สาร Allotropic: เพชรและกราไฟท์ สูตรกราไฟท์และเพชร การดัดแปลงโพลีมอร์ฟิกของคาร์บอน: เพชรและกราไฟท์ คุณสมบัติทางเคมีของเพชรและกราไฟท์

12.03.2024 -

สำหรับคนทั่วไป เพชรและกราไฟท์เป็นสององค์ประกอบที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงและไม่มีความเกี่ยวข้องกันแต่อย่างใด เพชรกระตุ้นให้เกิดการเชื่อมโยงกับเครื่องประดับสีรุ้ง สำนวน “แวววาวเหมือนเพชร” เข้ามาในความคิด กราไฟต์เป็นสีเทา ซึ่งมักทำมาจากไส้ดินสอ

ไม่น่าเชื่อว่าแร่ธาตุทั้งสองชนิดเป็นสารชนิดเดียวกันในรูปแบบการประมวลผลที่ต่างกัน

แนวคิดและลักษณะสำคัญของแร่ธาตุ

เพชรเป็นคริสตัลโปร่งใสที่ไม่มีสีและมีลักษณะการหักเหของแสงสูง คุณสมบัติหลักของแร่ดังต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

ธรรมชาติสร้างเพชรทั้งในรูปแบบเฉพาะและแบบผลึกหลายรูปแบบ ซึ่งเกิดจากโครงสร้างภายใน คริสตัลที่เด่นชัดมีรูปร่างเป็นลูกบาศก์หรือจัตุรมุขที่มีขอบแบน บางครั้งขอบก็ปรากฏขึ้นเนื่องจากมีการเติบโตและการเปลี่ยนแปลงมากมายที่มองไม่เห็นด้วยตา

แม้ว่าหลายคนจะถือว่าเพชรเป็นวัสดุที่แข็งแกร่งที่สุดในโลก แต่วิทยาศาสตร์ก็รู้จักสสารที่แข็งแกร่งกว่าเพชรมากกว่า 11% นั่นก็คือ “ไฮเปอร์ไดมอนด์”

กราไฟท์เป็นสารผลึกสีเทาดำที่มีความแวววาวของโลหะ ในการจัดองค์ประกอบ กราไฟท์มีโครงสร้างเป็นชั้น ๆ โดยคริสตัลประกอบด้วยแผ่นบางขนาดเล็ก นี่เป็นแร่ที่เปราะมากมีลักษณะคล้ายเหล็กหรือเหล็กหล่อ กราไฟท์มีความจุความร้อนต่ำ แต่มีจุดหลอมเหลวสูง นอกจากนี้แร่ธาตุนี้:

กราไฟต์ให้ความรู้สึกมันเยิ้มเมื่อสัมผัส และทิ้งรอยไว้เมื่อส่งผ่านกระดาษสิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากอะตอมของโครงตาข่ายคริสตัลมีพันธะที่อ่อนแอ

ความแตกต่างระหว่างกราไฟท์และเพชร ลักษณะโครงสร้างและกระบวนการเปลี่ยนแร่จากแร่หนึ่งไปยังอีกแร่หนึ่ง

เพชรและกราไฟต์เป็นแร่ธาตุ allotropic ที่สัมพันธ์กัน กล่าวคือ พวกมันมีคุณสมบัติต่างกัน แต่มีรูปแบบคาร์บอนต่างกัน ความแตกต่างหลักอยู่ที่โครงสร้างทางเคมีของโครงตาข่ายคริสตัลเท่านั้น

ตาข่ายคริสตัลของเพชรมีรูปแบบของจัตุรมุขซึ่งแต่ละอะตอมถูกล้อมรอบด้วยอะตอมอีก 4 อะตอมและเป็นจุดยอดของจัตุรมุขที่อยู่ใกล้เคียงซึ่งก่อตัวเป็นอะตอมจำนวนอนันต์ที่มีพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่ง

ในระดับอะตอม กราไฟท์ประกอบด้วยชั้นของรูปหกเหลี่ยมที่มีอะตอมอยู่ด้านบน อะตอมมีการเชื่อมต่อกันอย่างดีในระดับชั้นเท่านั้น แต่ชั้นต่างๆ ไม่มีการเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา ซึ่งทำให้กราไฟท์อ่อนตัวและไม่เสถียรต่อการทำลายล้าง เป็นคุณสมบัตินี้ที่ทำให้สามารถรับเพชรจากกราไฟท์ได้

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของเพชรและกราไฟท์สามารถมองเห็นได้ชัดเจนจากตาราง

ลักษณะเฉพาะ
โครงสร้างของโครงตาข่ายอะตอม	รูปร่างลูกบาศก์	หกเหลี่ยม
การนำแสง	นำแสงได้ดี	ไม่ให้แสงลอดผ่านได้
การนำไฟฟ้า	ไม่ได้มี	มีค่าการนำไฟฟ้าที่ดี
การเชื่อมต่อแบบอะตอม	เชิงพื้นที่	ระนาบ
โครงสร้าง	ความแข็งและความเปราะบาง	การแบ่งชั้น
อุณหภูมิสูงสุดที่แร่ธาตุไม่เปลี่ยนแปลง	720 องศาเซลเซียส	3700 องศาเซลเซียส
สี	สีขาว สีฟ้า สีดำ สีเหลือง ไม่มีสี	สีดำ สีเทา เหล็ก
ความหนาแน่น	3560 กก./ลบ.ม	2230 กก./ลบ.ม
การใช้งาน	เครื่องประดับอุตสาหกรรม	โรงหล่ออุตสาหกรรมถ่านหินไฟฟ้า
ความแข็งของโมห์	10	1

สูตรทางเคมีของเพชรและกราไฟท์เหมือนกันคือคาร์บอน (C) แต่กระบวนการสร้างในธรรมชาตินั้นแตกต่างกันเพชรเกิดขึ้นที่ความดันสูงมากและเย็นลงทันที ในขณะที่กราไฟท์เกิดขึ้นที่ความดันต่ำและอุณหภูมิสูง

วิธีการรับเพชรมีความโดดเด่นดังต่อไปนี้:

กระบวนการเพชรถึงกราไฟท์คล้ายกัน ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือความดันและอุณหภูมิ

แหล่งแร่

เพชรเกิดขึ้นที่ความลึกมากกว่า 100 กม. ที่อุณหภูมิ 1,300 °C จากคลื่นระเบิด แมกมาคิมเบอร์ไลต์เกิดขึ้น ก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าท่อคิมเบอร์ไลต์ ซึ่งเป็นแหล่งสะสมเพชรปฐมภูมิ

ไปป์คิมเบอร์ไลต์ตั้งชื่อตามจังหวัดคิมเบอร์ลีย์ในแอฟริกา ซึ่งเป็นสถานที่ที่ถูกค้นพบครั้งแรก หินที่มีเพชรสะสมเรียกว่าคิมเบอร์ไลต์

เงินฝากที่มีชื่อเสียงที่สุดในปัจจุบันตั้งอยู่ในอินเดีย แอฟริกาใต้ และรัสเซียเพชรมากถึง 80% ถูกขุดจากแหล่งสะสมปฐมภูมิซึ่งประกอบด้วยท่อคิมเบอร์ไลต์และแลมโพรวต์

รังสีเอกซ์ช่วยค้นหาเพชรในหินที่ขุดได้ หินที่พบส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมเนื่องจากมีคุณสมบัติไม่เพียงพอที่จะทำเครื่องประดับ หินอุตสาหกรรมแบ่งออกเป็น 3 ประเภท:

กระดาน - หินก้อนเล็กที่มีโครงสร้างเป็นเม็ด
บัลลาส - หินทรงกลมหรือลูกแพร์
Carbonado เป็นหินสีดำที่ได้ชื่อเนื่องจากมีความคล้ายคลึงกับถ่านหิน

เป็นที่น่าแปลกใจว่าเพชรที่ใหญ่ที่สุดที่มีลักษณะโดดเด่นจะมีชื่อเฉพาะของตัวเอง ที่มีชื่อเสียงที่สุด ได้แก่ "Shah", "Star of Minas", "Kohinur", "Star of the South", "President Vargas", "Minas Gerais", "English Diamond of Dresden" ฯลฯ

กราไฟท์เกิดขึ้นจากการดัดแปลงของหินตะกอน แหล่งสะสมกราไฟท์ในเม็กซิโก โนกินสค์ และมาดากัสการ์อุดมไปด้วยแร่และมีกราไฟท์คุณภาพต่ำ พบได้น้อยกว่าคือประเภท Botogol และ Ceylon ซึ่งมีแร่ที่อุดมไปด้วยปริมาณกราไฟท์สูง เงินฝากที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จักตั้งอยู่ในยูเครนและภูมิภาคครัสโนดาร์

ขอบเขตการใช้งาน

เพชรและกราไฟท์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากกว่าที่เห็นได้อย่างรวดเร็วในครั้งแรก Diamonds พบการใช้งานในด้านต่อไปนี้:

เปอร์เซ็นต์การใช้เพชรจะเป็นดังนี้:

เครื่องมือ ชิ้นส่วนเครื่องจักร – 60%
โครงล้อเจียร -10%
การรีไซเคิลลวด - 10%
การขุดเจาะบ่อ – 10%
เครื่องประดับชิ้นส่วนขนาดเล็ก – 10%

สำหรับกราไฟท์นั้นจะไม่ได้ใช้ในรูปแบบบริสุทธิ์ แต่ต้องผ่านการประมวลผลล่วงหน้าแม้ว่าจะมีการใช้กราไฟท์ที่มีคุณภาพต่างกันในพื้นที่ต่างๆ กราไฟท์คุณภาพสูงสุดใช้สำหรับดินสอเครื่องเขียน มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงหล่อ โดยให้พื้นผิวเรียบกับเหล็กรูปแบบต่างๆ ที่นี่ใช้กราไฟท์ที่เกือบจะยังไม่ผ่านกระบวนการ

อุตสาหกรรมไฟฟ้าถ่านหินพร้อมกับกราไฟท์ธรรมชาติใช้กราไฟท์ที่สร้างขึ้นเทียมซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีความบริสุทธิ์และความสม่ำเสมอขององค์ประกอบเป็นพิเศษ การนำไฟฟ้าทำให้กราไฟท์เป็นวัสดุสำหรับขั้วไฟฟ้าในอุปกรณ์ไฟฟ้า ในทางโลหะวิทยา มันถูกใช้เป็นสารหล่อลื่น

เพชรและกราไฟท์มีองค์ประกอบเหมือนกัน แต่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวในแบบของตัวเอง ประโยชน์ของกราไฟท์สำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ นั้นสูงกว่าเพชรมาก

เพชรซึ่งได้รับการออกแบบเพื่อให้พึงพอใจกับความสวยงามนั้นมีคุณค่าอย่างยิ่งต่อเศรษฐกิจ นำมาซึ่งผลกำไรมหาศาลจากการใช้ในอุตสาหกรรมจิวเวลรี่

การแนะนำ

1. การดัดแปลงโพลีมอร์ฟิกของคาร์บอน: เพชรและกราไฟท์

1.1.ลักษณะทั่วไปของเพชร

1.2. ลักษณะทั่วไปของกราไฟท์

2. หินแกรนิตและเพชรประเภทอุตสาหกรรม

3. แร่เพชรและกราไฟท์ประเภทธรรมชาติและเทคโนโลยี

4. การพัฒนาแหล่งสะสมหินแกรนิตและเพชร

5. การใช้หินแกรนิตและเพชร

บทสรุป

บรรณานุกรม.

