Как добывают алмазы: тяжелый труд или везение?
C древнейших времен алмазы притягивали к себе людей, восхищая своим блеском и твердостью. Но добыча этих драгоценных камней всегда была опасным и трудоемким занятием. Совершенствуя технику и технологии, человек научился находить природные алмазные месторождения и извлекать оттуда драгоценные кристаллы. Хотя процесс по-прежнему остается сложным и требует огромных затрат.
В этой статье мы познакомимся с основными этапами добычи алмазов от поиска месторождения до извлечения готовых камней. Узнаем, что представляют собой кимберлитовые трубки, которые содержат алмазы. Рассмотрим методы работы в карьерах и шахтах, а также процесс обогащения породы на фабриках.
Где в природе образуются алмазы
Алмазы образуются глубоко в недрах Земли при очень высоких температурах и давлении. Это происходит на глубине от 140 до 200 км, где температура достигает 1500°C, а давление - более 50 тысяч атмосфер. В таких экстремальных условиях атомы углерода кристаллизуются в алмазную решетку.
Образование алмазов тесно связано с вулканической активностью. При извержении вулканов расплавленная магма, обогащенная углеродом, быстро поднимается на поверхность. Резкое падение давления приводит к кристаллизации алмазов. Такие алмазы находят в так называемых кимберлитовых трубках - вертикальных цилиндрических столбах застывшей магмы, которые тянутся от мантии к поверхности.
Небольшое количество алмазов попадает на Землю с метеоритами. При ударе метеорита о поверхность образуется кратер, а ударная волна способствует превращению углерода в алмазы. Такие месторождения называют импактными.
Таким образом, подавляющее большинство природных алмазов - это алмазы глубинного происхождения, сформировавшиеся в недрах Земли при вулканической деятельности. Лишь небольшая часть попадает на поверхность с космическими телами.
Как идет поиск алмазных месторождений
Поиск алмазных месторождений - сложный и трудоемкий процесс. В первую очередь геологи ищут признаки кимберлитовых трубок, поскольку именно с ними связаны основные запасы алмазов.
Для обнаружения кимберлитовых трубок используются различные геофизические методы - гравиразведка, магниторазведка, сейсморазведка. Эти методы позволяют определить аномалии в строении геологических пород на глубине, которые могут указывать на наличие трубок взрыва.
Когда перспективный участок выявлен, проводится его опробование с помощью бурения неглубоких скважин. Из отобранных образцов породы делают шлифы и изучают под микроскопом на наличие микроалмазов.
Подтвердив наличие алмазов, геологи приступают к детальной разведке месторождения, в ходе которой проводится более глубокое бурение, отбор и анализ проб. Определяются границы рудного тела, его форма, оцениваются запасы алмазов.
Таким образом, поиск алмазных месторождений - это последовательность геофизических, геологоразведочных и аналитических работ, позволяющих выявить наличие и оценить запасы драгоценных камней в недрах.
Разработка месторождения открытым способом в карьерах
Алмазы встречаются в природе внутри уникальных геологических образований – кимберлитовых трубок. Это вертикальные столбы кимберлитовой породы, которые образуются в недрах Земли при извержении древних вулканов. Кимберлитовые трубки могут тянуться на глубину в несколько километров, а их диаметр в среднем составляет сотни метров. Именно в этой породе содержатся алмазы, поэтому чтобы их добыть, нужно сначала вскрыть кимберлитовую трубку.
Самый распространенный способ вскрытия кимберлитовой трубки – это открытые горные работы, то есть разработка месторождения открытым карьером. С помощью буровзрывных работ, экскаваторов и самосвалов ведется вскрыша, то есть удаление пустых пород, покрывающих кимберлитовую трубку. Обычно карьер разрабатывается до глубины около 600 метров, дальнейшая отработка становится экономически невыгодной.
По мере углубления карьера образуется конусовидная выемка, по спирали которой грузовики вывозят добытую кимберлитовую породу на поверхность. Путь от дна карьера до его верхней кромки может составлять более 10 км. Кимберлитовая порода отвозится на обогатительную фабрику для извлечения из нее алмазов.
Таким образом, открытая разработка месторождения в карьерах - это наиболее распространенный способ вскрытия кимберлитовых трубок и извлечения породы, содержащей алмазы. Этот метод позволяет добывать алмазы на глубину до 600 метров, после чего требуется переход к подземным горным работам.
Шахтная добыча алмазов
Когда месторождение алмазов разработано открытым способом на максимально возможную глубину около 600 метров, начинают применять подземный способ добычи – шахты. Это связано с тем, что дальнейшее углубление карьера становится экономически нецелесообразным.
Шахтная добыча алмазов ведется строительством вертикальных стволов, по которым происходит спуск людей и оборудования в подземные выработки, а также подъем добытой породы на поверхность. Количество стволов может быть различным в зависимости от особенностей месторождения – от одного до нескольких.
Из основных стволов на разных горизонтах проводятся горизонтальные и наклонные подземные выработки, туннели, в которых и происходит непосредственная добыча кимберлитовой породы, содержащей алмазы. Чтобы порода не осыпалась, специальными ответвлениями выработки заполняют бетоном.
Для добычи кимберлитов используются проходческие комбайны, которые измельчают и погружают породу в вагонетки при помощи шарошечного рабочего органа. Затем вагонетки по рельсовым путям доставляют породу к основному стволу для подъема на поверхность.
