परिचय

1.1.सामान्य विशेषताएँडायमंड

1.2. ग्रेफाइट की सामान्य विशेषताएँ

2. औद्योगिक प्रकार के ग्रेनाइट और हीरे के भंडार

3. हीरे और ग्रेफाइट अयस्कों के प्राकृतिक और तकनीकी प्रकार

4. ग्रेनाइट एवं हीरे के भण्डार का विकास

5. ग्रेनाइट और हीरे का अनुप्रयोग

निष्कर्ष

ग्रंथ सूची.

परिचय

हमारे देश का हीरा उद्योग विकास के चरण में है, खनिजों के प्रसंस्करण के लिए नई प्रौद्योगिकियों की शुरूआत हो रही है।

पाए गए हीरे के भंडार केवल क्षरण प्रक्रियाओं से प्रकट होते हैं। एक खोजकर्ता के लिए, इसका मतलब है कि कई "अंधा" जमाव हैं जो सतह तक नहीं पहुंचते हैं। उनकी उपस्थिति को स्थानीय चुंबकीय विसंगतियों द्वारा पहचाना जा सकता है, जिसका ऊपरी किनारा सैकड़ों की गहराई पर स्थित है, और यदि आप भाग्यशाली हैं, तो दसियों मीटर। (ए. पोर्टनोव)।

उपरोक्त के आधार पर, मैं हीरा उद्योग के विकास की संभावनाओं का आकलन कर सकता हूं। इसीलिए मैंने विषय चुना - "हीरा और ग्रेफाइट: गुण, उत्पत्ति और अर्थ।"

अपने काम में, मैंने ग्रेफाइट और हीरे के बीच संबंध का विश्लेषण करने की कोशिश की। ऐसा करने के लिए, मैंने कई दृष्टिकोणों से इन पदार्थों की तुलना की। मैंने इन खनिजों की सामान्य विशेषताओं, उनके भंडारों के औद्योगिक प्रकार, प्राकृतिक और तकनीकी प्रकार, भंडारों का विकास, अनुप्रयोग के क्षेत्र और इन खनिजों के महत्व की समीक्षा की।

इस तथ्य के बावजूद कि ग्रेफाइट और हीरा अपने गुणों में ध्रुवीय हैं, वे एक ही रासायनिक तत्व - कार्बन के बहुरूपी संशोधन हैं। बहुरूपी, या बहुरूपी, ऐसे पदार्थ होते हैं जिनकी रासायनिक संरचना समान होती है लेकिन क्रिस्टल संरचना भिन्न होती है। कृत्रिम हीरे के संश्लेषण की शुरुआत के साथ, कार्बन के बहुरूपी संशोधनों के अध्ययन और खोज में रुचि तेजी से बढ़ी है। वर्तमान में, हीरे और ग्रेफाइट के अलावा, लोन्सडेलाइट और चाओटाइट को विश्वसनीय रूप से स्थापित माना जा सकता है। सभी मामलों में पहला केवल हीरे के साथ निकट अंतरवृद्धि में पाया गया था और इसलिए इसे हेक्सागोनल हीरा भी कहा जाता है, और दूसरा ग्रेफाइट के साथ बारी-बारी से प्लेटों के रूप में पाया जाता है, लेकिन इसके विमान के लंबवत स्थित होता है।

1. कार्बन के बहुरूपी संशोधन: हीरा और ग्रेफाइट

हीरे और ग्रेफाइट का एकमात्र खनिज बनाने वाला तत्व कार्बन है। कार्बन (सी) डी.आई. मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली के समूह IV का एक रासायनिक तत्व है, परमाणु संख्या - 6, सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान - 12.011 (1)। कार्बन अम्ल और क्षार में स्थिर होता है और केवल पोटेशियम या सोडियम डाइक्रोमेट, फेरिक क्लोराइड या एल्यूमीनियम द्वारा ऑक्सीकृत होता है। कार्बन के दो स्थिर समस्थानिक C (99.89%) और C (0.11%) हैं। कार्बन की समस्थानिक संरचना पर डेटा से पता चलता है कि यह विभिन्न मूल से आता है: बायोजेनिक, गैर-बायोजेनिक और उल्कापिंड। कार्बन यौगिकों की विविधता, इसके परमाणुओं की एक दूसरे के साथ और अन्य तत्वों के परमाणुओं के साथ विभिन्न तरीकों से जुड़ने की क्षमता से समझाई जाती है, अन्य तत्वों के बीच कार्बन की विशेष स्थिति निर्धारित करती है।

1.1 हीरे की सामान्य विशेषताएँ

"हीरा" शब्द तुरंत खजाने की खोज के बारे में गुप्त कहानियों को ध्यान में लाता है। एक समय की बात है, जो लोग हीरे का शिकार करते थे उन्हें इस बात का अंदाजा नहीं था कि उनके जुनून का उद्देश्य क्रिस्टलीय कार्बन था, जो कालिख, कालिख और कोयला बनाता है। यह बात सबसे पहले लवॉज़ियर ने सिद्ध की थी। उन्होंने इस उद्देश्य के लिए विशेष रूप से इकट्ठी की गई एक आग लगाने वाली मशीन का उपयोग करके हीरे जलाने का प्रयोग किया। यह पता चला कि हीरा हवा में लगभग 850-1000*C के तापमान पर जलता है, सामान्य कोयले की तरह कोई ठोस अवशेष नहीं छोड़ता है, और शुद्ध ऑक्सीजन की धारा में यह 720-800*C के तापमान पर जलता है। जब ऑक्सीजन तक पहुंच के बिना 2000-3000*C तक गर्म किया जाता है, तो यह ग्रेफाइट में बदल जाता है (यह इस तथ्य से समझाया गया है कि हीरे में कार्बन परमाणुओं के बीच होमोपोलर बंधन बहुत मजबूत होते हैं, जो बहुत उच्च पिघलने बिंदु का कारण बनता है।

हीरा एक रंगहीन, पारदर्शी क्रिस्टलीय पदार्थ है जो प्रकाश किरणों को अत्यधिक तीव्रता से अपवर्तित करता है।

हीरे में कार्बन परमाणु sp3 संकरण की स्थिति में होते हैं। उत्तेजित अवस्था में, कार्बन परमाणुओं में संयोजकता इलेक्ट्रॉन युग्मित हो जाते हैं और चार अयुग्मित इलेक्ट्रॉन बनते हैं।

हीरे में प्रत्येक कार्बन परमाणु चार अन्य से घिरा हुआ है, जो टेट्राहेड्रोन के शीर्ष पर केंद्र से दूर स्थित है।

टेट्राहेड्रा में परमाणुओं के बीच की दूरी 0.154 एनएम है।

सभी कनेक्शनों की ताकत एक समान है.

संपूर्ण क्रिस्टल एक एकल त्रि-आयामी फ़्रेम है।

20*C पर हीरे का घनत्व 3.1515 ग्राम/सेमी होता है। यह इसकी असाधारण कठोरता की व्याख्या करता है, जो किनारों के साथ बदलती रहती है और क्रम में घटती जाती है: ऑक्टाहेड्रोन - रोम्बिक डोडेकाहेड्रोन - क्यूब। साथ ही, हीरे में पूर्ण दरार (ऑक्टाहेड्रोन के साथ) होती है, और इसकी झुकने और संपीड़न शक्ति अन्य सामग्रियों की तुलना में कम होती है, इसलिए हीरा नाजुक होता है, तेज प्रभाव के अधीन होने पर टूट जाता है और कुचलने पर पाउडर में बदल जाता है। अपेक्षाकृत आसानी से. हीरे में सबसे अधिक कठोरता होती है. इन दो गुणों का संयोजन इसे अपघर्षक और महत्वपूर्ण विशिष्ट दबाव के तहत काम करने वाले अन्य उपकरणों के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है।

हीरे का अपवर्तनांक (2.42) और फैलाव (0.063) अन्य पारदर्शी खनिजों से कहीं अधिक है, जो अधिकतम कठोरता के साथ मिलकर एक रत्न के रूप में इसकी गुणवत्ता निर्धारित करता है।

नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, सोडियम, मैग्नीशियम, एल्यूमीनियम, सिलिकॉन, लोहा, तांबा और अन्य की अशुद्धियाँ हीरे में पाई जाती हैं, आमतौर पर एक प्रतिशत के हजारवें हिस्से में।

हीरा एसिड और क्षार के प्रति बेहद प्रतिरोधी है, पानी से गीला नहीं होता है, लेकिन इसमें कुछ वसा मिश्रणों का पालन करने की क्षमता होती है।

हीरे प्रकृति में अच्छी तरह से परिभाषित व्यक्तिगत क्रिस्टल और पॉलीक्रिस्टलाइन समुच्चय दोनों के रूप में पाए जाते हैं। सही ढंग से बने क्रिस्टल सपाट चेहरों वाले पॉलीहेड्रा की तरह दिखते हैं: ऑक्टाहेड्रोन, रोम्बिक डोडेकाहेड्रोन, क्यूब और इन आकृतियों का संयोजन। अक्सर हीरे के पहलुओं पर विकास और विघटन के कई चरण होते हैं; यदि वे आंखों से दिखाई नहीं देते हैं, तो किनारे घुमावदार, गोलाकार, अष्टफलक, षट्कोण, घनाकार और उनके संयोजन के आकार में दिखाई देते हैं। विभिन्न आकारक्रिस्टल का निर्धारण उनकी आंतरिक संरचना, दोषों के वितरण की उपस्थिति और प्रकृति के साथ-साथ क्रिस्टल के आसपास के वातावरण के साथ भौतिक-रासायनिक संपर्क से होता है।

पॉलीक्रिस्टलाइन संरचनाओं में बल्लास, कार्बोनेडो और बोर्ड प्रमुख हैं।

बल्लास एक रेडियल संरचना के साथ गोलाकार संरचनाएं हैं। कार्बोनाडो - 0.5-50 माइक्रोन के व्यक्तिगत क्रिस्टल के आकार के साथ क्रिप्टोक्रिस्टलाइन समुच्चय। मनका स्पष्ट दाने वाला समुच्चय है। बल्ला और विशेषकर कार्बोनेडो में सभी प्रकार के हीरों की तुलना में सबसे अधिक कठोरता होती है।

चित्र.1 हीरे के क्रिस्टल जाली की संरचना।

चित्र.2 हीरे के क्रिस्टल जाली की संरचना।

1.2 ग्रेफाइट की सामान्य विशेषताएँ

ग्रेफाइट एक धात्विक चमक वाला धूसर-काला क्रिस्टलीय पदार्थ है, जो छूने में चिकना होता है और कठोरता में कागज से भी कम होता है।

ग्रेफाइट की संरचना स्तरित होती है, परत के अंदर परमाणु मिश्रित आयनिक-सहसंयोजक बंधों द्वारा जुड़े होते हैं, और परतों के बीच अनिवार्य रूप से धात्विक बंधों द्वारा जुड़े होते हैं।

ग्रेफाइट क्रिस्टल में कार्बन परमाणु sp2 संकरण में होते हैं। बांड की दिशाओं के बीच का कोण 120* के बराबर होता है। परिणाम नियमित षट्भुजों से युक्त एक ग्रिड है।

हवा की पहुंच के बिना गर्म करने पर, ग्रेफाइट में 3700*C तक कोई परिवर्तन नहीं होता है। निर्दिष्ट तापमान पर इसे बिना पिघले बाहर निकाल दिया जाता है।