การแนะนำ

อุตสาหกรรมเพชรในประเทศของเรากำลังอยู่ในขั้นตอนของการพัฒนาโดยมีการนำเทคโนโลยีใหม่ ๆ มาใช้ในการแปรรูปแร่

คราบเพชรที่พบจะถูกเปิดเผยโดยกระบวนการกัดเซาะเท่านั้น สำหรับนักสำรวจ นั่นหมายความว่ามีชั้นหินที่ "มองไม่เห็น" จำนวนมากซึ่งไปไม่ถึงพื้นผิว การมีอยู่ของพวกมันสามารถรับรู้ได้จากความผิดปกติของแม่เหล็กในท้องถิ่นที่ตรวจพบ ซึ่งขอบด้านบนอยู่ที่ความลึกหลายร้อยเมตร และหากคุณโชคดีก็อาจสูงได้หลายสิบเมตร (อ. ปอร์ตอฟ).

จากข้อมูลข้างต้น ฉันสามารถตัดสินแนวโน้มการพัฒนาอุตสาหกรรมเพชรได้ นั่นคือเหตุผลที่ฉันเลือกหัวข้อ - "เพชรและกราไฟท์: คุณสมบัติ ต้นกำเนิด และความหมาย"

ในงานของฉัน ฉันพยายามวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างกราไฟท์กับเพชร ในการทำเช่นนี้ ฉันเปรียบเทียบสารเหล่านี้จากหลายมุมมอง ฉันได้ตรวจสอบลักษณะทั่วไปของแร่ธาตุเหล่านี้ ประเภททางอุตสาหกรรมของแหล่งสะสม ประเภททางธรรมชาติและทางเทคนิค การพัฒนาของแหล่งสะสม ลักษณะการใช้งาน และความสำคัญของแร่ธาตุเหล่านี้

แม้ว่ากราไฟท์และเพชรจะมีคุณสมบัติเป็นขั้ว แต่ก็เป็นการดัดแปลงโพลีมอร์ฟิกขององค์ประกอบทางเคมีเดียวกันนั่นคือคาร์บอน โพลีมอร์ฟหรือโพลีมอร์ฟเป็นสารที่มีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกัน แต่มีโครงสร้างผลึกต่างกัน เมื่อเริ่มต้นการสังเคราะห์เพชรเทียม ความสนใจในการศึกษาและการค้นหาการดัดแปลงคาร์บอนแบบโพลีมอร์ฟิกก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในปัจจุบัน นอกเหนือจากเพชรและกราไฟต์แล้ว ยังถือว่าลอนสดาไลต์และคาโอไทต์มีความน่าเชื่อถืออีกด้วย ครั้งแรกในทุกกรณีพบเฉพาะในการเจริญเติบโตใกล้ชิดกับเพชรเท่านั้นจึงเรียกว่าเพชรหกเหลี่ยม และที่สองพบในรูปแบบของแผ่นเปลือกโลกสลับกับกราไฟท์ แต่ตั้งฉากกับระนาบของมัน

1. การดัดแปลงโพลีมอร์ฟิกของคาร์บอน: เพชรและกราไฟท์

องค์ประกอบเดียวที่ก่อให้เกิดแร่ธาตุของเพชรและกราไฟท์คือคาร์บอน คาร์บอน (C) เป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม IV ของระบบธาตุขององค์ประกอบทางเคมีของ D.I. Mendeleev เลขอะตอม - 6 มวลอะตอมสัมพัทธ์ - 12.011 (1) คาร์บอนมีความเสถียรในกรดและด่าง และถูกออกซิไดซ์โดยโพแทสเซียมหรือโซเดียมไดโครเมต เฟอร์ริกคลอไรด์ หรืออลูมิเนียมเท่านั้น คาร์บอนมีไอโซโทปเสถียรสองชนิด C (99.89%) และ C (0.11%) ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบไอโซโทปของคาร์บอนแสดงให้เห็นว่าคาร์บอนมาจากต้นกำเนิดที่แตกต่างกัน: ทางชีวภาพ ไม่ใช่ทางชีวภาพ และอุกกาบาต ความหลากหลายของสารประกอบคาร์บอน ซึ่งอธิบายได้จากความสามารถของอะตอมในการรวมตัวเข้าด้วยกันและอะตอมของธาตุอื่นๆ ในรูปแบบต่างๆ เป็นตัวกำหนดตำแหน่งพิเศษของคาร์บอนเหนือองค์ประกอบอื่นๆ

1.1 ลักษณะทั่วไปของเพชร

คำว่า “เพชร” ชวนให้นึกถึงเรื่องราวลับเกี่ยวกับการล่าสมบัติทันที กาลครั้งหนึ่ง ผู้คนที่ตามล่าหาเพชรไม่รู้ว่าเป้าหมายที่พวกเขาหลงใหลคือคาร์บอนที่เป็นผลึก ซึ่งก่อตัวเป็นเขม่า เขม่าและถ่านหิน สิ่งนี้ได้รับการพิสูจน์ครั้งแรกโดย Lavoisier เขาทดลองเผาเพชรโดยใช้เครื่องก่อความไม่สงบที่ประกอบขึ้นเพื่อการนี้โดยเฉพาะ ปรากฎว่าเพชรเผาไหม้ในอากาศที่อุณหภูมิประมาณ 850-1,000*C โดยไม่ทิ้งคราบของแข็งเหมือนถ่านหินทั่วไป และเผาไหม้ในกระแสออกซิเจนบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิ 720-800*C เมื่อถูกความร้อนถึง 2,000-3,000*C โดยไม่มีออกซิเจน มันจะเปลี่ยนเป็นกราไฟท์ (ซึ่งอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าพันธะโฮโมโพลาร์ระหว่างอะตอมของคาร์บอนในเพชรมีความแข็งแรงมาก ซึ่งทำให้มีจุดหลอมเหลวที่สูงมาก

เพชรเป็นสารผลึกใสไม่มีสีที่หักเหรังสีแสงได้แรงมาก

อะตอมของคาร์บอนในเพชรอยู่ในสถานะการผสมพันธุ์แบบ sp3 ในสภาวะตื่นเต้น เวเลนซ์อิเล็กตรอนในอะตอมของคาร์บอนจะถูกจับคู่กัน และเกิดอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่สี่ตัว

อะตอมของคาร์บอนแต่ละอะตอมในเพชรถูกล้อมรอบด้วยอะตอมอีกสี่อะตอม ซึ่งอยู่ห่างจากศูนย์กลางตรงจุดยอดของจัตุรมุข

ระยะห่างระหว่างอะตอมในจัตุรมุขคือ 0.154 นาโนเมตร

ความเข้มแข็งของการเชื่อมต่อทั้งหมดจะเหมือนกัน

คริสตัลทั้งหมดเป็นกรอบสามมิติเดียว

ที่อุณหภูมิ 20*C ความหนาแน่นของเพชรคือ 3.1515 กรัม/ซม. สิ่งนี้อธิบายถึงความแข็งพิเศษของมัน ซึ่งแตกต่างกันไปตามขอบและลดลงตามลำดับ: ทรงแปดหน้า - ขนมเปียกปูน สิบสองหน้า - ลูกบาศก์ ในเวลาเดียวกัน เพชรมีความแตกแยกที่สมบูรณ์แบบ (ตามแนวทรงแปดหน้า) และกำลังการดัดงอและแรงอัดต่ำกว่าวัสดุอื่น ดังนั้น เพชรจึงเปราะบาง แตกเป็นชิ้นเมื่อถูกกระแทกอย่างรุนแรง และเมื่อบดขยี้จนกลายเป็นผง ค่อนข้างง่าย เพชรมีความแข็งสูงสุด การรวมกันของคุณสมบัติทั้งสองนี้ทำให้สามารถใช้กับเครื่องมือขัดและเครื่องมืออื่นๆ ที่ทำงานภายใต้แรงกดดันเฉพาะที่สำคัญได้

ดัชนีการหักเหของแสง (2.42) และการกระจายตัว (0.063) ของเพชรนั้นสูงกว่าแร่ธาตุโปร่งใสอื่นๆ อย่างมาก ซึ่งเมื่อรวมกับความแข็งสูงสุดแล้ว จะเป็นตัวกำหนดคุณภาพของเพชรดังกล่าว

สิ่งเจือปนของไนโตรเจน ออกซิเจน โซเดียม แมกนีเซียม อลูมิเนียม ซิลิคอน เหล็ก ทองแดง และอื่นๆ พบได้ในเพชร โดยปกติจะอยู่ในหนึ่งในพันของเปอร์เซ็นต์

เพชรมีความทนทานต่อกรดและด่างอย่างมาก ไม่เปียกน้ำ แต่มีความสามารถในการเกาะติดกับส่วนผสมของไขมันบางชนิด

เพชรนั้นพบได้ในธรรมชาติทั้งในรูปแบบของผลึกเดี่ยวที่มีการกำหนดไว้อย่างชัดเจนและผลึกรวมหลายผลึก คริสตัลที่ขึ้นรูปอย่างถูกต้องจะดูเหมือนรูปทรงหลายเหลี่ยมที่มีหน้าแบน: ทรงแปดหน้า, ขนมเปียกปูนทรงสิบสองหน้า, ลูกบาศก์ และการผสมผสานของรูปร่างเหล่านี้ บ่อยครั้งที่มีการเจริญเติบโตและการสลายของเพชรหลายขั้นตอน หากไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตา ขอบจะมีลักษณะโค้ง ทรงกลม มีรูปร่างแปดด้าน หกเหลี่ยม ทรงลูกบาศก์ และประกอบกัน รูปทรงที่แตกต่างกันของคริสตัลนั้นเนื่องมาจากโครงสร้างภายใน การมีอยู่และธรรมชาติของการกระจายตัวของข้อบกพร่อง ตลอดจนปฏิสัมพันธ์ทางเคมีกายภาพกับสภาพแวดล้อมรอบๆ คริสตัล

ในบรรดารูปทรงโพลีคริสตัลไลน์ บัลลาส คาร์โบนาโด และบอร์ดมีความโดดเด่น

บัลลาสเป็นรูปแบบทรงกลมที่มีโครงสร้างเป็นรัศมี Carbonado - การรวมตัวของ cryptocrystalline ด้วยขนาดของผลึกแต่ละอัน 0.5-50 ไมครอน เม็ดบีดเป็นมวลรวมเนื้อใส บัลลาสและโดยเฉพาะอย่างยิ่งคาร์โบนาโดมีความแข็งสูงสุดในบรรดาเพชรทุกประเภท

รูปที่ 1 โครงสร้างของโครงตาข่ายคริสตัลเพชร

รูปที่ 2 โครงสร้างของโครงตาข่ายคริสตัลเพชร

1.2 ลักษณะทั่วไปของกราไฟท์

กราไฟต์เป็นสารผลึกสีเทา-ดำที่มีความแวววาวของโลหะ เมื่อสัมผัสจะมันเยิ้ม และมีความแข็งด้อยกว่าแม้แต่กระดาษ

โครงสร้างของกราไฟท์เป็นแบบหลายชั้น ภายในชั้นอะตอมจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไอออนิก-โควาเลนต์ผสมกัน และระหว่างชั้นต่างๆ ด้วยพันธะโลหะเป็นหลัก

อะตอมของคาร์บอนในผลึกกราไฟท์อยู่ในรูปแบบ sp2 ไฮบริด มุมระหว่างทิศทางพันธะเท่ากับ 120* ผลลัพธ์ที่ได้คือตารางที่ประกอบด้วยรูปหกเหลี่ยมปกติ

เมื่อถูกความร้อนโดยไม่มีอากาศเข้า กราไฟท์จะไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงใดๆ สูงถึง 3700 * C ที่อุณหภูมิที่กำหนดจะไล่ออกโดยไม่ละลาย

