Добыча алмазов открытым способом

Где можно найти алмазы: месторождения и способы добычи

Среди всего разнообразия минералов алмаз занимает особое положение. Это связано как с характерными физическими свойствами, так и с красотой бриллиантов, получаемых при дальнейшей огранке минерала. Где можно найти алмазы? Согласно информации по мировой добыче полезных ископаемых, залежи или алмазные копи/воронки встречаются во многих уголках земного шара.

Что такое алмаз

Так же как и графит, минерал является аллотропной разновидностью углерода. В нормальных условиях он стабилен. Характеризуется высокой твердостью по шкале Мооса (10 из 10). Это своего рода эталон твердости. Имеет высокую теплопроводность (900-2300 Вт/м К) и относится к полупроводникам. Физические показатели отражают высокую упругость и низкий коэффициент сжатия.

Важное отличительное свойство от ряда других минералов — люминесценция. Под воздействием солнечного, ультрафиолетового света, рентгеновского излучения алмаз начинает светиться разными цветами.

Высокая прозрачность и показатель преломления света (2,417-2,419) относят алмаз к числу драгоценных камней. Благодаря искусной огранке минерал является одним из красивейших камней в мире. В природе встречаются алмазы не только белого и желтого, но и розового, коричневого и даже черного цвета.

Стоимость 1 карата алмаза (0,2 г) составляет в среднем 1,5 млн рублей.

Откуда берутся алмазы

Процесс образования бесценного камня закладывается глубоко в недрах земли. Из чего получается алмаз? На глубине 100-200 км при высокой температуре и давлении углерод в течение длительного временного периода преобразуется в алмаз. Постепенно, благодаря определенным процессам, происходящим в земной коре, алмазные месторождения вытесняются на поверхность. Подобные пути выхода называются кимберлитовыми трубками (по названию породы «кимберлит»). На планете существует несколько тысяч такого рода трубок, но добыча алмазов в каждой из них не всегда рентабельна. Поэтому лишь часть из них используется по прямому назначению.

Способы добычи

Добычу алмазов условно можно разделить на два важных этапа — получение руды и ее переработка.

Добыча руды, содержащей алмазы, ведется открытым и закрытым способом. С экономической точки зрения первый вариант более выгодный. Существует и третий, объединенный способ. Когда, начав разработку открытым способом, переходят на закрытый.

На обоснование выбора типа добычи оказывают влияние ряд объективных и субъективных факторов: глубина и предполагаемые объемы залегания минерала, климатические условия, логистика и т. д. В каждом конкретном случае рассчитываются предполагаемые затраты и ожидаемый экономический эффект.

Открытая добыча

Данный метод предполагает снятие верхнего слоя почвы и далее, используя метод направленного взрыва, воронка по спирали углубляется на несколько сотен метров. Обрушенную породу погружают в огромные самосвалы и доставляют на обогатительные фабрики. Способ добычи практически безопасный и не требует огромных затрат.

Золотое кольцо «БРИЛЛИАНТЫ ЯКУТИИ» в каталоге SUNLIGHT

Закрытая добыча

Производится в недрах земли путем создания системы тоннелей — шахт. В более ранние временные периоды приходилось добывать алмазы киркой. Данная профессия получила название «горщик», т. е. работающий в горе (шахте). Тяжелый многочасовой труд в условиях пониженной видимости и повышенной опасности на протяжении многих лет служил основным путем добычи алмазов.

В настоящее время горнодобывающие комбайны производят извлечение и погрузку породы в вагонетки, которые доставляют ее на поверхность. Далее порода, содержащая алмазы, также отправляется на горно-обогатительные заводы. Закрытая добыча позволяет извлекать ценный минерал из более глубоких слоев породы, но сопряжена с большими затратами и определенной опасностью. К факторам риска относится: обрушение породы, взрывоопасность, недостаток кислорода и др. Поэтому шахтный способ добычи используется в том случае, когда открытая разработка невозможна.

Открыто-закрытый способ

Необходимость в совмещении предыдущих вариантов добычи возникает тогда, когда открытая разработка уже невозможна, а весомые объемы минерала залегают на достаточной глубине.

