تولید الماس مصنوعی. الماس مصنوعی چه زمانی در قفسه جواهرفروشی ها قرار می گیرد؟ الماس چیست

از زمانی که انسان قدر دانست خواص شگفت انگیزمواد معدنی طبیعی، برخی از آنها به اقلام لوکس تبدیل شدند، برخی دیگر در زندگی روزمره و آیین ها جای گرفتند. تقاضا برای سنگ های طبیعی گرانبها با حجم کم استخراج از روده های زمین باعث گرانی آنها شده است. بنابراین، موضوع ایجاد جایگزین های مصنوعی که بتواند تقاضا را برآورده کند، قبلاً در قرن های گذشته به طور فعال توسعه یافته بود. یک محرک قدرتمند توسعه در این جهت، تمایل کلاهبرداران به فروش تحت پوشش بود سنگ های گران قیمتتقلبی ارزان

خاستگاه میل انسان به ایجاد سنگ هایی معادل سنگ هایی که توسط نیروهای طبیعی ایجاد می شود در کیمیاگری یافت می شود. در قرن 4 ق.م. ه. کیمیاگران به دنبال آن بودند فرمول های جادوییبرای تولید سنگ های قیمتی مصنوعی. اما، به عنوان مثال، مروارید مصنوعی در میان یافته های باستان شناسی باستانی تمدن چین یافت شد. نتایج علمی واقعی در اواسط قرن نوزدهم به دست آمد. مارک گاودین، شیمیدان فرانسوی، در سال 1857 اولین سنگ ساخته شده غیرطبیعی - یاقوت را به جهان نشان داد. بعد زمرد مصنوعی آمد. سپس تولید سنگ برای جواهرات با موفقیت بیشتری شروع به توسعه کرد و قبلاً در قرن بیستم در مقیاس کامل تولید تأسیس شد.

بنابراین، راز دیگری از طبیعت برای انسان آشکار شد - او توانست مواد معدنی مصنوعی را با وسایل خود ایجاد کند. از نظر ترکیب، جایگزین های مصنوعی برای سنگ های طبیعی 100% نزدیک به سنگ های طبیعی هستند. تشخیص طبیعی از مصنوعی برای افراد غیرمتخصص تقریبا غیرممکن است. بله، و نگاه حرفه ای در در بعضی مواردممکن است بدون آنالیز طیفی آزمایشگاهی کافی نباشد.

هنگامی که در مورد تفاوت سنگ های طبیعی و مصنوعی صحبت می کنیم، توجه می کنیم که دومی ساختاری نزدیک به ایده آل دارد. در موارد طبیعی اغلب آخال های مختلف، ترک های بزرگ یا کوچکتر روی سطح وجود دارد. این خاصیت طبیعی آنهاست، اما فقط می تواند به عنوان یک علامت نسبی باشد منشاء طبیعی. چنین نقص هایی ممکن است در جواهرات مصنوعی نیز وجود داشته باشد. علاوه بر این، مناطق ابری و حباب های هوای گرد تنها مشخصه سنگ های مصنوعی است.

ظهور تعداد زیادی سنگ مصنوعی در بازار جواهرات قیمت های ثابت را متزلزل کرده است. مدتی است که خرید حتی یاقوت های واقعی بسیار آسان تر شده است و هزینه یاقوت های کبود طبیعی و زمرد کاهش یافته است. با این حال، خیلی زود پس از این، جواهرسازان یاد گرفتند که سنگ های مصنوعی را با استفاده از تجهیزات نوری شناسایی کنند. به این ترتیب وضعیت دوباره حل شد.
امروزه تقریبا تمام سنگ های قیمتی در آزمایشگاه ها ساخته می شوند. کریستال های معدنی مصنوعی به طور گسترده در صنایع الکترونیک و سایر صنایع استفاده می شود. تولید سنگ های مصنوعی امروزه می تواند به تن انجام شود. با این حال، این ممکن است هنوز در مورد همه مواد معدنی صادق نباشد. علم باید سخت ترین کار را با الماس می کرد.

تاریخچه ایجاد الماس مصنوعی

اسحاق نیوتن پیشنهاد کرد که الماس، با وجود اینکه سخت ترین ماده معدنی روی کره زمین است، در معرض احتراق قرار می گیرد. از آنجایی که مشخص بود که الماس پس از تبدیل های پیچیده از گرافیت که برای ما آشناست ایجاد می شود، فرضیه ای در مورد امکان فرآیند معکوس مطرح شد. مطالعات تجربی این فرضیه توسط آکادمی علوم فلورانس انجام شد. بنابراین مشخص شد که در دمای 1100 درجه سانتیگراد الماس ابتدا به گرافیت تبدیل می شود و سپس می سوزد.

در دهه 30 قرن بیستم، اوسی لیپانسکی، در نتیجه تحقیقات و محاسبات پیچیده خود، متوجه شد که در چه شرایطی می توان الماس مصنوعی را پرورش داد. بنابراین فشار باید بیش از 4.5 گیگا پاسکال باشد و دما باید 1227 درجه سانتیگراد باشد. در این مورد، فرآیند باید در یک محیط پیچیده - فلز مذاب - انجام شود. تنها دو دهه بعد، تلاش برای ایجاد یک الماس مصنوعی با موفقیت به پایان رسید. اما اولین الماس ها فقط برای اهداف فنی مناسب بودند. ایجاد الماس مصنوعی نیازمند ابزارهای فنی جدی است که این فرآیند را گران می کند. مشخص شد که الماس های مصنوعی و طبیعی در خواص جادویی نسبت داده شده با یکدیگر تفاوت هایی دارند.

الماس مصنوعی به گروه کانی‌های کوارتز نزدیک‌تر است، اگر یک الماس طبیعی و یک الماس مصنوعی را در کنار یکدیگر قرار دهید، الماس‌های مصنوعی محو می‌شوند. خواص جادوییمواد معدنی مصنوعی بسیار ضعیف تر هستند، بنابراین "معرفی" سنگ طبیعی به سنگ مصنوعی باید با دقت انجام شود. تنها پس از چند روز مبادله اطلاعات از راه دور از طریق یک پارتیشن (مثلاً از کاغذ) سنگ ها می توانند با هم "همراه شوند".

زمرد مصنوعی

یکی دیگر از لذت های گران قیمت زمرد مصنوعی است. امروزه برای ایجاد آنها از روش هیدروترمال گران قیمت استفاده می شود. برای مدت طولانی، زمرد فقط در آزمایشگاه کارول چتمن در سانفرانسیسکو تولید می شد. امروزه چندین شرکت در دنیا از این روش استفاده می کنند و زمرد مصنوعی می سازند.

شکنندگی سنگ های مصنوعی مانند سنگ های طبیعی است. با این حال، در ساختار آنها هیچ (یا عملاً هیچ) ترک و نقص ذاتی وجود ندارد سنگ های طبیعیبه همین دلیل است که زمردهای تولید شده در آزمایشگاه دوام بیشتری دارند.

فناوری ایجاد زمرد مصنوعی در حال بهبود است، اما بسیار گران است. بنابراین، سنگ های هیدروترمال فقط کمی ارزان تر از سنگ های طبیعی هستند. آنها همچنین در برابر اسیدها، گرما و قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش مقاوم هستند. رنگ زمرد مصنوعی با زمردهای طبیعی یکسان است.

مرواریدهای پرورشی - یک فناوری باستانی

چینی ها راز ایجاد مروارید مصنوعی را برای مدت بسیار طولانی حفظ کردند. اما در سال 1890، فن آوری باستانی سرانجام برای ژاپنی ها شناخته شد و آنها تولید مروارید را وارد تولید صنعتی کردند.
تکنولوژی باستانی کشت مروارید شامل فرآیند طولانیرشد خرچنگ در اطراف یک دانه کوچک خرچنگ که به صورت دستی ابتدا در یک تکه بافت چربی یک نرم تن و سپس در گوشته دیگری قرار می گیرد. روند پرورش مروارید به این روش پر زحمت است، بنابراین فناوری ها بهبود یافته و فرآیندها ساده شده اند. این گونه بود که مفهوم کشت مروارید ظاهر شد.
کوچکترین سایزیک مروارید پرورشی به اندازه یک سر سوزن است و بزرگترین آن به اندازه تخم کبوتر است. شکل از اهمیت ویژه ای برخوردار است: گرد، تا حد امکان نزدیک به ایده آل، بسیار ارزشمند است. مرواریدها همچنین می توانند به شکل قطره اشک و شبیه یک دکمه باشند. قیمت مرواریدهای پرورشی و در نتیجه محصولات تولید شده از آنها کمتر از مرواریدهای طبیعی است که باعث می شود قیمت آنها مقرون به صرفه باشد.