ผลึกกราไฟท์มักเป็นแผ่นบาง

เนื่องจากมีความแข็งต่ำและมีความแตกแยกที่สมบูรณ์แบบมาก กราไฟท์จึงทิ้งรอยไว้บนกระดาษที่มีความมันเยิ้มเมื่อสัมผัสได้อย่างง่ายดาย คุณสมบัติของกราไฟท์เหล่านี้เกิดจากพันธะที่อ่อนแอระหว่างชั้นอะตอม ลักษณะความแข็งแรงของพันธะเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะคือกราไฟท์ความร้อนจำเพาะต่ำและมีจุดหลอมเหลวสูง ด้วยเหตุนี้กราไฟท์จึงมีความต้านทานไฟสูงมาก นอกจากนี้ยังนำไฟฟ้าและความร้อนได้ดี ทนทานต่อกรดและสารเคมีหลายชนิด ผสมกับสารอื่นได้ง่าย มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ มีความสามารถในการหล่อลื่นและเคลือบสูง ทั้งหมดนี้นำไปสู่การผสมผสานคุณสมบัติที่สำคัญอันเป็นเอกลักษณ์ไว้ในแร่ธาตุเดียว ดังนั้นกราไฟท์จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

ปริมาณคาร์บอนในมวลแร่และโครงสร้างของกราไฟท์เป็นคุณสมบัติหลักที่กำหนดคุณภาพ กราไฟท์มักถูกเรียกว่าเป็นวัสดุที่ตามกฎแล้ว ไม่เพียงแต่เป็นผลึกเดี่ยวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแร่ธาตุเดี่ยวด้วย ส่วนใหญ่หมายถึงรูปแบบรวมของสารกราไฟท์ หินที่มีกราไฟท์และกราไฟท์ และผลิตภัณฑ์เสริมสมรรถนะ นอกจากกราไฟท์แล้ว ยังมีสารเจือปนอยู่เสมอ (ซิลิเกต ควอตซ์ ไพไรต์ ฯลฯ) คุณสมบัติของวัสดุกราไฟท์ดังกล่าวไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับปริมาณของกราไฟท์คาร์บอนเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับขนาด รูปร่าง และความสัมพันธ์ร่วมกันของผลึกกราไฟท์ด้วย เช่น ลักษณะเนื้อสัมผัสและโครงสร้างของวัสดุที่ใช้ ดังนั้น ในการประเมินคุณสมบัติของวัสดุกราไฟท์ จึงจำเป็นต้องคำนึงถึงทั้งคุณลักษณะของโครงสร้างผลึกของกราไฟท์ ตลอดจนคุณลักษณะพื้นผิวและโครงสร้างของส่วนประกอบอื่นๆ ด้วย

รูปที่ 3 โครงสร้างของโครงตาข่ายคริสตัลกราไฟท์

รูปที่ 4. ฟีโนคริสต์กราไฟท์ในแคลไซต์

2. คราบเพชรและกราไฟท์ประเภทอุตสาหกรรม

แหล่งสะสมของเพชรแบ่งออกเป็นลุ่มน้ำและแหล่งปฐมภูมิ ซึ่งมีประเภทและชนิดย่อยที่แตกต่างกันตามเงื่อนไขของการเกิด รูปแบบของเนื้อแร่ ความเข้มข้น คุณภาพและปริมาณสำรองของเพชร สภาวะการขุดและการเสริมสมรรถนะ

แหล่งสะสมเพชรประเภทคิมเบอร์ไลท์ปฐมภูมิทั่วโลกเป็นเป้าหมายหลักในการแสวงหาผลประโยชน์ เพชรธรรมชาติประมาณ 80% ถูกขุดขึ้นมาจากเพชรเหล่านั้น ขึ้นอยู่กับปริมาณสำรองเพชรและขนาด เพชรจะแบ่งออกเป็นขนาดไม่ซ้ำกัน ใหญ่ กลาง และเล็ก ขอบเขตด้านบนของเงินฝากขนาดใหญ่ที่มีเอกลักษณ์และสัมผัสกับพื้นผิวจะถูกขุดด้วยความสามารถในการทำกำไรสูงสุด ประกอบด้วยปริมาณสำรองหลักและทรัพยากรเพชรที่คาดการณ์ไว้ของแหล่งคิมเบอร์ไลต์ที่มีเพชรแต่ละแหล่ง Kimberlites คือ “ปล่องภูเขาไฟ” ที่เต็มไปด้วยเบรชเซีย Breccia ประกอบด้วยเศษหินและซีโนลิธที่อยู่รอบๆ และสะสมอยู่บนหิน จากเศษหินที่นำมาจากความลึก 45-90 กม. หรือมากกว่านั้น ซีเมนต์เป็นวัสดุจากภูเขาไฟ ซึ่งมีองค์ประกอบเป็นด่าง-อัลโตรบาซิก ที่เรียกว่าคิมเบอร์ไลต์และแลมโปรต์ ท่อ Kimberlite ตั้งอยู่บนชานชาลา ท่อ lamproite อยู่ในกรอบพับ เวลาของการก่อตัวของท่อนั้นแตกต่างกันตั้งแต่ Archean ถึง Cenozoic และอายุของเพชรแม้จะอายุน้อยที่สุดก็อยู่ที่ประมาณ 2-3 พันล้านปี การก่อตัวของท่อเกี่ยวข้องกับการทะลุทะลวงของอัลคาไลน์-อัลตราเบสิกที่ละลายขึ้นไปด้านบนผ่านช่องแคบๆ ภายใต้แรงดันสูง ที่ความลึกมากกว่า 80 กม. ที่อุณหภูมิประมาณ 1,000* ตัวคิมเบอร์ไลต์ที่ได้รับการศึกษาอย่างดีส่วนใหญ่มีโครงสร้างที่ซับซ้อน ในกรณีที่ง่ายที่สุด โครงสร้างของท่อเกี่ยวข้องกับหินสองประเภทหลักที่เกิดขึ้นระหว่างการบุกรุกสองระยะติดต่อกัน: breccia (ระยะที่ 1) และคิมเบอร์ไลต์ "พอร์ฟีรีหยาบ" ขนาดใหญ่ (ระยะที่ 2) ในโครงสร้างของท่อ Kimberlite บางชนิด ได้มีการระบุเขื่อน Kimberlite และหลอดเลือดดำที่เกี่ยวข้องกับท่อด้วย วัตถุตาบอดที่เกิดจากส่วนของแมกมาคิมเบอร์ไลต์ซึ่งไปไม่ถึงพื้นผิวถูกค้นพบ ตามกฎแล้วเงินฝากที่เกี่ยวข้องกับเขื่อนกั้นน้ำและหลอดเลือดดำคิมเบอร์ไลต์นั้นอยู่ในประเภทของเพชรสำรองขนาดเล็กและไม่ค่อยมีขนาดกลาง ในหลาย ๆ กรณีการพัฒนาที่สูงขึ้นไปถึงพื้นผิว Paleo แต่ท่อระเบิดจำนวนมากอาจ "ตาบอด" และ ยังไม่ได้รับการกัดเซาะ t .e. นอนอยู่ที่ไหนสักแห่งลึก แต่ก็มีสถานที่บนพื้นผิวโลกที่มีแรงกดดันเกิดขึ้นซึ่งเพียงพอต่อการก่อตัวของเพชร สถานที่เหล่านี้เป็นจุดที่ชนกับอุกกาบาตซึ่งพบเพชรไม่เพียงแต่ในโลกเท่านั้น แต่ยังพบได้ในอุกกาบาตจำนวนหนึ่งด้วย

ความเร็วในการเคลื่อนที่ของแมกมาที่ปะทุอาจสูงมาก ประมาณ 800 กม./ชม. หินหนืดฉีกออกและพาชิ้นส่วนที่มีองค์ประกอบต่างกันขึ้นไป ถ้าพวกมันมีเพชร ท่อก็จะกลายเป็นเพชร ตัวเพชรเองเป็นการดัดแปลงคาร์บอนแบบโพลีมอร์ฟิกที่เสถียรที่สุดในบริเวณลึกของโลก (A.V. Ukhanov.)

ข้าว. 5. โครงสร้างของท่อคิมเบอร์ไลท์

แหล่งสะสมเพชรประเภทแลมโพรวต์ถูกค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ (พ.ศ. 2519) ในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย ซึ่งมีการใช้ประโยชน์จากแหล่งสะสมอาร์ไกล์ขนาดใหญ่ ในแง่ของโครงสร้าง เงินฝากแลมโปรต์โดยทั่วไปจะคล้ายกับเงินฝากคิมเบอร์ไลต์ เมื่อพิจารณาจากข้อมูลการสำรวจแหล่งสะสมอาร์ไจล์ ท่อแลมโพรอิต์จะบีบออกค่อนข้างเร็วกว่าจนกลายเป็นเขื่อน ระบบการขุดสำหรับแหล่งสะสมเหล่านี้และเทคโนโลยีการเพิ่มคุณค่าจะเหมือนกับระบบคิมเบอร์ไลต์

ชนิด Kimberlite-lamproite แสดงโดยการสะสมเพชรในภูมิภาค Arkhangelsk ซึ่งเนื้อหาของแร่ธาตุตัวบ่งชี้นั้นต่ำกว่าในคิมเบอร์ไลต์ "คลาสสิก" อย่างมีนัยสำคัญ เพชรส่วนใหญ่แสดงด้วยรูปแบบโค้ง

โครงสร้างการกระแทกของวงแหวนที่มีขนาดตั้งแต่ไม่กี่ร้อยไปจนถึงหลายร้อยกิโลเมตรนั้นสัมพันธ์กับกระบวนการระเบิดที่มีพลังมหาศาล ตามที่นักวิจัยหลายคนระบุว่า แหล่งที่มาของเหตุการณ์นั้นมาจากนอกโลก (การล่มสลายของเทห์ฟากฟ้าขนาดใหญ่) หรือจากภายนอก มีการสำรวจเงินฝากประเภทนี้ในรัสเซีย - Popigaiskoye บนทางลาดด้านตะวันออกของเทือกเขาผลึก Anabar ในแง่ของปริมาณสำรองแร่และปริมาณเพชร ปริมาณสะสมนั้นมากกว่าปริมาณแร่คิมเบอร์ไลต์ที่ใหญ่ที่สุดหลายร้อยเท่า อย่างไรก็ตาม เพชรในชั้นหินกระแทกนั้นถูกล้อมรอบด้วยหินที่แข็งแกร่ง หนาแน่น และพรั่งพรูออกมา และแสดงด้วยเกรดทางเทคนิคโดยเฉพาะที่มีส่วนผสมของลอนสดาไลต์ (การดัดแปลงคาร์บอนแบบโพลีมอร์ฟิก ซึ่งพบในรูปแบบของแผ่นเปลือกโลกที่สลับกับกราไฟต์ แต่ตั้งฉากกับระนาบของมัน ).

จนถึงขณะนี้ประเภทการเปลี่ยนแปลงรูปร่างยังแสดงโดยการสะสมเพียงครั้งเดียวในดินแดนคาซัคสถาน ซึ่งเพชรพบได้ในหินไบโอไทต์ gneisses, ไบโอไทต์-ควอตซ์, โกเมน-ไพรอกซีน และหินไพรอกซีน-คาร์บอเนต ในแง่ของปริมาณสำรองและปริมาณเพชร มีค่ามากกว่าท่อคิมเบอร์ไลท์ที่มีเพชรสูงที่ใหญ่ที่สุดหลายสิบเท่า เพชรมีขนาดคริสตัลที่เล็กมาก และยังไม่มีการค้นพบเครื่องประดับและเกรดทางเทคนิคคุณภาพสูง

เงินฝากเพชร Placer แบ่งออกเป็นห้าประเภทหลัก

ตัววางตะกอนน้ำ (หุบเขาแม่น้ำ) เป็นผู้นำในแง่ของขนาดของการขุดเพชรจากตัววาง ตะกอนขนาดใหญ่นั้นหาได้ยากและมักเกิดขึ้นเนื่องจากการกัดเซาะของแหล่งน้ำปฐมภูมิหรือแหล่งกักเก็บประเภทพื้นที่ระดับกลางหลายแห่ง ตัววางตะกอนมีโครงสร้างสองส่วน: บริเวณที่ราบน้ำท่วมถึงตอนบนของตะกอนแสดงด้วยกรวด ทราย ดินเหนียวและตะกอนตะกอนเพชรที่มีเพชรอยู่อย่างอ่อนมาก (“พีท”) ส่วนส่วนหน้าของช่องด้านล่างประกอบด้วยก้อนกรวดหยาบที่มีประสิทธิผล ( “ทราย”)

การวางประเภท deluvial-proluvial จะเกิดขึ้นบนเนินเขาและในหุบเขาใกล้แหล่งหินและมีขนาดเล็กและขนาดกลาง

ที่ตั้งทางทะเลชายฝั่งแบ่งออกเป็นระเบียงใต้น้ำ ชายหาด และชายฝั่ง โซนของสถานที่ดังกล่าวในแอฟริกาตะวันตกเฉียงใต้ทอดยาวหลายร้อยกิโลเมตรโดยมีความกว้าง 5 ถึง 20 กม.