ग्रेफाइट क्रिस्टल आमतौर पर पतली प्लेटें होती हैं।

अपनी कम कठोरता और बहुत उत्तम दरार के कारण, ग्रेफाइट स्पर्श करने पर चिकने कागज पर आसानी से निशान छोड़ देता है। ग्रेफाइट के ये गुण परमाणु परतों के बीच कमजोर बंधन के कारण होते हैं। इन बांडों की ताकत विशेषताओं को ग्रेफाइट की कम विशिष्ट गर्मी और इसके उच्च पिघलने बिंदु की विशेषता है। इसके कारण, ग्रेफाइट में अत्यधिक उच्च अग्नि प्रतिरोध होता है। इसके अलावा, यह बिजली और गर्मी को अच्छी तरह से संचालित करता है, कई एसिड और अन्य रसायनों के प्रति प्रतिरोधी है, आसानी से अन्य पदार्थों के साथ मिल जाता है, इसमें घर्षण का गुणांक कम होता है, और उच्च चिकनाई और कवर करने की क्षमता होती है। यह सब एक खनिज में महत्वपूर्ण गुणों के एक अद्वितीय संयोजन का कारण बना। इसलिए, उद्योग में ग्रेफाइट का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

खनिज समुच्चय में कार्बन सामग्री और ग्रेफाइट की संरचना मुख्य विशेषताएं हैं जो गुणवत्ता निर्धारित करती हैं। ग्रेफाइट को अक्सर एक ऐसी सामग्री कहा जाता है, जो एक नियम के रूप में, न केवल मोनोक्रिस्टलाइन है, बल्कि मोनोमिनरल भी है। उनका तात्पर्य मुख्य रूप से ग्रेफाइट पदार्थ, ग्रेफाइट और ग्रेफाइट युक्त चट्टानों और संवर्धन उत्पादों के समग्र रूपों से है। ग्रेफाइट के अलावा, उनमें हमेशा अशुद्धियाँ (सिलिकेट्स, क्वार्ट्ज, पाइराइट, आदि) होती हैं। ऐसी ग्रेफाइट सामग्रियों के गुण न केवल ग्रेफाइट कार्बन की सामग्री पर निर्भर करते हैं, बल्कि ग्रेफाइट क्रिस्टल के आकार, आकृति और आपसी संबंधों पर भी निर्भर करते हैं, अर्थात। प्रयुक्त सामग्री की बनावट और संरचनात्मक विशेषताओं पर। इसलिए, ग्रेफाइट सामग्री के गुणों का आकलन करने के लिए, ग्रेफाइट की क्रिस्टलीय संरचना की विशेषताओं और उनके अन्य घटकों की बनावट और संरचनात्मक विशेषताओं दोनों को ध्यान में रखना आवश्यक है।

चित्र 3. ग्रेफाइट क्रिस्टल जाली की संरचना।

चित्र.4. कैल्साइट में ग्रेफाइट फेनोक्रिस्ट।

2. औद्योगिक प्रकार के हीरे और ग्रेफाइट जमा

हीरे के भंडार को जलोढ़ और प्राथमिक में विभाजित किया गया है, जिनमें प्रकार और उपप्रकार होते हैं जो घटना की स्थितियों, अयस्क निकायों के रूपों, सांद्रता, गुणवत्ता और हीरे के भंडार, खनन और संवर्धन स्थितियों के संदर्भ में भिन्न होते हैं।

दुनिया भर में प्राथमिक किम्बरलाइट-प्रकार के हीरे के भंडार शोषण के मुख्य लक्ष्य हैं। लगभग 80% प्राकृतिक हीरे इन्हीं से निकाले जाते हैं। हीरे के भंडार और आकार के आधार पर, उन्हें अद्वितीय, बड़े, मध्यम और छोटे में विभाजित किया गया है। सतह के संपर्क में आने वाले अद्वितीय और बड़े भंडार के ऊपरी क्षितिज का खनन सबसे बड़ी लाभप्रदता के साथ किया जाता है। उनमें व्यक्तिगत हीरा धारण करने वाले किम्बरलाइट क्षेत्रों के मुख्य भंडार और अनुमानित हीरे के संसाधन शामिल हैं। किम्बरलाइट्स ब्रैकिया से भरे "ज्वालामुखीय छिद्र" हैं। ब्रैकिया में 45-90 किमी या उससे अधिक की गहराई से लाए गए चट्टान के टुकड़ों से आसपास और चट्टानों के शीर्ष पर जमा हुए टुकड़े और ज़ेनोलिथ शामिल हैं। सीमेंट ज्वालामुखीय सामग्री है, क्षारीय-अल्ट्रोबैसिक संरचना के टफ, तथाकथित किम्बरलाइट्स और लैंप्रोइट्स। किम्बरलाइट पाइप प्लेटफार्मों पर स्थित हैं, लैम्प्रोइट पाइप उनके मुड़े हुए फ्रेम में स्थित हैं। पाइपों के निर्माण का समय अलग-अलग है - आर्कियन से सेनोज़ोइक तक, और हीरे की उम्र, यहां तक ​​​​कि सबसे कम उम्र के, लगभग 2-3 अरब वर्ष है। पाइपों का निर्माण लगभग 1000* के तापमान पर, 80 किमी से अधिक की गहराई पर, उच्च दबाव में संकीर्ण चैनलों के माध्यम से क्षारीय-अल्ट्रोबैसिक पिघल के ऊपर की ओर बढ़ने से जुड़ा हुआ है। अधिकांश अच्छी तरह से अध्ययन किए गए किम्बरलाइट निकायों की एक जटिल संरचना होती है; सबसे सरल मामले में, पाइप की संरचना में घुसपैठ के दो क्रमिक चरणों के दौरान बनी दो मुख्य प्रकार की चट्टानें शामिल होती हैं: ब्रैकिया (पहला चरण) और विशाल "मोटे पोर्फिरी" किम्बरलाइट (दूसरा चरण)। कुछ किम्बरलाइट पाइपों की संरचना में, किम्बरलाइट डाइक और पाइपों से जुड़ी नसों की भी पहचान की गई। किम्बरलाइट मैग्मा के उन हिस्सों से बने अंधे पिंडों की खोज की गई जो सतह तक नहीं पहुंचे थे। डाइक और किम्बरलाइट शिराओं से जुड़े जमा, एक नियम के रूप में, छोटे, कम अक्सर मध्यम आकार के हीरे के भंडार की श्रेणी में आते हैं। कई मामलों में, ऊपर की ओर सफलता पैलियो-सतह तक पहुंच गई, लेकिन कई विस्फोट पाइप "अंधा" हो सकते हैं और अभी तक क्षरण से उजागर नहीं हुए हैं, टी.ई. कहीं गहरे में झूठ बोलो. लेकिन पृथ्वी की सतह पर ऐसे स्थान भी हैं जहां दबाव उत्पन्न होता है जो हीरे के निर्माण के लिए काफी है। ये उल्कापिंड प्रभाव स्थल हैं जहां हीरा न केवल पृथ्वी में, बल्कि कई उल्कापिंडों में भी पाया जाता है।

फूटने वाले मैग्मा की गति की गति संभवतः बहुत अधिक हो सकती है, लगभग 800 किमी/घंटा, मैग्मा फट गया और विभिन्न रचनाओं के टुकड़ों को ऊपर की ओर ले गया। यदि उनमें हीरे होते, तो पाइप हीरे जैसा हो जाता। हीरे स्वयं पृथ्वी के गहरे क्षेत्रों में कार्बन का सबसे स्थिर बहुरूपी संशोधन हैं। (ए.वी. उखानोव।)

चावल। 5. किम्बरलाइट पाइप की संरचना।

लैम्प्रोइट प्रकार के हीरे के भंडार अपेक्षाकृत हाल ही में (1976) पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया में खोजे गए थे, जहां बड़े अर्गील भंडार का दोहन किया जाता है। उनकी संरचना के संदर्भ में, लैम्प्रोइट जमा आम तौर पर किम्बरलाइट जमा के समान होते हैं। अर्गिल जमा के अन्वेषण डेटा को देखते हुए, लैम्प्रोइट पाइप कुछ हद तक तेजी से गहराई तक निकल जाते हैं जहां वे बांध बन जाते हैं। इन निक्षेपों के लिए खनन प्रणाली और संवर्धन तकनीक किम्बरलाइट स्थलों के समान ही हैं।

किम्बरलाइट-लैम्प्रोइट प्रकार को आर्कान्जेस्क क्षेत्र में हीरे के भंडार द्वारा दर्शाया गया है, जहां संकेतक खनिजों की सामग्री "शास्त्रीय" किम्बरलाइट्स की तुलना में काफी कम है, अधिकांश हीरे घुमावदार रूपों के हैं।

कुछ से लेकर सैकड़ों किलोमीटर तक के आकार की रिंग प्रभाव संरचनाएं सुपर-शक्तिशाली विस्फोटक प्रक्रियाओं से जुड़ी होती हैं, जिसका स्रोत, विभिन्न शोधकर्ताओं के अनुसार, या तो अलौकिक (बड़े खगोलीय पिंडों का गिरना) या अंतर्जात था। इस प्रकार की एक जमा राशि का रूस में पता लगाया गया है - अनाबार क्रिस्टलीय पुंजक के पूर्वी ढलान पर पोपिगाइस्कॉय। अयस्क भंडार और हीरे की सामग्री के संदर्भ में, यह भंडार किम्बरलाइट्स में सबसे बड़े से सैकड़ों गुना बड़ा है। हालाँकि, प्रभाव जमा में हीरे मजबूत, घने, प्रवाहकीय चट्टानों में संलग्न होते हैं और विशेष रूप से तकनीकी ग्रेड द्वारा लोन्सडेलाइट (कार्बन का एक बहुरूपी संशोधन, ग्रेफाइट के साथ वैकल्पिक प्लेटों के रूप में पाया जाता है, लेकिन इसके विमान के लंबवत स्थित होते हैं) के मिश्रण के साथ दर्शाए जाते हैं। ).

मेटामोर्फोजेनिक प्रकार को अब तक कजाकिस्तान के क्षेत्र में एक जमा द्वारा दर्शाया गया है, जहां हीरे बायोटाइट गनीस, बायोटाइट-क्वार्ट्ज, गार्नेट-पाइरोक्सिन और पाइरोक्सिन-कार्बोनेट चट्टानों में पाए जाते हैं। भंडार और हीरे की सामग्री के मामले में, यह सबसे बड़े हीरे युक्त किम्बरलाइट पाइप से दस गुना अधिक है। हीरे के क्रिस्टल आकार बहुत छोटे होते हैं, और आभूषण और उच्च गुणवत्ता वाले तकनीकी ग्रेड अभी तक खोजे नहीं गए हैं।

प्लेसर हीरे के भंडार को पांच मुख्य प्रकारों द्वारा दर्शाया जाता है।

जलोढ़ प्लेसर (नदी घाटियाँ) प्लेसर से हीरे के खनन के पैमाने के मामले में अग्रणी हैं। बड़ी जमा राशिदुर्लभ हैं और आमतौर पर कई प्राथमिक स्रोतों या मध्यवर्ती क्षेत्र-प्रकार के जलाशयों के क्षरण के कारण बनते हैं। जलोढ़ प्लेसर में दो-सदस्यीय संरचना होती है: जलोढ़ की ऊपरी बाढ़ के मैदानी सतह को बहुत कमजोर रूप से हीरे-युक्त बजरी-रेत-मिट्टी और गाद जमा ("पीट") द्वारा दर्शाया जाता है, निचली चैनल की सतह उत्पादक मोटे-क्लैस्टिक कंकड़ से बनी होती है ( "रेत")

जलप्रलय-प्रोलुवियल प्रकार के प्लेसर ढलानों पर और चट्टानी स्रोतों के पास खड्डों में बनते हैं और छोटे और मध्यम पैमाने के होते हैं।

तटीय समुद्री मैदानों को पानी के नीचे, समुद्र तट और तटीय छतों में विभाजित किया गया है। दक्षिण-पश्चिमी अफ़्रीका में ऐसे प्लासरों का क्षेत्र 5 से 20 किमी की चौड़ाई के साथ कई सैकड़ों किमी तक फैला हुआ है।

अन्य औद्योगिक प्रकार के प्लेसर हीरे के खनन में महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाते हैं।