همانطور که برای همه جواهرات مصنوعی، باید به خاطر داشته باشید: اینها تقلبی نیستند، بلکه تلاشی از سوی انسان برای جایگزینی منابع طبیعی محدود و به سختی با خلاقیت های علمی هستند. بنابراین سنگ های مصنوعی در دنیای جواهرات جایگاه جداگانه و بی شک شایسته ای را به خود اختصاص می دهند.

در این مقاله:

ما این کار را چندی پیش شروع کردیم. این فرآیند چندان آسان نیست، اما مستلزم هزینه های جدی است. استفاده از چنین کریستال های مصنوعی تنها به جواهرات محدود نمی شود. به عنوان مثال، ابزارهای مخصوص برش از آنها ساخته می شود. برای اینکه بفهمیم آنها چیستند الماس مصنوعی، ابتدا باید بفهمید که چیست الماس واقعی.

الماس سخت ترین ماده معدنی جهان است

اول از همه، آنچه در جواهرفروشی می بینیم یک الماس است. الماس به الماسی گفته می شود که توسط جواهرسازان مورد پیش تصفیه خاصی قرار گرفته است. از نظر شیمیایی، کربن با شکل مکعبی و ساختار کریستالی است. جالب اینجاست که کربن، بسته به نحوه ساخت سازه، می تواند به شکل بسیاری از مواد ظاهر شود که خواص و کاربردهای متفاوتی دارند.

الماس مصنوعی

به عنوان مثال، همه می‌دانند که اکنون دنیا در حال روی آوردن به فناوری نانو است. نانوتکنولوژی آن دسته از فناوری‌هایی هستند که جوهر آنها بر روی اجسام با اندازه بسیار کوچک - هزارم میکرون - ساخته شده است. یکی از این اشیاء نانولوله ها هستند. بنابراین، کوچکترین نانولوله ها، یعنی آنهایی که کمترین قطر را دارند، نیز نوعی کربن هستند. واقعیت این است که یک اتم از یک ماده می تواند با پنج اتم دیگر ترکیب شود، که در حال حاضر یک ساختار فشرده را نشان می دهد. در میان اتم هایی که چنین قابلیت هایی دارند، کمترین جرم و بر این اساس، شعاع اتم را دارد.

اگر اتم‌های کربن با هم ترکیب شوند و چیزی شبیه به توپ فوتبال ایجاد کنند، فولرن نامیده می‌شوند. فولرن ها و نانولوله ها و همچنین تک لایه کربن - گرافن که اخیراً جایزه نوبل برای آنها اعطا شد، به احتمال زیاد در آینده به طور گسترده در فناوری مورد استفاده قرار خواهند گرفت. آنها به دلیل خواص فوق العاده قوی و همچنین رسانایی، مقاومت کم و اندازه جالب هستند. بیشترین ارزش نانولوله ها این است که هم به عنوان رسانا و هم به عنوان نیمه رسانا عمل می کنند، بسته به اینکه اتم ها چگونه نسبت به یکدیگر جهت گیری می کنند. این آینده الکترونیک است.

تا به حال، دانشمندان به نتیجه روشنی در مورد آن نرسیده اند. نسخه اصلی می گوید که کریستال ها در عمق زمین (بیش از 200 کیلومتر) تحت فشار بالا و دمای بسیار زیاد تشکیل می شوند. و سپس ماگما آنها را به سطح می اندازد. همچنین نسخه ای وجود دارد که الماس یک ساختار فرازمینی است و همراه با شهاب سنگ ها به سمت زمین پرواز می کند. نسخه دیگری نیز از منشأ کیهانی صحبت می کند: ظاهراً الماس ها هنگام سقوط یک شهاب سنگ و هنگام ایجاد آن تشکیل می شوند. فشار بالا.

سنگ ها بسیار کمیاب و زیبا هستند. آنها نه تنها به دلیل زیبایی خود، بلکه به دلیل داشتن خواص منحصر به فرد نیز ارزشمند هستند:

• الماس بالاترین سختی را در بین مواد معدنی دارد.
• نقطه ذوب آن به 4000 درجه می رسد.
• رسانایی گرمایی در بین تمام جامدات شناخته شده بالاترین است.
• متعلق به دی الکتریک است.
• دارای انکسار منحصر به فرد نور است ، تحت تأثیر پرتوهای مختلف می تواند شروع به درخشش کند.
• در اسید حل نمی شود

تاریخچه مواد معدنی

در سال 1797 کشف شد که الماس از کربن خالص تشکیل شده است. از آن زمان، تلاش هایی برای تکرار این فرآیند در آزمایشگاه آغاز شده است. موفق ترین کار هانای و مویسان بود که در سال 1893 آنها را با سرعت حرارت بالا و افزودن آهن تا دمای 3000 درجه سانتیگراد گرم کردند. برخلاف هانای که از لوله برای گرمایش استفاده می کرد، مویسان از کوره قوس الکتریکی با میله های کربنی که در داخل بلوک های آهک قرار داده شده بود استفاده می کرد.

پس از حرارت دادن، آهن مذاب به سرعت با آب خنک شد. همه اینها به منظور اطمینان از فشار بالا انجام شد. آزمایش های مشابه در آینده نیز تکرار شد. برای مثال، کروکس در سال 1909 به موفقیت دست یافت و چند سال بعد این را اعلام کرد. اما بعداً این گفته تکذیب شد.

اولین الماس مصنوعی رسمی در سال 1926 ساخته شد. برای ایجاد آن، تمام روش های ذکر شده در بالا ترکیب شدند. اکنون این نمونه هنوز در موزه ای در ایالات متحده آمریکا نگهداری می شود.

اما این هنوز نمونه ای نبود که بتوان آن را به تولید انبوه رساند. بزرگترین سهم در ایجاد و توسعه روش های تولید الماس توسط سر چارلز آلجرنون پارسونز انجام شد - او بود که به مدت 40 سال سعی کرد اولین آزمایش هانای و مویسان را تکرار کند. او بسیار دقیق بود و نمونه های به دست آمده را برای تحقیقات بیشتر ذخیره کرد. بعداً اظهار داشت که هر آنچه قبلا خلق شده بود، الماس ساخته دست بشر نبود.

در سال 1941، جنرال الکتریک به توسعه روش های تولید الماس پیوست. آنها توانستند کربن را تا 3000 درجه گرم کنند و فشاری معادل 5 گیگا پاسکال بدست آورند. با این حال، آنها توسط دوم جلوگیری شد جنگ جهانیو تنها 10 سال بعد آنها کار روی پروژه را از سر گرفتند. در طی این پیشرفت‌ها، سندان‌های کاربید تنگستن در یک پرس هیدرولیک استفاده شد. با این حال، تمام شرایط سنتز آنقدر نامطمئن بود که آزمایش‌ها را نمی‌توان تکرار کرد.

در سال 1954 اولین الماس مصنوعی ساخته شد که برای سنتز تجاری مناسب بود. با این حال، قطر بسیار کمی داشت، تنها کسری از میلی متر، بنابراین نمی توان از آن در جواهرات استفاده کرد، اما برای صنعت مناسب بود. شرح کار در مورد ایجاد آن در معتبرترین مجله علمی Nature منتشر شد.

از سال 1953، ASEA، تولید کننده لوازم الکترونیکی از سوئد، شروع به سنتز مستقل الماس کرد. کار با استفاده از یک دستگاه حجیم که فشار را در 8.4 گیگا پاسکال به مدت یک ساعت حفظ می کرد انجام شد. اما آنها همچنین موفق به بدست آوردن نمونه های کوچک شدند.

در کره در دهه هشتاد، یک رقیب در ایجاد الماس ظاهر شد - شرکت Ilyin Almaz. او اسرار تجاری را از جنرال الکتریک به دست آورد و توانست در سال 1988 الماس مصنوعی را سنتز کند. پس از این، چین با تعداد زیادی شرکت وارد بازار شد.