Горно-обогатительная фабрика

Поступающая порода, проходит через сложную систему измельчителей и дробилок. Затем крупные куски промываются водой, которая сразу же делает алмазы видимыми. Мелкие, с этой же целью, подвергаются воздействию специальных реагентов.

Для проверки остаточного содержания алмазов в породе проводится дополнительная рентгенолюминесцентная сепарация. При попадании на минерал рентгеновских лучей он начинает светиться.

Не обходится производство и без монотонного ручного труда. На последнем этапе ручным способом выбраковываются остатки лишней породы, не относящейся к минералам. Оставшиеся алмазы сортируются.

Месторождения алмазов

Рассмотрим, какие страны добывают алмазы.

Российские прииски

Первый минерал был найден в Пермском крае (Крестовоздвиженский прииск) в 1829 году. В последующие 28 лет в этом регионе было добыто алмазов общим весом в 60 карат. Найденный первый сибирский алмаз (прииск близ Енисейска) датируется 1879 годом.

Кимберлитовая трубка «Мир»

А в 1949 году были найдены высококачественные алмазы в бассейне реки Вилюй (Якутия). Позднее, 1950-х годах, в Якутии была открыта кимберлитовая трубка «Зарница». В 2012 году найдены алмазы на границе Красноярского края и Якутии (Полигайское месторождение). Но, несмотря на расширение границ добычи, наиболее качественными минералами остаются алмазы Урала.

Согласно последней информации, в России за год добывается алмазов общим весом 30-40 млн каратов.

Месторождения за границей

Первые сведения о найденных алмазах относятся к Деканскому плоскогорью в Индии, но уже в конце XIX века они были сильно истощены. В настоящее время Индия является только импортером минерала.

В 1727 году были открыты месторождения в Бразилии. К 1867 году относится информация, по которой можно найти алмазы в странах Африки — известные «Капские алмазы».

В каких странах добывают алмазы в настоящее время? Помимо России, в тройку лидеров входят Ботсвана и Канада. В 2017 в Канаде были открыты новые месторождения ценных минералов на северо-западе страны.

В целом страны БРАНКС (Ботсвана, Россия, Ангола, Намибия, Канада и ЮАР) курируют около 92% всех добычи. Также можно дополнительно добавить к списку Австралию и Демократическую Республику Конго.

Основные импортеры ценного сырья: Индия, Бельгия и ОАЭ.

Россия по-прежнему сохраняет позиции лидера как по добыче, так и по импорту драгоценных камней.

Источник

Технология процесса добычи алмазов на приисках

История массовой добычи алмазов началась с того, что в 1869 году в примитивном руднике в южной Африке был найден 84-каратный камень. Вспыхнула алмазная лихорадка, и тысячи копателей отправились в район, где сейчас находятся ЮАР и Зимбабве. В настоящее время для добычи алмазов применяются очень дорогие промышленные методы. Извлечённые из глубин земли, камни измельчаются, а затем промываются водой.

Происхождение и месторождения алмазов

С точки зрения химии алмаз представляет собой модификацию углерода, который образуется в магме вулкана на глубине от 150 до 660 километров при взаимодействии огромного давления и температур. Естественно, что алмазы ведут своё первичное происхождение из вулканов, откуда они выносятся на поверхность земли газами, образующимися вблизи них. Поэтому потухшие вулканы являются главным местом добычи алмазов.

Другим важным источником являются русла рек — как высушенные, так и наполненные водой. Третье известное место, где можно найти алмазы — песчаные пляжи. Процедура добычи отличается в зависимости от первичности и вторичности участков.

Вторичные отложения определяются как места, вызванные перемещением рыхлых осадков. Они могут быть найдены вблизи вулканов, например, на склонах оползней. Кроме того, талая вода вулканических ледников может отнести алмазы на большие расстояния. Вторичные месторождения можно найти в ямах под водопадами, на речных отводах, а также в устьях рек. Там условия для добычи аналогичны условиям поисковых работ. Кроме того, используемое оборудование имеет похожие характеристики независимо от того, работают ли алмазные искатели на суше или в прибрежной зоне в воде. Оно включает в себя береговые экскаваторы, самосвалы и автомойки.