प्लेसर जमा विभिन्न प्रकार केउनकी गहराई के आधार पर उन्हें उथले और गहरे में विभाजित किया गया है। मूल स्रोत से दूरदर्शिता की डिग्री के अनुसार, निकट और दूर के विध्वंस के स्थानों को प्रतिष्ठित किया जाता है; पूर्व मूल स्रोत के करीब बनते हैं, बाद वाले - अनुकूल भूवैज्ञानिक और संरचनात्मक परिस्थितियों में दसियों किलोमीटर की दूरी पर।

ग्रेफाइट जमा के औद्योगिक प्रकार।

तलछटी चट्टानों के कायापलट के परिणामस्वरूप कार्बनिक यौगिकों से ग्रेफाइट का निर्माण हुआ।

ग्रेफाइट जमाओं के बीच, औद्योगिक प्रकार के जमावों के चार समूहों को उनके स्थान की भूवैज्ञानिक सेटिंग के आधार पर प्रतिष्ठित किया जाता है।

भंडार के आकार के आधार पर, ग्रेफाइट जमा को (मिलियन टन) में विभाजित किया गया है: बड़े - 1 से अधिक, मध्यम - 0.5-1, छोटे - 0.5 तक।

उनके भंडार के संदर्भ में सबसे व्यापक और बड़े टैगा, मेडागास्कर, नोगिंस्क और मैक्सिकन प्रकार के जमा हैं।

सीलोन और बोटोगोल प्रकार के ग्रेफाइट जमा कम आम हैं, कम अक्सर बड़े भंडार होते हैं, लेकिन अयस्क में उच्च ग्रेफाइट सामग्री और अधिक मूल्यवान गुणों द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं।

3. हीरे के अयस्कों के प्राकृतिक और तकनीकी प्रकार

प्राकृतिक प्रकार के अयस्कों में हीरा धारण करने वाले किम्बरलाइट्स और हीरा धारण करने वाले लैम्प्रोइट्स होते हैं, जिन्हें किम्बरलाइट उचित और ज़ेनोजेनिक सामग्री के अनुपात और संरचनात्मक और संरचनात्मक विशेषताओं के आधार पर हीरे युक्त विशाल किम्बरलाइट्स, किम्बरलाइट ब्रैकियास, टफ ब्रैकियास, ज़ेनोटूफो ब्रैकियास, टफ्स में विभाजित किया जाता है। और टफ़ेसियस-तलछटी चट्टानें।

हीरे के अयस्कों का कोई एकीकृत तकनीकी वर्गीकरण नहीं है। अयस्कों के तकनीकी और आर्थिक वर्गीकरण में, दो मुख्य तकनीकी प्रकारों को प्रतिष्ठित किया जाता है: 20% से कम मिट्टी घटक सामग्री वाले ब्रैकियास और 20% से अधिक मिट्टी घटक सामग्री वाले ब्रैकियास। इन अयस्कों को संसाधित करते समय, तकनीकी योजनाएँ और खनन लागत दोनों भिन्न होती हैं।

सामान्य तौर पर, जैसा कि अभ्यास से पता चलता है, अयस्कों का तकनीकी वर्गीकरण प्रत्येक विशिष्ट मामले में अन्वेषण और उसके बाद जमा के दोहन के दौरान स्वतंत्र रूप से विकसित किया जाता है। अक्सर, जब एक किम्बरलाइट शरीर विभिन्न घुसपैठ चरणों की चट्टानों से बना होता है, जो संरचनात्मक और बनावट संबंधी विशेषताओं और हीरे की सामग्री के स्तर में स्पष्ट रूप से भिन्न होते हैं, तो प्राकृतिक प्रकार के अयस्क व्यावहारिक रूप से तकनीकी के साथ मेल खाते हैं। मुख्य कारक हीरे की सामग्री है। इस प्रकार, डाल्न्या पाइप (सखा-याकुतिया) में, यहां पहचाने गए दो प्राकृतिक प्रकार - किम्बरलाइट ब्रैकियास और बड़े पैमाने पर किम्बरलाइट्स - परिमाण के क्रम से हीरे की सामग्री के स्तर में भिन्न होते हैं और एक ही समय में तकनीकी प्रकार होते हैं। हालाँकि, उदाहरण के लिए, मीर पाइप के संचालन के दौरान, छह तकनीकी प्रकार के अयस्कों की पहचान की गई, जो संरचना और हीरे की सामग्री की बारीकियों में भिन्न थे, जबकि परिचय के केवल दो चरण थे।

हीरे धारण करने वाली रेत के तकनीकी प्रकारों को उनकी बोल्डरिंग, मिट्टी की मात्रा, पारगम्यता आदि के आधार पर अलग किया जाता है।

ग्रेफाइट अयस्कों के प्राकृतिक और तकनीकी प्रकार।

ग्रेफाइट अयस्कों का वर्गीकरण बनावट और संरचनात्मक विशेषताओं के अनुसार किया जाता है। ग्रेफाइट्स को स्पष्ट और क्रिप्टोक्रिस्टलाइन में विभाजित किया गया है। स्पष्ट रूप से क्रिस्टलीय के बीच, घनी क्रिस्टलीय और पपड़ीदार किस्मों को प्रतिष्ठित किया जाता है। सघन क्रिस्टलीय ग्रेफाइट्स को मोटे-क्रिस्टलीय में विभाजित किया जाता है, जिनका औसत क्रिस्टल आकार 50 माइक्रोन से अधिक और महीन-क्रिस्टलीय होता है।

गुच्छे के आकार, उनके व्यास के अनुसार, परतदार ग्रेफाइट्स को बड़े-परतदार (100-500 माइक्रोन) और महीन-परतदार (1-100 माइक्रोन) में विभाजित किया जाता है।

क्रिप्टोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट्स 1 माइक्रोमीटर से कम आकार के क्रिस्टल से बने होते हैं। घनी और बारीक बिखरी हुई या परमाणुकृत किस्मों को प्रतिष्ठित किया जाता है। उत्तरार्द्ध में, ग्रेफाइट क्रिस्टल मेजबान चट्टान में बिखरे हुए हैं। घनी किस्मों में, ग्रेफाइट क्रिस्टल ग्रेफाइट चट्टान का बड़ा हिस्सा बनाते हैं। क्रिप्टोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट की केवल घनी किस्में ही औद्योगिक महत्व की हैं।

क्रिस्टलीय गांठ - 92-95;

क्रिस्टलीय मोटे परत - 85-90;

क्रिस्टलीय मध्यम-परतदार - 85-90;

क्रिस्टलीय महीन-परतदार - 80-90;

0.074 मिमी तक के आकार और 80-99 की ग्रेफाइटिक कार्बन सामग्री वाले क्रिस्टलीय पाउडर।

अन्य औद्योगिक प्रकार के ग्रेफाइट भंडारों की खोज, जिनमें अनियमित आकार या लेंस के आकार और स्टॉक के आकार के भंडार होते हैं, खनन कार्यों के संयोजन में कोर ड्रिलिंग कुओं द्वारा भी किया जाता है।

ड्रिलिंग का उपयोग करके ग्रेफाइट जमा का आकलन और अन्वेषण करते समय, यह स्थापित किया गया है कि कोर का कोई चयनात्मक घर्षण नहीं है, जो नसों, लेंस, घोंसले के नेटवर्क द्वारा दर्शाए गए समृद्ध क्षेत्रों के रूप में ग्रेफाइट सांद्रता के असमान वितरण के साथ संभव है। वगैरह। इस प्रयोजन के लिए, ड्रिलिंग तरल पदार्थ और कटिंग में ग्रेफाइट सामग्री की निगरानी की जानी चाहिए। यदि आवश्यक हो, तो थोक परीक्षण के साथ नियंत्रण कार्य किया जाता है।

4. हीरे के भण्डार का विकास

खुले गड्ढे या संयुक्त तरीकों से विकसित प्राथमिक हीरे के भंडार:

ऊपरी क्षितिज खुले हैं, और गहरे क्षितिज भूमिगत हैं। रूस में हीरे का खनन केवल खुले गड्ढे से ही किया जाता है।

पाइप विकसित करने की ओपन-पिट विधि लगभग सभी क्षेत्रों में समान है। आइए फिशी पाइप (दक्षिण अफ्रीका) के उदाहरण का उपयोग करके इस पर विचार करें।

पाइप में एक अंडाकार क्षैतिज क्रॉस-सेक्शन और मेजबान चट्टानों के साथ लगभग ऊर्ध्वाधर संपर्क हैं। किम्बरलाइट्स का अपक्षय क्षेत्र 60 मीटर की गहराई तक फैला हुआ है। किम्बरलाइट्स की संरचना में, एक महत्वपूर्ण मात्रा द्वितीयक चरण द्वारा कब्जा कर ली जाती है - सैपोनाइट, एक सूजन खनिज जो बड़ी मात्रा में पानी को अवशोषित करता है। इस कारण से, पाइप अयस्क हीड्रोस्कोपिक होता है और, जब सिक्त किया जाता है, तो जल्दी से अपनी ताकत गुणों को खो देता है, इसलिए किम्बरलाइट सतह को पानी से अलग करने के लिए विशेष तरीकों का उपयोग किया जाता है, और कुओं की ड्रिलिंग करते समय, सूखी धूल संग्रह का उपयोग किया जाता है।

पाइप का खुले गड्ढे का विकास 1966 में शुरू हुआ, और 1990 तक गड्ढे की गहराई 18-20 मीटर की औसत वार्षिक गिरावट के साथ 423 मीटर तक पहुंच गई। 97 मिलियन टन से अधिक किम्बरलाइट का खनन किया गया (लगभग 5 मिलियन टन प्रति वर्ष) और 55 मिलियन टनों अपशिष्ट चट्टान को ढेरों में निस्तारित किया गया। खदान का सतह क्षेत्र 550 हजार वर्ग मीटर है। इस खनन विधि ने खदान के स्थिर संचालन और अच्छे तकनीकी और आर्थिक संकेतक सुनिश्चित किए: कम स्ट्रिपिंग अनुपात, भूमिगत विधि में व्यवस्थित संक्रमण। 280 मीटर की गहराई पर सतह से खदान के उद्घाटन तक 12 डिग्री के कोण पर 1300 मीटर की लंबाई वाला एक झुका हुआ शाफ्ट मेजबान चट्टानों के माध्यम से चलाया गया था। इसमें अयस्क को प्रसंस्करण संयंत्र तक ले जाने के लिए एक कन्वेयर रखा गया था और एक भूमिगत क्रशिंग कॉम्प्लेक्स, जिसने ऑपरेटिंग डंप ट्रकों की संख्या को तेजी से कम करना संभव बना दिया।

भूमिगत विधि हीरा युक्त पाइपों के भूमिगत खनन के लिए कई प्रणालियों का उपयोग करती है।

चैम्बर प्रणाली 12 मीटर की ऊंचाई के साथ 8-मीटर कक्षों की खुदाई के लिए प्रदान करती है, जो ट्यूब की छोटी धुरी के साथ प्रत्येक कामकाजी क्षितिज पर अस्थायी 8-मीटर स्तंभों द्वारा एक दूसरे से अलग होते हैं। ढही हुई चट्टानों के भार के प्रभाव में कक्षों से और ऊपरी क्षितिज के खंभों से निकाली गई किम्बरलाइट, ढुलाई खदान के आधार पर गिरती है, जहां इसे ट्रॉलियों में लाद दिया जाता है और वापस अयस्क पास में ले जाया जाता है। मेजबान चट्टानें, जिनके माध्यम से किम्बरलाइट को मुख्य ढुलाई क्षितिज तक पहुंचाया जाता है।