امروزه الماس چگونه رشد می کند؟

در تولیدات صنعتی، فناوری رشد کریستال در فشارها و دماهای بالا به نام HPHT و همچنین فناوری‌های CVD امروزه به طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار می‌گیرند. روش هایی که کمتر مورد استفاده قرار می گیرند، سنتز تک بلورهای الماس با انفجار و روش به دست آوردن الماس در ابعاد میکرون از سوسپانسیون ذرات گرافیت در حلال های آلی تحت تأثیر امواج فراصوت است.

فناوری HPHT شامل تولید الماس در دمای 1500 درجه و فشار 50 اتمسفر است. این نصب که یک پرس هیدرولیک است، یک ظرف مخصوص حاوی فلز مذاب و گرافیت داخل آن فشرده می شود. آهن، نیکل، کبالت یا سایر فلزات به عنوان مذاب استفاده می شود. دانه ها - کریستال های کوچک الماس - روی بستر قرار می گیرند. جریانی از محفظه عبور می کند که مذاب را به آن گرم می کند دمای مورد نظر. در این مورد، فلز به عنوان حلال یا کاتالیزور کریستالیزاسیون عمل می کند.

کریستال ها در پمپ بنزین به شکل الماس رشد می کنند. روند رشد کم و بیش بزرگ یا چند کریستال کوچک به طور متوسط ​​حدود 12 روز طول می کشد. اکنون تولید الماس مصنوعی به تولید میلیاردها قیراط در سال می رسد. در سال 1970 با استفاده از این فناوری، آنها برای اولین بار استخراج سنگ هایی با وزن و کیفیت کم را آموختند.

از دهه 1960، آنها شروع به توسعه فناوری ارزان‌تری برای تولید الماس کردند، CVD که مخفف عبارت Chemical Vapor Deposition است که رسوب از فاز گاز است.

سنتز زمانی اتفاق می‌افتد که کربن بر روی یک بستر در محیطی از گاز هیدروژن رسوب می‌کند که توسط تشعشع و دمای بالا یونیزه می‌شود. در طی رسوب، الماس پلی کریستالی (سیلیکون) ویفرهایی را تشکیل می دهد که کاربرد محدودی در الکترونیک و اپتیک دارند.

نرخ رشد کاملاً متفاوت است که می تواند به 100 میکرومتر در ساعت برسد. ضخامت صفحات معمولاً به 2-3 میلی متر محدود می شود، بنابراین الماس های حاصل را می توان به عنوان جواهرات استفاده کرد، اما از 1 قیراط بیشتر نمی شود. امکانات این لحظه در دهه 2000 رایج شد و توجه استارتاپ ها و شرکت های بزرگ را به خود جلب کرد و انگیزه ای قوی به توسعه روش داد.

پتانسیل HPHT اخیراً بسیار دست کم گرفته شده است و تمام توجه و منابع بر روی بهبود روش رسوب شیمیایی متمرکز شده است. به نظر می‌رسید که این فناوری برای رشد کریستال‌ها قابل استفاده نیست سایز بزرگو کیفیت بالا. اما اخیراً فناوری در حال پیشرفت بوده و الماس های مصنوعی با کیفیت و اندازه ای تولید می شوند که قبلاً فقط می توانستند طبیعی باشند.

که اغلب رنگ های شفاف دارند، همچنین رنگ های مصنوعی رنگ کمی دارند. نیتروژنی که با رشد الماس در ساختار شبکه پراکنده می شود، رنگ آبی را جذب می کند و باعث می شود که الماس مصنوعی رنگ زردی به خود بگیرد.

سایر جایگزین های الماس

علاوه بر الماس های مصنوعی، جایگزین های آنها بسیار مورد استفاده قرار می گیرد که در دهه هفتاد قرن گذشته وارد صنعت جواهرسازی شد. ابتدا مؤسسه فیزیک آکادمی علوم زیرکونیای مکعبی را دریافت کرد که نشان دهنده . این، به اصطلاح، یک تکه شیشه در میان الماس است. بعدها مانند کریستال، زیرکون و یاقوت کبود سفید ظاهر شد. چنین سنگ هایی در ساخت حلقه هایی به سبک ویکتوریایی محبوبیت خاصی داشتند.

یک جایگزین الماس نیز به نام نکسوس ظاهر شده است که ترکیبی از کربن با مواد دیگر است و بادوام و سخت است.

از دی اکسید زیرکونیوم برای تولید زیرکونیا مکعبی استفاده می شود. این الماس کم دوام ترین جایگزین الماس است و بنابراین ارزان ترین است. مویسانیت که از کاربید سیلیکون سنتز می‌شود و سخت‌ترین سنگ‌های الماس‌مانند است، دارای چنان ویژگی‌های بیرونی است که حتی تشخیص آن از سنگ واقعی دشوار است. تفاوت تمام سنگ های مصنوعی با سنگ های طبیعی که با چشم غیر مسلح دیده می شود، هزینه های دیگر است، تجهیزات و تجربه لازم است.

با این حال، گاهی اوقات الماس های مصنوعی از نظر قیمت نسبت به الماس های طبیعی کم نیستند، زیرا هزینه های زیادی برای تولید آنها صرف می شود. تفاوت اصلی بین الماس مصنوعی و طبیعی این است که الماس طبیعی حاوی بی نظمی ها و اجزایی است که در مواد معدنی تولید شده مصنوعی وجود ندارد.

شما می توانید جواهرات ساخته شده از الماس مصنوعی را خریداری کنید و این صرفه جویی قابل توجهی در مقایسه با جواهرات طبیعی خواهد داشت. اگر می‌خواهید تا حد امکان ارزان‌ترین جواهرات بخرید، زیرکونیای مکعبی را ترجیح دهید. درخشش آنها کمتر از الماس طبیعی نیست، اما دارای ویژگی های استحکام و سختی کمی بدتر است که بر ویژگی های عملکرد آن تأثیر می گذارد. Moissanite درخشان ترین درخشش را دارد که به نوعی جلوه دیسکو ایجاد می کند. زیرکونیای مکعبی مانند الماس مصنوعی یا موسانیت درخشندگی ندارد، اما درخشش را بهتر منعکس می کند.

مویزانیت ها عملاً در برابر تأثیرات خارجی مقاوم هستند، اما زیرکونیاهای مکعبی به مرور زمان خراشیده می شوند و روغن را جذب می کنند. در ضمن اگر از آنها مراقبت نکنید، خراش هایی روی سطح سنگ جمع می شود و کدر می شود.

بنابراین، فناوری تولید الماس هنوز در حال توسعه است. بر خلاف یاقوت و یاقوت کبود، به دست آوردن الماس با هر اندازه یا کیفیتی غیرممکن است و به دلیل زمان و منابع بسیار زیاد، اغلب می تواند گرانتر از الماس اصلی باشد.

نوشته شده در 30 ژانویه 2018

عبارت "الماس بلاروسی" در گوش ما مانند "میگوی بلاروسی" به نظر می رسد. اما در شوخی عجله نکنید. تعداد کمی از مردم می دانند که در دهه نود، یکی از اولین کارخانه های سنتز الماس جهان در بلاروس ساخته شد، که غول های صنعتی جهان آماده تعقیب دانشمندان بلاروسی در این زمینه هستند و کیفیت کریستال ها در سطح بین المللی مورد قدردانی قرار گرفت.

اولین الماس سنتز شده در جهان توسط جنرال الکتریک در دهه 1950 با استفاده از یک دستگاه پرس مخصوص تولید شد. سنگریزه کثیف کوچک هیچ تفاوتی با الماس طبیعی نداشت. تنها یک شکار وجود داشت: برای سنتز آن به پول بیشتری نیاز داشت تا استخراج آن از طبیعت. آنها از این موضوع دست کشیدند و تا دهه 1980 با خوشحالی رشد الماس را فراموش کردند.

یکی از اولین تلاش ها برای تولید الماس با استفاده از کوره قوس الکتریکی.

