Алмазы из газа

Предлагаем вашему вниманию статью академика Российской академии естественных наук, профессора Александра Портнова, с некоторыми сокращениями, опубликованной в газете «Советская Россия». Речь идет об алмазах.

«В мире, касающемся алмазов, произошло событие, которое никак нельзя отнести к ординарным. Его ждали уже давно, но, тем не менее, оно стало полной неожиданностью. Речь о том, что группа ученых из США из института Карнеги, Вашингтон, недавно заявила, что научилась синтезировать громадные алмазы из водородно-метановой смеси. Руководил работами Рассел Хемли. Так вот, вес этих алмазов поражает воображение – 32 карата, но сам Хемли утверждает, что по этой технологии есть возможность получать алмазы весом свыше пуда и величиной с арбуз. Лишь бы они поместились в микроволновой печи.

Уместно вспомнить, что Куллинан, самый крупный алмаз в мире, найденный в Южной Африке в 1905 году, весил 605 граммов и размерами был с кулак.

Его лидерство, а вместе с тем и эпоха природных камней, ушла в небытие. Я ждал этого события с 1982 года, когда в Докладах Академии наук СССР вышла моя статья, в которой впервые была предложена модель получения алмазов из смеси метана и водорода, которая отвечала за формирование кимберлитов. Я уже тогда понимал всю важность этого открытия, и написал письмо в Президиум Академии наук СССР о возможности реализации синтеза алмазов из газовой смеси. Но ответа не последовало. Тем временем коллеги, в том числе профессора и академики, повторяли в своих диссертациях, учебниках, монографиях и статьях как заклинание детскую сказку о том, как загадочные трубки взрывом выносят алмазы из каменных трущоб мантии на поверхность.

И отечественная наука оказалась не единственной, кто спасовал перед новой теорией: американские геологи также отказались от перевода моей статьи в Докладах о кимберлитах как флюидизитах, то есть породах, возникших при непосредственном участии флюида и смеси водорода и метана. Это был как раз тот случай, когда человеческая мысль опередила общественное сознание. На тот момент ученым казалось, что кристаллизация алмаза из газа  - из области научной фантастики.

А все потому, что технические алмазы научились выращивать еще в далеком 1953 году. Метод, впервые предложенный советским ученым Лейпунским, лег в основу технологии, суть которой заключалась в том, что использовалась разница в растворимости графита и алмаза в железно-никелевом расплаве. Графит достаточно легко растворялся в металлическом расплаве, насыщая его кислородом. В то время как нерастворимый алмаз при сверхвысоких давлениях (10 000 бар)  и температуре (1400 °С) сразу же выпадал в виде маленьких кристаллов. В результате графито-металлические таблетки в камерах высокого давления за несколько минут прорастали десятками маленьких кристалликов алмаза.

Однако радоваться было слишком рано. Выращенные таким образом кристаллы оказались техническими алмазами, непригодными для ювелирного дела. Во всем мире их начали выращивать десятками тонн. Темные, маленькие, с большим количеством посторонних включений они пошли в абразивную промышленность в качестве сырья. При этом никто не обращал внимания на то, что процесс выращивания кристаллов таким способом был не природным. Несмотря на это, ученые из Новосибирска продолжали попытки усовершенствования метода с целью получения ювелирных алмазов.  Был создан отечественный аппарат «БАРС», на котором иногда выращивали чистые алмазы весом до 2.5 карат. Выход ювелирных алмазов все равно был неоправданно низким, в основном получались только технические алмазы.

После распада Советского Союза Белоруссия становится главным производителем синтетики на постсоветском пространстве, скупив в России 120 аппаратов БАРС. Здесь научились создавать мелкие алмазы, имеющие большое сходство с природными различной раскраски – яркой желтой, золотистой или зеленой. Главное, что они вносят существенный вклад в дело пополнения казны этой маленькой страны: карат бриллианта из синтетического алмаза практически ничем не отличается  от природного бриллианта, а его стоимость может достигать 1000 долларов и больше.

С древних времен драгоценные камни – алмазы и рубины, изумруды и сапфиры были для людей островком стабильности в океане вечной инфляции. Все эквиваленты денег, которые придумывал человек, приходили в негодность так или иначе, а ВТО сверкающие камешки со временем не портились и продолжали делать свое дело. И до сих пор многие люди полагают, что драгоценности – это то, что будет в цене всегда, и продолжают их скупать в больших количествах, полагая, что такой способ хранения своих богатств наиболее надежен. Но давайте посмотрим, так ли это на самом деле?