स्लॉट खनन विधि का उपयोग प्रीमियर पाइप (दक्षिण अफ्रीका) पर किया गया था। जैसे ही पाइप विकसित किया गया, प्रत्येक कार्यशील क्षितिज पर, मुख्य बहाव अंतराल से अयस्क निकाय की सीमाओं तक की आधी दूरी के बराबर अंतराल पर अंतराल के समानांतर चलता रहा। 270 मीटर की गहराई पर, अयस्क को अयस्क मार्ग से ट्रॉलियों में छोड़ा गया और ढुलाई बहाव के साथ ले जाया गया। इसके बाद, अयस्क को एक कोल्हू में डाला गया, कुचल दिया गया और सतह पर ले जाया गया। सबसे प्रगतिशील विकास पद्धति फर्श स्व-पतन है; यह कम लागत और शारीरिक श्रम के अपेक्षाकृत कम उपयोग पर उच्च उत्पादकता (प्रति वर्ष 5 मिलियन टन किम्बरलाइट तक) प्रदान करता है। इस प्रणाली के साथ, गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में किम्बरलाइट का विनाश होता है, कार्यशील क्षितिज और लोडिंग बिंदुओं की संख्या तेजी से कम हो जाती है। प्रणाली का सार यह है कि स्क्रैपर बहाव, ट्यूब के पार उन्मुख, एक दूसरे से 14 मीटर की दूरी पर, ढुलाई बहाव से फैलता है, जिसमें 1-2 मीटर मापने वाले वर्गाकार निचे दोनों पर 3-5 मीटर के अंतराल पर स्थित होते हैं। एक चेकरबोर्ड पैटर्न में किनारे। आधार के स्तर से 7.6 मीटर की ऊंचाई तक उठने वाले फ़नल के आकार में रिसर्स द्वारा निचे पर कब्जा कर लिया जाता है। फिर किम्बरलाइट ब्लॉकों को पूरी तरह से काट दिया जाता है और 18 मीटर मोटी परतों का खनन किया जाता है ताकि किम्बरलाइट टूट जाए और शंकु जैसे राइजर में ढह जाए। नतीजतन, ट्यूब के पूरे क्षेत्र में 2.2 मीटर ऊंचा मुआवजा अंतर बनता है। इसके बाद, एक असमर्थित किम्बरलाइट द्रव्यमान मुआवजा स्थान के ऊपर रहता है, जो अपने वजन के प्रभाव में धीरे-धीरे आउटलेट पर गिर जाता है फ़नल. जैसे ही किम्बरलाइट ढहता है, क्षतिपूर्ति स्थान को बहाल करने के लिए इसे आंशिक रूप से छोड़ा जाता है, इसलिए ढहे हुए किम्बरलाइट का स्तर लगातार बढ़ता रहता है जब तक कि यह ऊपरी क्षितिज की चट्टानों तक नहीं पहुंच जाता। इसके बाद, अयस्क का उत्पादन एक निश्चित दर पर तब तक जारी रहता है जब तक स्क्रैपर्स में अपशिष्ट चट्टान दिखाई नहीं देती। इस क्षितिज का खनन यहीं समाप्त होता है, जिसके बाद वे अंतर्निहित क्षितिज का खनन शुरू करते हैं।

40-45 मीटर तक की गहराई वाले प्लेसर जमा को खुले गड्ढे खनन का उपयोग करके संसाधित किया जाता है। सखा गणराज्य (याकूतिया) में उत्पादन किया जाता है ग्रीष्म कालबुलडोजर-हाइड्रोलिक विधि. बुलडोजर द्वारा डाली गई रेत को 30-50 मिमी के सेल आकार वाले हाइड्रोलिक क्रैडल के ग्रिड पर धोया जाता है। ओवर-ग्रिड सामग्री को पानी की धारा द्वारा हटा दिया जाता है, और अंडर-ग्रिड पल्प को ड्रेजर द्वारा पाइप के माध्यम से 20.-2.5 किमी की दूरी पर मौसमी स्थिर प्रसंस्करण संयंत्र में ले जाया जाता है। विस्तारित प्लासरों की घाटी से ड्रेजिंग द्वारा हीरों का खनन किया जाता है। ड्रेज अनुप्रस्थ या अनुदैर्ध्य मार्ग का उपयोग करके नदी घाटी के साथ नीचे से ऊपर की ओर बढ़ते हैं। मुख्य भंडार समाप्त हो जाने के बाद, प्राथमिक भंडार के संबंध में स्ट्रोक के विस्थापन के साथ ड्रेज को ऊपर से नीचे तक फिर से आगे बढ़ाया जाता है। कभी-कभी चालें प्राथमिक लोगों की ओर निर्देशित होती हैं।

चित्र 6. विकास के दौरान किम्बरलाइट पाइप।

ग्रेफाइट अयस्क भंडार का विकास।

ग्रेफाइट अयस्कों का विकास खुले और भूमिगत तरीकों से किया जाता है। रूस में तीन शोषित ग्रेफाइट भंडारों में से दो (नोगिन्स्कॉय, बोटोगोलस्कॉय) भूमिगत विकसित किए गए हैं और एक (टैगिंसकोय) खुले गड्ढे में विकसित किया गया है।

ताइगिनस्कॉय क्रिस्टलीय ग्रेफाइट जमा में खुले गड्ढे वाली खदान के आयाम लगभग 3 किमी लंबे, 200-250 मीटर चौड़े और 50 मीटर से अधिक गहरे हैं। खनन हानि लगभग 1% है, कमजोर पड़ने का महत्व नगण्य है।

संयुक्त राज्य अमेरिका में, ग्रेफाइट अयस्क का खुले गड्ढे में खनन ड्रिलिंग और ब्लास्टिंग कार्यों का उपयोग करके किया जाता है, इसके बाद प्रसंस्करण संयंत्रों तक सड़क मार्ग से अयस्क का परिवहन किया जाता है।

मेडागास्कर गणराज्य में ग्रेफाइट जमा विकसित करने के लिए एक मूल प्रणाली लागू की गई थी। खुली विधि मुख्य रूप से ऊपरी, अपक्षयित ग्रेफाइट अयस्कों को 30-40 मीटर की गहराई तक संसाधित करती है। काम छतों में किया जाता है, जहां अयस्क को निचले क्षितिज तक उतारा जाता है, जहां से अयस्क को प्रसंस्करण संयंत्र में आपूर्ति की जाती है।

भूमिगत (एडिट और शाफ्ट) विकसित नोगिंस्क ग्रेफाइट जमा की विशेषता 2.8% का पतलापन, 4.5% की अयस्क नमी सामग्री और 17.8% की हानि है।

उच्च गुणवत्ता वाले घने क्रिस्टलीय ग्रेफाइट का बोटोगोल जमा एडिट विधि का उपयोग करके विकसित किया गया है। खनन स्थान को भरने के साथ नीचे से ऊपर तक क्षैतिज परतों में खनन किया जाता है। उत्पादन घाटा लगभग 8% है।

5. हीरों के अनुप्रयोग

प्राकृतिक हीरे के अनुप्रयोग के मुख्य क्षेत्र।

आभूषण हीरे. मूल्य की दृष्टि से हीरों के अनुप्रयोग का मुख्य क्षेत्र चमकदार टुकड़ों में काटना है।

औद्योगिक हीरे. तकनीकी में गहरे रंग के क्रिस्टल शामिल होते हैं जिनमें दरारें और अन्य दोष होते हैं, साथ ही विभिन्न टुकड़े, डबल्स, इंटरग्रोथ आदि होते हैं, जिनसे एक पहलू वाला क्रिस्टल बनाना असंभव होता है। गुणवत्ता और उद्देश्य के आधार पर, औद्योगिक हीरों को निम्नलिखित समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

हीरे जिन्हें एक विशिष्ट ज्यामितीय आकार के दाने बनाने के लिए संसाधित किया जाता है। इनमें कटर, ड्रिल, टिप्स, ग्लास कटर, बियरिंग आदि के निर्माण के लिए हीरे शामिल हैं;

ड्रिल बिट्स, डायमंड-मेटालिक पेंसिल आदि में कच्चे रूप में उपयोग किए जाने वाले हीरे के क्रिस्टल;

अपघर्षक हीरे मूल रूप से छोटे क्रिस्टल होते हैं जिनमें महत्वपूर्ण दोष होते हैं और केवल पाउडर में पीसने के लिए उपयुक्त होते हैं।

रूबी घड़ी के पत्थर, पुखराज, बेरिल और नीलमणि से बने बीयरिंग, जिनकी कठोरता कोरंडम के करीब पहुंचती है, जैसे उप-भागों को संसाधित करते समय हीरे के पाउडर अपरिहार्य होते हैं। केवल हीरे के पाउडर का उपयोग संसाधित माइक्रोसर्फेस की उच्च शुद्धता सुनिश्चित करता है, जो उपकरणों और उपकरणों में माइक्रोपार्ट्स की सटीकता निर्धारित करता है।

हीरे के चूर्ण से बने उपकरण। कठोर चट्टानों, मिश्र धातुओं और अन्य कठोर सामग्रियों को काटने के लिए, हीरे के ब्लेड और विभिन्न हीरे की आरी उद्योग द्वारा उत्पादित की जाती हैं। एक खराद में घिसने वाले हीरे के उपकरण आम हैं और पीसने वाले पहियों की ड्रेसिंग के लिए धातु उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। हीरे की धातु की पेंसिलों का भी उपयोग किया जाता है, जो कठोर मिश्र धातु के हीरे के पाउडर से बने दबाए गए आवेषण होते हैं।

एकल क्रिस्टल हीरों से बने उपकरण। कटर, सुई, ग्लास कटर, डाई (प्लेट के आकार के हीरे जिनमें पतले छेद होते हैं) और अन्य उपकरण अलग-अलग हीरे के क्रिस्टल या उनके हिस्सों से बनाए जाते हैं। हीरे के बिंदु हीरे के क्रिस्टल होते हैं जिनमें प्राकृतिक नुकीला बिंदु या धातु की छड़ों में तेज धार वाले टुकड़े लगे होते हैं। धागा पीसने वाली मशीनों पर नल बनाने के लिए हीरे की सुइयों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। गोलाकार सिर वाली शंक्वाकार हीरे की सुइयों का उपयोग प्रोफिलोमीटर और प्रोफिलोग्राफ में किया जाता है, जिनका उपयोग विभिन्न भागों की सबसे छोटी अनियमितताओं और सतह की सफाई को मापने के लिए किया जाता है। हीरे का उपयोग व्यापक रूप से कठोर सामग्रियों, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए छोटे व्यास वाले तार के उत्पादन में डाई बनाने के लिए किया जाता है।

हीरे की चट्टान काटने का उपकरण। ड्रिल बिट्स को मजबूत करने के लिए हीरे के उपयोग ने गैर-हीरा ड्रिलिंग की तुलना में ड्रिलिंग रिग की उत्पादकता को 1.5-2 गुना बढ़ाना संभव बना दिया है।

हीरे के अनुप्रयोग के अन्य क्षेत्र। हीरा सभी प्रकार के क्यूवेट और खिड़कियों के लिए एक उत्कृष्ट ऑप्टिकल सामग्री है, जो उच्च दबाव और किसी भी आक्रामकता के पदार्थों के प्रभाव को सहन करने में सक्षम है और साथ ही तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला में पारदर्शी है।

सेमीकंडक्टर सर्किट का हीरा सब्सट्रेट, उनका उत्कृष्ट इन्सुलेशन प्रदान करता है, उदाहरण के लिए, तांबे की तुलना में कई गुना तेजी से गर्मी को हटाता है, जिससे इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के महत्वपूर्ण घटकों की परिचालन दक्षता में काफी वृद्धि होती है। आक्रामक वातावरण और उच्च यांत्रिक भार में परमाणु कणों की गिनती के लिए हीरे का उपयोग करने की क्षमता; हीरे का उपयोग विशेष काउंटरों में किया जाता है।

अत्यधिक विकसित देशों द्वारा औद्योगिक हीरे की खपत की संरचना इस प्रकार है, (%):

कठोर मिश्र धातुओं से बने औजारों और मशीन के हिस्सों को पीसना, तेज करना - 60-70;

ग्राइंडिंग व्हील मेन्ड्रेल - 10-12;

कुआँ ड्रिलिंग - 10;

तार खींचना – 10;

कांच, चीनी मिट्टी, संगमरमर से बने भागों और उत्पादों को काटना और पीसना, कार्बाइड भागों की ड्रिलिंग और परिष्करण, घड़ियों की प्रसंस्करण और जेवर – 10-12.