ผู้วางประเภทอุตสาหกรรมอื่นไม่ได้มีบทบาทสำคัญในการขุดเพชร

ตะกอน Placer ประเภทต่างๆ ตามความลึกแบ่งออกเป็นแบบตื้นและลึก ตามระดับความห่างไกลจากแหล่งที่มาของราก จะแยกแยะผู้วางการรื้อถอนทั้งใกล้และไกล อดีตถูกสร้างขึ้นใกล้กับแหล่งกำเนิดรากส่วนหลัง - ที่ระยะทางหลายสิบกิโลเมตรในสภาพทางธรณีวิทยาและโครงสร้างที่ดี

คราบกราไฟท์ประเภทอุตสาหกรรม

กราไฟท์เกิดขึ้นจากสารประกอบอินทรีย์อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของหินตะกอน

ในบรรดาคราบกราไฟท์นั้น คราบประเภทอุตสาหกรรมสี่กลุ่มมีความโดดเด่นตามการตั้งค่าทางธรณีวิทยาของที่ตั้ง

ขึ้นอยู่กับขนาดของปริมาณสำรอง เงินฝากกราไฟท์จะถูกแบ่ง (ล้านตัน) เป็น: ใหญ่ - มากกว่า 1, กลาง - 0.5-1, เล็ก - มากถึง 0.5

ปริมาณสำรองที่แพร่หลายและใหญ่กว่าคือเงินฝากประเภทไทกามาดากัสการ์โนกินสค์และเม็กซิกัน

เงินฝากกราไฟท์ของประเภท Ceylon และ Botogol นั้นพบได้น้อย มักจะมีปริมาณสำรองขนาดใหญ่น้อยกว่า แต่มีความโดดเด่นด้วยปริมาณกราไฟท์ที่สูงในแร่และคุณภาพที่มีคุณค่ามากกว่า

3. แร่เพชรประเภทธรรมชาติและเทคโนโลยี

แร่ธรรมชาติประเภทต่างๆ ได้แก่ คิมเบอร์ไลต์ที่มีเพชรและแลมป์โปรต์ที่มีเพชร ซึ่งแบ่งตามอัตราส่วนของคิมเบอร์ไลต์ที่เหมาะสมกับวัสดุที่ทำให้เกิดซีโนเจนิก และคุณสมบัติทางโครงสร้างและเนื้อสัมผัส ให้เป็นคิมเบอร์ไลต์ขนาดใหญ่ที่มีเพชร, คิมเบอร์ไลต์ breccias, tuff breccias, xenotufo breccias, tuffs และหินตะกอนหินปูน

ไม่มีการจำแนกประเภทแร่เพชรทางเทคโนโลยีแบบครบวงจร ในการจัดประเภทแร่ทางเทคนิคและเศรษฐกิจ มีเทคโนโลยีหลักสองประเภทที่แตกต่างกัน: Breccias ที่มีส่วนประกอบของดินเหนียวน้อยกว่า 20% และ breccias ที่มีส่วนประกอบของดินเหนียวมากกว่า 20% เมื่อแปรรูปแร่เหล่านี้ ทั้งรูปแบบทางเทคโนโลยีและต้นทุนการขุดจะแตกต่างกัน

โดยทั่วไป ดังที่แสดงให้เห็นในทางปฏิบัติ การจำแนกประเภททางเทคโนโลยีของแร่ได้รับการพัฒนาในแต่ละกรณีเฉพาะอย่างเป็นอิสระระหว่างการสำรวจและการหาประโยชน์จากแหล่งสะสมในภายหลัง บ่อยครั้งเมื่อร่างกายของ Kimberlite ประกอบด้วยหินที่มีขั้นตอนการบุกรุกที่แตกต่างกันซึ่งแตกต่างกันอย่างชัดเจนในลักษณะโครงสร้างและพื้นผิวและระดับของปริมาณเพชรแร่ประเภทธรรมชาติจะตรงกับแร่ทางเทคโนโลยี ปัจจัยหลักคือปริมาณเพชร ดังนั้นในท่อ Dalnyaya (Sakha-Yakutia) ทั้งสองประเภทตามธรรมชาติที่ระบุไว้ที่นี่ - Kimberlite breccias และ Kimberlites ขนาดใหญ่ - แตกต่างกันในระดับของปริมาณเพชรตามลำดับความสำคัญและในขณะเดียวกันก็เป็นประเภททางเทคโนโลยี อย่างไรก็ตามตัวอย่างเช่นในระหว่างการทำงานของท่อ Mir มีการระบุประเภทของแร่ทางเทคโนโลยีหกประเภทซึ่งแตกต่างกันในความแตกต่างของโครงสร้างและปริมาณเพชรในขณะที่การแนะนำมีเพียงสองขั้นตอนเท่านั้น

ประเภทเทคโนโลยีของทรายที่มีเพชรมีความโดดเด่นโดยพิจารณาจากการเป็นก้อนหิน ปริมาณดินเหนียว ความสามารถในการซึมผ่าน ฯลฯ

แร่กราไฟท์ประเภทธรรมชาติและเทคโนโลยี

การจำแนกประเภทของแร่กราไฟท์นั้นดำเนินการตามลักษณะเนื้อสัมผัสและโครงสร้าง กราไฟท์แบ่งออกเป็นอย่างชัดเจนและแบบเข้ารหัสลับ ในบรรดาผลึกที่ชัดเจนนั้นมีความโดดเด่นในด้านผลึกหนาแน่นและมีเกล็ด กราไฟท์ที่เป็นผลึกหนาแน่นจะถูกแบ่งออกเป็นผลึกหยาบโดยมีขนาดผลึกเฉลี่ยมากกว่า 50 ไมครอน และผลึกละเอียด

ตามขนาดของเกล็ด เส้นผ่านศูนย์กลาง กราไฟท์เกล็ดจะถูกแบ่งออกเป็นขุยขนาดใหญ่ (100-500 ไมครอน) และขุยละเอียด (1-100 ไมครอน)

กราไฟท์คริปโตคริสตัลไลน์ประกอบด้วยผลึกที่มีขนาดน้อยกว่า 1 µm พันธุ์ที่มีความหนาแน่นและกระจายตัวอย่างประณีตหรือทำให้เป็นอะตอมนั้นมีความโดดเด่น ในระยะหลัง ผลึกกราไฟท์จะกระจัดกระจายอยู่ในหินโฮสต์ ในผลึกกราไฟท์ที่มีความหนาแน่นสูงจะประกอบขึ้นเป็นหินกราไฟท์จำนวนมาก กราไฟท์คริสตัลไลน์ชนิดหนาแน่นเท่านั้นที่มีความสำคัญทางอุตสาหกรรม

ก้อนผลึก – 92-95;

เกล็ดหยาบผลึก – 85-90;

ผลึกเป็นขุยปานกลาง – 85-90;

ผลึกละเอียดเป็นขุย – 80-90;

ผงผลึกที่มีขนาดสูงสุด 0.074 มม. และมีปริมาณกราไฟต์คาร์บอน 80-99

การสำรวจแหล่งสะสมกราไฟท์ของอุตสาหกรรมประเภทอื่น ๆ ที่มีรูปร่างผิดปกติหรือมีรูปทรงเลนส์และรูปทรงสต็อกยังดำเนินการโดยการขุดเจาะแกนร่วมกับงานเหมืองแร่ด้วย

เมื่อประเมินและสำรวจการสะสมของกราไฟท์โดยใช้การเจาะ พบว่าไม่มีการขัดถูแบบเลือกสรรของแกน ซึ่งเป็นไปได้ด้วยการกระจายความเข้มข้นของกราไฟท์ที่ไม่สม่ำเสมอ ในรูปแบบของพื้นที่ที่ได้รับการเสริมสมรรถนะซึ่งแสดงโดยเครือข่ายของหลอดเลือดดำ เลนส์ รัง ฯลฯ เพื่อจุดประสงค์นี้ ควรตรวจสอบปริมาณกราไฟท์ในของเหลวสำหรับเจาะและการตัด หากจำเป็น ให้ดำเนินการควบคุมด้วยการทดสอบจำนวนมาก

4. การพัฒนาแหล่งสะสมเพชร

แหล่งสะสมเพชรปฐมภูมิที่พัฒนาโดยวิธีเปิดหลุมหรือแบบรวม:

ขอบฟ้าด้านบนเปิดกว้าง และส่วนที่ลึกกว่านั้นอยู่ใต้ดิน ในรัสเซีย เพชรถูกขุดโดยการขุดแบบเปิดเท่านั้น

วิธีการพัฒนาท่อแบบเปิดจะใกล้เคียงกันในทุกสาขา ลองพิจารณาโดยใช้ตัวอย่างท่อคาว (แอฟริกาใต้)

ท่อมีส่วนตัดขวางแนวนอนรูปไข่และเกือบเป็นแนวตั้งติดต่อกับหินโฮสต์ โซนการผุกร่อนของคิมเบอร์ไลต์ขยายไปถึงระดับความลึก 60 ม. ในองค์ประกอบของคิมเบอร์ไลต์นั้นมีปริมาตรที่สำคัญถูกครอบครองโดยเฟสรอง - ซาโปไนต์ซึ่งเป็นแร่บวมที่ดูดซับน้ำปริมาณมาก ด้วยเหตุนี้แร่ในท่อจึงดูดความชื้นและเมื่อถูกความชื้นจะสูญเสียคุณสมบัติความแข็งแรงอย่างรวดเร็วดังนั้นจึงใช้วิธีการพิเศษเพื่อแยกพื้นผิวคิมเบอร์ไลต์ออกจากน้ำและเมื่อเจาะบ่อจะใช้การเก็บฝุ่นแห้ง

การพัฒนาท่อแบบเปิดหลุมเริ่มต้นในปี 1966 และภายในปี 1990 ความลึกของหลุมสูงถึง 423 เมตร โดยลดลงเฉลี่ยปีละ 18-20 เมตร มีการขุด Kimberlite มากกว่า 97 ล้านตัน (ประมาณ 5 ล้านตันต่อปี) และ 55 ล้านตัน ถูกทิ้งเป็นกองขยะ ก้อนหินนับตัน พื้นที่ผิวของเหมืองคือ 550,000 m2 วิธีการทำเหมืองนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการดำเนินงานที่มั่นคงของเหมือง และตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจที่ดี: อัตราส่วนการปอกต่ำ การเปลี่ยนไปใช้วิธีใต้ดินอย่างเป็นระบบ เพลาเอียงที่มีความยาว 1300 ม. ที่มุม 12° จากพื้นผิวถึงช่องเปิดของเหมืองหินที่ระดับความลึก 280 ม. ถูกขับเคลื่อนผ่านหินหลัก เป็นที่ตั้งของสายพานลำเลียงสำหรับขนส่งแร่ไปยังโรงงานแปรรูปและ คอมเพล็กซ์การบดใต้ดินซึ่งทำให้สามารถลดจำนวนรถดัมพ์ที่ใช้งานได้อย่างรวดเร็ว