در اواخر دهه 1980، دانشمندان شاخه نووسیبیرسک آکادمی روسیهعلوم یک دستگاه بدون پرس "کره برش" (BARS) ایجاد کرده اند که با کمک آن برای اولین بار در جهان الماس سنتز شده ای را به دست آوردند که آماده رقابت با الماس های طبیعی نه تنها از نظر کیفیت، بلکه از نظر هزینه نیز بود. برای اولین الماس سنتز شده نووسیبیرسک، به طور قابل توجهی کمتر بود.

ژنرال بازنشسته، هفت دانشمند و 5 میلیون دلار
پس از آزمایش موفقیت آمیز در دهه 1990، هفت دانشمند مشهور شوروی (دو نفر از آنها بلاروس بودند) ایده ایجاد اولین کارخانه سنتز الماس در جهان را به دست آوردند. بلاروس به دلیل موقعیت جغرافیایی خوبش به عنوان سایت انتخاب شد.

دانشمندان بنیانگذار شرکت آداماس شدند. آنها 51 میلیون روبل شوروی از بانک پرومستروی اتحاد جماهیر شوروی وام گرفتند و ساخت و ساز را در روستای آتولینو در نزدیکی مینسک آغاز کردند.

دستگاه های BARS.

کارخانه قرار بود بسیار بزرگ باشد: یک ساختمان سه طبقه، 220 کارگر. اما پول کافی وجود نداشت، بنابراین بعداً بنیانگذاران آن شامل Belpromstroybank آن زمان بودند که خط اعتباری 5 میلیون دلاری به شرکت ارائه کرد و همچنین دو تاجر مشهور در زمان شوروی که 2.5 میلیون دلار دیگر کمک کردند.

سرمایه گذاران تنها موفق شدند ساختمان را تکمیل کنند، 120 دستگاه BARS را تهیه کنند و کمی روی فناوری کار کنند، زمانی که مشکلات برای بازرگانان موسس شروع شد - آنها کارخانه را بدون پول ترک کردند.

به طور غیر منتظره ای، چهار دانشمند توسط ژنرال بازنشسته کارتر کلارک به ایالات متحده اغوا می شوند. معلوم شد که در سال 1995 او فناوری تولید الماس سنتز شده را به قیمت 60 هزار دلار خرید و شرکت الماس Gemesis را تأسیس کرد. به هر حال، همه چیز رسمی شد، زیرا روسیه در آن زمان نیاز فوری به پول داشت و پیشرفت های علمی خود را می فروخت. دانشمندان آداماس را ترک کردند و نزد کلارک رفتند.

یکی از بزرگترین تولید کنندگان الماس سنتز شده در جهان.

بنیانگذاران که در شرایط سختی قرار گرفتند، سعی کردند پول وام را به بانک برگردانند، اما بی نتیجه بود. در سال 1999 یک پرونده جنایی علیه مدیریت آداماس باز شد. این محاکمه پنج سال به طول انجامید، میزان خسارت 7 میلیون دلار برآورد شد و یک وکیل به خارج از کشور رفت. با این حال، چهار نفر همچنان در زندان بودند.

پس از آزادی، هیچ یک از رهبران سابق آداماس به آتولینو بازنگشتند. سه دانشمند باقی مانده نیز به سن پترزبورگ و مسکو رفتند و با آنها فناوری سنتز الماس را نیز به همراه داشت.

اولین الماس مصنوعی.

بنابراین سه در جهان ظاهر شد بزرگترین مرکزالماس های سنتز شده: مسکو، سنت پترزبورگ و ایالت فلوریدا آمریکا. چندین شرکت کوچک دیگر هم هستند، اما می گویند همه رشته ها به همان هفت می رسد.

در تمام این مدت چه اتفاقی برای خود گیاه افتاده است؟ به موجودی دانشگاه دولتی بلاروس منتقل شد. در یکی از بخش های ساختمان، شرکت واحد جمهوری خواه "Adamas BGU" کار کرد: دانشمندان تحقیقاتی را انجام دادند، تولید الماس های صنعتی را مطالعه کردند و آن را بهبود بخشیدند. درست است، بهره برداری از تاسیسات بسیار گران بود و موضوع مالیبیشتر و حادتر شد.

الماس بلاروسی

زمانی که چینی ها، اعراب و اسرائیلی ها شروع به متقاعد کردن ما برای فروش محصول کردند، مشخص شد: تقاضا وجود دارد.
در لبه آتولینو همان ساختمان سه طبقه کارخانه ای قرار دارد که دانشمندان شوروی در آرزوی آن بودند - یک مرکز تولید معمولی با دیوارهای رنگ شده و بازسازی های تازه در داخل. در ایست بازرسی اینجا یک پلیس و یک رژیم کنترل دسترسی دقیق وجود دارد.

چندین سال پیش، شرکت Adamas BGU به ساختار اداره ریاست جمهوری منتقل شد. کمی بیش از یک سال پیش، از معاون آکادمی مدیریت تحت ریاست، ماکسیم بوردا، خواسته شد تا وضعیت آتولینو را ارزیابی کند: آیا راه اندازی تولید در آنجا منطقی است یا اسقاط دستگاه ها آسان تر است؟

ماکسیم نائوموویچ ما را به داخل کارگاه هدایت می‌کند: «فوراً اعتراف می‌کنم: من یک وکیل هستم و موضوع تولید الماس برای من جدید بود. - شروع کردم به مطالعه ادبیات، نگاهی به تجربه خارجی. راستش را بخواهید، من باور نمی کردم که کریستال های ما واقعا خوب هستند و می توانند فروخته شوند. اما من به نمایشگاه ها سفر کردم، الماس ها را نشان دادم، الماس هایی را که در کارگاه ما پرورش داده شده بودند را نشان دادم - کارشناسان از کیفیت آن خوشحال شدند. و وقتی ارمنی‌ها، چینی‌ها و اسرائیلی‌ها شروع به تماس با متقاعد کردن برای فروش تجهیزات کردند، بالاخره فهمیدم: چشم‌اندازهایی وجود دارد.

بنابراین، در نوامبر 2016، AdamasInvest LLC ظاهر شد (شرکت قبلی اکنون در مرحله انحلال است). همچنین زیرمجموعه اداره ریاست جمهوری است و روی پروژه ویژه "بازیابی تولید الماس های سنتز شده و توسعه تولید جواهرات با درج هایی از الماس های حاصل" کار می کند. 45 نفر اینجا کار می کنند.

- ما برای این پروژه وام دریافت کردیم. ماکسیم نائوموویچ تأکید می کند که پول قابل استرداد است، ضرب الاجل های مشخصی وجود دارد. ما یک طرح تجاری دقیق تهیه کردیم، ظرف شش ماه ساختمان را مرتب کردیم، کارگاه را بازسازی کردیم و تولید جواهرات را راه اندازی کردیم. در واقع، این همان چیزی است که ما اکنون روی آن تمرکز می کنیم.

به گفته ماکسیم نائوموویچ، ورود به بازار الماس صنعتی فایده ای ندارد: چین همه بازیگران را کشته است. نه سال پیش، کارخانه ابزار کیف یک نمونه از یک دستگاه پرس مخصوص را به چین فروخت. چین 40 هزار عدد از آن را تولید کرد، در سال 2014 وارد بازار صنعتی الماس شد و 20 بار آن را فرو ریخت. بنابراین، اگرچه الماس های صنعتی بلاروس از نظر کیفیت نسبت به الماس های چینی برتری دارند، اما قیمت آنها پنج برابر بیشتر است.

- چین هنوز وارد بازار طلا و جواهر نشده است. فکر می‌کنم دو بازیکن بزرگ اجازه ورود او را نمی‌دهند: دی بیرز تحت کنترل ایالات متحده و آلروسا روسی. بنابراین، ما شانس خوبی در سنتز الماس جواهرات داریم.»

دما می تواند تا 2 هزار درجه افزایش یابد، فشار - تا 20 هزار اتمسفر
یک سالن بزرگ با ده ها سیلندر و حداقل کارگر - این همان چیزی است که کارگاه با همان میله ها که 120 مورد از آنها وجود دارد، به نظر می رسد. یک مکانیک و یک مهندس می توانند تمام دستگاه ها را در یک شیفت سرویس کنند. در مجموع 10 نفر در کارگاه مشغول به کار هستند.

