На примере подземного рудника «Мир» проанализированы все этапы реализации действующей в настоящее время так называемой технологии подземной добычи алмазов. Представлен путь снижения энергетических затрат на добычу руды и решения экологических проблем этой технологии, связанных с образованием отвалов пустой кимберлитовой породы и хвостохранилищ с защитными дамбами, как неизбежных последствий дробления, измельчения и обогащения добытой руды.
Предлагается за счет новой техники в виде проходческого комбайна гироскопического типа (ПКгиро), 3D-сканера и строительного 3D-принтера, исключить из существующего технологического процесса такие операции как доставку кимберлитовой руды на поверхность, обогащение ее на фабриках и закладку выработанного пространства цементно-песчаной смесью, приготавливаемой на поверхности.
При этом на поверхность будут подниматься исключительно только алмазы в виде цельных природных кристаллов высокой степени сохранности.
Ключевые слова: кимберлит, алмаз, технология, добыча, подземный способ, энергоэффективность, экология, отвалы, хвостохранидища, проходческий комбайн гироскопического типа, 3D-сканер, строительный 3D-принтер, закладка, вяжущий состав
Давайте добывать золото и алмазы которые сделают вашу жизнь лучше
17 августа 2020
В.А. Бобин — заведующий отделом Института проблем комплексного освоения недр РАН, д.т.н.
А.В. Бобина — руководитель департамента по научным конференциям и всероссийским проектам ВЭО России, директор по развитию журнала «Вольная экономика», к.т.н.
Рис. 1. Отвалы пустой породы
Технология подземной добычи алмазов подразумевает добычу кимберлитовой породы, содержащей алмазы с уникальными физическими свойствами, подземным способом и собственно извлечение из нее алмазов уже на поверхности на обогатительных фабриках. Неизбежными последствиями работы обогатительных фабрик являются отвалы пустой кимберлитовой породы и хвостохранилища с защитными плотинами, которые в большей мере и создают экологические риски. Кардинальное решение экологических проблем технологии добычи алмазов подземным способом возможно только в том случае, если переместить все этапы ее осуществления непосредственно под землю, т.е. в выработанное пространство рудника.
Анализ всех технологический операций традиционной технологии подземной добычи алмазов, проведенный в работах, позволяет оценить энергетические затраты на традиционную добычу алмазов подземным способом (табл. 1).
| Вид технологической операции | Энергетические затраты на 1 т руды, кВт час |
| Проходка подземных выработок с дроблением коренных кимберлитовых пород | 24–30 |
| Погрузка и транспортировка раздробленной кимберлитовой породы к скипам | 41–47 |
| Подъемом на поверхность всей добытой породы | 60–70 |
| Обогащение на фабриках с извлечением алмазов | 150–200 |
| Закладка выработанного пространства | 3–4 |
| Общие затраты | 275–351 |
Табл. 1. Энергетические затраты на традиционную добычу алмазов подземным способом
Рис. 2. Хвостохранилище
Анализ данных таблицы 1 показывает, что если из существующего технологического процесса исключить 2-ю, 3-ю и 5-ю операции, то удастся сократить энергетические затраты, т.е. повысить эффективность процесса, сразу на 37 %. А если, кроме того, совместить отбойку кимберлитовой руды и процесс обогащения алмазов, то затраты снизятся еще существеннее. Для того, чтобы достигнуть резкого повышения эффективности добычи алмазов подземным способом, необходимо не дробить кимберлитовую руду до среднего размера 100 мм, а потом перерабатывать ее на обогатительной фабрике, а сразу, еще в подземной выработке, дезинтегрировать ее до размера 50–100 мкм, чтобы не пропустить технические алмазы, и одновременно отделять пустую породу от алмазов, используя дифференцированное разделение.
При этом пустую породу необходимо использовать как закладочный материал для обеспечения устойчивости пройденных выработок и безопасности ведения горных работ.
Эти соображения позволяют предложить новую инновационную экологически чистую технологию подземной добычи алмазов, идея которой состоит в том, чтобы не поднимать на поверхность руду, а перерабатывать ее в подземном пространстве с помощью специальных проходческих комбайнов гироскопического типа (рис. 3).