วิธีการใต้ดินใช้หลายระบบสำหรับการขุดใต้ดินของท่อที่มีเพชร

ระบบห้องจัดให้มีการขุดค้นห้องขนาด 8 เมตร สูง 12 เมตร โดยแยกจากกันด้วยเสาชั่วคราวสูง 8 เมตร ที่ขอบฟ้าการทำงานแต่ละด้านตามแนวแกนสั้นของท่อ Kimberlite ซึ่งถูกย้ายออกจากห้องและจากเสาของขอบฟ้าที่อยู่เบื้องบน ภายใต้อิทธิพลของน้ำหนักของหินที่ถล่มลงมา ตกลงบนฐานของเหมืองขนส่งสินค้า ซึ่งมันถูกบรรทุกลงรถเข็นและกลิ้งกลับไปยังช่องแร่ที่อยู่ใน หินเจ้าภาพ ซึ่งคิมเบอร์ไลต์จะถูกป้อนไปยังขอบฟ้าการขนส่งหลัก

วิธีการขุดสล็อตถูกนำมาใช้กับท่อพรีเมียร์ (แอฟริกาใต้) ขณะที่ท่อได้รับการพัฒนา ที่ขอบฟ้าการทำงานแต่ละจุด ดริฟต์หลักจะวิ่งขนานกับช่องว่างโดยมีระยะห่างเท่ากับครึ่งหนึ่งของระยะห่างจากช่องว่างถึงขอบเขตของตัวแร่ ที่ระดับความลึก 270 ม. แร่ถูกปล่อยออกจากแร่ที่ผ่านเข้าไปในรถเข็นและขนส่งไปตามรางขนส่งสินค้า ต่อไป แร่จะถูกป้อนเข้าเครื่องบด บด และขนขึ้นสู่ผิวน้ำ วิธีการพัฒนาที่ก้าวหน้าที่สุดคือการยุบตัวของพื้น โดยให้ผลผลิตสูง (คิมเบอร์ไลท์สูงถึง 5 ล้านตันต่อปี) โดยมีต้นทุนต่ำและใช้แรงงานคนเพียงเล็กน้อย ด้วยระบบนี้ การทำลาย Kimberlite เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง จำนวนขอบเขตการทำงานและจุดรับน้ำหนักจะลดลงอย่างรวดเร็ว สาระสำคัญของระบบคือการดริฟท์ของมีดโกนขยายจากการดริฟท์ของการขนส่งโดยวางตัวข้ามท่อที่ระยะห่าง 14 ม. จากกัน โดยในช่องสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 1-2 ม. จะอยู่ในช่วงเวลา 3-5 ม. ทั้งสอง ด้านข้างในรูปแบบกระดานหมากรุก ช่องนั้นถูกครอบครองโดยไรเซอร์ที่มีรูปร่างเป็นช่องทางซึ่งสูงถึง 7.6 ม. เหนือระดับฐาน จากนั้นบล็อกคิมเบอร์ไลต์จะถูกตัดด้านล่างทั้งหมด และชั้นหนา 18 ม. จะถูกขุดขึ้นมา เพื่อให้คิมเบอร์ไลต์แตกตัวและยุบตัวเป็นแนวยกคล้ายกรวย เป็นผลให้เกิดช่องว่างการชดเชยสูง 2.2 ม. ทั่วทั้งพื้นที่ของท่อ หลังจากนั้น มวลคิมเบอร์ไลต์ที่ไม่ได้รับการสนับสนุนยังคงอยู่เหนือพื้นที่การชดเชย ซึ่งภายใต้อิทธิพลของน้ำหนักของมันเอง จะค่อยๆ ยุบลงบนทางออก ช่องทาง ในขณะที่คิมเบอร์ไลต์พังทลายลง มันถูกปล่อยออกมาบางส่วนเพื่อฟื้นฟูพื้นที่ชดเชย ดังนั้นระดับของคิมเบอร์ไลต์ที่พังทลายจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจนกระทั่งถึงโขดหินที่อยู่ขอบฟ้าที่อยู่เบื้องบน หลังจากนั้นการผลิตแร่จะดำเนินต่อไปในอัตราหนึ่งจนกระทั่งเศษหินปรากฏขึ้นในเครื่องขูด การขุดขอบฟ้านี้สิ้นสุดที่นี่ หลังจากนั้นพวกเขาก็เริ่มขุดอันที่อยู่ด้านล่าง

เงินฝากของผู้วางที่มีความลึกสูงสุด 40-45 เมตรได้รับการประมวลผลโดยใช้การขุดแบบเปิด ในสาธารณรัฐซาฮา (ยาคุเตีย) การขุดจะดำเนินการในช่วงฤดูร้อนโดยใช้วิธีรถปราบดิน - ไฮดรอลิก ทรายที่ป้อนโดยรถปราบดินจะถูกล้างบนตะแกรงของเปลไฮดรอลิกที่มีขนาดเซลล์ 30-50 มม. วัสดุที่อยู่นอกกริดจะถูกกำจัดออกโดยกระแสน้ำ และเยื่อกระดาษที่อยู่ด้านล่างจะถูกขนส่งผ่านท่อโดยเรือขุดในระยะทาง 20.-2.5 กม. ไปยังโรงงานแปรรูปที่อยู่กับที่ตามฤดูกาล จากหุบเขาที่มีผู้วางขยายออกไป เพชรจะถูกขุดโดยการขุดลอก การขุดลอกเคลื่อนจากล่างขึ้นบนไปตามหุบเขาแม่น้ำโดยใช้ทางเดินตามขวางหรือตามยาว หลังจากที่กองหนุนหลักหมดลง การขุดลอกจะถูกดำเนินการใหม่จากบนลงล่างโดยมีการแทนที่จังหวะที่สัมพันธ์กับจังหวะหลัก บางครั้งการเคลื่อนไหวก็มุ่งตรงไปที่การเคลื่อนไหวหลัก

รูปที่ 6. ท่อ Kimberlite ระหว่างการพัฒนา

การพัฒนาแหล่งสะสมแร่กราไฟท์

การพัฒนาแร่กราไฟท์นั้นดำเนินการโดยวิธีเปิดและใต้ดิน ในบรรดาแหล่งสะสมกราไฟท์ที่ถูกใช้ประโยชน์สามแห่งในรัสเซีย สองแห่ง (Noginskoye, Botogolskoye) ได้รับการพัฒนาใต้ดิน และอีกหนึ่งแห่ง (Taiginskoye) ได้รับการพัฒนาแบบหลุมเปิด

ขนาดของเหมืองหลุมเปิดที่แหล่งสะสมกราไฟท์ผลึก Taiginskoye มีความยาวประมาณ 3 กม. กว้าง 200-250 ม. และลึกมากกว่า 50 ม. การสูญเสียจากการขุดประมาณ 1% การเจือจางไม่มีนัยสำคัญ

ในสหรัฐอเมริกา การทำเหมืองแร่กราไฟท์แบบเปิดจะดำเนินการโดยใช้การขุดเจาะและการระเบิด ตามด้วยการขนส่งแร่ทางถนนไปยังโรงงานแปรรูป

ระบบดั้งเดิมสำหรับการพัฒนาคราบกราไฟท์ถูกนำไปใช้ในสาธารณรัฐมาดากัสการ์ วิธีการเปิดจะดำเนินการกับแร่กราไฟท์ชั้นบนที่ผ่านการผุกร่อนเป็นหลักจนถึงระดับความลึก 30-40 ม. งานนี้ดำเนินการในขั้นบันไดโดยลดระดับแร่ลงไปที่ขอบฟ้าด้านล่าง จากจุดที่แร่ถูกส่งไปยังโรงงานแปรรูป

คราบกราไฟท์ Noginsk ที่พัฒนาใต้ดิน (adit และก้าน) มีลักษณะพิเศษคือการเจือจาง 2.8% ปริมาณความชื้นของแร่ 4.5% และการสูญเสีย 17.8%

การสะสมของ Botogol ของกราไฟท์ผลึกหนาแน่นคุณภาพสูงได้รับการพัฒนาโดยใช้วิธี adit การขุดจะดำเนินการในชั้นแนวนอนจากล่างขึ้นบนโดยเติมพื้นที่บำบัด การสูญเสียการผลิตประมาณ 8%

5. การประยุกต์เพชร

พื้นที่หลักของการใช้เพชรธรรมชาติ

เครื่องประดับเพชร ขอบเขตหลักของการใช้เพชรในแง่ของมูลค่าคือการเจียระไนให้มีความแวววาว

เพชรอุตสาหกรรม ทางเทคนิค ได้แก่ คริสตัลสีเข้มที่มีรอยแตกและข้อบกพร่องอื่น ๆ รวมถึงชิ้นส่วนต่าง ๆ สองเท่า intergrowth ฯลฯ ซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างคริสตัลเหลี่ยมเพชรพลอย ขึ้นอยู่กับคุณภาพและวัตถุประสงค์ เพชรอุตสาหกรรมสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มต่างๆ ได้ดังต่อไปนี้:

เพชรที่ผ่านการแปรรูปเพื่อผลิตเม็ดที่มีรูปทรงเรขาคณิตเฉพาะ ซึ่งรวมถึงเพชรที่มีไว้สำหรับการผลิตใบมีด สว่าน ปลาย มีดตัดกระจก ตลับลูกปืน ฯลฯ

ผลึกเพชรที่ใช้ในรูปแบบดิบในดอกสว่าน ดินสอเพชร-โลหะ ฯลฯ

เพชรที่มีฤทธิ์กัดกร่อนโดยพื้นฐานแล้วเป็นผลึกขนาดเล็กที่มีข้อบกพร่องที่สำคัญและเหมาะสำหรับการเจียรให้เป็นผงเท่านั้น

ผงเพชรเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้เมื่อแปรรูปชิ้นส่วนขนาดเล็ก เช่น หินนาฬิกาทับทิม ตลับลูกปืนที่ทำจากโทแพซ เบริล และแซฟไฟร์ ซึ่งมีความแข็งใกล้เคียงกับคอรันดัม การใช้ผงเพชรเท่านั้นที่ทำให้มั่นใจได้ถึงความบริสุทธิ์สูงของพื้นผิวไมโครที่ผ่านการประมวลผล ซึ่งเป็นตัวกำหนดความแม่นยำของชิ้นส่วนขนาดเล็กในอุปกรณ์และอุปกรณ์ต่างๆ

เครื่องมือที่ทำจากผงเพชร สำหรับการตัดหินแข็ง โลหะผสม และวัสดุแข็งอื่นๆ ใบเพชรและใบเลื่อยเพชรต่างๆ ผลิตโดยอุตสาหกรรม เครื่องมือขัดเพชรแบบแมนเดรลเป็นเรื่องปกติและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมงานโลหะเพื่อการตกแต่งล้อเจียร นอกจากนี้ยังใช้ดินสอโลหะเพชรซึ่งเป็นเม็ดมีดอัดที่ทำจากผงเพชรโลหะผสมแข็ง

เครื่องมือที่ทำจากเพชรคริสตัลเดี่ยว คัตเตอร์ เข็ม มีดคัตเตอร์กระจก แม่พิมพ์ (เพชรคล้ายแผ่นที่มีรูบางๆ เจาะเข้าไป) และเครื่องมืออื่นๆ ทำจากคริสตัลเพชรแต่ละชิ้นหรือชิ้นส่วนของเพชรเหล่านั้น จุดเพชรคือผลึกเพชรที่มีปลายแหลมตามธรรมชาติหรือเศษขอบแหลมที่ตั้งอยู่ในแท่งโลหะ เข็มเพชรถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำต๊าปบนเครื่องเจียรเกลียว เข็มเพชรทรงกรวยที่มีหัวเป็นทรงกลมถูกนำมาใช้ในโพรฟิโลมิเตอร์และโปรไฟล์กราฟ ซึ่งใช้ในการวัดความผิดปกติที่เล็กที่สุดและความสะอาดพื้นผิวของชิ้นส่วนต่างๆ เพชรถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำแม่พิมพ์ในการผลิตลวดจากวัสดุแข็ง โดยเฉพาะเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

เครื่องมือตัดหินเพชร การใช้เพชรเพื่อเสริมกำลังดอกสว่านทำให้สามารถเพิ่มผลผลิตของแท่นขุดเจาะได้ 1.5-2 เท่า เมื่อเทียบกับการเจาะที่ไม่ใช่เพชร