ماکسیم نائوموویچ نیمکره باز را نشان می دهد: "آنها در دهه 1970 طراحی شدند، اما در تولید الماس برای اهداف جواهرات، چیزی بهتر از BARS یافت نمی شود." — به طور کلی در حال حاضر دو فناوری برای تولید الماس در جهان وجود دارد: HTHP (دمای بالا، فشار بالا) و CVD (رسوب بخار شیمیایی). دومی برای تولید الماس صنعتی خوب است، اما برای جواهرات چندان مناسب نیست. نکته این است که در محیط گازسنگ در لایه های یکنواخت رشد می کند، اما در طبیعت مانند فناوری HTHP که ما از آن استفاده می کنیم، به طور ناهموار رشد می کند.

ماکسیم نائوموویچ صفحه کنترل سیلندر را نشان می دهد. این تجهیزات ویژه ای است که به صورت دستی کنترل می شود. کارگران با کوچکترین انحراف از مقادیر تعیین شده، شاخص ها را تنظیم می کنند.

- به نظر می رسد که یک کامپیوتر می تواند نحوه رشد الماس را نظارت کند. و صادقانه بگویم، من به خودکارسازی این فرآیند فکر می کردم. اما وقتی فناوری ما را دیدم، متوجه شدم: هیچ فایده ای وجود ندارد. اولاً گران است، سرمایه گذاری نتیجه نمی دهد. ثانیا، رشد الماس به ده ها تفاوت بستگی دارد: به عنوان مثال، به تغییرات دما در محیط خارجی در مراحل مختلف. آیا یک کامپیوتر می تواند تمام این تفاوت های ظریف را در نظر بگیرد و مانند یک انسان واکنش نشان دهد؟ فکر می کنیم هنوز نه

میله‌ها به سادگی طراحی شده‌اند: 3.5 تن فلز، شلنگی برای تامین روغن که فشار ایجاد می‌کند، و کنتاکت‌هایی که جریان و دما را تامین می‌کنند. در داخل دستگاه دو کره وجود دارد: یکی بزرگ و دیگری کوچکتر. هر کره از شش قسمت تشکیل شده است - پانچ های ساخته شده از یک آلیاژ خاص. بزرگ ها 16 کیلوگرم وزن دارند، کوچک - کمی کمتر از یک کیلوگرم. منگنه های کوچک در واقع یک کالای مصرفی هستند. آنها 200 دلار قیمت دارند و به طور متوسط ​​پس از 5 سنتز شکست می خورند.

این کارگردان توضیح می دهد: دمای ورودی دستگاه 1500 درجه، فشار 1800 اتمسفر است. - در داخل، دما می تواند تا 2 هزار درجه افزایش یابد، و فشار - تا 10-20 هزار تغییر دما و فشار در طول رشد الماس. این سه روز است، نه قرن، مانند طبیعت.

در مرکز کره یک مکعب چینی مخصوص وجود دارد. همانطور که ماکسیم نائوموویچ می گوید در آن "همه علم" وجود دارد. قبل از اینکه مکعب به BARS ارسال شود، آن را پر می کنند: یک قرص فشرده مخصوص قرار می گیرد که از اجزای جداگانه تشکیل شده است، معمولاً فلزات، همچنین یک قطعه کوچک الماس وجود دارد که سپس به یک سنگ بزرگ و یک میله گرافیتی تبدیل می شود ( گرافیت محیطی است که به الماس فرصت رشد می دهد). سپس مکعب در اجاق آغشته به مواد خاصی خشک می شود و تنها پس از تمام این مراحل می توان آن را گذاشت.

اینکه یک الماس رشد کند یا نه، حتی به گرمی دستان کارگران بستگی دارد.
ماکسیم نائوموویچ می افزاید: «فناوری تولید بسیار دمدمی مزاج است. یک الماس می تواند بزرگ شود، شاید کوچک، خوب یا بد، یا ممکن است اصلا رشد نکند. همه چیز به ده ها عامل بستگی دارد: از دست مهندس که مکعب را مونتاژ می کند، از نحوه خشک کردن آن، اینکه آیا آن را به درستی اشباع می کند، تا دمای کارگاه و کیفیت گرافیت. به نوعی سعی در ایجاد تولید در کشورهای بالتیک نیز داشتند. ما تجهیزات خریدیم، اما الماس رشد نکرد. معلوم شد که رشد یک الماس فقط روشن کردن یک سوئیچ نیست.

پس از سه روز، مکعب از BARS ها خارج می شود، شکسته می شود و یک قسمت خالی کوچک بیرون می آید که لبه کریستال روی آن دیده می شود. قسمت خالی در یک فلاسک ریخته می شود و با "ودکای رژیا" (سه قسمت اسید کلریدریک و یک قسمت اسید نیتریک) پر می شود. فلاسک ها را در یک کابینت مخصوص قرار می دهند و برای سرعت بخشیدن به واکنش حرارت می دهند.

- در شرایط عادیدر آزمایشگاه می گویند پس از دو ساعت فلزات حل می شوند و فقط الماس باقی می ماند. سپس الماس را استخراج می کنیم، آن را می شوییم و در مخلوط کروم قرار می دهیم.

بدین ترتیب گرافیت حذف می شود و الماس خالص به دست می آید. وزن، بسته بندی و به یک شرکت روسی برای برش برون سپاری می شود (هیچ متخصص برش در بلاروس وجود ندارد و هنوز هم آموزش افراد جدید گران است).

- الماس می تواند 30 تا 60 درصد وزن اولیه خود را از دست بدهد. این همه به وجود آخال ها و خلوص سنگ بستگی دارد، آنها در محل تولید اضافه می کنند. "علاوه بر این، نیمی از تمام سنتزها برای تولید سنگ های با کیفیت بالا برای برش و نصب در یک محصول تضمین شده است - این 220 سنگ در ماه است. در 20٪ موارد دیگر، سنگ های حاصل از کیفیت کمی پایین تر هستند.

- در حال حاضر برای کار کافی است، اما برای توسعه کافی نیست. ماکسیم نائوموویچ نمونه هایی از الماس را نشان می دهد: "ما با این مشکل دست و پنجه نرم می کنیم." - ما سنگ های خود را در موسسه بین المللی گوهرشناسی در آنتورپ تایید کرده ایم. نظر متخصصاین است: سنگ های ما از لحاظ شیمیایی و شیمیایی هیچ تفاوتی با سنگ های طبیعی ندارند خصوصیات فیزیکی. در اینجا همین شاخص ها از نظر قدرت، عدم واکنش به تشعشع و غیره وجود دارد.

این شرکت عمدتاً الماس های بی رنگ با وزن حداکثر 1 قیراط تولید می کند و الماس هایی با وزن 0.2-0.3 قیراط تولید می کند. چنین سنگ هایی عمدتاً برای گوشواره و انگشتر استفاده می شود. کریستال ها را نیز می توان تصفیه کرد: رنگ های لیمویی، سیاه، قرمز و سایر رنگ ها. اما این شرکت می گوید که بلاروس ها کلاسیک را ترجیح می دهند.

هندوها شروع به درخواست ساختن الماس های آیینی از خاکستر مردگان کردند.
هندی ها با اطلاع از قیمت پایین سنگ های بلاروس با استانداردهای جهانی، با درخواستی غیرمعمول با این شرکت تماس گرفتند: ساخت سنگ های تشریفاتی.

آنها می خواهند از این طریق یاد و خاطره بستگان سوزانده شده خود را حفظ کنند. این کارگردان توضیح می دهد که در مقایسه با یک شرکت انگلیسی که از نزدیک در تولید مشابه شرکت دارد، الماس های ما پنج برابر ارزان تر بودند.

ما جرات نداشتیم با خاکستر مردگان کار کنیم، اما فناوری تولید الماس از مو را به کار بردیم. بله، الماس را می توان از مو به دست آورد. ما از آنها کربن دریافت می کنیم و سپس طبق همان طرح کار می کنیم. ما این فناوری را آزمایش کرده ایم و در حال حاضر 12 سنگ از این دست تولید کرده ایم. درست است، در حال حاضر معرفی انبوه این موضوع مرحله بعدی کار برای ما است. و این موضوع پتانسیل زیادی برای علم دارد.