ग्रेफाइट के अनुप्रयोग के क्षेत्र.

लगभग सभी ग्रेफाइट भंडारों के अयस्कों का उपयोग उपभोक्ताओं द्वारा कच्चे रूप में शायद ही कभी किया जा सकता है। उनमें से लगभग सभी अयस्क को तैयार उत्पादों में बदलने के लिए किसी न किसी प्रकार के पूर्व-प्रसंस्करण से गुजरते हैं।

ग्रेफाइट अयस्कों का तकनीकी वर्गीकरण प्राकृतिक प्रकारों के वर्गीकरण से मेल खाता है।

स्पष्ट रूप से क्रिस्टलीय अयस्कों को ग्रेफाइट की अच्छी फ्लोटेबिलिटी के कारण मुख्य रूप से प्लवनशीलता योजनाओं का उपयोग करके संसाधित किया जाता है।

क्रिप्टोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट कच्चे माल को अपशिष्ट चट्टानों के साथ एक बहुत ही जटिल अंतर्वृद्धि में बारीक बिखरे हुए खनिजों द्वारा दर्शाया जाता है। इसलिए, इस प्रकार के ग्रेफाइट अयस्कों को यांत्रिक रूप से समृद्ध करना लगभग असंभव है। इन्हें मुख्य रूप से अयस्क खनन और, विशेष मामलों में, रासायनिक, थर्मल या अन्य प्रसंस्करण विधियों पर लागू किया जाता है। चूँकि ये प्रक्रियाएँ महंगी हैं, इसलिए इसका उपयोग कम ही किया जाता है।

मुख्य संकेतक जिनके द्वारा ग्रेफाइट उत्पादों का मूल्यांकन किया जाता है वे हैं: बनावट और संरचना, कार्बन सामग्री, राख, नमी, अस्थिर घटक, हानिकारक अशुद्धियाँ (लोहा, सल्फर, तांबा, आदि), कण आकार वितरण।

फाउंड्री उत्पादन में, क्रिप्टोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट को प्राथमिकता दी जाती है, क्योंकि इस उत्पादन के लिए पाउडर का फैलाव महत्वपूर्ण है, जो कास्टिंग मोल्डों की एक चिकनी सतह प्रदान करता है और ठंडा होने के बाद उनसे कास्टिंग हटाने की सुविधा प्रदान करता है।

उच्च गुणवत्ता वाले स्पष्ट रूप से क्रिस्टलीय ग्रेफाइट्स का व्यापक रूप से विशेष स्टील कास्टिंग में उपयोग किया जाता है।

क्रूसिबल ग्रेफाइट तीन ग्रेड में उपलब्ध है। उनकी ज़ोनिंग 7 से अधिक नहीं है; 8.5 और 10%, सभी ग्रेडों के लिए Fe2O3 के संदर्भ में लोहे का द्रव्यमान अंश 1.6% से अधिक नहीं है, अस्थिर पदार्थ - 1.5% से कम; नमी - 1% से अधिक नहीं.

ग्रेफाइट-सिरेमिक पिघलने वाले क्रूसिबल और अपवर्तक के उत्पादन के लिए, उच्च गुणवत्ता वाले स्पष्ट रूप से क्रिस्टलीय ग्रेफाइट का उपयोग किया जाता है।

चिकनाई ग्रेफाइट की आवश्यकताओं के अनुसार, उत्पादों को कई ग्रेड के रूप में उत्पादित किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक का अपना आवेदन क्षेत्र होता है और कई संकेतकों की विशेषता होती है। सभी ब्रांडों के लिए सामान्य एकमात्र संकेतक पानी के अर्क और आर्द्रता में हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता हैं।

पेंसिल उत्पादन, इलेक्ट्रिक कार्बन उत्पादन की तरह, ग्रेफाइट की गुणवत्ता पर सबसे अधिक मांग रखता है। विश्व अभ्यास में, सर्वोत्तम प्रकार की पेंसिलों के लिए, सीलोन और अन्य क्रिस्टलीय या क्रिप्टोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट के मिश्रण का उपयोग किया जाता है, जिसका उपयोग अक्सर सामान्य प्रकार की पेंसिलों के उत्पादन के लिए किया जाता है।

क्षारीय बैटरियों के सक्रिय द्रव्यमान के उत्पादन में, स्पष्ट रूप से क्रिस्टलीय मोटे-परत वाले ग्रेफाइट ("सिल्वर") का उपयोग किया जाता है, जो ताइगिंस्की और ज़वालेवस्की जमा से अयस्कों के प्लवन द्वारा प्राप्त किया जाता है।

विद्युत कोयला उद्योग में, तीन प्रकार के ग्रेफाइट का उपयोग किया जाता है: प्राकृतिक महीन- और क्रिप्टोक्रिस्टलाइन और कृत्रिम। कृत्रिम ग्रेफाइट अपनी उच्च शुद्धता और संरचना की स्थिरता के कारण व्यापक हो गया है।

स्नेहक के उत्पादन में, प्राकृतिक क्रिस्टलीय ग्रेफाइट और इसके साथ कृत्रिम ग्रेफाइट का व्यापक रूप से ठोस पदार्थों के रूप में उपयोग किया जाता है। इस उत्पादन के लिए ग्रेफाइट की आवश्यकता होती है, आमतौर पर उच्च शुद्धता और बहुत महीन पीसने वाला, कभी-कभी कोलाइडल आकार का। स्नेहक अक्सर प्राकृतिक क्रिस्टलीय और कृत्रिम ग्रेफाइट के पानी या तेल निलंबन होते हैं।

कई ग्रेफाइट ग्रेड अन्य जमाओं से ग्रेफाइट सहित अशुद्धियों को रोकने की अनुमति नहीं देते हैं। इन ग्रेडों में क्रूसिबल, एलिमेंटल और इलेक्ट्रोकार्बन ग्रेफाइट शामिल हैं।

निष्कर्ष

कार्बन के दो बहुरूपी संशोधनों: हीरा और ग्रेफाइट का अध्ययन करने के बाद, मैं इस निष्कर्ष पर पहुंचा कि समान रासायनिक संरचना के बावजूद, बहुरूपियों में अलग-अलग क्रिस्टल जाली संरचनाएं होती हैं, और इसलिए अलग-अलग गुण और उत्पत्ति होती है।

हीरा एक रंगहीन, पारदर्शी क्रिस्टलीय पदार्थ है जिसमें असाधारण कठोरता - 10 और हीरे की चमक होती है। ग्रेफाइट धात्विक चमक वाला एक धूसर-काला क्रिस्टलीय पदार्थ है, जो छूने में चिकना होता है और कठोरता में कागज से भी कमतर होता है - 1.

हीरे प्रकृति में सुस्पष्ट व्यक्तिगत क्रिस्टल के रूप में पाए जाते हैं। ग्रेफाइट क्रिस्टल आमतौर पर पतली प्लेटें होती हैं।

हीरे की उत्पत्ति आग्नेय है, ग्रेफाइट कायापलट है।

हीरे का उपयोग लगभग सभी उद्योगों में किया जाता है: इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स, उपकरण बनाना और ड्रिलिंग।

ग्रेफाइट का उपयोग ग्रेफाइट-सिरेमिक पिघलने वाले क्रूसिबल और अपवर्तक के उत्पादन के लिए, स्नेहक के रूप में, पेंसिल के उत्पादन में और इलेक्ट्रिक कोयला उद्योग में किया जाता है।

अनगिनत पाठ्यपुस्तकें हीरा-ग्रेफाइट संतुलन आरेख दिखाती हैं और कहती हैं कि हीरा ग्रेफाइट से उत्पन्न होता है। लेकिन किसी कारण से किसी ने यह सवाल नहीं पूछा: मेंटल में ग्रेफाइट कहां से आता है?.. आखिरकार, यह वहां अस्थिर है, और इसे मेंटल स्थितियों के लिए "निषिद्ध" खनिज कहा जाता है। कार्बाइड एक अलग मामला है. वे यहां स्थिर हैं: लौह, फास्फोरस, सिलिकॉन, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन के कार्बाइड। हाइड्रोजन कार्बाइड एक गैस है, साधारण मीथेन, यह गतिशील है और आसानी से गहरे तरल पदार्थ में केंद्रित हो जाती है।

एक समय में, भूवैज्ञानिकों ने सोवियत भौतिक विज्ञानी बी. डेरयागिन की उल्लेखनीय खोज को महत्व नहीं दिया था, जिन्होंने 1969 में मीथेन से हीरे को संश्लेषित किया था और, जो कि बहुत महत्वपूर्ण है, वायुमंडलीय से भी नीचे के दबाव पर। फिर भी, इस खोज से हीरे के बारे में एक खनिज के रूप में मौजूदा विचारों को मौलिक रूप से बदल देना चाहिए था जो आवश्यक रूप से पिघलने और पिघलने से क्रिस्टलीकृत होता है। उच्च दबाव. बी. डेरीगिन के डेटा ने मुझे सी-एच-ओ प्रणाली में एक तरल पदार्थ, एक गैस मिश्रण से हीरे के क्रिस्टलीकरण की संभावना पर विचार करने की अनुमति दी।

यह पता चला है कि ऐसे तरल पदार्थ में, अति-उच्च मेंटल दबाव पर ऑक्सीजन अपने ऑक्सीकरण गुणों को खो देता है और हाइड्रोजन का ऑक्सीकरण भी नहीं करता है। लेकिन जब गैस ऊपर की ओर बढ़ती है, जब किम्बरलाइट पाइप बनता है, तो दबाव कम हो जाता है। यह ऑक्सीजन की गतिविधि को दस लाख गुना बढ़ाने के लिए दबाव को 10 गुना - 50 से 5 किलोबार तक कम करने के लिए पर्याप्त है। और फिर यह तुरंत हाइड्रोजन और मीथेन के साथ मिल जाता है। सीधे शब्दों में कहें तो, गैस स्वतः ही प्रज्वलित हो जाती है - एक भूमिगत पाइप में भीषण आग लग जाती है।

ऐसी भूमिगत "आग" के परिणाम द्रव में कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के अनुपात पर निर्भर करते हैं। यदि बहुत अधिक ऑक्सीजन नहीं है, तो यह मीथेन अणु (CH4) से केवल हाइड्रोजन निकालेगा। परिणामस्वरूप जल वाष्प खनिज धूल द्वारा अवशोषित किया जाएगा और सर्पेन्टाइनाइट का निर्माण करेगा, जो किम्बरलाइट्स का सबसे विशिष्ट खनिज है। कार्बन, हजारों वायुमंडलों के दबाव और लगभग 1000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर "अकेला" रहकर, असंतृप्त वैलेंस बांड के साथ "खुद पर" बंद हो जाएगा और शुद्ध कार्बन का एक विशाल अणु बना देगा - एक हीरा! व्यवहार में, गैस मिश्रण में घटकों का इतना अनुकूल संयोजन दुर्लभ है: केवल पांच प्रतिशत किम्बरलाइट पाइप हीरे युक्त होते हैं।