การใช้เพชรในด้านอื่นๆ Diamond เป็นวัสดุนำแสงที่ดีเยี่ยมสำหรับคิวเวตต์และหน้าต่างทุกประเภท ซึ่งสามารถทนต่อแรงกดดันสูงและผลกระทบของสารไม่ว่าจะมีความรุนแรงในระดับใดก็ตาม และในขณะเดียวกันก็มีความโปร่งใสในช่วงความยาวคลื่นที่หลากหลาย

พื้นผิวเพชรของวงจรเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งให้ฉนวนที่ดีเยี่ยม ช่วยขจัดความร้อนได้เร็วกว่าทองแดง เช่น หลายเท่า ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของส่วนประกอบสำคัญของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างมาก ความสามารถในการใช้เพชรเพื่อนับอนุภาคนิวเคลียร์ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและมีภาระทางกลสูง เพชรถูกใช้ในเคาน์เตอร์พิเศษ

โครงสร้างการบริโภคเพชรอุตสาหกรรมของประเทศที่พัฒนาแล้วมีดังต่อไปนี้ (%):

การเจียร การลับคมเครื่องมือและชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ทำจากโลหะผสมแข็ง – 60-70

การขุดเจาะบ่อ – 10;

การวาดลวด - 10;

การตัดและการบดชิ้นส่วนและผลิตภัณฑ์ที่ทำจากแก้ว เซรามิก หินอ่อน การเจาะและตกแต่งชิ้นส่วนคาร์ไบด์ การแปรรูปนาฬิกาและเครื่องประดับ - 10-12

พื้นที่ใช้งานกราไฟท์

ผู้บริโภคแทบจะไม่สามารถนำแร่จากแหล่งสะสมกราไฟท์เกือบทั้งหมดในรูปแบบดิบได้ เกือบทั้งหมดผ่านการประมวลผลล่วงหน้าเพื่อเปลี่ยนแร่ให้เป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

การจำแนกประเภททางเทคโนโลยีของแร่กราไฟท์เกิดขึ้นพร้อมกับการจำแนกประเภทของแร่ธรรมชาติ

แร่ที่เป็นผลึกอย่างชัดเจนได้รับการประมวลผลโดยใช้รูปแบบการลอยอยู่ในน้ำเป็นหลัก เนื่องจากมีความสามารถในการลอยตัวของกราไฟท์ได้ดี

วัตถุดิบกราไฟท์คริปโตคริสตัลไลน์ถูกแสดงโดยแร่ธาตุที่กระจัดกระจายอย่างประณีตในการเจริญเติบโตที่ซับซ้อนมากกับเศษหิน ดังนั้นแร่กราไฟท์ประเภทนี้จึงแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเสริมสมรรถนะทางกลไก ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการทำเหมืองแร่ และในกรณีพิเศษ วิธีทางเคมี การใช้ความร้อน หรือการประมวลผลอื่นๆ เนื่องจากกระบวนการเหล่านี้มีราคาแพงจึงไม่ค่อยมีใครใช้

ตัวบ่งชี้หลักที่ใช้ประเมินผลิตภัณฑ์กราไฟท์ ได้แก่ พื้นผิวและโครงสร้าง ปริมาณคาร์บอน เถ้า ความชื้น ส่วนประกอบที่ระเหยง่าย สิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย (เหล็ก ซัลเฟอร์ ทองแดง ฯลฯ) การกระจายขนาดอนุภาค

ในการผลิตโรงหล่อ มักให้ความสำคัญกับกราไฟท์แบบเข้ารหัสลับ เนื่องจากการกระจายตัวของผงมีความสำคัญสำหรับการผลิตนี้ ทำให้แม่พิมพ์หล่อมีพื้นผิวที่เรียบ และอำนวยความสะดวกในการถอดแบบหล่อออกจากแม่พิมพ์หลังจากเย็นลง

กราไฟท์ผลึกชัดเจนคุณภาพสูงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการหล่อเหล็กชนิดพิเศษ

Crucible Graphite มีจำหน่ายสามเกรด การแบ่งเขตของพวกเขาไม่เกิน 7; 8.5 และ 10% เศษส่วนมวลของเหล็กในรูปของ Fe2O3 สำหรับทุกเกรดไม่เกิน 1.6% สารระเหย - น้อยกว่า 1.5%; ความชื้น – ไม่เกิน 1%

สำหรับการผลิตถ้วยใส่ตัวอย่างการหลอมกราไฟท์-เซรามิกและวัสดุทนไฟ จะใช้กราไฟท์ผลึกชัดเจนคุณภาพสูง

ตามข้อกำหนดสำหรับการหล่อลื่นกราไฟท์ผลิตภัณฑ์จะถูกผลิตในรูปแบบของหลายเกรดซึ่งแต่ละเกรดมีพื้นที่การใช้งานของตัวเองและมีลักษณะเฉพาะด้วยตัวบ่งชี้จำนวนหนึ่ง ตัวชี้วัดเดียวที่เหมือนกันสำหรับทุกยี่ห้อคือความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจนในน้ำสกัดและความชื้น

การผลิตดินสอ เช่นเดียวกับการผลิตคาร์บอนไฟฟ้า ถือเป็นความต้องการคุณภาพของกราไฟท์สูงสุด ในทางปฏิบัติของโลก สำหรับดินสอประเภทที่ดีที่สุด มีการใช้ส่วนผสมของซีลอนกับกราไฟท์แบบผลึกหรือคริปโตคริสตัลไลน์อื่นๆ ซึ่งส่วนใหญ่มักใช้สำหรับการผลิตดินสอประเภทธรรมดา

ในการผลิตแบตเตอรี่อัลคาไลน์จำนวนมากที่ใช้งานอยู่ จะใช้กราไฟท์เกล็ดหยาบ (“เงิน”) ที่เป็นผลึกอย่างชัดเจน ซึ่งได้มาจากการลอยแร่จากแหล่งสะสม Taiginsky และ Zavalevsky

ในอุตสาหกรรมถ่านหินไฟฟ้า มีการใช้กราไฟท์สามประเภท: ละเอียดจากธรรมชาติและคริสตัลไลน์แบบเข้ารหัส และประดิษฐ์ กราไฟท์ประดิษฐ์เริ่มแพร่หลายเนื่องจากมีความบริสุทธิ์สูงและองค์ประกอบสม่ำเสมอ

ในการผลิตน้ำมันหล่อลื่น กราไฟท์ผลึกธรรมชาติและกราไฟท์เทียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะสารของแข็ง การผลิตนี้ต้องใช้กราไฟท์ ซึ่งมักจะมีความบริสุทธิ์สูงและการบดละเอียดมาก บางครั้งอาจมีขนาดคอลลอยด์ น้ำมันหล่อลื่นส่วนใหญ่มักเป็นสารแขวนลอยแบบน้ำหรือน้ำมันของผลึกธรรมชาติและกราไฟท์เทียม

เกรดกราไฟท์จำนวนหนึ่งไม่อนุญาตให้มีสิ่งเจือปนอุดตัน รวมถึงกราไฟท์จากแหล่งสะสมอื่นๆ เกรดเหล่านี้ประกอบด้วยกราไฟท์เบ้าหลอม ธาตุ และอิเล็กโตรคาร์บอน

บทสรุป

หลังจากศึกษาการดัดแปลงคาร์บอนแบบโพลีมอร์ฟิกสองแบบ ได้แก่ เพชรและกราไฟต์ ฉันได้ข้อสรุปว่าแม้จะมีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกัน แต่โพลีมอร์ฟก็มีโครงสร้างโครงตาข่ายคริสตัลที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติและต้นกำเนิดที่แตกต่างกัน

เพชรเป็นสารผลึกใสไม่มีสี มีความแข็งเป็นพิเศษคือ 10 และความแวววาวของเพชร กราไฟต์เป็นสารผลึกสีเทาดำที่มีความแวววาวของโลหะ มันเยิ้มเมื่อสัมผัส และมีความแข็งด้อยกว่าแม้แต่กระดาษ - 1

เพชรเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปแบบของผลึกเดี่ยวที่มีการกำหนดไว้อย่างชัดเจน ผลึกกราไฟท์มักเป็นแผ่นบาง

ต้นกำเนิดของเพชรคือหินอัคนี กราไฟต์เป็นการแปรสภาพ

เพชรถูกนำมาใช้ในเกือบทุกอุตสาหกรรม: วิศวกรรมไฟฟ้า วิทยุอิเล็กทรอนิกส์ การทำเครื่องมือ และการขุดเจาะ

กราไฟท์ใช้สำหรับการผลิตถ้วยใส่ตัวอย่างการหลอมกราไฟต์-เซรามิกและวัสดุทนไฟ เป็นสารหล่อลื่น ในการผลิตดินสอ และในอุตสาหกรรมถ่านหินไฟฟ้า

หนังสือเรียนจำนวนนับไม่ถ้วนแสดงแผนภาพสมดุลของเพชร-กราไฟท์ และบอกว่าเพชรเกิดขึ้นจากกราไฟท์ แต่ด้วยเหตุผลบางอย่างไม่มีใครถามคำถาม: กราไฟท์มาจากไหนในเนื้อโลก?.. ท้ายที่สุดแล้วมันไม่เสถียรที่นั่นและมันถูกเรียกว่าแร่ "ต้องห้าม" สำหรับสภาพของเนื้อโลก คาร์ไบด์เป็นเรื่องที่แตกต่างกัน พวกมันเสถียรที่นี่: คาร์ไบด์ของเหล็ก, ฟอสฟอรัส, ซิลิคอน, ไนโตรเจน, ไฮโดรเจน ไฮโดรเจนคาร์ไบด์เป็นแก๊ส มีเทนธรรมดา เคลื่อนที่ได้และมีความเข้มข้นได้ง่ายในของเหลวที่อยู่ลึก

ครั้งหนึ่ง นักธรณีวิทยาไม่ได้ให้ความสำคัญกับการค้นพบที่น่าทึ่งของนักฟิสิกส์ชาวโซเวียต B. Deryagin ซึ่งย้อนกลับไปในปี 1969 ได้สังเคราะห์เพชรจากมีเธน และสิ่งที่สำคัญมากคือที่ความดันต่ำกว่าชั้นบรรยากาศด้วยซ้ำ ถึงกระนั้น การค้นพบนี้น่าจะเปลี่ยนแปลงแนวคิดที่มีอยู่เดิมอย่างสิ้นเชิงเกี่ยวกับเพชรในฐานะแร่ธาตุที่ต้องตกผลึกจากการหลอมละลายและที่ความดันสูง ข้อมูลของ Deryagin ช่วยให้ฉันพิจารณาความเป็นไปได้ของการตกผลึกของเพชรจากของเหลว ซึ่งเป็นส่วนผสมของก๊าซในระบบ C-H-O

ปรากฎว่าในของเหลวดังกล่าว ออกซิเจนที่ความดันแมนเทิลสูงเป็นพิเศษจะสูญเสียคุณสมบัติในการออกซิไดซ์และไม่ออกซิไดซ์ไฮโดรเจนด้วยซ้ำ แต่เมื่อก๊าซลอยสูงขึ้น เมื่อมีท่อคิมเบอร์ไลท์เกิดขึ้น ความดันจะลดลง ก็เพียงพอที่จะลดความดัน 10 เท่า - จาก 50 เหลือ 5 กิโลบาร์ - เพื่อให้กิจกรรมของออกซิเจนเพิ่มขึ้นล้านเท่า จากนั้นมันจะรวมตัวกับไฮโดรเจนและมีเทนทันที พูดง่ายๆ ก็คือ ก๊าซจะติดไฟได้เอง - ไฟไหม้อันรุนแรงลุกลามในท่อใต้ดิน