В начале двадцатого века тогдашними «алхимиками» был найден способ синтезировать рубины и сапфиры, химический состав которых оказался на удивление прост – оксид алюминия с небольшим количеством примесей оксидов хрома или титана. Итогом массового производства искусственных камней стало то, что ценнейшие рубины окраски голубиная кровь и не менее прекрасные сапфиры василькового цвета стали выпекать в печах, как булки с изюмом. Естественно, их стоимость упала в сотни и даже тысячи раз, при этом отличить дешевые синтетические камни от природных  могут только специалисты, да и то далеко не всегда.

Немного позже аналогичная участь постигла изумруд, горный хрусталь, аметист, цитрин, бирюзу, малахит – практически все драгоценные камни научились синтезировать. Даже выращивание жемчуга  в раковинах-жемчужницах скоро поставили на поток. Такой жемчуг ничуть не отличался от настоящего. И вообще, дешевые синтетические самоцветы  не только не уступают своим природным собратьям, но и очень часто превосходят их по таким показателям, как цвет, размеры, игра света.

И только бриллианты не поддавались химикам и физикам. В данный момент алмазы добывают на большей части Африки, особенно на юге континента – в Южно-Африканской Республике, Намибии, Анголе, Ботсване, Заире, Танзании. Африканские россыпные и коренные месторождения дают около 70% миллионов карат в год. 25 миллионов в год добывают в Австралии, 35 миллионов – в России, немного больше 2 миллионов – в Канаде. Намного меньше объемы добычи в Бразилии, Китае, Индии. Общая мировая добыча алмазов сейчас находится на уровне 130 миллионов карат, что составляет ни много ни мало 25 тонн алмазов. Если брать в среднем стоимость одного карата в 100 долларов, то все это огромное количество будет стоить 13 миллиардов.

Но кристаллы алмазов – это еще не ювелирное изделие. Это только сырье. А настоящие драгоценные камни появляются после длительной обработки этих кристаллов – сортировки, выделения ювелирных камней, их распиливания или раскалывания, огранки и оценки.

И только после всего этого начинает формироваться конечная цена продукта. При этом следует понимать, что стоимость  бриллиантов – весьма условное понятие. Она становится заложницей веками устоявшегося мнения об исключительной редкости алмазов, большой сложности процесса их обработки. Отсюда, мол, и высокая цена на бриллианты. Но утверждение о редкости алмазов и их дороговизне вовсе не является бесспорным.

На данный момент добыча и огранка алмазов – это высокопроизводительный глобальный конвейер, который не останавливается ни на миг, засыпая витрины ювелирных магазинов все новыми и новыми порциями сверкающих камней. Как уже говорилось, мировая добыча алмазов составляет 130 миллионов карат в год. Камни, которые можно отнести  к ювелирным, составляют менее 50% от этого  количества – около 50 миллионов карат.

Во время процесса обработки в среднем вес готового продукта составляет половину от исходного. Таким образом, готовых бриллиантов выпускается в год 20 миллионов карат. Один карат чистого бриллианта стоит одну-две тысячи долларов, но в основном преобладает более дешевая мелочь весом в 0.3 карат. Поэтому общая стоимость всех создаваемых бриллиантов в год составляет 15 миллиардов долларов. Специалисты следят за тем, чтобы не завалить рынок и не вызвать обесценивание.

Наиболее массовые бриллианты с настоящей бриллиантовой огранкой из 57 граней в среднем весят 0.3 карата, среди готовых изделий очень много камней намного меньших по весу. Каждый год на прилавки поступают сотни миллионов бриллиантов, и это количество постоянно увеличивается. Подсчитано, что за 20 последних лет создано более 5 миллиардов бриллиантов, и в эту цифру не входит граненая мелочь. Только в период с 1985 года по наши дни добыто 2 миллиарда карат алмазов, из них около половины – ювелирные. Общий вес созданных бриллиантов составляет миллиард карат, то есть 200 тонн, состоящих из 2030 миллионов камней, а их общая стоимость превышает 1 триллион долларов.