Ежегодно во всём мире добывается около 20 тонн природных камней. Но это количество не может удовлетворить спрос, потому что алмазы не только обрабатываются как ювелирные изделия, но и пользуются большим спросом в других отраслях. Поэтому значительная часть минералов, используемых в промышленной сфере, производится синтетическим путем. Наибольшую долю в добыче занимает ЮАР. Алмазные прииски на Африканском континенте также находятся:

Хотя алмазы имеют высокую рыночную стоимость, эти регионы являются беднейшими странами мира. Кроме этих стран месторождения также имеются:

Россия, наряду с Анголой и Намибией, является местом добычи самых высококачественных алмазов в мире. История рудников в России началась на Урале в середине девятнадцатого века. Но самое впечатляющее месторождение было обнаружено в Сибири после Второй мировой войны. Один из самых удивительных алмазных рудников в мире расположен в Сибири, в городе Мирный. Эта алмазная шахта имеет глубину 525 метров и ширину более одного километра, поэтому запрещено летать над этой шахтой на вертолёте, так как были случаи, когда вертолёты втягивались вглубь шахты воздушными вихрями.

Методы добычи

Зная, где находятся алмазы, можно подумать и о том, как их можно найти. Есть несколько методов их добычи. В потухших вулканах алмазоносная руда (кимберлит) выкапывается, добывается или получается путём взрыва пород, а затем измельчается и промывается. Когда дело доходит до русел реки, просеивается почва ее дна .

При промывке пород и почвы используется очень интересное свойство алмазов, о котором немногие знают — камни прилипают к жирам. Поэтому порода промывается в контейнере с маслом и водой. Другие минералы вымываются вместе с водой, тогда как алмазы остаются в масле. Подобным же образом промывается песок.

Трудоёмкость добычи подтверждается тем фактом, что в среднем около 250 тонн гравия, песка или даже камней необходимо добывать для получения одного карата. И это только средние значения, а это значит, что можно промыть 500 или даже 1 тыс. тонн породы и не найти ни одного камня.

В 1958 году Советский Союз разработал новый метод отделения алмазов. Эта новая система была основана на свойствах их флюоресценции при воздействии на них рентгеновских лучей. Когда фотоэлемент «считывает» флуоресценцию, посылается команда на подачу воздушного потока, который отделяет минерал от остальной части концентрата. Это устройство чрезвычайно эффективно и позволяет улавливать почти 100% присутствующих алмазов.

В конце процесса разделения все алмазы проверяются вручную для удаления остаточных отходов. Для этого они медленно перемещаются на конвейерную ленту перед аналитиками. Конвейерная лента полностью закрыта в прозрачной «коробке». Аналитики вставляют свои руки в две специальные перчатки, вставленные и прикреплённые к прозрачным стенам, и удаляют посторонние элементы с помощью пинцета. Затем необработанные минералы очищают от пыли и остаточной грязи с помощью ванны с соляной кислотой. После определения их веса камни временно запираются в сейфе горнодобывающей компании.

Суть процесса

Первоначально были известны только вторичные отложения. Поскольку эти отложения, обычно аллювиальные, содержали группы рыхлых камней, сконцентрированных в определённых районах, технология заключалась в использовании бутара — простого, но эффективного инструмента, который использовался для отделения драгоценных минералов от других пород. Использование бутары очень простое, и именно этот инструмент долгое время использовался для извлечения:

• золота;
• платины;
• алмазов.

Процесс заключался в том, что материал, содержащий драгоценные камни, извлекался из русла реки и помещался внутри бутары, которая в этот момент начинала непрерывное круговое движение. Материал с более высоким удельным весом оседал в центре, а более лёгкий выводился движением воды. Затем остаточный или концентрированный материал тщательно проверялся вручную.

Однако с течением времени «речные раскопки» вторичных месторождений постепенно заменялись «сухими расколами» первичных, и необходимо было разработать новые методы добычи и переработки.

Вначале почва различных концессий разрабатывалась с использованием лопат и кирок, а затем просеивалась и осматривалась вручную. Концессии на добычу полезных ископаемых были небольшими, около 9 квадратных метров, и поскольку по закону ни один искатель не мог иметь более двух или трёх концессий, раскопки начинали делать вглубь. После того как были созданы ассоциации искателей, совместно удавалось вырыть большую яму вместо небольших дыр, улучшая качество и глубину раскопок.