Также применяются погрузочно-доставочные машины, которые перемещают отбитую комбайном породу к месту погрузки в вагонетки. Остатки породы собирает бульдозер. На поверхность добытый кимберлит поднимается при помощи лебедок или скипового подъема по стволам шахт.
Подземная добыча алмазов имеет ряд сложностей. Во-первых, это большие капитальные затраты на строительство стволов и горных выработок, их обслуживание и ремонт. Во-вторых, более высокая себестоимость добычи по сравнению с открытым способом.
Кроме того, подземные горные работы связаны с повышенной опасностью для шахтеров из-за возможных обвалов породы, взрывов газа и угольной пыли. Поэтому на шахтах в обязательном порядке должны соблюдаться правила безопасности и приниматься меры по дегазации.
Но, несмотря на все сложности, шахтная добыча является единственным способом извлечения алмазов на больших глубинах, когда отработка месторождения открытым карьером уже невозможна или нецелесообразна. Поэтому этот метод широко применяется после исчерпания открытых запасов.
Таким образом, шахтная добыча алмазов ведется путем проведения вертикальных стволов и горизонтальных подземных выработок непосредственно до залежей кимберлитовой породы. Этот способ используется, когда открытая разработка месторождения в карьере уже невозможна из-за большой глубины залегания алмазосодержащих пород.
Обогащение руды и извлечение алмазов на фабрике
После добычи кимберлитовой породы, содержащей алмазы, она поступает на обогатительную фабрику для извлечения драгоценных камней. Процесс обогащения довольно сложный и включает несколько стадий.
Сначала порода проходит предварительное дробление в щековых дробилках для уменьшения кусков до 100-150 мм. Затем следует более тонкое измельчение в конусных дробилках до крупности 5-20 мм.
После дробления порода поступает на грохочение, то есть разделение на классы крупности с помощью сит. Крупные куски возвращают на додрабливание, а мелкие идут на обогащение.
Для выделения алмазов применяют такие методы, как рентгенолюминесцентная и плотностная сепарации. При рентгенолюминесцентной сепарации породу облучают рентгеновскими лучами, под действием которых алмазы начинают светиться. Это свечение фиксируют датчики, и струей воздуха выбивают алмазы.
При плотностной сепарации используют разницу в плотности алмаза и пустой породы. Суспензию с мелкодробленой рудой заливают в специальные аппараты, где тяжелые алмазы оседают на дно, а легкие породы смываются потоком воды.
Также применяют процесс флотации, основанный на способности мелких алмазов прилипать к пузырькам воздуха, поднимающимся в пену. Вспененный концентрат с алмазами отделяют.
После обогащения получают алмазный концентрат, который содержит драгоценные камни, но также примеси других минералов. Поэтому следующий этап - сортировка алмазного концентрата для выделения камней.
Сортировку концентрата проводят вручную, так как полностью механизировать этот процесс пока не удалось. Опытные сортировщики отбирают алмазы из концентрата на специальных столах при хорошем освещении с применением луп.
После сортировки алмазы проходят оценку качества, взвешивание и сортировку по классам крупности. Затем лучшие камни отправляют на огранку, а промышленные алмазы - на производство абразивных материалов.
Таким образом, на обогатительной фабрике кимберлитовая порода, содержащая алмазы, проходит многоступенчатую переработку с дроблением, измельчением, сепарацией и флотацией для выделения алмазного концентрата. Затем вручную из концентрата отбирают драгоценные камни, оценивают их качество и распределяют по классам для дальнейшего использования.
Самые известные и крупные алмазы, найденные в России
Россия обладает одними из крупнейших в мире запасами алмазов и занимает лидирующие позиции по их добыче. За всю историю в России было найдено несколько уникальных камней, которые вошли в список самых больших и дорогих алмазов в мире.
Одним из самых известных является алмаз «Александрит», найденный в 1830 году на приисках Урала. Его масса составляла 87,78 карата. Этот редчайший по окраске камень менял цвет в разных условиях освещения от изумрудно-зеленого до красновато-фиолетового. Алмаз был подарен императору Николаю I и хранится сейчас в Алмазном фонде России.
В 1842 году на приисках Нижнего Тагила был найден знаменитый алмаз «Шах» массой 88,7 карата, один из крупнейших в Европе. Этот желтый бриллиант украшал императорскую корону и также находится в Алмазном фонде.
Одно из крупнейших алмазных месторождений России находится в Якутии. Здесь в 1980 году был найден уникальный алмаз «XXVI съезд КПСС» массой 342,5 карата. Это самый крупный алмаз, когда-либо добытый в СССР.
В 2018 году на месторождении имени В. Гриба в Архангельской области был обнаружен алмаз весом 222,09 карата. Он получил название «Русская душа» и стал самым большим алмазом, когда-либо найденным в Европе.
Совсем недавно, в 2022 году, на Грибе был добыт еще один рекордный для Европы алмаз массой 110,69 карата. Его назвали в честь 285-летия присоединения Якутии к России «Алмаз Якутии».
Все эти уникальные камни были найдены благодаря разработке российских месторождений алмазов как открытым, так и подземным способом. Их обнаружение стало возможным после тщательного извлечения и сортировки алмазов на обогатительных фабриках.
Помимо крупных ювелирных экземпляров, российские алмазные прииски также дают большое количество мелких технических алмазов, используемых в промышленности. Таким образом, добыча алмазов играет важную роль в экономике России и приносит ей славу на мировом рынке драгоценных камней.
Теперь понятно, как добывают алмазы.