ผลที่ตามมาของ "ไฟ" ใต้ดินนั้นขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจนในของเหลว หากไม่มีออกซิเจนมากเกินไปก็จะกำจัดเฉพาะไฮโดรเจนออกจากโมเลกุลมีเทน (CH4) ไอน้ำที่เกิดขึ้นจะถูกดูดซับโดยฝุ่นแร่และก่อตัวเป็นเซอร์เพนไทไนต์ ซึ่งเป็นแร่ธาตุที่มีลักษณะเฉพาะที่สุดของคิมเบอร์ไลต์ คาร์บอนที่ยังคง "โดดเดี่ยว" อยู่ที่ความกดดันหลายพันบรรยากาศและอุณหภูมิประมาณ 1,000 ° C จะปิดด้วยพันธะเวเลนซ์ที่ไม่อิ่มตัว "บนตัวมันเอง" และก่อตัวเป็นโมเลกุลขนาดยักษ์ของคาร์บอนบริสุทธิ์ - เพชร! ในทางปฏิบัติ การผสมผสานส่วนประกอบที่ดีในส่วนผสมของก๊าซนั้นหาได้ยาก: ท่อคิมเบอร์ไลต์เพียงห้าเปอร์เซ็นต์เท่านั้นที่มีแบริ่งเพชร

บ่อยครั้งมักเกิดขึ้นว่ามีออกซิเจนมากเกินไปที่จะสร้างเพชรหรือไม่เพียงพอ ในกรณีแรก คาร์บอนจะเผาไหม้และกลายเป็นก๊าซ - ออกไซด์: CO หรือ CO2 จากนั้นคิมเบอร์ไลต์ที่แห้งแล้งก็ปรากฏขึ้น มีลักษณะเป็นแม่เหล็กที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากมีเหล็กออกไซด์ - แมกนีไทต์ มีออกซิเจนจำนวนมาก และมัน "แย่ง" เหล็กออกจากซิลิเกต หากมีการขาดออกซิเจนหรือมีเทน จะปรากฏเพียงไอน้ำและเซอร์เพนไทไนต์จะดูดซับไว้ ปรากฎว่าเพชรเกิดขึ้นจากการเผาไหม้ของของเหลวคาร์บอนใต้ดินที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เพชรเปรียบเสมือนขี้เถ้าหรือเขม่าที่เกาะอยู่ใน "ปล่องไฟ" ของเสื้อคลุม! (อ. พอร์ทนอฟ – ศาสตราจารย์สาขาธรณีวิทยาและแร่วิทยา, ศาสตราจารย์)

บรรณานุกรม

1. คาร์บอนและสารประกอบของมัน - Kyiv, “Naukova Dumka” 1978

2. บูลัค เอ.จี. แร่วิทยาทั่วไป 1999.

3. ซาราซอฟสกี้. นิตยสารการศึกษา เล่มที่ 6 พ.ศ. 2543 ฉบับที่ 5.

4. ดาดิน ยูเอ กราไฟท์และสารประกอบรวมของมัน

5. เอ. ปอร์ตนอฟ. “เพชรมาจากใต้พิภพ”

6. JSC "ภูมิสารสนเทศ". มอสโก 2540 วัตถุดิบแร่ กราไฟท์ เพชร.

7. สำนักพิมพ์ "สารานุกรมโซเวียต" มอสโก 1972.

สวัสดีผู้อ่านที่รักของเรา! คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าเพชรและกราไฟท์มีอะไรที่เหมือนกัน? ดูเหมือนว่าเพชรคือสิ่งที่ทำมาจากเครื่องประดับราคาแพง แม้กระทั่งรสนิยมที่ประณีตที่สุดก็น่าพึงพอใจ แข็ง แกร่ง และแทบทำลายไม่ได้ และกราไฟท์ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักในการทำดินสอนั้นมีความเปราะบางและแตกหักง่าย จำได้ไหมว่าสไตลัสของคุณพังบ่อยแค่ไหน?

อย่างไรก็ตามแร่ธาตุทั้งสองมีความเกี่ยวข้องกัน ยิ่งไปกว่านั้น การสร้างเงื่อนไขพิเศษขึ้นใหม่ทำให้สามารถดำเนินการกระบวนการเปลี่ยนจากกราไฟท์เป็นเพชรได้ และในทางกลับกัน

การอ่านบทความจะช่วยให้คุณทราบว่าแร่ธาตุที่นำเสนอในบทความมีคุณสมบัติอย่างไร ปรากฏบนโลกอย่างไรในตอนแรก และคุณต้องไปที่ไหนเพื่อขุดเพชร หรือหากคุณโชคไม่ดีก็ใช้กราไฟท์และยังสามารถผลิตเพชรและกราไฟท์ที่บ้านได้หรือไม่?

เราหวังว่าคุณจะอ่านอย่างเพลิดเพลิน!

คุณสมบัติของเพชรและกราไฟท์

ลักษณะเด่นที่สำคัญของเพชรคือ:

ความสามารถในการหักเหและสะท้อนแสงอาทิตย์ซึ่งทำให้มันส่องแสงที่มีชื่อเสียง
ความแข็งสูงสุด (เมื่อเทียบกับแร่ธาตุอื่น) และความเปราะบาง
ความสามารถในการแพร่กระจายได้ - ความสามารถในการไม่เปลี่ยนโครงสร้างและสถานะเป็นเวลาหลายร้อยปีภายใต้สภาวะปกติ
การนำความร้อนสูง
ความต้านทานสูงต่อกรดและด่าง
มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ
อิเล็กทริกไม่นำกระแสไฟฟ้า

คุณสมบัติดังกล่าวของแร่เกิดขึ้นได้เนื่องจากโครงสร้างภายในมีโครงตาข่ายคริสตัลที่ซับซ้อนซึ่งเป็นลูกบาศก์หรือจัตุรมุข โครงสร้างขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของคาร์บอน

หากมีสิ่งสกปรกในโครงตาข่ายคริสตัลก็สามารถเปลี่ยนสีได้ซึ่งทุกคนคุ้นเคย ดังนั้นการมีธาตุเหล็กในองค์ประกอบทำให้แร่มีสีน้ำตาล, ลิเธียม - เหลือง, อลูมิเนียม - น้ำเงิน, แมงกานีส - สีชมพูหรือสีแดง (ขึ้นอยู่กับความเข้มข้น), โบรอน - น้ำเงิน, โครเมียม - เขียว

กราไฟท์เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับเพชร โครงสร้างประกอบด้วยหลายชั้นที่ภายนอกมีลักษณะคล้ายแผ่นบาง ๆ องค์ประกอบโครงสร้างหลักคือคาร์บอน มีสีดำและมีโลหะ สัมผัสนุ่มและมันเล็กน้อย

มีลักษณะเด่นดังนี้:

ไม่ส่งหรือหักเหแสง
การนำความร้อนที่ดี
ความสามารถในการทนไฟได้ดี
ความเปราะบาง;
ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ
นำกระแสไฟฟ้า
สามารถผสมกับสารอื่นได้

แม้จะมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน แต่วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ก็ได้เรียนรู้ที่จะสร้างแร่ธาตุที่นำเสนอในที่นี้จากกันและกัน

เพชรเป็นแร่ธาตุหรือไม่?

เพื่อตอบคำถามนี้ เรามาดูกันว่าจริงๆ แล้ว "แร่" คืออะไร ในวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ แร่ถือเป็นวัตถุแข็งที่มีต้นกำเนิดตามธรรมชาติซึ่งมีโครงสร้างเป็นผลึก นั่นคือมีการสั่งการจัดเรียงอะตอมอย่างเคร่งครัด

เนื่องจากโครงสร้างของเพชรเป็นรูปลูกบาศก์หรือจัตุรมุขและมีโครงตาข่ายใสจึงสามารถจำแนกเป็นแร่ได้อย่างมั่นใจ

สถานการณ์คล้ายกับกราไฟท์ซึ่งมีโครงสร้างลาเมลลาร์ซึ่งมีคำสั่งที่เข้มงวดเช่นกัน

ต้นกำเนิดของเพชรและกราไฟท์

ไม่มีข้อมูลที่แน่ชัดและเชื่อถือได้ว่าแร่ธาตุเหล่านี้มาจากไหน มีเพียงสมมติฐานบางประการเท่านั้น กล่าวคือ:

สมมติฐานเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดหินอัคนี
สมมติฐานต้นกำเนิดของแมนเทิล
สมมติฐานกำเนิดของของไหล

สองทฤษฎีแรกได้รับความนิยมมากที่สุดและสรุปได้ว่าการปรากฏตัวเกิดขึ้นในส่วนลึกของโลกของเราเมื่อหลายล้านปีก่อนที่ระดับความลึกหนึ่งร้อยถึงสองร้อยกิโลเมตร คริสตัลถูกนำขึ้นสู่พื้นผิวอันเป็นผลมาจากการระเบิดและการระเบิดของภูเขาไฟ

ในทางกลับกัน กราไฟท์ก็สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของหินตะกอน

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจคือการมีชิปเพชรอยู่ในอุกกาบาต สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่านอกเหนือจากแหล่งกำเนิดบนโลกแล้ว ยังมีผลึกของแหล่งกำเนิดอุกกาบาตที่นำมาจากอวกาศอีกด้วย

มีสมมติฐานหลายประการเกี่ยวกับวิธีที่เศษซากสามารถก่อตัวในอุกกาบาตได้ ทฤษฎีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดก็คืออุกกาบาตนั้นไม่มีเศษเพชรอยู่ในรูปแบบ "บริสุทธิ์" แต่อุดมด้วยคาร์บอนเท่านั้น เมื่อกระทบกับโลก สภาพในอุดมคติจะพัฒนาขึ้นเพื่อการสร้างแร่ธาตุขึ้นใหม่: อุณหภูมิสูง (สองถึงสามพันองศา) และความดัน (ตั้งแต่ 5 ถึง 10 GPa) เพชรที่เกิดจากวิธีนี้เรียกว่าอิมแพ็คไทต์

น่าเสียดายที่ผลึกที่มีต้นกำเนิดจากจักรวาลมีขนาดเล็กเกินไปสำหรับการขุดทางอุตสาหกรรม ดังนั้นเงินฝากทั้งหมดที่ใช้ในการขุดจึงมาจากแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติเท่านั้น

เงินฝากหลัก

แหล่งสะสมเพชรที่ใหญ่ที่สุดตั้งอยู่ในสาธารณรัฐอินเดีย สหพันธรัฐรัสเซีย จังหวัดคิมเบอร์ลีย์ (คิดเป็น 80% ของการผลิตทั้งหมด)

เงินฝากของรัสเซียตั้งอยู่ในสาธารณรัฐซาฮา (ยาคุเตีย) ดินแดนเปียร์ม และภูมิภาคอาร์คังเกลสค์

รังสีเอกซ์ใช้ในการตรวจจับการสะสมของเพชร การค้นหาใช้เวลาหลายทศวรรษ แหล่งสะสมที่ค้นพบจำนวนน้อยมากประกอบด้วยแร่ธาตุคุณภาพสูงเพียงพอสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมจิวเวลรี่

กระบวนการขุดเกี่ยวข้องกับการแยกแร่และบด โดยแยกหินที่เกี่ยวข้อง หลังจากนั้นจะมีการกำหนดประเภทและประเภทของวัสดุที่สกัดโดยใช้อุปกรณ์พิเศษ

แหล่งกราไฟท์ที่ใหญ่ที่สุดตั้งอยู่ในภูมิภาคครัสโนดาร์และยูเครน เงินฝากที่ใช้วัสดุคุณภาพต่ำตั้งอยู่ในมาดากัสการ์ บราซิล แคนาดา และเม็กซิโก

ตามกฎแล้ว มันถูกพบร่วมกับหินปูน เช่น อะพาไทต์และฟโลโกไพต์ รวมถึงในการก่อตัวของนิวมาโตไลต์ ได้แก่ ควอตซ์ เฟลด์สปาร์ ไบโอไทต์ ไททาโนแมกเนไทต์