При этом под землей истирать коренную кимберлитовую руду до частиц фракционного состава порядка 50–100 мкм будет проходческий комбайн гироскопического типа (ПКгиро). Эта первая технологическая операция позволит без нарушения структуры кристаллов алмазов и полной их сохранности извлекать из дезинтегрированной породы сначала алмазосодержащую породу размером фракции большей, чем 50–100 мкм. Это свойство ПКгиро истирать только кимберлитовую породу, а не алмазы обеспечивается выбором режима истирания и свойством рабочих органов, управляемых гироскопом, плавно перекатываться через твердые кристаллы алмазов, не разрушая их.
Рис. 3. Упрощенный схематический вид ПКгиро
На следующей технологической операции кимберлитовая руда и выделенные алмазы попадают в приемник ПКгиро и конвейером доставляются на известные многоступенчатые классификаторы, где происходит отделение алмазов от кимберлитовой породы размером 50–100 микрон, где еще могут находиться мельчайшие кристаллы алмазов. Эту породу подвергают липкостной сепарации, выделяют мельчайшие алмазы, а уже совсем пустую кимберлитовую породу используют в качестве закладочного материала.
На завершающей операции пустая порода вместе с вяжущим веществом направляют в печатающую головку строительного 3D-принтера, который будет закладывать выработанное в режиме on-line, причем прочность закладки будет не менее прочности коренных пород, что исключит ее усадку. При этом работой строительного 3D-принтера будет управлять 3D-сканер, создающий трехмерную цифровую модель выработанного пространства.
Такая технология добычи алмазов позволит отделять из дезинтегрированной породы алмазы практически всех размеров: от мельчайших технических до крупных ювелирных и именных без нарушения их природной структуры в полной сохранности.
В результате использования такой технологии на поверхность будут подниматься только алмазы.Основные конкурентные преимущества проходческого комбайна гироскопического типа (ПКгиро), а именно: энергоэффективность, высокая производительность и низкая металлоемкость новой проходческой техники, будут достигнуты за счет нового гироскопического принципа создания усилий разрушения горных пород при добыче полезных ископаемых и проходке горных выработок.
В таблице 2 представлены оценочные данные по энергетическим затратам на реализацию новой инновационной технологии.Сравнительный анализ данных таб-лиц 1 и 2 показывает, что с энергетической точки зрения предлагаемая технологии добычи алмазов с помощью проходческих комбайнов гироскопического типа и закладки выработанного пространства с помощью строительного 3D-принтера и 3D-сканера будет, по крайней мере, в 6–7 раз эффективнее, чем существующая технология.
| Вид технологической операции | Энергетические затраты на 1 т руды, кВт час |
| Проходка подземных выработок с истиранием коренных кимберлитовых пород ПКгиро и с одновременным извлечением алмазов | 38–46 |
| Отделенич алмазов от пустой породы на многоступенчатых классификаторах | 4–6 |
| Закладка выработанного пространства строительным 3D-принтером | 3–4 |
| Общие затраты | 45–56 |
Табл. 2. Данные по энергетическим затратам на реализацию новой инновационной технологии
Кроме того, за счет использования ПКгиро удастся снизить число технологических операций, т.к. новый комбайн, истирая кимберлитовую породу до размера порядка 50–100 микрон, позволит одновременно отсеивать от пустой породы алмазы практически всех размеров: от мельчайших технических до крупных ювелирных и именных без нарушения их природной структуры в полной сохранности.
В результате реализации этой предлагаемой технологии на поверхность будут подниматься исключительно алмазы в первозданном природном состоянии без всяких нарушений структуры и формы, а окружающий рудник природный ландшафт не будет обезображен отвалами и хвостохранилищами.
Появление совершенно новой техники для реализации новой технологии подземной добычи алмазов будет доказательством уникальности предлагаемого подхода к решению актуальных задач алмазодобывающей промышленности. При этом достижение прорывных результатов в области преодолении ресурсных ограничений на рынке проходческих комбайнов будет показателем новизны подходов и значимости решаемых задач с точки зрения усиления конкурентных позиций отечественных производителей.
