазов в мире, но ограничивается в основном экспортом сырья.
Добыча алмазов. Верхние горизонты кимберлитовых трубок разрабатываются открытым способом, нижние - подземным. Разработка алмазов осуществляется - с магазинированием кимберлитовой породы и выдачей её через рудоспуски на транспортные горизонты. Россыпные месторождения разрабатываются открытым способом с применением экскаваторов, скреперов.
Обогащение. На россыпных месторождениях порода сначала промывается в гидровашгердах для удаления глинистой связующей массы и отделения крупного обломочного материала; выделенный, рыхлый материал разделяется на четыре класса: -16+8, -8+4, -4+2, -2+0,5 мм. Обогащение производится гравитационными методами (мокрая и воздушная отсадка, обогащение в тяжёлых суспензиях, в концентрационных чашах). Для извлечения мелких алмазов и алмазной крошки применяются плёночная и пенная флотация с предварительной очисткой поверхности. Реагенты: амины, аэрофлоты, керосин, жирные кислоты, крезиловая кислота. Для извлечения алмазов наибольшее распространение получил жировой процесс для зёрен с крупностью 2-0,2 мм, основанный на избирательной способности алмазов прилипать к жировым поверхностям. В качестве жирового покрытия используют вазелин, нефть, автол и его смесь с парафином, олеиновую кислоту, нигрол. Наряду с жировым процессом применяют для зёрен крупностью 3-0,1 мм электростатическую сепарацию, основанную на различной проводимости минералов, так как алмаз - плохой проводник электричества. Используется рентгенолюминесцентный метод извлечения относительно крупных алмазов, основанный на способности кристаллов алмазов люминесцировать (рентгенолюминесцентные автоматы).
Алмазная обработка камня. Это процесс придания заготовкам и изделиям из природного камня требуемых формы, размеров, фактуры с помощью алмазного инструмента. Предполагают, что алмазы применялись в бронзовом веке: в Древнем Египте при распиловке и сверлении камня использовались инструменты, в медный или бронзовый корпус которых вчеканивались крупные кристаллы алмаза, корунда, топаза. Первое техническое описание процессов алмазной обработки камня сделано Плинеем Старшим в 1 веке до нашей эры. Широкое внедрение алмазной обработки камня в промышленность началось с 1950 после создания импрегнированного алмазного инструмента на металлических связках, получаемого методами порошковой металлургии. В камнеобрабатывающем производстве алмазная обработка камня охватывает большинство операций (таблица 2): распиловку штрипсовыми, дисковыми, ленточными, канатными, цепными пилами, окантовку отрезными кругами, калибровку и шлифовку-полировку торцевыми и периферийными кругами, фрезеровку цилиндрическими и торцевыми фрезами, профилировку периферийными профильными кругами, сверление трубчатыми свёрлами и коронками. Алмазная обработка камня подчиняется общей схеме разрушения породы резцовым инструментом. Разрушение производится этапами: заглубление зёрен в камень с образованием тонкодисперсных продуктов разрушения; формирование перед зёрнами уплотнённого ядра из тонкодисперсных продуктов разрушения, излишки которых удаляются через зазоры между инструментом и стенками забоя; воздействие уплотнённого ядра на забой с деформацией последнего и образованием системы трещин; отрыв от массива крупного элемента стружки с одновременным выбросом тонкодисперсных продуктов разрушения, составляющих ядро. Алмазная обработка камня осуществляется главным образом с увлажнением инструмента и рабочей зоны. Инструмент чаще всего смачивают водой, иногда с добавками поверхностно-активных веществ в целях охлаждения инструмента, удаления продуктов разрушения из зоны обработки, уменьшения трения алмазных зёрен о камень и химического воздействия на обрабатываемый камень для понижения его прочности. Значение параметров и технико-экономических показателей алмазной обработки камня приведены в таблице 2. Оптимальные режимы алмазной обработки камня выбирают исходя из минимума себестоимости обработки.
