Новые типы минеральных ресурсов России: Попигайское месторождение алмазно-лонсдейлитового абразивного сырья Импактные алмазы Толстов А.В. (ИГМ СО РАН) Афанасьев В.П. (ИГМ СО РАН) Самсонов Н.Ю. (ИЭОПП СО РАН) 1 Попигайский метеоритный кратер: вид из космоса Попигайская астроблема расположена на севере Сибирской платформы на границе Красноярского края и Республики Саха (Якутия). 2 Виктор Людвигович Масайтис ВСЕГЕИ (Санкт-Петербург), Впервые импактные алмазы были обнаружены в пределах Попигайского метеоритного кратера в начале 1970-х годов сотрудниками ВСЕГЕИ под руководством В.Л. Масайтиса. Масштабные поисково-разведочные работы – с конца 1970-х до 1985 гг. Полярной ГРЭ. 3 Карта алмазоносностиПопигайской структуры (1:200 000) Месторождение Ударное в северной части кратера: содержание — 7 карат на тонну, запасы — 7 млрд карат Ударное Скальное россыпь р. Догой Месторождение Скальное в юго-западной части кратера: содержание: 20–100 карат на тонну, запасы 140 млрд карат Прогнозные ресурсы кратера в целом составляют многие триллионы карат 4 Выполненные работы 2014 г.: 1. маршрутные исследования и описания в объеме 150 км со сбором каменных образцов тагамитов и зювитов до 0,5 тонны; 2. наработка крупнообъемной пробы Массивы импактных пород месторождения Скальное (16 тонн) на месторождении Скальное; 5 Массивы импактных пород в бассейне р. Попигай 3. мелкообъемное опробирование в объеме 50 куб. м руслового аллювия р. Догой; 4. намывка шлихов (не менее 100 проб); 5. геолого-экономическая характеристика потенциального района промышленных работ. 6 Импактные алмазы — техническое сверхтвердое абразивное сырье Импактные алмазы способны замещать технические и синтетические алмазы в технологиях и изделиях, в которых использование импактных алмазов экономически и технологически более эффективно Абразивная способность импактных алмазов (алмазных порошков из них) превышает абразивную способность аналогичных порошков природных технических алмазов в 1,8-2,4 раза! (Заключение Института сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля от 08.08.2011 ) 7 Импактные алмазы — техническое сверхтвердое абразивное сырье 8 Использование технических природных алмазов, а также синтетических алмазов и искусственных сверхтвердых материалов в современных технологических процессах : •обеспечивает высочайшую производительность работы в механообработке различных материалов; • повышает долговечность бурового инструмента при бурении горных пород различной степени твердости; •обеспечивает высокое качество обрабатываемых алмазным инструментом поверхностей практически любых площадей; •улучшает структуру приповерхностных слоев материала деталей и элементов из различных материалов; Экономические эффекты от применения импактных алмазов в алмазном буровом инструменте • повышение производительности бурения ; • увеличение срока эффективной работы алмазного породоразрушающего инструмента; • сокращение числа поломок и времени простоя бурового оборудования; • снижение удельных значений затрачиваемой энергии бурового оборудования; • рост числа законченных строительством и сданных в эксплуатацию скважин. • снижение себестоимости бурения (погонного метра). •сокращение спуско-подъемных операций. 9 Потенциальные сферы применения импактных алмазов Камнеобработка и строительная индустрия Горнодобывающая отрасль, нефтегазодобывающая промышленность, геологоразведочная сфера Машиностроение, приборостроение, радиоэлектроника, аэрокосмическая и оптико–механическая промышленность Режущие алмазные диски (разноразмерные, разнотиповые); Сверлильное оборудование с алмазными коронками; Абразивные инструменты для обработки гранита, мрамора и т.д.; Алмазные абразивные и полировальные бруски; Алмазные канатные пилы (алмазные канаты) для разрезания железобетона, а также добычи и обработки натурального камня; Матрицы алмазные полировальные. Алмазные буры, коронки, долота, расширители, алмазные башмаки обсадных труб; Специальный инструмент для проходки сверхглубоких скважин; Абразивы, инструменты и пасты для заточки и доводки. Режущие и абразивные инструменты для обработки точных изделий, жаропрочных металлов и сплавов, неметаллических твердых материалов; Алмазные порошки и пасты для доводки и полировки деталей (хонингование и суперфиниширование); Опоры подшипников особо точных приборов; Игольчатые сверла, резцы, порошки для обработки часовых камней и приборов; Алмазные волоки для производства микропроводов постоянного свечения (<); Инструменты и пасты для резки, шлифовки, доводки, полировки линз, зеркал для