Источник: zolteh.ru
Как добывают алмазы
Алмаз – самая твердая порода на Земле и во всей Вселенной. Но вот парадокс, состоит алмаз из углерода – самой мягкой породы, по шкале Мооса (есть такая таблица у геологов для измерения прочности, состоящая из 10 минералов, начиная с самого мягкого и заканчивая самым твердым – алмазом).
Если рассматривать алмаз на уровне атома, то увидим, что он состоит из атомов углерода, очень плотно упакованных. Резкий и не сильный удар способен кристалл алмаза превратить в кучу осколков. Он очень хрупкий. Ограненный алмаз – самый дорогой бриллиант.
Как добывают алмазы, как образуются
Алмазы образовались в глубине (десятки, а может и сотни километров) нашей Земли, в те времена, когда еще зарождалась наша Земля, около 2 млрд. лет назад.
Порода, в которой образовались алмазы – кимберлит. Впервые эту породу нашли возле городка Кимберли, что в ЮАР, и назвали в его честь.
С большой глубины, под давлением, порода извергалась наружу, пузыри газа в ультраосновной породе лопались, так образовывались большие трубки взрыва, диаметром в 1 км и больше, заполненные темной брекчированной породой с голубоватым оттенком – кимберлитом, в которой встречаются алмазы. Это коренной вид месторождения.
За долгие годы, под действием воздуха и воды, кимберлитовые трубки разрушаются, щебень и галька из породы, вместе с алмазами, сносится со склонов гор дождем и ручьями. Так образуется второй вид алмазных месторождений – россыпи.
Из крупных метеоритов, упавших на Землю при бешеной скорости, миллионы лет назад, в месте соприкосновения, также образуются алмазы. Пример тому месторождение в северной Сибири, диаметром близко 100 км.
Где добывают алмазы
В промышленных масштабах алмазы добывают:
- Ботсвана.
- Россия – Якутия, Архангельская область.
- Западная Австралия.
- Канада.
- Южно-Африканская Республика.
- Ангола.
- Конго.
Какого цвета добывают алмазы
Алмазы, которые используют в бытовых целях молочного, серого и темно-серого цветов.
Самые распространенные цвета алмазов, используемые в ювелирной промышленности:
- прозрачные желтоватые различных оттенков;
- коричневато-дымчатые;
- бурые оттенки.
Редкими оттенками для алмазов считаются: прозрачные голубоватые, розоватые и зеленоватые.
Весьма редкими считаются алмазы без какого-нибудь оттенка, абсолютно бесцветные.
Самые ценные алмазы, окрашенные в яркие насыщенные тона с ровными гранями:
- розовые;
- вишневые;
- красно-рубиновые;
- голубые;
- фиолетовые;
- зеленые;
- золотистые;
- желтые;
- черные.
Как добывают алмазы
- Кимберлитовые трубки залегают в основном до глубины близко 1,5 км. Это твердая порода. До 600 м месторождение разрабатывают с помощью взрывчатки открытым способом – карьером.
- Глубже – подземным способом, с помощью рудников.
- Построить рудник очень сложно, так как зачастую это места в условиях вечной мерзлоты, и на глубине приходится постоянно откачивать мощные потоки подземных вод. Всю породу из карьера, а затем из рудника, большими машинами везут на фабрику, где её сначала измельчают, а затем промывают водой.
- Под воздействием воды тяжелые частицы породы оседают, а легкие уносятся водой.
- Затем тяжелый остаток поступает на огромное, постоянно вибрирующее сито, где крупная часть просеивается, а пыль остается.
- И последний этап – отделение алмазов от пустой руды. Это происходит с помощью рентгеновских лучей. И затем отобранные вручную алмазы поступают к огранщику.
- Алмазы из россыпей добываются путем промывки породы на больших ситах, в основном, вручную.
Следует заметить, что все добытые алмазы используются: одни, прозрачные и большие – на огранку, из которых потом делают бриллианты, другие, мелкие и непрозрачные – для использования в бытовых целях.
Даже алмазная пыль используется для производства алмазных коронок, без которых при бурении скважин не пробурить твердые породы.
Вот небольшая экскурсия в мир, где добывают алмазы, это очень тяжелая, но и увлекательная работа.