اما این شرکت همچنان تاکید اصلی خود را بر تولید جواهرات خود دارد. این کارگاه طلا و جواهر اگرچه کوچک (9 نفر) است، اما به طور بالقوه می تواند تا 5 هزار دستگاه در ماه تولید کند. هفته گذشته، دسته بزرگی از الماس های بلاروس وارد فروشگاه ها شد.

— قیمت محصولات ما 20 تا 30 درصد کمتر از محصولات دارای سنگ های طبیعی است و قیمت الماس های سنتز شده خود نصف الماس های طبیعی است. به عنوان مثال، قیمت فروش برای محصول آمادهبا الماس 0.15 قیراط 300 روبل است، با سنگ 0.25 قیراط 600 روبل هزینه می شود.» کارگردان نمونه هایی از محصولات را نشان می دهد.

اینها بیشتر حلقه های نامزدی هستند. ماکسیم نائوموویچ می گوید که این طرح ها شامل گوشواره، دکمه سرآستین، نقره با الماس و حتی یک مجموعه هنری به سبک اکو است.

- در اروپا، الماس های سنتز شده در حال افزایش محبوبیت هستند. اعتقاد بر این است که آنها نسبت به آنهایی که از روده های زمین استخراج می شوند سازگارتر با محیط زیست هستند. و حقیقت دارد. علاوه بر این، خواص آنها کمتر از خواص طبیعی نیست. فروشگاه برندبا قیمت های 40 درصد کمتر از قیمت های بازار و خیلی بیشتر.

- هدفی وجود دارد که الماس های ما را به یک برند بلاروسی مقرون به صرفه تبدیل کنیم. ماکسیم بورد می افزاید: و وظیفه جهانی توسعه بیشتر فناوری های علمی در این زمینه با استفاده از سود دریافتی است.

برای اشتراک در "چگونه ساخته می شود" روی دکمه کلیک کنید!

اگر محصول یا خدماتی دارید که می خواهید در مورد آن به خوانندگان ما بگویید، به اصلان بنویسید ( [ایمیل محافظت شده] ) و ما بهترین گزارشی را خواهیم ساخت که نه تنها توسط خوانندگان جامعه، بلکه در سایت دیده شود چگونه انجام می شود

همچنین در گروه های ما مشترک شوید فیس بوک، VKontakte،همکلاسی ها، در یوتیوب و اینستاگرام، جایی که جالب ترین چیزها از جامعه پست می شود، به علاوه یک ویدیو در مورد نحوه ساخت، کار و عملکرد آن.

روی نماد کلیک کنید و مشترک شوید!

EE "دانشگاه اقتصادی دولتی بلاروس"

گروه فناوری صنایع عمده

وظیفه فردی

با موضوع: تولید الماس مصنوعی

خلاصه. 3

معرفی. 4

فصل 1. الماس طبیعی ... 5

1.1 ماهیت کربنی الماس. 5

1.2 ذخایر طبیعی. 6

1.3 قیمت الماس. 7

فصل 2. توسعه فن آوری تولید الماس. 9

2.1 ضرورت تولید صنعتیالماس 9

2.2 مراحل توسعه. 10

2.3 روش گرادیان دما. یازده

2.4 کاربرد تنسومیت. 13

2.5 فن آوری های مدرن 15

2.6 درمان شیمیایی. 17

2.7 پرتو درمانی. 17

2.8 درمان ترموباریک. 18

2.9 سنتز کنترل شده. 18

2.10 کنترل منشاء الماس. 20

نتیجه. 22

فهرست منابع استفاده شده 23

کلمات کلیدی: الماس، برلیانت، تینومیت، برش، کیمبرلیت، گرافیت، کریستال، ناخالصی ها، سنتز.

این مقاله اطلاعات کلی در مورد خواص و ماهیت الماس، بزرگترین رسوبات و روش های استخراج آنها ارائه می دهد. در مورد توسعه فناوری برای تولید الماس مصنوعی و کاربرد آنها و همچنین در فن آوری های مدرنکشت و فرآوری الماس

معرفی

الماس یک ماده کاملا غیرقابل جایگزین در زمینه های مختلف فعالیت های انسانی، از جواهرسازی و صنایع تولیدی گرفته تا الکترونیک و فضا است. و همه اینها به لطف اوست خواص منحصر به فرد: سختی و مقاومت در برابر سایش، رسانایی حرارتی و شفافیت نوری بالا، ضریب شکست بالا و پراکندگی قوی، مقاومت شیمیایی و تشعشعی و همچنین امکان دوپینگ آن با ناخالصی های فعال الکتریکی و نوری. الماس های طبیعی بزرگ و فوق العاده خالص بسیار نادر هستند، بنابراین جای تعجب نیست که تلاش های موفقیت آمیز برای تولید آنها مورد توجه قرار گیرد.

الماس در بسیاری از صنایع به عنوان یک ماده ساینده استفاده می شود. هزینه بالای الماس طبیعی تولید را ضروری می کند سنگ های مصنوعیدر مقیاس صنعتی تولید سالانه آنها به چندین میلیون قیراط می رسد. و بیشتر آنها برای نیازهای تکنولوژیکی استفاده می شوند.

هدف از این کار بررسی فناوری تولید و فرآوری الماس مصنوعی است. برای انجام این کار، برجسته کردن تاریخچه توسعه صنعت، در نظر گرفتن فرآیندهای تکنولوژیکی اصلی تولید و روش‌های پردازش الماس مصنوعی و همچنین نشان دادن زمینه‌های مختلف کاربرد چنین الماس‌هایی در صنعت و فناوری‌های نانو مدرن است.

1.1 ماهیت کربنی الماس

برای مدت طولانی، الماس به عنوان یک سنگ معجزه آسا و یک طلسم قدرتمند در نظر گرفته شده است. اعتقاد بر این بود که شخصی که آن را می پوشد حافظه و روحیه شادی دارد، بیماری های معده را نمی شناسد، تحت تأثیر سم قرار نمی گیرد و شجاع و وفادار است.

الماس سخت ترین کانی است (سختی 10 در مقیاس کانی شناسی، چگالی 3.5 گرم بر سانتی متر مکعب) با ضریب شکست بالای 2.417. علاوه بر این، الماس یک نیمه هادی است. در هوا، الماس در دمای 850 درجه سانتیگراد با تشکیل CO2 می سوزد. در خلاء در دمای بالاتر از 1500 درجه سانتیگراد به گرافیت تبدیل می شود. خواص الماس بسته به وجود (نوع I) یا عدم وجود (نوع II) ناخالصی های نیتروژن به طور چشمگیری تغییر می کند. نوع I با انکسار مضاعف غیرعادی، رسانایی نوری کم، عدم هدایت الکتریکی، جذب در محدوده مادون قرمز (بین 8-10 میکرومتر) و فرابنفش (از 3300 A) و هدایت حرارتی بالا مشخص می شود. الماس های بدون نیتروژن (نوع II) عملاً همسانگرد هستند، رسانایی نوری بالایی دارند، تابش مادون قرمز را جذب نمی کنند و در اشعه ماوراء بنفش شفاف هستند (تا 2200 A) و رسانایی حرارتی بسیار بالایی دارند. پراش اشعه ایکس خطوط اضافی را در نوع اول نشان می دهد که نشان دهنده یک "نقص" در ساختار کریستالی است.

سخت است تصور کنید که سخت ترین شناخته شده است مواد طبیعییکی از تغییرات چندشکلی (متفاوت در آرایش اتم ها در شبکه کریستالی) کربن است که اصلاح دیگر آن گرافیت است، ماده ای نرم که به عنوان روان کننده و سرب های مدادی استفاده می شود. در الماس که ساختار مکعبی دارد، هر اتم کربن توسط چهار اتم یکسان احاطه شده است که هرم چهار وجهی منظم را تشکیل می دهند. از سوی دیگر، گرافیت ساختار لایه‌ای دارد که در آن پیوندهای قوی بین اتم‌های کربن تنها در داخل لایه وجود دارد، جایی که اتم‌ها یک شبکه شش ضلعی را تشکیل می‌دهند. ارتباط بین تک تک لایه ها بسیار ضعیف است، بنابراین وقتی با مداد می نویسیم، به راحتی می توانند نسبت به یکدیگر بلغزند و به صورت ریز مقیاس روی کاغذ باقی بمانند.