अक्सर ऐसा होता है कि हीरा बनाने के लिए या तो बहुत अधिक ऑक्सीजन होती है, या पर्याप्त नहीं होती। पहले मामले में, कार्बन जल जाएगा और गैसों में बदल जाएगा - ऑक्साइड: CO या CO2। फिर बंजर किम्बरलाइट्स दिखाई देते हैं। उनमें बढ़े हुए चुंबकत्व की विशेषता होती है क्योंकि उनमें आयरन ऑक्साइड - मैग्नेटाइट होता है। वहाँ बहुत अधिक ऑक्सीजन थी, और इसने सिलिकेट्स से लोहा "छीन" लिया। यदि ऑक्सीजन या मीथेन की कमी है, तो केवल जल वाष्प दिखाई देगा, और इसे सर्पेन्टाइनाइट द्वारा अवशोषित किया जाएगा। यह पता चला है कि हीरा कार्बनयुक्त तरल पदार्थ के सहज भूमिगत दहन के उत्पाद के रूप में उत्पन्न होता है। हीरे आवरण की "चिमनियों" में बसी राख या कालिख के अनुरूप हैं! (ए. पोर्टनोव - भूवैज्ञानिक और खनिज विज्ञान के डॉक्टर, प्रोफेसर)।

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हर कोई नहीं जानता, लेकिन हीरा और ग्रेफाइट एक ही पदार्थ के दो रूप हैं। ये खनिज कठोरता और प्रकाश के अपवर्तन और परावर्तन की विशेषताओं में एक दूसरे से बिल्कुल भिन्न हैं। इसके अलावा, अंतर काफी महत्वपूर्ण हैं। हीरा दुनिया का सबसे कठोर खनिज है, मोह्स पैमाने पर यह 10 के मानक का प्रतिनिधित्व करता है, जबकि इस पैमाने पर ग्रेफाइट की कठोरता केवल 2 है। इस प्रकार, हीरा और ग्रेफाइट एक साथ दुनिया में सबसे समान और असमान पदार्थ हैं।

हीरे और ग्रेफाइट की क्रिस्टल जाली

उनमें से प्रत्येक कार्बन से आता है, जो बदले में, जीवमंडल में सबसे प्रचुर तत्व है। यह वायुमंडल और जल दोनों में, जैविक वस्तुओं में मौजूद है। जमीन में यह तेल, गैस, पीट आदि की संरचना में मौजूद है। यह ग्रेफाइट और हीरे के भंडार के रूप में भी पाया जाता है।

अधिकांश कार्बन जीवों में पाया जाता है। इसके अलावा, उनमें से कोई भी इसके बिना नहीं कर सकता। और ग्रह के अन्य हिस्सों में इस खनिज की उत्पत्ति को वहां जीवित जीवों की उपस्थिति से सटीक रूप से समझाया गया है।

इस सवाल को लेकर काफी विवाद है कि ग्रेफाइट और हीरे कहां से आए, क्योंकि केवल कार्बन होना ही पर्याप्त नहीं है; यह भी आवश्यक है कि कुछ शर्तों को पूरा किया जाए जिसके तहत यह रासायनिक तत्व एक नई संरचना लेता है। ऐसा माना जाता है कि ग्रेफाइट की उत्पत्ति कायांतरित है और हीरे आग्नेय हैं। इसका मतलब यह है कि ग्रह पर हीरे का निर्माण जटिल भौतिक प्रक्रियाओं के साथ होता है, सबसे अधिक संभावना ऑक्सीजन की उपस्थिति में दहन और विस्फोट के दौरान पृथ्वी की गहरी परतों में होती है। वैज्ञानिकों का सुझाव है कि इस प्रक्रिया में मीथेन भी शामिल है, लेकिन कोई भी निश्चित रूप से नहीं जानता है।

ग्रेफाइट और हीरे के बीच अंतर

मुख्य अंतर हीरे और ग्रेफाइट की संरचना का है। हीरा एक खनिज है, कार्बन का एक रूप है। इसकी विशेषता मेटास्टेबिलिटी है, जिसका अर्थ है कि यह अनिश्चित काल तक अपरिवर्तित रहने में सक्षम है। कुछ विशिष्ट परिस्थितियों में हीरा ग्रेफाइट में बदल जाता है, उदाहरण के लिए, कब उच्च तापमाननिर्वात में।

ग्रेफाइट भी कार्बन का ही एक रूपांतर है। इसकी संरचना खनिज को बहुत परतदार बनाती है, इसलिए इसका सबसे आम उपयोग पेंसिल लीड बनाने में होता है।

एक घटना जिसमें एक ही रासायनिक तत्व से बने पदार्थ अलग-अलग होते हैं भौतिक गुण, को एलोट्रॉपी कहा जाता है। इसी तरह के अन्य पदार्थ भी हैं, लेकिन इन दोनों खनिजों में सबसे बड़ा अंतर है। इसमें निर्णायक भूमिका प्रत्येक खनिज की क्रिस्टल संरचना की संरचनात्मक विशेषताओं द्वारा निभाई जाती है।

हीरे में परमाणुओं के बीच उनकी घनिष्ठ व्यवस्था के कारण अविश्वसनीय रूप से मजबूत बंधन होते हैं। कोशिका के निकटवर्ती परमाणु एक घन के आकार के होते हैं, जहाँ कण कोनों, किनारों और उनके अंदर स्थित होते हैं। यह चतुष्फलकीय प्रकार की संरचना है। परमाणुओं की यह ज्यामिति उनके सबसे सघन संगठन को सुनिश्चित करती है। यही कारण है कि हीरे की कठोरता इतनी अधिक होती है।

कार्बन की कम परमाणु संख्या, यह दर्शाती है कि परमाणु का परमाणु द्रव्यमान छोटा है और इसलिए त्रिज्या, इसे ग्रह पर सबसे कठोर पदार्थ बनाती है। हालाँकि, इसका मतलब ताकत बिल्कुल नहीं है। हीरे को तोड़ना बहुत आसान है, बस उसे ठोको। यह संरचना हीरे की तापीय चालकता और प्रकाश अपवर्तन के उच्च गुणांक की व्याख्या करती है।

ग्रेफाइट की संरचना बिल्कुल अलग होती है। परमाणु स्तर पर, यह विभिन्न तलों में स्थित परतों की एक श्रृंखला का प्रतिनिधित्व करता है। इनमें से प्रत्येक परत षट्कोण है जो मधुकोश की तरह एक दूसरे से सटी हुई है। इस मामले में, केवल प्रत्येक परत के भीतर स्थित परमाणुओं में एक मजबूत बंधन होता है, और परतों के बीच का बंधन नाजुक होता है, वे व्यावहारिक रूप से एक दूसरे से स्वतंत्र होते हैं।

एक पेंसिल का निशान बिल्कुल ग्रेफाइट की अलग करने योग्य परतें हैं। इसकी संरचना की ख़ासियत के कारण, ग्रेफाइट में एक अगोचर उपस्थिति होती है, प्रकाश को अवशोषित करता है, विद्युत चालकता और धात्विक चमक होती है।

ग्रेफाइट से हीरा बनाना

लंबे समय तक हीरा प्राप्त करना तकनीकी रूप से कठिन था, लेकिन आज यह उतना कठिन काम नहीं है। मुख्य समस्या प्रयोगशाला में कम समय में प्रक्रियाओं को दोहराना है, जिसमें प्रकृति में लाखों वर्ष लगते हैं। वैज्ञानिकों ने सिद्ध कर दिया है कि ग्रेफाइट से हीरे के संक्रमण की परिस्थितियाँ उच्च तापमान और दबाव थीं।

पहली बार किसी विस्फोट का उपयोग करके ऐसी स्थितियाँ प्राप्त की गईं। विस्फोट एक रासायनिक प्रक्रिया है जिसमें उच्च तापमान और गति पर दहन शामिल होता है। इसके बाद ग्रेफाइट के अवशेषों को इकट्ठा किया गया तो पता चला कि इसके अंदर छोटे-छोटे हीरे बन गए हैं। अर्थात् परिवर्तन टुकड़ों में ही हुआ। इसका कारण विस्फोट के भीतर ही मापदंडों का फैलाव है. जहाँ परिस्थितियाँ ऐसे परिवर्तन के लिए पर्याप्त थीं, वहाँ ऐसा हुआ।

प्राकृतिक कच्चा हीरा

ऐसे मापदंडों ने हीरे के उत्पादन के लिए विस्फोटों को निराशाजनक बना दिया। हालाँकि, प्रयोग बंद नहीं हुए, लंबे समय तक वैज्ञानिक किसी तरह इस खनिज को प्राप्त करने के लिए उनका संचालन करते रहे। जब उन्होंने ग्रेफ़ाइट को दो हज़ार डिग्री के तापमान पर स्पंदित करने का प्रयास किया तो कमोबेश स्थिर परिणाम प्राप्त हुआ। इस मामले में, सभ्य आकार के हीरे प्राप्त करना संभव था।

हालाँकि, ऐसे प्रयोगों से एक और अप्रत्याशित परिणाम सामने आया। ग्रेफाइट के हीरे में परिवर्तन के बाद, हीरे का ग्रेफाइट में विपरीत संक्रमण घटते दबाव के साथ हुआ, यानी ग्रेफाइटीकरण हुआ। इस प्रकार, अकेले दबाव का उपयोग करके स्थिर परिणाम प्राप्त करना संभव नहीं था। फिर, दबाव में वृद्धि के साथ, ग्रेफाइट गर्म होने लगा। कुछ समय के बाद, दबाव और तापमान की सीमा की गणना करना संभव हो गया जिस पर हीरे के क्रिस्टल प्राप्त किए जा सकते हैं। हालाँकि, ये विधियाँ अभी भी रत्न-गुणवत्ता वाला खनिज प्राप्त करने की अनुमति नहीं देती हैं।

आभूषण बनाने के लिए उपयुक्त पत्थर प्राप्त करने के लिए, उन्होंने बीजों का उपयोग करके हीरे उगाना शुरू किया। इसका उपयोग तैयार हीरे के क्रिस्टल के रूप में किया जाता था, जिसे 1500 डिग्री के तापमान तक गर्म किया जाता था, जिससे पहले तेजी से और फिर धीमी गति से विकास होता था। हालाँकि, औद्योगिक पैमाने पर इस पद्धति का अनुप्रयोग लाभहीन था। फिर उन्होंने भोजन के रूप में मीथेन का उपयोग करना शुरू कर दिया, जो ऐसी परिस्थितियों में कार्बन और हाइड्रोजन में विघटित हो गया। यह कार्बन ही था जिसने हीरे के लिए भोजन के रूप में काम किया और उसे बहुत तेजी से बढ़ने दिया।

इस प्रकार, आज इस विधि का उपयोग कृत्रिम हीरे बनाने के लिए किया जाता है। यद्यपि यह लागत प्रभावी है, ऐसे संपूर्ण मानव निर्मित खनिजों की लागत अधिक रहती है, जिससे वे हीरे के विकल्प की तुलना में बहुत लोकप्रिय नहीं होते हैं।

खनिज जमा होना

हीरे की उत्पत्ति 100 किमी की गहराई और 1300 डिग्री के तापमान पर होती है। किम्बरलाइट मैग्मा, जो किम्बरलाइट पाइप बनाता है, विस्फोटों के माध्यम से क्रिया में आता है। ये पाइप ही प्राथमिक हीरे के भंडार का प्रतिनिधित्व करते हैं। इस तरह का पहला पाइप अफ़्रीकी प्रांत किम्बरली में खोजा गया था, जहाँ से इसका नाम पड़ा।

सबसे प्रसिद्ध जमा भारत, रूस और दक्षिण अफ्रीका में स्थित हैं। सभी खनन किए गए हीरों का 80% हिस्सा प्राथमिक जमा का है।

प्रकृति में हीरा खोजने के लिए एक्स-रे का उपयोग किया जाता है। पाए जाने वाले अधिकांश पत्थर आभूषण उत्पादन के लिए अनुपयुक्त हैं, क्योंकि उनमें महत्वपूर्ण संख्या में दोष हैं, जिनमें दरारें, समावेशन, विदेशी फ्लोरोसेंट शेड्स आदि शामिल हैं। अत: इनका प्रयोग तकनीकी है। ऐसे पत्थरों को तीन श्रेणियों में बांटा गया है:

• बोर्ड - आंचलिक संरचना वाले पत्थर;
• बल्ला - पत्थर जो गोल या नाशपाती के आकार के होते हैं;
• कार्बोनेडो - काला हीरा।

हीरे बड़े आकारउत्कृष्ट विशेषताओं के साथ आमतौर पर उनका नाम मिलता है। इसके अलावा, पत्थर की उच्च लागत इसे कई लोगों के लिए वांछनीय बनाती है, जो "खूनी इतिहास" की गारंटी देता है।

ग्रेफाइट का निर्माण तलछटी चट्टानों के परिवर्तन से होता है। मेक्सिको और मेडागास्कर में आप निम्न गुणवत्ता वाला ग्रेफाइट अयस्क पा सकते हैं। सबसे प्रसिद्ध जमा क्रास्नोडार और यूक्रेन में हैं।

आवेदन

हीरे और ग्रेफाइट दोनों का उपयोग जितना लगता है उससे कहीं अधिक व्यापक है। हीरे के उपयोग के कई क्षेत्र हैं।

में आभूषण उद्योगहीरे का उपयोग केवल काटने के लिए किया जाता है; जैसा कि ज्ञात है, उन्हें ब्रिलियंट कहा जाता है। सभी खनन पत्थरों में से केवल 20% ही आभूषणों के लिए उपयुक्त हैं, और उच्च गुणवत्ता वाले खनिज बहुत कम हैं।

हीरे दुनिया के सबसे महंगे पत्थर हैं। मूल्य के संदर्भ में, माणिक के केवल कुछ उदाहरण ही उनकी तुलना कर सकते हैं। खनिजों का मूल्य कट, रंग, छाया और स्पष्टता से प्रभावित होता है। आमतौर पर, इनमें से कुछ विशेषताएं नग्न आंखों के लिए अदृश्य होती हैं, लेकिन जांच के दौरान सामने आ जाती हैं।

आभूषणों में हीरे का प्रयोग बहुत आम है। अक्सर वे एकमात्र पत्थर के रूप में कार्य करते हैं या उच्च गुणवत्ता वाले नीलमणि, रूबी और पन्ना के पूरक होते हैं। पत्थरों का सबसे आम उपयोग सगाई की अंगूठियों में होता है।

तकनीकी क्षेत्र में, वे आमतौर पर दोषों के साथ या विभिन्न रंगों के साथ दूसरे दर्जे का कच्चा माल लेते हैं। औद्योगिक हीरे को कई उपश्रेणियों में विभाजित किया गया है।

• एक निश्चित आकार के हीरे, जो बीयरिंग, ड्रिल टिप आदि बनाने के लिए उपयुक्त हैं;
• खुरदरे पत्थर;
• दोषयुक्त कंकड़, केवल हीरे के चिप्स और पाउडर के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाते हैं।

उत्तरार्द्ध का उपयोग या तो बहुत छोटे भागों में या काटने और पीसने वाले उपकरणों के निर्माण के लिए एक कोटिंग के रूप में किया जाता है।

इलेक्ट्रॉनिक्स में, सुइयों का उपयोग किया जाता है, जो अनुपचारित क्रिस्टल होते हैं जिनका शीर्ष प्राकृतिक रूप से नुकीला होता है, या समान शीर्ष वाले टुकड़े होते हैं। औद्योगिक ड्रिलिंग रिग में भी हीरे होते हैं। इस खनिज की परतों का उपयोग माइक्रो सर्किट, मीटर आदि में किया जाता है, ऐसा इसकी उच्च तापीय चालकता और प्रतिरोध के कारण होता है।

सभी औद्योगिक हीरों में से लगभग 60% का उपयोग औजारों में किया जाता है। शेष 40% समान मात्रा में:

• कुओं की ड्रिलिंग करते समय;
• पुनर्चक्रण;
• गहनों के छोटे-छोटे हिस्सों में;
• पीसने वाले पहियों में.

में शुद्ध फ़ॉर्मग्रेफाइट का उपयोग नहीं किया जाता है। इसे आमतौर पर संसाधित किया जाता है. उच्चतम गुणवत्ता वाले ग्रेफाइट का उपयोग पेंसिल लेड के रूप में किया जाता है। कास्टिंग में ग्रेफाइट का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। यहां इसका उपयोग स्टील को चिकनी सतह प्रदान करने के लिए किया जाता है। इस प्रयोजन के लिए इसका उपयोग कच्चे रूप में किया जाता है।

विद्युत कोयला उद्योग में न केवल प्राकृतिक खनिजों का उपयोग किया जाता है, बल्कि निर्मित खनिजों का भी उपयोग किया जाता है। उत्तरार्द्ध में गुणवत्ता और शुद्धता में उच्च एकरूपता है। इसकी उच्च धारा चालकता इसे उपकरणों में इलेक्ट्रोड के निर्माण के लिए भी व्यापक रूप से उपयोग करती है। इसके अलावा, इसका उपयोग मोटर ब्रश के रूप में किया जाता है। धातुकर्म में ग्रेफाइट का उपयोग स्नेहक के रूप में किया जाता है।

न्यूट्रॉन को धीमा करने की क्षमता के कारण पहले परमाणु रिएक्टरों के निर्माण में ग्रेफाइट छड़ों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था। विशेष रूप से, यह ग्रेफाइट युक्तियों वाली बोरान छड़ें थीं जो चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में नियंत्रण-सुरक्षा छड़ों के रूप में काम करती थीं। समस्याओं में से एक जो बाद में दुर्घटना का कारण बनी, वह यह थी कि श्रृंखला प्रतिक्रिया को बुझाने के लिए, न्यूट्रॉन को अवशोषित करना पड़ता था, जिसके लिए बोरान जिम्मेदार था, और धीमा नहीं होता था। इसलिए, जिस समय छड़ों को रिएक्टर कोर में उतारा गया, उसकी ऊर्जा अचानक बढ़ गई, जिससे ओवरहीटिंग हो गई। लेकिन यह कई कारणों में से सिर्फ एक था.

इस प्रकार, हीरा और ग्रेफाइट दो अलग-अलग खनिज हैं जिनके आधार पर एक ही तत्व है। उनकी संरचनाएँ गुणों को भिन्न बनाती हैं, जो दिलचस्प है। उनमें से प्रत्येक अपने तरीके से सुंदर है और इसका बहुत जटिल डिजाइनों और रोजमर्रा की वस्तुओं दोनों में बहुत व्यापक अनुप्रयोग है।

हीरे और ग्रेफाइट के भौतिक गुणों को जानने के बाद, वैज्ञानिकों ने यह नोट किया अलग अलग आकारकार्बन. पहला एक बहुमूल्य खनिज है, जो दुनिया में सबसे कठोर खनिजों में से एक है। जेमोलॉजिस्ट द्वारा अपनाए गए मोह्स स्केल के अनुसार, हीरे का कठोरता स्कोर सबसे अधिक है - 10. इस प्रणाली के अनुसार, ग्रेफाइट 2 तक भी नहीं पहुंचता है। एक चमकदार गहना और एक पेंसिल सीसा कार्बन से बने होते हैं। इन खनिजों के बीच का अंतर क्रिस्टल जाली के प्रकार को निर्धारित करता है। लेकिन इनके गुण एक दूसरे से बहुत अलग हैं. इसके बारे में नीचे पढ़ें.

हीरा और ग्रेफाइट क्या हैं?

हीरा सबसे कठोर खनिज है। बाह्य रूप से यह एक पारदर्शी पत्थर है जिसका क्रिस्टलीय रूप स्पष्ट दिखाई देता है। हीरे रंगहीन होते हैं, लेकिन पाए जा सकते हैं विभिन्न शेड्स, जिसमें काला भी शामिल है। रंग उन प्राकृतिक परिस्थितियों पर निर्भर करता है जिनमें पत्थर का निर्माण हुआ था, साथ ही इसकी संरचना में विभिन्न अशुद्धियों पर भी निर्भर करता है।

ग्रेफाइट एक नाजुक पदार्थ है, स्पर्श करने पर चिकना, धात्विक चमक के साथ, परतों में व्यवस्थित कार्बन अणुओं से बना होता है और छोटी पतली प्लेटों का निर्माण करता है। इसे दबाने पर शीट पर एक निशान रह जाता है।

खनिज संरचना

हीरे और ग्रेफाइट की विशेषताओं पर विचार करते समय सबसे पहले हम खनिजों की संरचना से शुरुआत करेंगे। दोनों आवर्त सारणी के छठे तत्व कार्बन से बने हैं।

चूँकि हीरे और ग्रेफाइट में कार्बन कण होते हैं, उनके पदार्थ का प्रकार व्यक्तिगत होता है, और उनकी गुणात्मक संरचना कार्बन परमाणुओं के यौगिकों से बनती है। हीरे और ग्रेफाइट का रासायनिक सूत्र सरल है - C, कार्बन। यह रासायनिक तत्व गंधहीन होता है, इसलिए न तो हीरे की गंध आती है और न ही ग्रेफाइट की।

यद्यपि हीरे का रासायनिक सूत्र ग्रेफाइट के समान है, लेकिन उन संरचनाओं में अंतर है जिनमें कार्बन परमाणु जुड़कर क्रिस्टल जाली बनाते हैं।

जब खनिजों में अलग-अलग क्रिस्टल जालक होते हैं लेकिन उनकी रासायनिक संरचना समान होती है, तो उन्हें बहुरूप कहा जाता है। प्रश्न में खनिज - अलग - अलग प्रकारकार्बन के बहुरूपी संशोधन।

कार्बन खनिज कैसे और कहाँ पाए जाते हैं?

प्राथमिक रासायनिक संरचना की समानता पदार्थों के समान गुणों को निर्धारित नहीं करती है। अंतर को दो अलग-अलग कार्बन चट्टानों की उत्पत्ति की जटिलताओं द्वारा समझाया गया है। हीरे अत्यंत तीव्र शीतलन के बाद तीव्र दबाव में बनते हैं। और यदि वायुमंडलीय दबाव बहुत कम है, तो ग्रेफाइट काफी उच्च तापमान पर बनता है।

इस बात की पुष्टि कि हीरा और ग्रेफाइट एक ही तरह से नहीं बने थे, प्रकृति में उनकी उपस्थिति है। सभी हीरों का लगभग 80% किम्बरलाइट पाइपों में खनन किया जाता है - विस्फोट के बाद निकले मैग्मा और भूमिगत गैस के निकलने से बने गहरे गड्ढे।

तलछटी चट्टानों और मैग्मा द्वारा निर्मित परतों में कई ग्रेफाइट जमा हैं।

कार्बन खनिजों में रासायनिक बंधन

ठोस बनाने वाले कण क्रिस्टल जाली में जुड़े होते हैं। विज्ञान ऐसी जाली के 4 प्रकार जानता है - आयनिक, आणविक, परमाणु और धात्विक।

बाह्य रूप से, कीमती क्रिस्टल नमक क्रिस्टल के समान होता है, लेकिन नमक आयनिक होता है क्रिस्टल कोशिका.