Алмазная промышленность. Это отрасль горной промышленности по добыче и обработке алмазов, а также производству синтетических алмазов. Добыча алмазов - одна из старейших отраслей горной промышленности. Впервые алмазы обнаружены в 7 - 8 веках до нашей эры в Индии. Вплоть до 18 века азиатский регион оставался основным источником алмазов. В начале 18 века алмазы обнаружены в Бразилии, к которой перешла монополия в снабжении сырьём быстроразвивающихся алмазогранильных центров в Амстердаме и Антверпене. В России алмазы впервые найдены в 1829 в бассейне реки Койва на Урале. Алмазная промышленность как самостоятельная отрасль возникла 1866 в связи с открытием месторождений алмазов в Южной Африке. В конце 19 века и в первое десятилетие 20 века открытие крупных месторождений алмазов в различных частях Африки делает этот континент основным алмазодобывающим регионом мира. С 1955 после открытия месторождений в Якутии начата их промышленная добыча в СССР. Продукция алмазной промышленности делится на две основные категории: ювелирные и технические алмазы. Критерии разделения алмазного сырья на технические и ювелирные меняются как в долгосрочном, так и краткосрочном планах. На долю ювелирных алмазов приходится около 25% мировой добычи, но этот показатель занижен, так как значительная часть кристаллов, регистрируемых в районах добычи как технические, используется для огранки на бриллианты. Общие запасы алмазов в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах оцениваются на 2,0 миллиарда карат, где около 25% ювелирные, из них рентабельных 330 миллионов карат на 1980. Крупными промышленными запасами алмазного сырья располагает Заир, ЮАР, Ботсвана, Ангола, Гана и Намибия. В Австралии вблизи озера Арджил, у границы штата Северная территория, обнаружены богатые аллювиальные россыпи алмазов в 30 км от крупной кимберлитовой трубки. С начала 20 века добыча алмазов в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах увеличилась почти в 16 раз (таблица 3), она достигла максимального уровня в 1970, после 1975 стабилизировалась на уровне 31-33 миллиона карат. Снижение добычи связано с отработкой ряда богатых россыпных месторождений в странах Африки. С 1950-х годов повышается спрос на относительно дешёвые бриллианты, для производства которых в возрастающих масштабах используются алмазы, ранее применявшиеся только для изготовления алмазного инструмента. Увеличивается производство синтетических алмазов и соответственно уменьшается добыча алмазов для технических целей, прежде всего в Заире. Рост спроса на ювелирное сырьё привёл к возникновению на рынке дефицита алмазного сырья, для преодоления которого ведущие алмазодобывающие компании со 2-ой половины 70-х годов направляют крупные капиталовложения в поисково-разведочные работы, на строительство новых родников и реконструкцию старых в основном на Юге Африки компаниями группы «Де Бирс». Результатом этого явилось освоение новых крупных коренных месторождений алмазов: Финч в ЮАР, Летлхакана и Орапа в Ботсване, которые открыты в 60-х годах, россыпных месторождений на Западе ЮАР и Венесуэле, открытие коренных и россыпных месторождений в Австралии. Около 95% мировой добычи алмазов приходится на страны Африки (таблица 4), в незначительном количестве добыча осуществляется в Гайане, Индии, Индонезии. Опережающими темпами возросло производство алмазов в южноафриканском регионе ЮАРа, Ботсваны, Намибии, Лесото. В 1950-80 доля алмазов в мировой добыче возросла с 15 до 40-45%. Удельный вес указанных стран в производстве ювелирных алмазов 66%, но 40% в 1950. Добыча алмазов в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах в основном сконцентрирована в крупных компаниях. Алмазодобывающие предприятия Южной Африки: ЮАР, Ботсвана, Намибия и Лесото находятся под контролем англо-южноафриканского концерна, возглавляемого компанией «De Beers Consolidated Mines», в 1980 на её рудниках добыто 14700 тысяч карат алмазов, это около 45% мирового производства. Менее крупные, находящиеся под контролем государства компании: «Society minier de Bakwanga» (« MIBA») - разрабатывает месторождения алмазов в Заире, добыча 5-6 миллионов карат, что составляет 15-20% мировой добычи; «Ghana Consilidated Diamonds» - около 90% добычи в Гане; «Diminico» - около 50% добычи в Сьерра-Леоне; «Diamond» - вся добыча в Анголе; «Williamson Diamonds» - в Танзании. Значительная часть добычи алмазов производится крупными предприятиями, где ежегодно извлекается и перерабатывается большое количество алмазосодержащих коренных пород. К примеру, рудник «Премьер» в ЮАР, перерабатывает 6,5-7,0 миллионов породы, 1,8-2,0 миллионов карат; «Орапа» в Ботсване, соответственно 6,0-6,5 миллионов породы и 4-4,1 миллионов карат и россыпей месторождений алмазов в Намибии 13-15 миллионов на кубический метр и 1,6-2,0 миллионов карат. Капиталовложения в новые проекты составляют десятки и сотни миллионов фунтов стерлингов, например «Джваненг» в Ботсване, 130 миллионов фунтов стерлингов на 5-6 миллионов карат ежегодной добычи. Наряду с крупными алмазодобывающими кампаниями заметную роль в добыче алмазов играют старатели, добывающие 3-5 миллионов карат в Заире, до 400 тысяч карат в Сьерра-Леоне, ведущие разработку легкодоступных алмазоносных участков в Цар, Гане, Венесуэле и других странах. Сбыт природных алмазов на капиталистическом рынке - сфера деятельности единичного монополиста - Алмазного синдиката основанного в 1892. Через его Центральную сбытовую организацию (ЦСО) реализуется до 60-65% добываемых алмазов. ЦСО находится под финансовым и оперативным контролем «De Beers», контролирующей предложение и цены на алмазы на мировом рынке. Через ЦСО реализуются алмазы, добытые в Заире, Танзании, Гайане. Компания «Diamond Corp., West African» (дочерняя компания «De Beers») закупает продукции в Сьерра-Леоне. Отделения ЦСО имеются на «свободных» рынках в Либерии, Конго и Бурунди, где реализуются главным образом камни, нелегально вывезенные из соседних алмазодобывающих государств. В распоряжении ЦСО попадает через перепродавцов часть алмазов из Заира, Ганы, Венесуэлы и ЦАР, которые являются крупнейшими аутсайдерами. Продажа алмазов фирмам-потребителям осуществляются отделениями ЦСО на сумму 1,5 миллиарда долларов в 1981 в Лондоне, Люцерне, Йоханнесбурге. Около 100% поступающего на капиталистический рынок ювелирного сырья обрабатывается в бриллианты. Синтетические алмазы производятся в России и ряде других стран; за рубежом - американской компанией «General Electric», предприятиями концерна «De Beers» в ЮАР, Ирландии и Швеции, а также японскими, западногерманскими фирмами. Современное ежегодное производство технических алмазов оценивается в 150 миллионов карат. Потребность в алмазах для производства алмазного инструмента покрывается на 75% за счёт синтетического сырья в 1979.
