Геология неметаллов

АЛМАЗЫ

Алмаз — это самородный углерод, кристаллизующийся в кубической сингонии. Наиболее часто алмаз образует окта- эдрические кристаллы размером от микроскопических до 3 тыс. карат  и более. Обычно встречаются сдвбйникованные кристаллы. Алмаз обладает совершенной спайностью по октаэдру.

Чистые и бесцветные кристаллы, а также слабо окрашенные в голубой, бурый или желтый цвета, классифицируются как драгоценные алмазы, а разновидности, окрашенные в желто-бурый до темно-бурого и черного цвета, рассматриваются как технические алмазы.

Наиболее примечательным свойством алмаза является его твердость, равная 10 по шкале Мооса. Однако алмаз во столько же раз тверже соседнего В этой шкале минерала корунда, имеющего твердость 9, во сколько раз корунд тверже минерала, занимающего в шкале первое место (например, графит). Твердость алмаза несколько меняется в зависимости от кристаллографического направления, причем выше всего она на гранях октаэдра. Хотя кристаллы алмаза очень устойчивы к истиранию, в то же время они хрупкие и их можно расколоть или раздробить. Алмаз имеет очень большой показатель светопреломления (2,42), вследствие чего драгоценные разновидности обладают высоким внутренним отражением; сильная цветовая дисперсия обусловливает разложение белого света на составные части, что дает характерную игру цветов в алмазе. Полированные грани кристаллов обладают сильным алмазным блеском (очень ярким), а неполированные — слегка жирным блеском. Удельный вес драгоценных алмазов составляет 3,50—3,52, а технических — от 2,9 до 3,3. Для алмаза характерна очень большая температура плавления. В кислотах он нерастворим. Алмаз окисляется (сгорает) на воздухе при температурах около 870°.

Алмазы наиболее высоко ценились по сравнению с другими драгоценными камнями на протяжении почти 20 столетий, и они все еще широко используются в ювелирных изделиях во всем мире. Однако в последние десятилетия сильно возросла роль технических алмазов, которые стали применяться во многих отраслях промышленности; в настоящее время более 80% мировой добычи алмазов составляют технические разновидности, которые и будут здесь рассмотрены подробнее. Описания ювелирных алмазов можно найти в руководстве по драгоценным камням Крауса и Слоусона (Kraus, Slawson, 1947), а также в работе, посвященной алмазам, Остина и Меркера (Austin, Mercer, 1948).

Среди технических алмазов выделяют три разновидности. Одна из них — это борт, представляющий собой сильноокрашенные, трещиноватые или разрушенные кристаллы, кото* рые непригодны для ювелирных изделий. В течение многих лет борт добывался в качестве побочного полезного ископаемого при разработке алмазных месторождений, но в настоя» щее время проводятся специальные поиски и добыча борта. Количество добываемого борта составляет 99% общего тоннажа обычной ежегодной добычи технических алмазов. Борт добывается только на африканских месторождениях. Другая разновидность технических алмазов — это карбонадо («уголь», или «черный алмаз»), который представляет собой очень крепкий, прочно связанный агрегат мелких кристалла ков алмаза. Наконец, третья разновидность — это баллад представляющий собой очень прочные и крепкие зернистые агрегаты темных кристаллов с радиальной структурой.

Карбонадо и большая часть балласа добываются на бразильских месторождениях. Добыча этих разновидностей составляет только около 1 % общей ежегодной добычи технических алмазов.

В результате лабораторных исследований в 1955 г. стал возможным синтез искусственных технических алмазов (Bridgman, 1955), небольшое количество которых было получено уже в следующем году. Для синтеза алмазов необходимы очень высокие температуры и давления. Сейчас проводятся дальнейшие исследования' и разработка процесса производства искусственных алмазов в промышленных условиях и одновременно ведутся эксперименты с целью выявления возможных видов их применения. Вполне вероятно, что искусственные алмазы вскоре можно будет получать в промышленных количествах, при этом их стоимость будет сравнима со стоимостью природных алмазов.

В 1957 г. те же самые исследователи, которые получили искусственные алмазы, доказали, что древнейшее положение о том, что «алмаз является самым твердым из всех известных веществ», устарело. Эти исследователи синтезировали нитрид бора кубической сингонии, или «боразон» («borazon»), который имеет твердость того же порядка, что и алмаз, и он очень близок к алмазу по своей кристаллической структуре и плотности. Однако боразон значительно устойчивее алмаза к окислению при высоких температурах. Он может противостоять температурам до 1900°, т. е. температурам, в два раза большим, чем температура сгорания алмаза. Благодаря этому свойству боразон, возможно, найдет применение в качестве каменных резцов в токарных станках, что позволит обрабатывать детали на больших скоростях. Однако, несмотря на такие замечательные свойства боразона, вероятно в течение некоторого времени, он все еще будет оставаться в сфере лабораторных исследований. Для синтеза боразона требуется давление более 1 млн. фунт/кв. дюйм и температура более 1650°; до сих пор получали кристаллики боразона размером не более '/з2 дюйма в диаметре.