Алмазы: происхождение, добыча, классификация. Справка. Как добывают алмазы? Где добывают бриллианты в мире

Чтобы ответить на вопрос, как добывают алмазы, для начала нужно знать, где находятся месторождения. Кристаллы образуются на глубине 100-200 км и глубже при температуре не ниже 1100 ºС. Но этого ещё мало - чтобы углерод из графита стал алмазом, необходимо давление не ниже 35 килобар. При таких условиях и возникают алмазы. В верхние слои земной коры их выносит мощными потоками магмы во время извержений вулканов. Вулканические взрывы являются причиной образования кимберлитовых трубок, месторождений драгоценного минерала. Названы они так, потому что впервые такие трубки были найдены в Южной Африке в провинции Кимберли. По названию места стала называться и алмазоносная порода - кимберлит. К XXI веку по всему миру обнаружены тысячи трубок, но лишь малая их часть пригодна для промышленной добычи кристаллов.

В наши дни алмазы добываются либо в кимберлитовых месторождениях, либо в россыпях. Первая добыча этих камней началась в Индии задолго до нашей эры, когда искатели алмазов обнаружили месторождения, шахты и россыпи разрабатывались столетиями. Почти все знаменитейшие старинные бриллианты мира родом оттуда.

Добыча алмазов - процесс, требующий больших финансовых затрат и сил. Чтобы добыть 1 карат алмазов, необходимо переработать целую тонную кимберлитовой породы. В россыпях на тонну породы приходится 3-5 каратов. Однако, не только извлечение кристаллов из породы является долгим и сложным делом. Алмазные месторождения нужно ещё найти, а на это могут уйти годы, если не десятилетия. На нахождение кимберлитовой трубки или россыпи требуются усилия сотен людей, но даже тогда, когда залежи минерала найдены, до первого добытого камня пройдёт ещё несколько лет. Необходимы время и деньги на закупку техники, постройку обогатительной фабрики, найм специалистов, а также нужно подготовить само месторождение к разработке.

Во всём мире в промышленных масштабах алмазы добываются в карьерах. Сначала их роют с помощью буровых установок, а затем взрывают. Полученную посредством взрыва породу грузят на грузовые машины и отвозят на обогатительную фабрику. Там породу перебирают и извлекают из неё драгоценные кристаллы.

Возможности карьера не безграничны - рано или поздно, после достижения определённой глубины, запасы алмазов начинают иссякать. Обычно это происходит на глубине около 600 метров, но есть карьеры глубиной 1,5 км, в которых всё ещё находят камни.
В рудниках добывать алмазы сложнее, но только таким образом можно обнаружить новые месторождения. Алмазные пещеры существуют в фильмах и фэнтезийных романах, в природе камни добываются из руды.

Алмазные месторождения в России находятся на территории Якутии, но, поскольку там много воды и вечная мерзлота, добыча камней заметно осложняется.

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.

Алмазы образовались более 300 млн. лет назад. Кимберлитовая магма сформировалась на глубине 20-25 км. Магма постепенно поднималась по разломам в земной коре, и когда верхние слои уже не могли сдерживать давление горных пород, происходил взрыв. Первую такую трубку обнаружили в ЮАР в г. Кимберли - оттуда и пошло название. В середине 50-х годов были открыты богатейшие коренные месторождения алмазов в Якутии, где было на сегодняшний день обнаружено около 1500 кимберлитовых трубок. Разработкой месторождений Якутии занимается российская компания «АЛРОСА», которая добывает 99% алмазов в Российской Федерации и более четверти в мире.

Город Мирный - алмазная «столица» России, расположенная в Якутии (Саха) в 1200 км. от Якутска.
Открытая геологами летом 1955 года алмазоносная трубка «Мир» дала название рабочему поселку, выросшему среди тайги и ставшему через 3,5 года городом.

Население города составляет около 35 тысяч человек. Около 80% этого населения работает на предприятиях, связанных с группой компаний «АЛРОСА».

Площадь Ленина - центр города.

Аэропорт Мирного

Обеспечение Мирного продуктами и потребительскими товарами происходит следующими способами: авиацией, судоходными поставками (на тот период, пока на Лене открыта навигация) и по "зимнику".

Грузовой самолет Ил-76ТД авиакомпании «АЛРОСА»

В Мирном расположена штаб-квартира крупнейшей в России алмазодобывающей компании «АЛРОСА».
История компании началась с треста «Якуталмаз», образованного для освоения коренных алмазных месторождений Якутии в начале 1950-х годов.

