МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
УО "Білоруський державний ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ"
Кафедра технології найважливіших галузей промисловості
Індивідуальне завдання
на тему: Виробництво штучних алмазів
Мінськ 2006
Зміст
Реферат. 3
Введення. 4
Глава 1. Природні алмази .. 5
1.1 Вуглецева природа алмаза. 5
1.2 Природні родовища. 6
1.3 Ціна діаманта. 7
Глава 2. Розвиток технології виробництва алмазів. 9
2.1 Необхідність промислового виробництва алмазів. 9
2.2 Етапи розвитку. 10
2.3 Метод температурного градієнта. 11
2.4 Застосування тіснуміта. 13
2.5 Сучасні технології. 15
2.6 Хімічна обробка. 17
2.7 Радіаційна обробка. 17
2.8 Термобаричних обробка. 18
2.9 Керований синтез. 18
2.10 Контроль походження алмазів. 20
Висновок. 22
Список використаних джерел. 23
Реферат
Ключові слова: алмаз, діамант, тіснуміт, ограновування, кимберлит, графіт, кристал, домішки, синтез.
В даній роботі наводиться загальна інформація про властивості і природі алмазів, їх найбільших местрожденіях і способах видобутку; про розвиток технології виробництва штучних алмазів і їх застосування, а також про сучасних технологіях вирощування та обробки алмазів.
Введення
Алмаз - абсолютно незамінний матеріал в самих різних областях людської діяльності, починаючи від ювелірної та обробної промисловості і закінчуючи електронної та космічної. І все це - завдяки його унікальним властивостям: твердості і зносостійкості, великої теплопровідності і оптичної прозорості, високому показнику заломлення і сильної дисперсії, хімічної і радіаційної стійкості, а також можливості його легування електрично і оптично активними домішками. Великі та особливо чисті природні алмази - велика рідкість, тому не дивно, що успішні спроби їх виробництва викликають величезний інтерес.
Алмази застосовуються в багатьох галузях промисловості як абразивний матеріал. Дорожнеча натуральних алмазів викликає необхідність виробництва синтетичних каменів в промислових масштабах. Щорічне виробництво їх складає декілька мільйонів карат. І велика їх частина застосовується для технологічних потреб.
Метою роботи є вивчення технології виробництва та обробки синтетичних алмазів. Для цього ставиться завдання висвітлити історію розвитку галузі, розглянути основні технологічні процеси виробництва та способи обробки штучних алмазів, а також показати різноманітні сфери застосування таких алмазів в промисловості і сучасних нанотехнологіях.
Глава 1. Природні алмази
1.1 Вуглецева природа алмаза
З давніх пір алмаз вважали чудодійним каменем і могутнім талісманом. Вважали, що людина, що носить його, зберігає пам'ять і веселий настрій, не знає хвороб шлунку, на нього не діє отрута, він хоробрий і вірний.
Алмаз є самим твердим мінералом (твердість 10 по мінералогічною шкалою; щільність 3,5 г/см3) з високим показником заломлення 2,417. Крім того, алмаз - напівпровідник. На повітрі алмаз згоряє при 850 oС з освітою СО2; у вакуумі при температурі зверху 1500 oС переходить в графіт. Властивості алмаза різко міняються залежно від наявності (тип I) або відсутності (Тип II) домішки азоту. Для типу I характерне аномальне двох переломлення, низька фотопровідність, відсутність електропровідності, поглинання в інфрачервоному (Між 8-10 мкм) і ультрафіолетовому (від 3300 А) діапазонах, висока теплопровідність. Азотні алмази (тип II) практично ізотропні, з високою фотопровідністю, не поглинають інфрачервоне випромінювання і прозорі в ультрафіолетовому (до 2200 А), володіють надзвичайно високою теплопровідністю. Рентгенівська дифракція виявляє в першому типі додаткові лінії, що свідчать про В«дефектностіВ» кристалічної структури.