พื้นที่ใช้งาน

ใช้ในอุตสาหกรรมหลายด้าน

วิศวกรรมไฟฟ้า;
วิทยุอิเล็กทรอนิกส์และอิเล็กทรอนิกส์กำลัง
แท่นขุดเจาะ;
การผลิตเครื่องประดับและเครื่องประดับอันล้ำค่า

ขอบเขตของการใช้กราไฟท์:

การสร้างอุปกรณ์ทนไฟ
การผลิตน้ำมันหล่อลื่น
การผลิตไส้ดินสอ
พลังงานนิวเคลียร์ (เป็นตัวหน่วงนิวตรอน);
การผลิตเพชรเทียม

ขอบเขตการใช้งานที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือการทำเครื่องประดับ แร่แปรรูปที่เรียกว่าเพชร มีมูลค่าสูงและเป็นที่นิยมอย่างมากในตลาดเครื่องประดับ สำหรับหลายๆ คน มันยังเป็นตัวเลือกการลงทุนที่ยอดเยี่ยม

เทคโนโลยีการผลิตเพชรจากกราไฟท์

สำหรับวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ การสร้างคริสตัลเพชรเทียมเป็นเพียงเรื่องเล็กๆ น้อยๆ หากภายใต้สภาพธรรมชาติต้องใช้เวลาหลายร้อยล้านปีในการก่อตัว ในห้องปฏิบัติการที่มีอุปกรณ์พิเศษ การดำเนินการนี้จะใช้เวลาน้อยลงมาก

หลักการของการผลิตที่ผิดธรรมชาติคือการสร้างสภาวะที่เหมาะสมที่สุดขึ้นมาใหม่ซึ่งเอื้อต่อการเปลี่ยนแปลงรูปแบบของคาร์บอนมากที่สุด ต้องใช้ทั้งอุณหภูมิสูง (ตั้งแต่ 1,500 ถึง 3,000 องศา) และความดัน (หลาย GPa) วิธีที่ง่ายที่สุดในการได้มาคือการพัลส์กราไฟท์ความร้อนไปที่ 2,000 องศา ด้วยการรักษาแรงดันสูง กระบวนการเปลี่ยนกราไฟท์ให้เป็นเพชรจึงเกิดขึ้น ในเวลาเดียวกัน เมื่อความดันลดลง กระบวนการย้อนกลับจะเริ่มต้นขึ้น ซึ่งแร่ธาตุหนึ่งจะกลายเป็นอีกแร่หนึ่ง

ในเรื่องนี้เพื่อให้ได้คริสตัลเพชรจำเป็นต้องรักษาพารามิเตอร์อุณหภูมิและความดันสูงให้คงที่เป็นเวลานาน ทำให้เทคโนโลยีการแปลงใช้พลังงานมากและมีค่าใช้จ่ายสูง นอกจากนี้กระบวนการนี้ยังผลิตเฉพาะเพชรอุตสาหกรรมที่ไม่เหมาะนำมาใช้ในเครื่องประดับอีกด้วย

ด้วยเหตุผลเหล่านี้ การผลิตเพชรที่ไม่เป็นธรรมชาติจึงถือว่าไม่ได้ผลกำไรเมื่อเทียบกับการขุด

การผลิตกราไฟท์เทียม

กราไฟท์เทียมมีหลายประเภทดังต่อไปนี้: เตาหลอมเหล็ก, โค้ก, รีทอร์ท, แอจิสัน

ประเภทที่ไม่เป็นธรรมชาติที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือโค้ก วิธีการผลิตเกี่ยวข้องกับการได้รับมวลคาร์บอนหนาแน่นจากทรายและโค้ก แล้วเผา ซึ่งสัมพันธ์กับการทำให้เป็นคาร์บอน ในขั้นตอนสุดท้าย การตกผลึก (graphitization) จะเกิดขึ้น เพื่อลดความพรุน แร่ที่ได้จะถูกชุบด้วยเรซินสังเคราะห์และคั่วซ้ำ แต่ละรอบที่ทำซ้ำจะช่วยลดความพรุนได้อย่างมาก มีทั้งหมดได้สูงสุดห้ารอบ

ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของกราไฟท์เทียมคือเนื้อหาของสิ่งเจือปนต่างๆ ดังนั้นจึงมี "ความบริสุทธิ์" ต่ำ

นั่นคือทั้งหมด! ขอบคุณมากสำหรับความสนใจและความสนใจของคุณ! อย่าลืมแนะนำบทความนี้ให้เพื่อนของคุณบนโซเชียลเน็ตเวิร์ก!

ทีม ลิวบีกัมนี

เพชรแข็งที่เล่นกับแสงและกราไฟท์ที่ลอกออกได้ง่ายสามารถเรียกได้ว่าเป็นพี่น้องกัน ท้ายที่สุดแล้วองค์ประกอบทางเคมีของทั้งสองมีองค์ประกอบเดียวเท่านั้นคือคาร์บอน มาดูกันว่าเหตุใดแร่ธาตุเหล่านี้จึงแตกต่างกันมากและมีต้นกำเนิดร่วมกัน และเพชรแตกต่างจากกราไฟต์อย่างไร

คำนิยาม

เพชร- แร่ธาตุที่มีคาร์บอน มีลักษณะเป็น metastability นั่นคือความสามารถในการดำรงอยู่ในรูปแบบที่ไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้สภาวะปกติเป็นเวลานานอย่างไม่มีกำหนด การใส่เพชรในสภาวะเฉพาะ เช่น ในสุญญากาศที่อุณหภูมิสูง นำไปสู่การเปลี่ยนสภาพเป็นกราไฟท์

เพชร

กราไฟท์– แร่ธาตุที่ทำหน้าที่ดัดแปลงคาร์บอน ในระหว่างการเสียดสี เกล็ดจะถูกแยกออกจากมวลรวมของสาร การใช้กราไฟท์ที่มีชื่อเสียงที่สุดคือการทำไส้ดินสอจากมัน

กราไฟท์

การเปรียบเทียบ

ปรากฏการณ์ที่สารมีคุณสมบัติต่างกัน แต่เกิดจากองค์ประกอบทางเคมีทั่วไป เรียกว่า allotropy อย่างไรก็ตาม โดยธรรมชาติแล้ว บางทีอาจจะไม่มีรูปแบบ allotropic ที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงขององค์ประกอบเดียวกันอีกต่อไป อะไรอธิบายความแตกต่างระหว่างเพชรและกราไฟท์

บทบาทชี้ขาดในที่นี้แสดงโดยลักษณะของโครงสร้างผลึกของสารแต่ละชนิด มาพูดถึงเพชรกันดีกว่า พันธะระหว่างอะตอมของมันแข็งแกร่งมากอย่างไม่น่าเชื่อ นี่เป็นเพราะวิธีที่พวกมันอยู่สัมพันธ์กัน เซลล์อะตอมที่อยู่ติดกันของสารจะมีรูปร่างเป็นลูกบาศก์ อนุภาคอยู่ที่มุมของเซลล์ บนขอบ และข้างในเซลล์ โครงสร้างประเภทนี้เรียกว่าจัตุรมุข

เซลล์เพชร

เรขาคณิตของอะตอมนี้ช่วยให้มั่นใจว่ามีการจัดเรียงตัวหนาแน่นที่สุด เนื่องจากเพชรจะแข็งและทนทานต่อการเสียรูป ในขณะเดียวกันก็เป็นสารเปราะบางที่สามารถแตกร้าวได้เมื่อถูกกระแทก โครงสร้างยังกำหนดค่าการนำความร้อนสูงของเพชรและความสามารถของคริสตัลในการหักเหแสง

กราไฟท์มีโครงสร้างที่แตกต่างกัน ในระดับอะตอมประกอบด้วยชั้นต่างๆ ที่อยู่ในระนาบต่างๆ แต่ละชั้นประกอบด้วยรูปหกเหลี่ยมที่อยู่ติดกันเหมือนรวงผึ้ง พันธะระหว่างอะตอมที่เป็นจุดยอดของรูปหกเหลี่ยมมีความแข็งแรงภายในแต่ละชั้นเท่านั้น และอะตอมที่อยู่ในชั้นต่าง ๆ นั้นแทบจะเป็นอิสระจากกัน

โครงสร้างกราไฟท์

รอยดินสอเป็นชั้นกราไฟท์ที่ถอดออกได้อย่างง่ายดาย เนื่องจากคุณสมบัติเชิงโครงสร้าง สารจึงดูดซับแสง ทำให้มีรูปลักษณ์ที่ค่อนข้างไม่เด่นชัด (แต่มีความเงาของโลหะ) และเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

คุณสมบัติโดยธรรมชาติของแร่ธาตุเป็นตัวกำหนดความเหมาะสมในพื้นที่เฉพาะ เพชรและกราไฟท์ในการใช้งานแตกต่างกันอย่างไร เพชรสุกใสเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตเครื่องประดับ และความแข็งของวัสดุนี้ทำให้สามารถนำไปใช้ทำเครื่องตัดกระจกคุณภาพสูง ดอกสว่านที่มีความแข็งแรงสูง และผลิตภัณฑ์ยอดนิยมอื่นๆ ได้

แท่งกราไฟท์มีบทบาทเป็นอิเล็กโทรดในระหว่างกระบวนการต่างๆ กราไฟท์บดเป็นส่วนหนึ่งของสีแร่และใช้เป็นสารหล่อลื่น และจากส่วนผสมของสารนี้กับดินเหนียวทำให้เกิดภาชนะพิเศษสำหรับหลอมโลหะ

การแนะนำ

1.1.ลักษณะทั่วไปของเพชร

1.2. ลักษณะทั่วไปของกราไฟท์

2. หินแกรนิตและเพชรประเภทอุตสาหกรรม

3. แร่เพชรและกราไฟท์ประเภทธรรมชาติและเทคโนโลยี

4. การพัฒนาแหล่งสะสมหินแกรนิตและเพชร

5. การใช้หินแกรนิตและเพชร

บทสรุป

บรรณานุกรม.

การแนะนำ

1. การดัดแปลงโพลีมอร์ฟิกของคาร์บอน: เพชรและกราไฟท์

1.1 ลักษณะทั่วไปของเพชร

เพชรเป็นสารผลึกใสไม่มีสีที่หักเหรังสีแสงได้แรงมาก

ระยะห่างระหว่างอะตอมในจัตุรมุขคือ 0.154 นาโนเมตร

ความเข้มแข็งของการเชื่อมต่อทั้งหมดจะเหมือนกัน

คริสตัลทั้งหมดเป็นกรอบสามมิติเดียว

ในบรรดารูปทรงโพลีคริสตัลไลน์ บัลลาส คาร์โบนาโด และบอร์ดมีความโดดเด่น

รูปที่ 1 โครงสร้างของโครงตาข่ายคริสตัลเพชร

รูปที่ 2 โครงสร้างของโครงตาข่ายคริสตัลเพชร

1.2 ลักษณะทั่วไปของกราไฟท์

ผลึกกราไฟท์มักเป็นแผ่นบาง

รูปที่ 3 โครงสร้างของโครงตาข่ายคริสตัลกราไฟท์

รูปที่ 4. ฟีโนคริสต์กราไฟท์ในแคลไซต์

2. คราบเพชรและกราไฟท์ประเภทอุตสาหกรรม

แนวคิดและลักษณะสำคัญของแร่ธาตุ

ความแตกต่างระหว่างกราไฟท์และเพชร ลักษณะโครงสร้างและกระบวนการเปลี่ยนแร่จากแร่หนึ่งไปยังอีกแร่หนึ่ง

แหล่งแร่

ขอบเขตการใช้งาน

คุณสมบัติของเพชรและกราไฟท์

เพชรเป็นแร่ธาตุหรือไม่?

ต้นกำเนิดของเพชรและกราไฟท์

เงินฝากหลัก

พื้นที่ใช้งาน

เทคโนโลยีการผลิตเพชรจากกราไฟท์

การผลิตกราไฟท์เทียม

คำนิยาม

การเปรียบเทียบ

รายการล่าสุด