الماس ها میلیاردها سال پیش در عمق 150 تا 200 کیلومتری تحت تأثیر دما و فشار بالا به وجود آمدند و رشد کردند. شرایط رشد آنها، به عنوان یک قاعده، برای چندین میلیون سال ادامه داشت، و سپس فشار فزاینده آنها را به سطح زمین نزدیکتر کرد. پس از آن یا در محل خود باقی ماندند (در نهشته‌های «اولیه»)، یا تحت تأثیر باد و آب از سنگ خارج شدند و در نهشته‌های ثانویه (جای‌گیر) انباشته شدند. تا اواسط قرن بیستم، عمده تولید الماس از رسوبات آبرفتی حاصل می شد. پیدا کردن و توسعه آنها بسیار ساده تر بود. با این حال، این رسوبات معمولا کوچک هستند و به سرعت تخلیه می شوند. پس از سال 1990، بیش از 75 درصد از تولید الماس جهان از ذخایر اولیه، به اصطلاح لوله های کیمبرلیت آغاز شد. این رسوبات سنگی مخروطی شکل به عنوان نوعی نوار نقاله عمل می کردند و الماس ها را به سطح زمین می رساندند. سطح قرار گرفتن اجسام کیمبرلیت در سطح متفاوت است. بزرگترین لوله کیمبرلیت، Mwadui، در تانزانیا دارای قطر ~1-1.5 کیلومتر است. عمق لوله ها به 1 کیلومتر می رسد. با این حال، همه لوله های کیمبرلیت دارای الماس نیستند. فقط آنهایی که محتوای الماس در آنها 0.5-5 قیراط (0.1-1.0 گرم) در هر تن سنگ است سودآور هستند. اکثریت قریب به اتفاق الماس ها معمولاً از کسری از میلی متر تا 5-4 میلی متر اندازه دارند و وزن آنها کمتر از یک قیراط (0.2 گرم) است.

در حال حاضر استخراج مواد معدنی در 26 کشور جهان انجام می شود که بزرگترین آنها روسیه (یاکوتیا و اورال)، بوتسوانا، آفریقای جنوبی، زئیر و نامیبیا هستند. به طور متوسط ​​سالانه 100 تا 110 میلیون قیراط (20 تن) در جهان استخراج می شود. در سال‌های اخیر، روسیه مقام اول را در تولید الماس طبیعی و رتبه دوم را از نظر ارزش کل آنها به خود اختصاص داده است. بر اساس گزارش وزارت دارایی، حجم تولید الماس در روسیه در نیمه اول سال 2004 بالغ بر 17.7 میلیون قیراط بوده است. قیمت میانگین 51 دلار در هر قیراط (0.2 گرم). صادرات الماس طبیعی خام از قلمرو فدراسیون روسیه در ژانویه تا سپتامبر 2004 بالغ بر 23.6 میلیون قیراط بود. سهم الماس جواهرات 20-25 درصد است. عمده (75-80%) سنگ های استخراج شده به اصطلاح فنی هستند. الماس های این دسته به دلیل کیفیت سایندگی بالایی که دارند، یافت شده اند کاربرد گستردهدر صنعت تولید و حفاری. بزرگترین الماس جواهر در جهان، کولینان، با وزن 3106 قیراط (621.2 گرم) و ابعاد 5.5x10x6.5 سانتی متر، در سال 1905 در ترانسوال (آفریقای جنوبی) پیدا شد. متعاقباً 9 الماس بزرگ از آن ساخته شد (بزرگترین "ستاره آفریقا" 530.2 قیراط است) و 96 الماس کوچک. در طول فرآیند برش، 66 درصد از جرم اولیه کریستال از بین رفت.

الماس ها (الماس های تراش خورده) بر اساس چهار معیار اصلی CCCC (به اصطلاح سیستم 4'C) درجه بندی می شوند: رنگ (رنگ)، کیفیت (شفافیت)، برش و نسبت (برش)، وزن قیراط (وزن قیراط). با ارزش ترین آن هایی هستند که رنگ به اصطلاح "بالا" دارند، اما در واقعیت بی رنگ هستند. وجود سایه ای از رنگ زرد، قهوه ای یا سبز (که جواهرسازان آن را "رنگ" می نامند) در چشم افراد غیر متخصص، حتی به سختی قابل توجه و ناچیز است، می تواند ارزش سنگ را به طور جدی کاهش دهد. برای الماس های بی رنگ، بیشترین ارزش تراش گرد است (الماس در این مورد دارای 57 وجه است)، که اجازه می دهد تا درخشندگی و بازی سنگ را به حداکثر نشان دهد (به اصطلاح "آتش"). حداکثر هزینه یک الماس 1 قیراطی امروزه 18000 دلار است.

شکل 1.1. الماس های رنگی

قهرمانان ارزش در دنیای الماس سنگ هایی به رنگ قرمز، آبی، صورتی، سبز و نارنجی هستند. قیمت صورتی و الماس آبیمی تواند 10 برابر یا بیشتر از هزینه الماس های بی رنگ با وزن و کیفیت مشابه فراتر رود و گران ترین الماس (به ازای هر قیراط) در تاریخ، سنگ قرمز رنگی به وزن 0.95 قیراط است که در سال 1987 در کریستی به قیمت 880000 دلار فروخته شد. لیست قیمت واحدی برای سنگ های رنگی وجود ندارد و قاعدتاً در حراجی شکل می گیرند.

قیمت بالای این سنگ ها نه تنها با ویژگی های خاص آنها، بلکه با سطح انحصار در تجارت توضیح داده می شود: شرکت بین المللی De Beers، که کنترل 70-80 درصد از الماس های طبیعی عرضه شده به بازار را در اختیار دارد، قیمت های شناخته شده ای را برای این سنگ ها حفظ کرده است. آنها بیش از یک قرن است. توسعه تولید صنعتی آنالوگ های فنی و جواهرات در نیمه دوم قرن بیستم باعث کاهش هزینه الماس در بازار جهانی نشد.

فقط سنگ های کوچک با قطر تا 0.6 میلی متر در مقادیر صنعتی رشد می کنند که به عنوان مواد اولیه برای ساخت ابزار ساینده استفاده می شود. قیمت آنها پس از توسعه این فناوری اندکی کاهش یافت و به حدود 10 سنت در هر قیراط می رسد. کاهش قیمت الماس جواهرات پیش بینی نمی شود، زیرا کشت آنها بسیار گران است.

الماس از زمان های قدیم بشریت را به خود جذب کرده است. زیبایی فوق العاده این سنگ ها دلیل استفاده از آن ها برای خلق شد تزئینات مختلف. با این حال، بعداً مردم موارد دیگری را کشف کردند ویژگی های مفیدالماس - قدرت و سختی منحصر به فرد آنها. برای رفع نیازهای تولید، طبیعت مقدار زیادی از این مواد را ایجاد نکرده است، بنابراین مردم به فکر تولید الماس مصنوعی افتادند.

ارزش الماس

الماس به حساب می آید سنگ منحصر به فرد، که دارای ترکیبی نادر از ویژگی های مهم است: پراکندگی قوی، هدایت حرارتی بالا، سختی، شفافیت نوری، مقاومت در برابر سایش. الماس ها به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی خود نه تنها مورد توجه متخصصان جواهرسازی قرار می گیرند، بلکه در صنایع مختلف نیز بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. بله این یکی گوهردر پزشکی، اپتیک و میکروالکترونیک استفاده می شود.

اما ارضای کامل نیازهای تولید با الماس طبیعی خالص بسیار دشوار و بسیار پرهزینه است. به همین دلیل، بشریت به فکر چگونگی ساخت الماس مصنوعی افتاد. سنگ مصنوعی نه تنها باید خواص مهم یک الماس واقعی را داشته باشد، بلکه ساختار کریستالی کامل تری نیز داشته باشد، که برای زمینه های با تکنولوژی بالا بسیار مهم است.

الماس مصنوعی چگونه به وجود آمد؟

نیاز به ایجاد سنگ مصنوعی مدتها پیش بوجود آمد. اما در عمل فقط در قرن بیستم اجرا شد. تا این زمان، دانشمندان نتوانستند فناوری ساخت الماس به دست آورند، اگرچه می‌توانستند ثابت کنند که این الماس با کربن معمولی مرتبط است. و چند دهه بعد اولین الماس مصنوعی ساخته شد که از گرافیت تحت تاثیر دما و فشار بالا بدست آمد از این لحظه بود که تولید الماس مصنوعی آغاز شد که امروزه در بسیاری از عناصر تجهیزات مختلف استفاده می شود. و ابزار.