Важко уявити, що найтвердіший з відомих природних матеріалів є однією з поліморфних (що відрізняються розташуванням атомів в кристалічній решітці) модифікацій вуглецю, інша модифікація якого - графіт, м'яке речовина, що використовується в якості мастила і грифелів для олівців. У алмазі, що має кубічну структуру, кожен атом вуглецю оточений чотирма такими ж атомами, які утворюють правильну чотиригранну піраміду. Графіт ж має шарувату структуру, в якій міцні зв'язки між атомами вуглецю існують тільки усередині шару, де атоми утворюють гексагональну сітку. Зв'язок же між окремими верствами дуже слабка, тому вони можуть легко ковзати відносно один одного і залишаються на папері у вигляді мікрочешуек, коли ми пишемо олівцем. [1]
1.2 Природні родовища
Зароджувалися і росли алмази мільярди років тому на глибинах в 150-200 км під впливом високих температур і тисків. Умови для їх росту, як правило, зберігалися протягом декількох мільйонів років, а потім наростаючий тиск викидало їх ближче до земної поверхні. Після чого вони або залишалися на місці (в В«коріннихВ» родовищах), або під дією вітру і води витягали з породи і накопичувалися у вторинних (розсипних) родовищах. [2] До середини XX століття основна видобуток алмазів припадала на розсипні родовища. Їх набагато легше було шукати і розробляти. Однак ці родовища, як правило, дрібні і швидко виснажуються. Після 1990 року більше 75% світового видобутку алмазів стало припадати на частку корінних родовищ, так званих кімберлітових трубок. Ці конусоподібні, звужуються донизу поклади породи виступали своєрідним транспортером, доставляє алмази на поверхню землі. Площа виходу кімберлітових тіл на поверхня різна. Найбільша кімберлітові трубка В«МвадуіВ» в Танзанії має поперечник ~ 1-1,5 км. Глибина розробки трубок доходить до 1 км. Однак далеко не всі кімберлітові трубки є алмазоносності. Рентабельні тільки ті, в яких вміст алмазів складає 0,5-5 каратів (0,1-1,0 грама) на одну тонну породи. Переважна частина алмазів звичайно має розмір від часток міліметра до 4-5 мм, і їх маса менше карата (0,2 грама).
В даний час видобуток мінералів ведеться в 26 країнах світу, найбільшими з яких є Росія (Якутія і Урал), Ботсвана, ПАР, Заїр і Намібія. Щорічно в світі видобувається в середньому 100-110 млн. каратів (20 тонн). В останні роки Росія вийшла на перше місце по видобутку природних алмазів і на друге по їх сумарній вартості. За даними Мінфіну, обсяг видобутку алмазів в Росії в першому півріччі 2004 року склав 17,7 млн. карат при середній ціні 51 долар за карат (0,2 грама). Експорт необроблених природних алмазів з території РФ за січень-вересень 2004 року склав 23,6 млн. каратів. Частка ювелірних алмазів складає 20-25%. Основна маса (75-80%) видобуваються каменів - так звані технічні. Алмази даної категорії завдяки своїм високим абразивним якостям знайшли широке застосування в обробної та бурильної промисловості. Найбільший ювелірний алмаз в світі - В«КуллінанВ», масою 3106 карат (621,2 грама), розміром 5,5 х10х6, 5 см, був знайдений в 1905 році в Трансваалі (ПАР). Згодом з нього було виготовлено 9 великих діамантів (найбільший В«Зірка АфрикиВ» - 530,2 карата) і 96 дрібних. У процесі ограновування було втрачено 66% початкової маси кристала.
1.3 Ціна діаманта
Діаманти (ограновані алмази) оцінюються за чотирма головним CCCC критеріям (так звана система 4'C): колір (color), якість (clarity), ограновування і пропорції (cut), вага в каратах (carat weight). Найбільш цінні ті, що мають так званий В«високийВ» колір, а в дійсності є безбарвними. Наявність навіть ледь помітного і незначного, на погляд неспеціаліста, відтінку жовтого, коричневого або зеленого кольору (званого ювелірами В«нацветомВ») може серйозно знизити вартість каменю. У безбарвних алмазів вище всього цінується кругла ограновування (діамант в цьому випадку має 57 граней), що дозволяє максимально виявити блиск і гру каменя (так званий В«вогоньВ»). Максимальн...