Поделиться советом: “Как добывают алмазы”
“Как добывают алмазы”
0 
795
0 652
0 654
0 604
0 747
0 721
0 589
Актуальные советы
1 1849
0 863
0 630
1 690
0 576
Новое и популярное
- «img», «alt» => «Фото «.str_first_down1($post->post_title)));—> Как отстирать белые кроссовки
0 603
«img», «alt» => «Фото «.str_first_down1($post->post_title)));—> Как читать табулатуры для гитары
0 587
«img», «alt» => «Фото «.str_first_down1($post->post_title)));—> Как устроен террариум для цветов
0 722
«img», «alt» => «Фото «.str_first_down1($post->post_title)));—> Как сделать параллелепипед из бумаги
0 768
«img», «alt» => «Фото «.str_first_down1($post->post_title)));—> Как сделать газетные трубочки
0 528
«img», «alt» => «Фото «.str_first_down1($post->post_title)));—> Забрус – лечебные свойства, как принимать
0 577
«img», «alt» => «Фото «.str_first_down1($post->post_title)));—> Как стать ведьмой
0 632
«img», «alt» => «Фото «.str_first_down1($post->post_title)));—> Как выглядит подберезовик
0 597
«img», «alt» => «Фото «.str_first_down1($post->post_title)));—> Как выглядят опята
0 602
Источник: sovetclub.ru
Месторождения, принципы поиска и добычи алмазов
Добыча алмазов по-прежнему является прибыльным делом, поскольку стоимость этого камня не снижается со временем, а, наоборот, вырастает. Так, геологи нашли минерал на всех континентах, в том числе и в Антарктиде. Алмазами также славятся и некоторые регионы России.
Алмазное месторождение в Якутии
Места добычи алмазов
Если классифицировать месторождения алмазов, то можно выделить такие два типа:
- первичные — те, что образовались вследствие действия магматических горных пород;
- вторичные — месторождения, которые образовались после разрушения первичных источников алмазов.
В свою очередь, у первичных месторождений есть такие подвиды, как кимберлиты и лампроиты. Это две самые популярные и относительно легкодоступные формы. Добыча алмазов ведется в обеих источниках. А вот у вторичных подвидами являются делювиальные, аллювиальные, морские источники камня.
Для такой деятельности необходима аппаратура, поскольку камни находятся в разбросанном состоянии. Чтоб процесс был эффективнее, стоит обозначить территорию добычи минерала.
А еще людей интересует ответ на вопрос, откуда берутся алмазы. Если знать процесс в деталях, его можно восстановить искусственно и производить такие же камни гораздо быстрее и дешевле. По поводу происхождения самого минерала ученым известна не вся информация, поэтому сформировалось несколько гипотез.
Одна из них гласит о том, что алмаз образовался из-за действия магмы вперемешку с вулканическими породами. Поэтому углерод принял такую форму кристаллической решетки и образовал камень.
Температура процесса достигала показателей 1100-1300 градусов Цельсия. А сами первичные месторождения выглядят, как трубки и называются кимберлитами, что говорит о том, что камни будто выталкивались на поверхность Земли из недр. Таким образом, например, получился русский алмаз, а также индийские экземпляры, поскольку были предпосылки в строении тектонических плит.
А вот другая не менее популярная версия гласит о том, что все камни, в том числе и алмазы, попали на Землю миллиарды лет назад во время метеоритных дождей. Кстати, в Антарктиде алмаз нашли именно в составе метеоритов, что косвенно подтверждает эту гипотезу.
Первые месторождения алмазов не были зафиксированы, поскольку долгое время камень находили случайно и не занимались промышленной добычей. А все из-за того, что ученые не знали свойств камня. Происходило это спонтанно на территории Индии.
Именно там позднее обнаружили таких известных представителей алмазов, как «Кохинор», «Орлов» и другие. Каратность камней была огромной, но со временем эти земли исчерпались, и сейчас Индия не входит в пятерку стран по количеству добытых алмазов в год. Поэтому месторождение алмазов в этой стране сейчас не несет ценности для крупных компаний по добыче камней.
Интересно то, что алмазной лихорадки не наблюдалось, в отличие от процесса добычи золота. Кимберлитовые трубки Южной Африки были открыты относительно недавно — в конце XIX века. Вопросом, как найти алмазы на территории Африки, впервые заинтересовались рабочие в поселках, которые обнаружили первые экземпляры камня. А еще к списку стран, добывающих алмазы, присоединилась Южная Америка, в частности, поселок Диамантино, который можно найти в Бразилии, а также Россия и Намибия.