فناوری های تولید الماس

امروزه از فناوری های مختلفی برای تولید سنگ مصنوعی استفاده می شود که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارند. مطمئن ترین، اما گران ترین فناوری، تولید الماس از کربن کریستالی است که در یک پرس مخصوص برای پردازش قرار می گیرد. ابتدا آب با استفاده از پمپ های قدرتمند به مواد در حال پردازش می رسد. این امر باعث ایجاد آب می شود و سپس تحت تأثیر مبرد منجمد می شود و باعث می شود فشار تا 10 برابر افزایش یابد. در آخرین مرحله، محفظه حاوی کربن به آن متصل شده و جریان قدرتمندی برای چند کسری از ثانیه اعمال می شود. تحت تأثیر همزمان دما و فشار، گرافیت به سنگ سخت تبدیل می شود. پس از این مرحله، پرس یخ زدایی می شود، مایع تخلیه می شود و الماس مصنوعی تمام شده خارج می شود.

رشد الماس با متان

آنها همچنین از فناوری ساده تری برای تولید سنگ مصنوعی استفاده می کنند - روش انفجار که به شما امکان می دهد یک کریستال مصنوعی را تحت تأثیر متان رشد دهید. اغلب اوقات، تولید الماس مصنوعی با استفاده از دو فناوری انجام می شود. واقعیت این است که در حالت اول می توان بیشترین درصد بازدهی الماس را به دست آورد، اما آنها بسیار ناچیز خواهند بود. فناوری دوم به شما امکان می دهد تا با دمیدن متان تحت تأثیر دمای حدود 1100 درجه سانتیگراد، سنگ مصنوعی حاصل را به میزان قابل توجهی افزایش دهید. روش انفجار امکان به دست آوردن الماس مصنوعی با هر اندازه را فراهم می کند.

انواع الماس مصنوعی

امروزه انواع مختلفی از الماس های مصنوعی تولید می شود: زیرکونیا مکعبی، موسانیت، بدلیجات، فروالکتریک، روتیل، فابلیت، سروسیت. کامل ترین الماس تقلبی زیرکونیوم مکعبی یا زیرکونیوم مکعبی در نظر گرفته می شود. بنابراین بسیاری از مردم بارها نام زیرکون الماس مصنوعی را شنیده اند. اگرچه ربطی به سنگ طبیعی گران قیمت ندارد.

زیرکونیای مکعبی با سختی زیاد مشخص می شود، درجه بالاپراکندگی و شکست. این سنگ با توجه به خواصی که دارد، کاملاً از یک الماس واقعی تقلید می کند و در صنعت جواهرسازی کاربرد فراوانی دارد. حتی کارشناسان با چشم غیر مسلح به سختی می توانند تقلبی را از اصل تشخیص دهند، زیرا آنها یکسان بازی می کنند.

بیشترین آنالوگ با کیفیت بالاالماس موسانیت در نظر گرفته می شود. دارای خواص فیزیکی مشابه سنگ طبیعی است و از نظر خواص نوری حتی بهتر است. تنها عیب آن این است که از نظر سختی پایین تر است.

به خصوص بدلیجات ساخته شده از شیشه سرب که از اکسید سرب تشکیل شده است محبوبیت خاصی دارند. این سنگ‌ها به دلیل ترکیباتشان، در نور به طرز شگفت‌انگیزی بازی می‌کنند و درخششی شبیه به الماس دارند.

الماس مصنوعی کجا استفاده می شود؟

الماس مصنوعی به طور گسترده توسط کارخانه های جواهرسازی برای ساخت استفاده می شود جواهرات لوکس، که نه تنها زیبا به نظر می رسند، بلکه بسیار مقرون به صرفه هستند. محصولات با سنگ های تقلبی بدتر به نظر نمی رسند و به خوبی می پوشند.

همچنین پرورش الماس مصنوعی بخشی جدایی ناپذیر از صنعت مدرن است. از آنها برای تولید ابزارهای سنگین استفاده می شود: اره الماس، دیسک پولیش، اسکنه، مته، چاقوی جراحی، چاقو، برش های مختلف و موچین. ماشین آلات و تجهیزات ساخته شده از مواد الماس امکان پردازش بادوام ترین آلیاژها و مواد اولیه را فراهم می کند. علاوه بر این، الماس فراهم می کند حداکثر دقتدر ماشین ها و دستگاه ها

چگونه یک الماس مصنوعی در خانه بسازیم

برخی از کارشناسان ادعا می کنند که امکان پرورش الماس مصنوعی در خانه وجود دارد. اما ساختن الماس مصنوعی خودتان به تلاش و زمان زیادی نیاز دارد. ما به شما خواهیم گفت که چگونه یک ماده معدنی را از نمک پرورش دهید که به طور مبهم شبیه الماس است.

بنابراین، برای ایجاد چنین سنگی به آن نیاز خواهید داشت نمکرگ های شیمیایی، ورق خالیکاغذ و فیلتر آزمایشگاهی ابتدا باید یک کریستال کوچک آماده کنید. برای این کار، ظرف را 1/5 پر از نمک کنید، آن را تا نیمه پر کنید آب گرمو هم بزنید. اگر حل شد، باید کمی بیشتر اضافه کنید. نمک باید اضافه شود تا زمانی که حل شود. سپس محلول را در ظرف دیگری که سنگ در آن رشد می کند فیلتر کنید و با کاغذ بپوشانید. شما باید سطح راه حل را همیشه کنترل کنید. سنگ نباید به هوا ختم شود. اگر محلول تبخیر شده است، باید محلول جدیدی تهیه کرده و اضافه کنید.

افرادی که چنین آزمایشاتی را انجام داده اند ادعا می کنند که در طول یک هفته، یک الماس مصنوعی خانگی باید رشد قابل توجهی داشته باشد.

هزینه الماس مصنوعی

که در دنیای مدرنسنگ های مصنوعی بخش جداگانه ای از بازار را اشغال کرده اند جواهر سازی. تولید الماس مصنوعی به طور مداوم در حال بهبود است. دانشمندان سنگ های جدیدی را اختراع می کنند که فوراً محبوبیت زیادی پیدا می کنند، در حالی که سنگ های قدیمی تقاضا را از دست می دهند و به تدریج از بازار ناپدید می شوند. به عنوان مثال، در اواسط قرن بیستم، روتیل مصنوعی برای تقلید از الماس در جواهرات وارد شد. سپس با زیرکونیای مکعبی جایگزین شد. و در دهه 90. همه موارد قبلی با موسانیت جایگزین شدند.

قیمت الماس مصنوعی به اندازه، برش و فناوری تولید بستگی دارد. بسیاری از افراد به اشتباه بر این باورند که سنگ های مصنوعی شیشه های معمولی هستند و هیچ ارزشی در آنها نمی بینند. اما در واقعیت، چنین الماس هایی اغلب هزینه زیادی دارند و برخی از آنها بسیار نادر هستند. بنابراین، سایر انواع الماس مصنوعی ممکن است قیمت بیشتری نسبت به همتایان طبیعی خود داشته باشند.

در میان الماس های مصنوعی، زیرکونیا مکعبی محبوب ترین است. رنگ متفاوت. آنها هزینه متوسطهر قیراط در قالب برش از 1 تا 5 دلار آمریکا متغیر است. و موسانیت آنالوگ الماس معروف بسیار بیشتر است - 70-150 دلار آمریکا در هر قیراط.

عامل مهم در تعیین قیمت سنگ ها رنگ است. بنابراین، هزینه یک الماس زرد 40 تا 50 دلار به ازای هر 0.2 قیراط است، اما برای یک سنگ نارنجی صورتی، بسته به اندازه، باید حدود 3000 دلار بپردازید.

رهبران جهان

در سال های اخیر چین، ژاپن، ایالات متحده آمریکا و روسیه به عنوان پیشروان جهان در تولید سنگ های مصنوعی شناخته شده اند. چین فعال ترین در حال توسعه این منطقه است و دائماً فناوری های سنتز جدید را اختراع می کند.