Основным месторождением "Якуталмаза" стала кимберлитовая трубка "Мир", открытая 13 июня 1955 года.
Тогда геологи отправили в Москву зашифрованную телеграмму «Закурили трубку мира. Табак отличный».

Карьер расположен в непосредственной близости от Мирного.

С 1957 по 2001 год из месторождения было добыто алмазов на 17 млрд долл. США, вывезено около 350 млн м3 породы.
За эти годы карьер так расширился, что самосвалам приходилось проезжать по спиралевидной дороге 8 км. от дна до поверхности.

Карьер имеет глубину 525 м и диаметр 1,2 км, является одним из крупнейших в мире: по высоте в него могла бы войти Останкинская телебашня.

Карьер был законсервирован в июне 2001 года и с 2009 года добыча алмазной руды ведётся подземным способом на руднике «Мир».

В зоне расположения трубки Мир проходит водоносный горизонт. Сейчас вода поступает в карьер и, таким образом, представляет угрозу для находящегося под карьером рудника. Вода должна непрерывно выкачиваться и направляться в разломы, найденные геологами в земной коре.

Объем добычи алмазов на руднике в 2013 г. составил более 2 млн. карат.
Ресурсы (включая запасы) – более 40 млн. тонн руды.

На руднике трудятся около 760 человек.
Предприятие работает семь дней в неделю. Режим работы рудника – трехсменный, смены продолжается по 7 часов.

Маркшейдеры, определяющие направление проходки по рудному телу.

Для проходки в руднике задействовано 9 проходческих комбайнов (Sandvik MR 620 и MR360)
Комбайн представляет из себя машину с исполнительным органом в виде стрелы с фрезерной коронкой, которая снабжена режущими инструментами - зубцами.

У такого комбайна Sandvik MR360 72 зуба из закаленного металла.
Так как зубья подвержены износу, они осматриваются каждую смену и при необходимости заменяются на новые.

Для доставки руды от комбайна к рудоспуску работают 8 погрузочно-доставочных машин (ПДМ).

Магистральная конверторная лента длиною 1200 метров от кимберлитовой трубки к скипу рудоспуска.
Среднее содержание алмазов превышает 3 карата на тонну.

От этого места до дна карьера около 20 метров.

Для предотвращения затопления подземного рудника между дном карьера и выработками рудника оставлен целик толщиной 20 метров.
На дне карьера также проложен водоупорный слой, который препятствует проникновению воды в рудник.

На руднике также организована система сбора воды: сначала грунтовые воды собираются в специальные отстойники, затем подаются на отметку -310 метров, откуда насосами откачиваются на поверхность.

Всего на руднике работают 10 насосов мощностью от 180 до 400 кубометров в час.

Монтаж магистральной ленты

А это подземные работы на другой трубке - «Интернациональная» («Интер»).

Она расположена в 16 км от Мирного. Добыча алмазов открытым способом здесь началась в 1971 году, и когда к 1980 году карьер достиг отметки 284 м, он был законсервирован. Именно с «Интера» началась добыча алмазов в Якутии подземным способом.

«Интернациональная» - самая богатая кимберлитовая трубка компании по содержанию алмазов в руде - более 8 карат на тонну.
Кроме того, алмазы «Интера» отличаются высоким качеством и ценятся на мировом рынке.

Глубина шахты - 1065 метров. Трубка разведана до 1220 метров.
Протяженность всех выработок здесь более 40 км.

Комбайн отбивает руду рабочим органом (шарошкой), с установленной на него резцами.

Далее идет погрузка в погрузочно-доставочные машины, которые отвозят руду до рудоспусков (горных выработок, предназначенных для транспортировки руды из рабочей зоны на расположенный ниже транспортный горизонт), затем вагонетки транспортируют ее до капитального рудоспуска, через который она подается в скиповой ствол и выдается на поверхность.

За сутки на «Интере» добывается 1500 тонн руды. Объем добычи алмазов в 2013 году составил более 4,3 млн. карат.

В среднем в одной тонне породы содержится 8,53 карат алмазов.
Так по содержанию алмазов на тонну добытой руды "Интера" приходятся 2 тонны руды с "Мира", 4 тонны с "Айхала" или 8 тонн с "Удачнинского".