Сейчас каждый человек на Земле может иметь бриллиантов на сумму 200 долларов. Однако мы прекрасно понимаем, что на самом деле все обстоит не так. Статистики утверждают, что 70% населения земного шара имеет среднемесячный доход менее пресловутых 200 долларов.

Те, кто в основном покупает бриллианты – это 10% населения, или около 500 миллионов человек. Подведем итоги. 30 миллиардов бриллиантов находятся во владении 500 человек, то есть каждый из них владеет 60-ю бриллиантами.

Получается, что на самом деле в мире накоплено уже очень много бриллиантов. Нынешний мировой рынок для такого огромного количества явно мелковат и затоварен. Это означает только одно: либо цена на бриллианты искусственно завышена, либо на складах Де Бирс лежат в запасниках сотни миллионов необработанных алмазов. Очевидно, что алмазное сырье регулярно скупается и заполняет полки подземных сейфов, чтобы не вызвать катастрофического обрушения цен.

С завидной регулярностью в средствах массовой информации появляется дезинформация, призванная усилить интерес к бриллиантам. Типичный пример – легенда о немыслимой цене редчайших черных бриллиантов. На самом деле черные алмазы отличаются только сравнительно большой вязкостью, в то время как обычные были очень хрупкими. Поэтому они нашли применение не в ювелирном деле, а исключительно в буровых коронках, поскольку прозрачный алмаз в процессе бурения крошится и поэтому совершенно не годится.

В 1969 году советский ученый Б. Дерягин, член-корреспондент Академии наук СССР, сумел синтезировать алмазы из газовой смеси водорода и метана при  внешнем давлении менее 1 атмосферы. В то же время диаграмма Лейпунского отчетливо говорила: графит может превратиться в алмаз только при высоком давлении, и никак иначе. Эту диаграмму приводили во всех учебниках. Глядя на нее, геологи свято верили, что алмаз кристаллизовался на протяжении миллиардов лет в мантии планеты. Тогда трудно было поверить, что в мантии углерод находится в форме не графита, а метана, поэтому и сама диаграмма Лейпунского никакой смысловой нагрузки не несет.

Сейчас в мире существует с добрый десяток патентов, в которых говорится о возможности получения пленочных покрытий из алмаза, выполненных при низком давлении из водородно-метанового газа. Доступные геолого-геохимические данные позволили мне стать автором гипотезы, согласно которой алмазосодержащие кимберлитовые трубки возникали при прохождении через платформы гигантских водородно-метановых пузырей, которые возникают в процессе дегазации Земли. При этом кристаллы алмаза появляются не в мантии, как считалось ранее, а в кимберлитовых трубках при понижении мантийного давление на более высоких траекториях и частичном окислении метана. В отличие от технических алмазов откровенно плохого качества. Которые идут на технические цели из расплавов металлов, алмазы из газов отличаются прозрачностью и чистотой. Нисколько не сомневаюсь, что компания Де Бирс все это время пристально следила за новыми проектами по газовому синтезу, и как только таковые появлялись, на корню скупала их, чтобы навсегда спрятать в своих сейфах.

И вот теперь проблема получения дешевого и качественного алмаза из метана блестяще решена американскими учеными, и этот факт можно считать днем начала смертельной болезни индустрии природных алмазов и ювелирной промышленности. Если уже сейчас из газовой смеси добывают камни весом в 32 карат, то через незначительный промежуток времени вес одного камня увеличится до 20 килограмм! А все потому, что американские ученые решили пойти по пути природных процессов.

Таким образом, можно смело утверждать, что синтез алмазов из металлического расплава не имеет перспектив, а также имеет искусственную природу. В ближайшем будущем добыча алмазов из кимберлитовых трубок уже не будет иметь никакого смысла. Если уже сейчас синтетические бриллианты составляют около 10% рынка, то через 10 лет их доля возрастет до 50%. И совсем недалеко то время, когда синтетические бриллианты станут просто бижутерией, подобно другим драгоценным камням. Процесс массового обесценивания бриллиантов вызовет инфляцию, а знаменитые сокровища превратятся в исторические музейные экспонаты. Тот остров стабильности, который последнее время держался за рынок алмазов, погибнет безвозвратно. А человечество опять озаботится поиском очередных непреходящих ценностей.

По материалам jnet.ru