Самая большая и известная яма — это «Большая дыра» в Кимберли, ЮАР, которая была закрыта как рудник в 1914 году, с диаметром полутора километров и глубиной более двухсот метров. Возможно, это самая большая яма, когда-либо вырытая человеческими руками без использования техники. В настоящее время знаменитая дыра с её глубоким озером является известной туристической достопримечательностью, вокруг которой видны следы жёлтой и синей глины.

Старые и современные технологии

Обычно открытая добыча бриллиантов продолжается до глубины 100 метров, а затем переходит в категорию подземной: даже если она оснащена «террасированной» структурой, риск оползней очень высок.

В открытых породах добыча с помощью горных дробилок, экскаваторов и грузовых автомобилей осуществляется только в недавно открытых шахтах, таких как алмазные поля западного побережья Намибии и Южной Африки. Эти алмазные месторождения по меньшей мере третичны, поскольку алмазы, которые были перенесены рекой в море, затем были возвращены к берегу приливами.

Добыча вдоль этого участка побережья требует использования тяжёлой техники и, следовательно, очень дорога. Однако, учитывая продажную стоимость добытых алмазов, значительные инвестиции более чем оправданы. Фактически камни на этом участке побережья не только высокого качества, но и часто имеют значительные размеры.

Разработка этих месторождений требует нескольких шагов. Прежде всего, эскадра огромных экскаваторов удаляет песчаный слой, который может достигать толщины 60 метров, и использует его для создания плотин. Такое смещение материала осуществляется непрерывно в течение 24 часов, шесть дней в неделю.

Под покровным слоем и находится аллювиальное месторождение, содержащее алмазы. Грунт, содержащий их, извлекается из экскаваторов и загружается на грузовики, которые транспортируют его в близлежащие моющие ёмкости.

Как только поверхностная грязь удалена, группы людей, вооружённых мётлами, различными инструментами и большими системами всасывания, тщательно осматривают грунт.

В настоящее время бо́льшая часть шахт работает с методами добычи подземного алмаза. Основное различие между открытым карьером и подземными шахтами заключается в том, что в первом случае отверстие расположено в центре алмазной трубы, а добыча идёт от жёлтой к синей глине. В подземных отводах основная скважина расположена рядом с алмазной трубкой и имеет глубину, достигающую до 1500 метров, из которой галереи начинают входить в само месторождение.

Существует три метода извлечения алмазов, которые включают в себя строительство туннелей, и все они позволяют полностью добывать материал, содержащий камни.

Самый старый метод добычи, в настоящее время заменяемый более эффективными методами —это экстракция пустотами или камерами (на английском языке — камера с обрушением). Такой метод обеспечил, среди прочего, опыт, необходимый для разработки двух других способов, которые также используются сегодня.

Когда-то шахтёры прорывали несколько туннелей, расположенных параллельно друг другу и разнесённых на разных уровнях глубины — до полного удаления материала внутри каждого туннеля. Благодаря силе тяжести пустое пространство вскоре заполнилось материалом, который проседал сверху, и шахтёры затем перемещались в галерею на нижнем этаже. Большим недостатком этого метода было огромное количество ручного труда. Кимберлит приходилось добывать вручную и загружать на грузовиках внутри туннелей.

В 1950-х годах, благодаря информации, полученной из этого типа добычи, был разработан новый метод: извлечение блоков. Новая технология извлечения была впервые использована на руднике Бульфонтейн и, с учётом хороших результатов, впоследствии была принята для других шахт.

Наиболее эффективным методом подземной добычи является так называемый славянский метод, который сочетает в себе преимущества открытой добычи и удаления оползневых блоков. Извлечение породы с использованием этого способа сочетает в себе преимущества других, бывших ранее. Теперь новая технология позволяет выполнять сложные операции с минимальным ручным вмешательством.

В последние годы удалось разработать форму добычи, которая даже не рассматривалась ранее: со дна океана на глубине до 200 метров. При этом используются автоматизированные и отслеживаемые подводные средства, соединённые с опорным судном серией гибких труб, которая анализирует конкретные области. Применяется шнек, который начинается со вспомогательного судна, погружается в землю и высасывает материал с морского дна. Например, корабль MS Coral Sea, принадлежащий «De Beers Marine Ltd», оснащён шнеком диаметром 5,2 метра, который весит 6 тонн.

Источник