Работа на руднике ведется днями и ночами без выходных. Праздников всего два - Новый год и день Шахтера.

Кимберлитовая трубка «Нюрбинская»

Нюрбинский горно-обогатительный был создан в марте 2000 года для освоения месторождений Накынского рудного поля в Нюрбинском улусе Республики Саха (Якутия) - кимберлитовых трубок «Нюрбинская» и «Ботуобинская», а также прилегающих россыпей. Добыча ведется открытым и россыпным способом.

В Нюрбинском ГОКе впервые за всю историю объединения «Якуталмаз» и компании «Алроса» применяется вахтовый метод - с привлечением работников, проживающих в Мирном (320 км.), в Нюрбе (206 км.) и в поселке Верхневилюйск (235 км.)

По данным на 1 июля 2013 года, глубина карьера "Нюрбинский" составляет 255 метров.
Открытым способом карьер будет отрабатываться до 450 метров (до отметки -200 метров от уровня моря). Существует потенциал работы до отметки -320 метров.

Для транспортирования руды и вскрышных пород используются автосамосвалы большой и особо большой грузоподъемности - от 40 до 136 т.

В карьере эксплуатируются автосамосвалы CAT-777D фирмы «Катерпиллар» грузоподъемностью 88 т.

Нюрбинский ГОК имеет самые высокие темпы прироста добычи природных алмазов в АК «АЛРОСА».

Объем добычи алмазов в 2013 году составил 6,5 млн. карат.

Среднее содержание алмазов в руде – 4,25 карата на тонну.

В кузове такого самосвала порядка 300-400 карат.

С карьера или из шахты руду самосвалами отправляют на фабрику, где из нее извлекают сами полезные ископаемые.

Обогащение алмазов Мирнинского ГОКа ведется на фабрике №3, которая в 70-е годы прошлого века была флагманом алмазодобывающей промышленности страны.
Мощность обогатительного комплекса - 1415 тысяч руды в год.

Корпус крупного дробления и щековая дробилка.

В ней происходит измельчение путем трения подвижной "щеки" о неподвижную. За сутки через дробилку проходят 6 тысяч тонн сырья.

Корпус среднего дробления

Спиральные классификаторы

Предназначены для мокрого разделения твердого материала на пески (осадок, размером частиц до 50 мм), и слив, содержащий тонкие взвешенные частицы.

Мельница мокрого самоизмельчения

Диаметр мельницы - 7 метров

Грохота

Камни просеивают через сито, где они делятся на группы по размеру.

Мелкопереработанную породу отправляют на спиральные классификаторы (винтовые сепараторы), где все сырьё разделяется в зависимости от его плотности.

С внешнего борта поступает тяжелая фракция, а с внутреннего - легкая.

Пневмофлотационная машина

Мелкий материал вместе с добавлением водных реагентов поступает в пневмофлотационную машину, где кристаллы мелких классов прилипают к пузырькам пены и направляются на доводку. На пневмофлотационной машине извлекают самые мелкие алмазы - от 2-х и менее мм.

Это пленочная машина, где с помощью реагентов создается слой, к которому прилипают кристаллы мелких алмазов.

Рентгенолюминесцентный сепаратор

В этом сепараторе используется свойство алмазов светиться в рентгеновских лучах. Материал, двигаясь по лотку, облучается рентгеновскими лучами. Попав в зону облучения, алмаз начинает светиться. После вспышки специальное устройство фиксирует свечение и подает сигнал на отсекающее устройство.

Центральный пульт управления обогатительной фабрикой.
На фабрике есть еще цех окончательной доводки, где алмазы чистят, рассеивают, производят ручную выборку, сортируют и упаковывают.

Центр сортировки алмазов

Все добытые на месторождениях компании в Якутии алмазы направляются в Центр сортировки в г. Мирный. Здесь происходит разделение алмазов по классам крупности, ведутся первичная оценка сырья с разных месторождений и его мониторинг для планирования работы горно-обогатительных комбинатов.

В природе не бывает идеальных кристаллов или двух одинаковых алмазов, поэтому их классификация предполагает сортировку.
16 размеров х 10 форм х 5 качеств х 10 цветов = 8000 позиций.

Вибрационный ситовой грохот. Его задача - разделить мелкие алмазы на размерные классы. Для этого используются 4-8 сит.
За раз в устройство закладывается около 1500 камней.

Теми, что побольше, занимаются развесочные аппараты. Самые крупные алмазы сортируют люди.