Алмазное бурение. Это механическое вращательное бурение породоразрушающим инструментом, армированным алмазами. Алмазное бурение предложено в 1862 швейцарским часовщиком Ж. Лешо для бурения при походке тоннелей. Забойный буровой снаряд при алмазном бурении состоит из буровой алмазной коронки (рис. 2) или долота, алмазного расширителя, сохраняющего диаметр скважины при износе коронки, кернорвательного устройства, колонковой трубы и колоны бурильных труб. При поисках и разведке месторождений применяют алмазные буровые колонки и частично алмазные долота диаметры, которых 36, 46, 59, 76, 93, 112 мм; при бурении глубоких эксплуатационных скважин на нефть и газ - главным образом долота, диаметры которых 140, 159, 188, 212, 242 мм. Алмазы в матрице коронки располагают слоями от 1 до 3 либо их равномерно перемешивают с материалом матрицы. С учётом характера проходимых пород твёрдость матрицы колеблется от 10 до 50 HRC, чем крепче и абразивнее порода, тем твёрже матрица. Для армирования коронок используют технические алмазы, главным образом борт. Для изготовления однослойных и многослойных применяют алмазы размером 20-100 зёрен в 1 карат; для импрегнированных, использующихся при бурении очень крепких, абразивных трещиноватых - от 120 до 1200 зёрен в 1 карат и более. По расположению в инструменте различают объёмные алмазы для торца колонки и более крупные подрезные, помещаемые на боковой поверхности. Например, в однослойную коронку диаметром 46 мм вставляют 6-8 карат алмазов, 59 мм - 10-12 из них 60% объёмных и 40% подрезных. Способ изготовления матриц алмазных буровых долот тот же, что и для алмазных коронок, но алмазы применяют более крупные - 0,05-650 кар, или 2000-2500 зёрен алмазов. Ресурс алмазных породоразрушающих инструментов в 8-10 раз больше по сравнению с другими инструментами. Высокая производительность алмазного бурения достигается за счёт применения больших частот до 2000 об/мин вращения бурового снаряда. Наибольший эффект алмазное бурение даёт при использовании буровых коронок малых диаметров 49-76 мм, при высоких частотах вращения и удельной нагрузке на рабочем торце коронки 5-15 МПа. Алмазное бурение применяют обычно в специальных условиях, характеризующихся низкой механической скоростью, для бурения скважин малого диаметра и при использовании высокооборотных забойных двигателей. В середине 1970-х годов объём алмазного бурения составлял 1% в районах активного бурения 10% общего объёма бурения в мире в России 3,9%.
Алмазный фонд России. Это собрание драгоценных уникальных камней, золотых и платиновых самородков, ювелирных изделий, имеющих историческую, художественную и материальную ценность. Предыстория Алмазного фонда России относится к эпохе Петра I, когда он в 1719 при организации Камер-коллегии включил в её устав параграф «О подлежащих государству вещах» в их число вошли символы государственной власти: держава, скипетр, ключ и меч. В послепетровское время коронные ценности находились в специально охраняемых помещениях Зимнего дворца в Петербурге, называвшихся с 1839 Бриллиантовой комнатой. В 18-19 веках собрание коронных ценностей постоянно пополнялось, особенно при Елизавете I и Екатерине II. В связи с началом 1-й мировой войны 1914-18 оно было перевезено в Москву в Оружейную палату Кремля. В 1922 коронные ценности переданы в государственное хранилище ценностей РСФСР. Лучшие образцы ювелирных изделий и драгоценных уникальных камней отобраны комиссией под руководством А.Е. Ферсмана, оценены, описаны и включены в состав Российского Алмазного фонда с 1924. В 1925 в Доме Союзов в Москве была организованна п

 

ПРИНИМАЕМ К ОПЛАТЕ