हीरे की क्रिस्टल जाली का प्रकार, उसके बहुरूप ग्रेफाइट की तरह, परमाणु है।इसके नोड्स में कार्बन परमाणु होते हैं। भौतिक अवस्था- ठोस शरीर। लेकिन फिर भी, कार्बन बहुरूपता कठोरता में भिन्न होती है।

हीरे का इतना मजबूत होने का गुण परमाणुओं के रासायनिक बंधन की ताकत के कारण होता है। हीरे की संरचना त्रि-आयामी होती है, इसमें कार्बन परमाणु एक त्रिफलकीय पिरामिड, एक चतुष्फलक के आकार में व्यवस्थित होते हैं। प्रत्येक परमाणु कण सभी चार पड़ोसी कणों से समान रूप से मजबूती से जुड़ा हुआ है; यह एक सहसंयोजक बंधन के माध्यम से पूरा किया जाता है।

परमाणु रूप से, ग्रेफाइट हेक्सागोनल आकृतियों की परतों का एक समूह है, जिसके प्रत्येक शीर्ष पर एक कार्बन परमाणु होता है। इसकी स्तरित संरचना द्वि-आयामी है। परतों में सहसंयोजक बंधन मजबूत होता है, और परतों के बीच बहुत कमजोर होता है, जैसे आणविक क्रिस्टल जाली वाले पदार्थों में। परतें मजबूती से जुड़ी नहीं हैं. इसलिए ग्रेफाइट की कठोरता हीरे की तुलना में कम होती है।

परमाणु संरचना और खनिज भौतिकी के बीच संबंध

आइए विचार करें कि परमाणुओं की ज्यामिति बाह्य रूप से कैसी दिखाई देती है। हीरे और ग्रेफाइट के गुणों में अंतर सीधे क्रिस्टल जाली की संरचना के प्रकार से संबंधित है। हीरे की क्रिस्टल जाली में 4 अच्छी तरह से जुड़े कार्बन परमाणुओं की इकाइयाँ होती हैं। उन्होंने अत्यधिक मजबूत सहसंयोजक सिग्मा बंधन बनाए। अंतरपरमाण्विक यौगिकों के ऑप्टिकल गुण प्रकाश को अवशोषित करते हैं, जिससे क्रिस्टल पारदर्शी हो जाता है। और समान शक्ति के बंधनों में नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए प्राथमिक कणों का मजबूत निर्धारण इसे कठोरता और ढांकता हुआ गुण देता है।

ग्रेफाइट के हेक्सागोनल क्रिस्टल जाली में बने सहसंयोजक पाई यौगिक कार्बन परमाणुओं को परतों में एक साथ बांधते हैं। ऐसे बंधन के साथ, कई इलेक्ट्रॉन मुक्त रहते हैं, इसलिए परतें एक-दूसरे से केवल थोड़ी सी बंधी होती हैं। शून्य चिह्न के साथ गैर-स्थानीयकृत प्राथमिक कणों की गति ग्रेफाइट विद्युत चालकता प्रदान करती है। उनमें प्रकाश चालकता की कमी होती है, जो पदार्थ को पारदर्शिता से वंचित कर देती है, यही कारण है कि ग्रेफाइट का रंग काला होता है।

कार्बन का एलोट्रोपिक संशोधन

एलोट्रॉपी रासायनिक तत्वों की दो या दो से अधिक भौतिक रूपों (एलोट्रोप) में मौजूद रहने की क्षमता है। अब तक खोजी गई सभी खोजों में सबसे व्यापक कार्बन की अपरूपता है।

यदि आप मुख्य कार्बन अपरूपों को सूचीबद्ध करें, तो वे होंगे:

• हीरा;
• ग्रेफाइट;
• कार्बाइन;
• फुलरीन

उपरोक्त से, दो कार्बन अपरूपों को संश्लेषित किया गया है। कार्बाइन और फुलरीन कार्बन के कृत्रिम रूप से प्राप्त एलोट्रोपिक संशोधन हैं। कार्बिन छोटे काले क्रिस्टल का एक पाउडर है। खोज के बाद प्रयोगशाला में एक प्राकृतिक पदार्थ भी पाया गया। फुलरीन लगभग 5 मिमी व्यास का एक पीला क्रिस्टल है जिसे संयुक्त राज्य अमेरिका में पिछली शताब्दी के अंत में संश्लेषित किया गया था।

कार्बन के एलोट्रोपिक रूपों को रूपांतरित किया जा सकता है। हीरे का दूसरे राज्य में स्थानांतरण अपने आप नहीं होगा। लेकिन जब क्रिस्टल को निर्वात में 1800 डिग्री तक गर्म किया जाता है, तो यह ग्रेफाइट में बदल जाएगा।

ऐसी ज्ञात विधियाँ हैं जो विपरीत परिवर्तन करना संभव बनाती हैं।

ग्रेफाइट से रत्न कैसे प्राप्त करें?

हीरा ग्रेफाइट से प्राप्त किया जा सकता है। 1000 Pa से ऊपर के दबाव और धातुओं के योग के साथ 3000 डिग्री के तापमान पर, ग्रेफाइट में कार्बन सहसंयोजक बंधन को बदल देता है। परिणामी पत्थर धुंधले और छिद्रपूर्ण होते हैं।

एक अन्य विधि शॉक वेव का उपयोग है, जिसके बाद आप नियमित ज्यामितीय आकार के, लेकिन आकार में बहुत छोटे, साफ, पारदर्शी क्रिस्टल की प्रशंसा कर सकते हैं।

इन तरीकों की खामियों के कारण यह निष्कर्ष निकला कि हीरे सबसे अच्छे तरीके से उगाए जाते हैं। जब हीरे को डेढ़ हजार डिग्री तक गर्म किया जाता है तो वह बढ़ता है। लेकिन यह महंगा है, यही वजह है कि आज कृत्रिम आभूषण मीथेन से बनाए जाते हैं।

भौतिक और रासायनिक गुण

हीरा विद्युत सुचालक नहीं होता, परंतु यह ऊष्मा का सुचालक होता है। प्रकाश को अच्छी तरह से अपवर्तित और परावर्तित करता है। पारदर्शी और चमकदार. 3700-4000 डिग्री पर पिघलता है। 18वीं शताब्दी में लेवोज़ियर ने पहली बार हीरे जलाए।

बाद में, वैज्ञानिकों ने पाया कि ऑक्सीजन के साथ संयुक्त होने पर, हीरा 721-800 डिग्री पर जलता है, कार्बन डाइऑक्साइड में वाष्पित हो जाता है। हवा के बिना, 2001-3000 डिग्री तक गर्म करने पर यह ग्रेफाइट में बदल सकता है। रासायनिक गुण एसिड के प्रति प्रतिरोध का संकेत देते हैं।

ग्रेफाइट विद्युत और तापीय रूप से प्रवाहकीय, एसिड और पानी में अघुलनशील, गर्मी प्रतिरोधी है। गलनांक 2500 - 3000 डिग्री. यह 250-300 डिग्री तक नहीं जलता है, लेकिन 300 से ऊपर और 1000 तक तापमान पर जलाने पर यह कार्बन डाइऑक्साइड में बदल जाता है।

तुलनात्मक विशेषताएँ

आइए हीरे और ग्रेफाइट की संरचना और उनके भौतिक गुणों की तुलना करें: कठोरता, तापीय चालकता, विद्युत चालकता, रासायनिक बंधन की विशेषताएं।

एक विस्तृत तुलनात्मक तालिका आपको खनिजों की विशेषताओं के बारे में बताएगी:

कठोर हीरा जो प्रकाश और अपारदर्शी में खेलता है, आसानी से छीलने वाले ग्रेफाइट को लाक्षणिक रूप से भाई-बहन कहा जा सकता है। आख़िरकार, दोनों की रासायनिक संरचना में केवल एक ही तत्व होता है - कार्बन। आइए जानें कि समान उत्पत्ति के कारण, ये खनिज एक-दूसरे से इतने भिन्न क्यों हैं और हीरा ग्रेफाइट से कैसे भिन्न है।

परिभाषा

डायमंड- कार्बन पर आधारित एक खनिज। यह मेटास्टेबिलिटी, यानी करने की क्षमता की विशेषता है सामान्य स्थितियाँअपरिवर्तित रूप में अनिश्चित काल तक विद्यमान रहते हैं। हीरे को विशिष्ट परिस्थितियों में, उदाहरण के लिए ऊंचे तापमान पर निर्वात में रखने से, वह ग्रेफाइट में परिवर्तित हो जाता है।

डायमंड

सीसा- एक खनिज जो कार्बन के संशोधन के रूप में कार्य करता है। घर्षण के दौरान, पदार्थ के कुल द्रव्यमान से तराजू अलग हो जाते हैं। ग्रेफाइट का सबसे प्रसिद्ध उपयोग इससे पेंसिल लीड बनाना है।

सीसा

तुलना

एक घटना जिसमें पदार्थ होते हैं विभिन्न गुण, लेकिन एक सामान्य रासायनिक तत्व द्वारा बनते हैं, इसे एलोट्रॉपी कहा जाता है। हालाँकि, प्रकृति में, शायद, अब एक ही तत्व के ऐसे पूरी तरह से भिन्न एलोट्रोपिक रूप नहीं हैं। हीरे और ग्रेफाइट के बीच अंतर क्या बताता है?

यहां निर्णायक भूमिका प्रत्येक पदार्थ की क्रिस्टल संरचना की विशेषताओं द्वारा निभाई जाती है। आइए बात करते हैं हीरे की. इसके परमाणुओं के बीच का बंधन अविश्वसनीय रूप से मजबूत है। यह उनके एक-दूसरे के सापेक्ष स्थित होने के तरीके के कारण है। किसी पदार्थ की आसन्न परमाणु कोशिकाओं का आकार घन होता है। कण कोशिकाओं के कोनों में, उनके किनारों पर और उनके अंदर स्थित होते हैं। इस प्रकार की संरचना को चतुष्फलकीय कहा जाता है।

हीरा कोशिका

परमाणुओं की यह ज्यामिति उनके सबसे सघन संगठन को सुनिश्चित करती है, जिसके कारण हीरा कठोर और विरूपण के प्रति प्रतिरोधी हो जाता है। साथ ही, यह एक नाजुक पदार्थ है जो प्रभाव से टूट सकता है। यह संरचना हीरे की उच्च तापीय चालकता और उसके क्रिस्टल की प्रकाश को अपवर्तित करने की क्षमता को भी निर्धारित करती है।

ग्रेफाइट की एक अलग संरचना होती है। परमाणु स्तर पर, इसमें विभिन्न तलों में स्थित परतें होती हैं। प्रत्येक परत मधुकोश की तरह एक दूसरे से सटे हुए षट्भुजों से बनी होती है। परमाणुओं के बीच का बंधन जो षट्भुज के शीर्ष हैं, केवल प्रत्येक परत के भीतर मजबूत होता है। और विभिन्न परतों में स्थित परमाणु व्यावहारिक रूप से एक दूसरे से स्वतंत्र होते हैं।

ग्रेफाइट संरचना

पेंसिल के निशान ग्रेफाइट की आसानी से हटाने योग्य परतें हैं। अपनी संरचनात्मक विशेषताओं के कारण, पदार्थ प्रकाश को अवशोषित करता है, एक अस्पष्ट रूप धारण करता है (लेकिन धात्विक चमक के साथ), और विद्युत प्रवाहकीय होता है।

खनिजों के अंतर्निहित गुण किसी विशेष क्षेत्र में उनकी उपयुक्तता निर्धारित करते हैं। हीरे और ग्रेफाइट के बीच उनके अनुप्रयोगों के संबंध में क्या अंतर है? एक चमकीला हीरा आभूषण उत्पादन के लिए आदर्श है। और इस सामग्री की कठोरता इसे उच्च गुणवत्ता वाले ग्लास कटर, सुपर-मजबूत ड्रिल और अन्य लोकप्रिय उत्पाद बनाने के लिए उपयोग करने की अनुमति देती है।

ग्रेफाइट की छड़ें कई प्रक्रियाओं के दौरान इलेक्ट्रोड की भूमिका निभाती हैं। कुचला हुआ ग्रेफाइट खनिज पेंट का हिस्सा है और इसका उपयोग स्नेहक के रूप में किया जाता है। और इस पदार्थ और मिट्टी के मिश्रण से धातुओं को पिघलाने के लिए विशेष कंटेनर बनाए जाते हैं।

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