Форму, качество и цвет кристаллов определяют оценщики при помощи луп и микроскопов.

Через специалиста в час проходят десятки алмазов, а если мелкие - то счет идет на сотни.

Каждый камень смотрят по три раза.

Ручное взвешивание алмаза

Вес алмаза определяется в каратах. Название «карат» идет от имени семени рожкового дерева карат.
В древности семя карата служило единицей измерения массы и объема драгоценных камней.

1 карат - 0,2 г (200 мг)
Камни весом больше 50 карат находят несколько раз в месяц.

Крупнейший на планете алмаз «Куллинан» весит 621 грамм и стоит около 200 млрд рублей.
Самый большой алмаз среди якутских - «XXII съезд КПСС», он весит 342 карата (более 68 граммов).

В 2013 году предприятия группы «АЛРОСА» добыли более 37 млн. карат алмазов.
Из них 40% идут на промышленные цели и 60% - на ювелирные.

После отбора камни попадают на гранильный завод. Там алмазы становятся бриллиантами.
Потери при огранке составляют от 30 до 70% от веса алмаза.

По состоянию на 2013 год запасы группы «АЛРОСА» составили 608 млн. карат, а прогнозные запасы составляют около одной трети общемировых.
Таким образом, компания обеспечена минерально-сырьевой базой на 30 лет вперед.

Большое спасибо компании «АЛРОСА» за организацию фотосъемки!

По всем вопросам, касающимся использования фотографий, пишите на электронную почту.

Алмаз – самая твердая порода на Земле и во всей Вселенной. Но вот парадокс, состоит алмаз из углерода – самой мягкой породы, по шкале Мооса (есть такая таблица у геологов для измерения прочности, состоящая из 10 минералов, начиная с самого мягкого и заканчивая самым твердым – алмазом).

Если рассматривать алмаз на уровне атома, то увидим, что он состоит из атомов углерода, очень плотно упакованных. Резкий и не сильный удар способен кристалл алмаза превратить в кучу осколков. Он очень хрупкий. Ограненный алмаз – самый дорогой бриллиант.

Как добывают алмазы, как образуются

Алмазы образовались в глубине (десятки, а может и сотни километров) нашей Земли, в те времена, когда еще зарождалась наша Земля, около 2 млрд. лет назад.

Порода, в которой образовались алмазы – кимберлит. Впервые эту породу нашли возле городка Кимберли, что в ЮАР, и назвали в его честь.

С большой глубины, под давлением, порода извергалась наружу, пузыри газа в ультраосновной породе лопались, так образовывались большие трубки взрыва, диаметром в 1 км и больше, заполненные темной брекчированной породой с голубоватым оттенком – кимберлитом, в которой встречаются алмазы. Это коренной вид месторождения.

За долгие годы, под действием воздуха и воды, кимберлитовые трубки разрушаются, щебень и галька из породы, вместе с алмазами, сносится со склонов гор дождем и ручьями. Так образуется второй вид алмазных месторождений – россыпи.

Из крупных метеоритов, упавших на Землю при бешеной скорости, миллионы лет назад, в месте соприкосновения, также образуются алмазы. Пример тому месторождение в северной Сибири, диаметром близко 100 км.

Где добывают алмазы

В промышленных масштабах алмазы добывают:

• Ботсвана.
• Россия – Якутия, Архангельская область.
• Западная Австралия.
• Канада.
• Южно-Африканская Республика.
• Ангола.
• Конго.

Какого цвета добывают алмазы

Алмазы, которые используют в бытовых целях молочного, серого и темно-серого цветов.

Самые распространенные цвета алмазов, используемые в ювелирной промышленности:

• прозрачные желтоватые различных оттенков;
• коричневато-дымчатые;
• бурые оттенки.

Редкими оттенками для алмазов считаются: прозрачные голубоватые, розоватые и зеленоватые.

Весьма редкими считаются алмазы без какого-нибудь оттенка, абсолютно бесцветные.

Самые ценные алмазы, окрашенные в яркие насыщенные тона с ровными гранями:

• розовые;
• вишневые;
• красно-рубиновые;
• голубые;
• фиолетовые;
• зеленые;
• золотистые;
• желтые;
• черные.

