Сибирские ученые продолжают исследовать Попигайский кратер с месторождениями уникальных алмазов
21 апреля 2022 г.
Попигайская астроблема остается единственным в мире месторождением импактных алмазов с извлекаемыми запасами. По оценке первооткрывателя Попигайского месторождения алмазов В. Л. Масайтиса, общие запасы импактных алмазов на Попигае оцениваются в 1129 миллиардов карат. Они должны составить конкуренцию синтетическим алмазам, а в некоторых отраслях — и вовсе заменить их.
В советские годы в Попигайской астроблеме (Красноярский край на границе с Якутией), появившейся миллионы лет назад в результате метеоритного удара, нашли необычные алмазы. Они не представляют ювелирной ценности, но имеют уникальные абразивные качества, ценные для промышленности. В нашей стране уже неоднократно пытались организовать добычу этих алмазов.
«Мы занимаемся всеми аспектами изучения Попигайского кратера. Это геология, геологоразведка, лицензирование территорий для детального изучения, технологические аспекты обогащения алмазоносных пород, а также технология и экономика использования импактных алмазов», — рассказывает главный научный сотрудник лаборатории литосферной мантии и алмазных месторождений ИГМ СО РАН Валентин Петрович Афанасьев.
«В год мировая промышленность потребляет около 15—17 миллиардов карат синтетических алмазов. Сегодня почти все они закупаются в Китае, монополисте в этой области. Однако большую часть этой продукции составляет дешевая синтетика с обычной алмазной абразивной способностью, но низкой термической устойчивостью. Дело в том, что такие алмазы формируются в металлической среде в аппаратах высокого давления, и металл-катализатор мельчайшими капельками входит в сами кристаллы. При нагреве эти капельки расширяются и разрушают алмаз», — рассказывает Валентин Афанасьев.
Таким образом, китайские синтетические алмазы отлично подходят для шлифовки тротуарных плит, но гораздо хуже работают в высоких технологиях, например в буровом инструменте, при обработке трудношлифуемых материалов и так далее.
По сравнению с синтетическими, попигайские алмазы выдерживают температуры на 250°C выше и имеют в два раза лучшую абразивную способность. По словам исследователей, они смогут выдержать любые параметры бурения.
В 2014 году ученые ИГМ СО РАН совместно с коллегами из Института сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля, соединив импактные алмазы с кремнием, смогли изготовить из них композит, который по устойчивости на 20—53% превосходит аналоги из синтетических алмазов. Это позволяет разработать перспективный инструмент для буровых работ, металлообработки и так далее.
Уже получен патент на использование импактных алмазов для магнитоабразивной обработки трудношлифуемых поверхностей. «К ним относятся твердые материалы типа чистого кремния или топливные элементы для атомных электростанций, которые изготавливаются из циркониевого сплава, очень трудного для шлифовки. Оказывается, что импактные алмазы здесь в два с лишним раза эффективней, чем синтетические», — говорит Валентин Афанасьев.
В ходе опытов в Объединенном институте машиностроения НАН Беларуси выяснилось, что сам дробленый тагамит, из которого добываются импактные алмазы, можно использовать в качестве абразивного материала. Сейчас на эту технологию готовится патент. Более того, оказалось, что концентрат после флотации содержит около 25% графита, который подходит для использования в электротехнической промышленности. Это резко повышает эффективность отработки Попигайского месторождения.
Также перспективной с промышленной точки зрения может оказаться более крупная, монокристальная алмазная фракция — якутиты. Они пока технологически не изучены, поскольку у исследователей нет достаточного количества материала.
«Предполагается, что себестоимость уже готовых для использования импактных алмазов будет составлять от доллара до двух за карат. Рыночную стоимость еще предстоит определить», — отмечает Валентин Афанасьев.
Одна из основных проблем выхода на рынок: пока нет рыночной стоимости, невозможно посчитать, насколько рентабельной окажется добыча этого сырья. Узнать же это можно только после того, как будет введена в эксплуатацию обогатительная фабрика (ученые предлагают построить ее прямо на Попигайском месторождении).
Введение в эксплуатацию Попигайского месторождения импактных алмазов не только обеспечит российскую промышленность, но и даст важный экспортный материал, который будет востребован за рубежом из-за уникальности своих свойств. А запасы импактных алмазов можно считать неисчерпаемыми».
Сейчас в НАН Беларуси изучают технологические свойства попигайских алмазов. Технологию обогащения отрабатывают в Сибирском федеральном университете (Красноярск). Институт геологии и минералогии СО РАН занимается геологическими и минералогическими аспектами изучения Попигайского кратера, а кроме того, координирует все исследовательские работы. Экономическую целесообразность использования импактных алмазов просчитывает Институт экономики и организации промышленного производства СО РАН.
По подсчетам ученых, если добыча на кратере будет организована, примерно через десять лет спрос на импактные алмазы может достигнуть около одного миллиарда карат в год.
По материалу Управления по пропаганде и популяризации научных достижений СО РАН
Читать подробно: СИБИРСКИЕ УЧЕНЫЕ ПРОДОЛЖАЮТ ИССЛЕДОВАТЬ ПОПИГАЙСКИЙ МЕТЕОРИТНЫЙ КРАТЕР С МЕСТОРОЖДЕНИЯМИ УНИКАЛЬНЫХ АЛМАЗОВ