Сами алмазы залегают в этих местностях в кимберлитовых трубках. Они получили такое название, благодаря конусообразной форме. Трубка расширяется к поверхности Земли и сужается книзу, где переходит в алмазные жилы. Кимберлитовых трубок достаточно много, около 1500, но вот наполненных алмазами всего до 10%.
Строение трубки можно условно разделить на две части: желтую землю, в которой непосредственно находятся алмазы и синюю землю, которая является кимберлитом. Самим кимберлитом называют горную породу, которая состоит из флогопита, оливина, пиропа. Если говорить о том, как добывают алмазы, то искателям драгоценностей вначале было важно извлечь их, при этом не смешав породы между собой. И со временем возле трубок стали разрабатывать шахты, чтоб с помощью аппаратуры вытащить требуемую породу и избежать обвала. Сейчас в процессе добычи дополнительно используется промывка породы.
Добыча алмазов в Сьерра-Леоне
А еще немало алмазов приносят такие источники, как лампроиты. Впервые они были найдены в Австралии в 1976 году. По своей структуре, глубине залегания они ничем не отличаются от кимберлитов. Правда, состав пород несколько другой, туда входят такие элементы, как титан, калий, фосфор. Хотя ответ на вопрос о том, как добывают алмазы, остается таким же, как в случае с кимберлитовыми трубками.
Одной из таких известных трубок является Аргайл в Австралии. Но следует отметить, что алмазы из лампроитов чаще используются в промышленности, чем в ювелирном деле. Не всегда срабатывает эта закономерность, поскольку, например, русский алмаз добывается в кимберлитах, но тоже используется в промышленности.
Камень, который не берут в ювелирное дело, обладает теми же свойствами, что и другие алмазы. Просто у него может быть нестандартная форма или недостаточно хорошая прозрачность и чистота. А также в алмазе могут присутствовать дефекты, не позволяющие красиво огранить камень.
Если хочется узнать, где добывают алмазы в России, то следует вспомнить про Якутию. Именно там в 1949 году началась разработка и добыча минерала из недр Земли.
Конечно, сначала количество добываемых алмазов было невелико, поскольку технологии применялись впервые на территории СССР. А еще некоторые места добычи алмазов в России сочли нерентабельными. Но со временем этот вид деятельности стал приносить неплохие заработки. А все потому, что русский алмаз продавали для потребностей промышленности в крупных размерах.
Принцип поиска алмазов
Наблюдается интересная тенденция по локализации месторождений алмазов. Искателям следует знать, что они всегда располагаются в труднодоступных для техники и людей местах. Либо же камни «выбирают» жаркий и сухой климат, например, в Намибии на территории пустыни. Камни залегают довольно глубоко под слоем песка. Или наблюдается ситуация, когда добыча алмазов ведется возле болот или на территориях тайги в Архангельске или в Якутии, где все время холодно.
Это следует знать людям, которые ищут камни самостоятельно: даже на территории РФ это делать незаконно и, возможно, небезопасно. А официальные месторождения минералов становятся известными по всему миру, и часто вокруг них вырастают небольшие промышленные города.
Если говорить о локализации россыпей минерала, то они появляются вследствие размытия трубок с алмазными жилами. Изначально камни могут быть довольно крупными и тяжелыми вначале, но они переносятся на тысячи километров от места размытой трубки и разделяются на части. Поэтому на вопрос о том, как найти алмазы, ответить достоверно нельзя. Неизвестно, где появится поле россыпи, поэтому чаще всего их обнаруживают спонтанно или проводят исследование по течению близлежащей реки.
Контроль над торговлей камнями ведет Алмазный синдикат. А за тем, как добывают алмазы, следит государство, поскольку доход от процесса облагается налогами. За все время промышленной добычи алмазов эта деятельность принесла большую прибыль владельцам бизнеса, а также сохранила и расширила количество рабочих мест. Со временем те камни, которые продаются ювелирам, превращаются в бриллианты.
Источник: okaratah.com