Как добывают алмазы

• Кимберлитовые трубки залегают в основном до глубины близко 1,5 км. Это твердая порода. До 600 м месторождение разрабатывают с помощью взрывчатки открытым способом – карьером.
• Глубже – подземным способом, с помощью рудников.
• Построить рудник очень сложно, так как зачастую это места в условиях вечной мерзлоты, и на глубине приходится постоянно откачивать мощные потоки подземных вод. Всю породу из карьера, а затем из рудника, большими машинами везут на фабрику, где её сначала измельчают, а затем промывают водой.
• Под воздействием воды тяжелые частицы породы оседают, а легкие уносятся водой.
• Затем тяжелый остаток поступает на огромное, постоянно вибрирующее сито, где крупная часть просеивается, а пыль остается.
• И последний этап – отделение алмазов от пустой руды. Это происходит с помощью рентгеновских лучей. И затем отобранные вручную алмазы поступают к огранщику.
• Алмазы из россыпей добываются путем промывки породы на больших ситах, в основном, вручную.

Следует заметить, что все добытые алмазы используются: одни, прозрачные и большие – на огранку, из которых потом делают бриллианты, другие, мелкие и непрозрачные – для использования в бытовых целях.

Даже алмазная пыль используется для производства алмазных коронок, без которых при бурении скважин не пробурить твердые породы.

Вот небольшая экскурсия в мир, где добывают алмазы, это очень тяжелая, но и увлекательная работа.

По своему химическому составу алмаз – «близкий родственник» угля и графита. Он состоит из того же самого химического элемента – углерода, но отличается строением кристаллической решетки. Чтобы изменилась, превратив тем самым графит , нужна температура от 1100 до 1300оС и давление около 5000 атмосфер. Такие условия на глубине от 100 до 200 км.

Месторождения алмазов

Когда через земную кору прорываются газы, в трещину устремляется вулканическая магма, которая несет с собой алмазы из земных глубин. Магма застывает, образуя особую породу – кимберлит, возникает кимберлитовая трубка, сужающаяся сверху вниз. Диаметр ее может варьироваться от 10 до 20 метров, а площадь – от 0,01 до 140 гектаров. Так выглядит первичное, или коренное месторождение .

Кимберлит, как и другие породы, подвержен выветриванию и разрушению в результате химических реакций с водой, и другими веществами. При расширении и углублении речных долин алмазы из разрушающихся кимберлитовых трубок захватывались водными потоками и оказывались в нижней части речных отложений. Так возникали вторичные месторождения алмазов, они называются россыпями.

До 2-й половины XIX века алмазы добывали только в россыпях, но сейчас 85% алмазов добывают в кимберлитовых трубках.

Месторождения алмазов найдены на всех материках, исключая Антарктиду. Впрочем, даже там обнаружены осколки метеорита, содержащего алмазы. Особенно много алмазных месторождений в Сибири и Африке.

Процесс добычи алмазов

Добыча алмазов – процесс сложный и дорогостоящий. Начинается он с поиска месторождения, на это уходят десятилетия. Когда месторождение найдено, начинается подготовка площадки, определяющаяся конкретными условиями. Так, если кимберлитовая трубка находится глубоко под землей, оборудуются закрытые подземные рудники, а если на дне моря – используются специальные роботы. После подготовки площадки строится обогатительная фабрика, которая будет заниматься извлечением алмазов из горной породы.

Технология добычи алмазов состоит из трех этапов. На первом этапе руду измельчают и разделяют на алмазный кимберлит и сопутствующую породу. Это делают прямо на руднике на специальных установках.

На втором этапе руду снова измельчают, сортируют чистый алмазный кимберлит на 4 категории в зависимости от размера частиц и освобождают алмазы от сопутствующей породы. Это происходит на фабрике.

Способы отделения сопутствующей породы от алмазов.

Наиболее примитивный способ – жировые установки: на покрытый жиром стол подается кимберлит, смешанный с водой. Вода уносит сопутствующую породу, а алмазы прилипают к жиру, их собирают.

Более совершенны электромагнитные установки. Их действие основано на том, что алмазы не притягиваются магнитами, а сопутствующая порода притягивается довольно сильно.

В рентгеновских установках руда подвергается облучению, в результате которого алмазы светятся голубым светом. Специальные датчики, фиксирующие это свечение, приводят в действие механизм, отсекающий алмазы от сопутствующей породы.

Когда алмазы отделены от сопутствующей породы, начинается третий этап обработки. Алмазы отправляются в сортировочный цех, где их осматривают и отбирают по весу, диаметру и классу.