телескопов, микроскопов, перископов, биноклей, фото– и видеоаппаратуры; Круги отрезные для разрезания на пластины полупроводниковых материалов, кварца и сапфира; Притиры алмазные для зачистки контактов их труднообрабатываемых сплавов (палладий, серебро, вольфрам); Алмазные оправки для нанесения покрытий (эмаль–лаки, олово, свинец) на проводники; 10 Алмазные фильеры (дюзы) для спирализации ламп и волочения проволоки; Алмазные щетки; Потенциальные сферы применения импактных алмазов Ювелирная и часовая промышленность, сувенирная отрасль Дорожно–строительная отрасль Стекольная и керамическая промышленность Медицинское оборудование Алмазные порошки, пасты; Алмазные круги, алмазные фрезы; Алмазные карандаши правящие; Сувенирная продукция с использованием алмазов (гербовая продукция, украшение оружия и пр.). Алмазные отрезные сегментные круги и фрезы для асфальта, алмазный инструмент для резки бетона и железобетона; Алмазный инструмент для резки предварительно напряженного железобетона и других строительных конструкционных материалов; Алмазный инструмент для полировки бетона и покрытий. Стеклорезы и алмазные диски малых размеров, алмазные элисографы; Сверла алмазные, алмазное ленточное полотно; Алмазные губки и притиры для обработки кромок стекла; Диски шлифовальные для обработки оптического и технического стекла, керамики, гранита, мрамора и других материалов; Сопла алмазные струеформирующие для гидроструйной резки. Хирургический инструмент особо точного профиля, в частности для микрохирургии глаза; Нейрохирургический, сосудосшивающий инструмент; Круги шлифовальные специальные для обработки линз; Алмазные стоматологические диски и боры. 11 Потенциальные сферы применения импактных алмазов Изделия для бытового и полупрофессионального использования Изделия для обработки и измельчения в обувной промышленности, лесоперерабатывающей отрасли Смазочные материалы Высокотехнологичные области применения Полупрофессиональный и бытовой инструмент ножовочный для ручного разрезания материалов высокой твердости (закаленная сталь, керамика, стекло, фарфор); Шлифовальные ленты и листы для ручной и механической обработки изделий из материалов высокой твердости; Ручные алмазные терки и шлифовальные бруски. Барабаны и шлифовальные круги для обработки деталей обуви из кожи, резины и их заменителей; Ножи с алмазным покрытием для измельчения органических материалов, растительного и древесного сырья, древесноволокнистых и стружечных плит. Индустриальные моторные масла и смазки с повышенными эксплуатационными характеристиками на основе дисперсных и ультрадисперсных алмазов. Высокотехнологичные приборы на основе алмаза: сенсоры и датчики частиц высокой энергии, рентгеновских лучей и нейтронов; эмиттеры с холодным катодом; электрохимические и биохимические сенсоры; микро–электромеханические системы (MEMS); светоизлучающие диоды из алмазов; гетероконтактные приборы на основе алмазов; квантовый компьютер; силовые приборы на основе алмазов 12 В общем мировом производстве и потреблении алмазного сырья, включая природные и синтетические алмазы (8,5 млрд карат), доля технических составляет ≈ 98–99% (по весу) Но в стоимостной оценке технические синтетические алмазы ≈ 10-13% от объема мирового рынка алмазов Природные алмазы Синтетические алмазы Группа «АЛРОСА» Объем производства (2012 г.) 127,96 млн карат ≈8,37 млрд карат 34,4 млн карат Объемы реализации (2012 г.) 12,64 млрд долл. ≈2 млрд долл. 4,61 млрд долл. Вид алмазов Вид алмазного сырья Сферы применения Ювелирные алмазы ≈20% Технические алмазы ≈80% Синтетические алмазы Ювелирные алмазы Технические алмазы Алмазное сырье Бриллианты Ювелирные изделия с бриллиантами Изготовление режущих, правящих, буровых инструментов; Инструменты для камнеобработки и для обработки металлов; Микроэлектроника; Строительство; Квантовые компьютеры; Ядерная промышленность; Часовая промышленность; Производство алмазно– абразивного инструмента; 22,28 млн карат 70,6% от объема производства) 4,5 млрд долл. (98% в стоимости реализованного сырья) 10,12 млн карат (29,4% от объема производства) 108,9 млн долл. (2% в стоимости реализованного сырья) 13 Попигайский метеоритный кратер и Томторское месторождение РЗМ: вид из космоса Попигайское месторождение импактных алмазов и Томторское месторождение РЗЭ — крупные промышленноэкономические проекты в Арктике 14 Новые типы минеральных ресурсов России: Попигайское месторождение алмазно-лонсдейлитового абразивного сырья Толстов А.В. (ИГМ СО РАН) Афанасьев В.П. (ИГМ СО РАН) Самсонов Н.Ю. (ИЭОПП СО РАН) Импактные алмазы 15