"Давление — как на дне семи Марианских впадин". Как в Пскове выращивают алмазы
"Когда говорят "искусственный алмаз", что первое приходит вам на ум? Фианит, по форме стекляшка. Наша продукция по своим физическим свойствам — не стекло, не кварц, не фианит, а именно алмаз. Очень мало людей знают, что алмаз можно вырастить. Для них это культурный шок. Но у нас умеют выращивать настоящие алмазы, углеродная цепочка алмазной кристаллизации", — рассказывает начальник сборочного участка Ислам Ныров.
Искусственные алмазы производят в России всего два предприятия: одно под Петербургом, а второе здесь — в псковской особой экономической зоне "Моглино".
Нагреть, сдавить и расплавить
Рецепт "приготовления" алмазов предельно прост — берем металлическую пластину с вкрапленными в нее кусочками графита, нагреваем ее, сдавливаем и ждем, когда камни начнут расти. Правда, создать желанные караты в домашних условиях не получится. Температура должна быть как в вулканической лаве — около 1 500 градусов по Цельсию, а давление — как на дне семи Марианских впадин.
Алмазный цех предприятия — это шесть специальных установок, по своей форме похожих на массивные валуны правильной формы. На самом деле это гидравлические прессы. Они и сжимают специальный контейнер, внутри которого находится металлический сплав, графит и так называемые затравки — небольшие кристаллы алмаза.
"Важно соблюсти баланс между скоростью роста камней, температурой и давлением. Вот стоит пресс, смотрим на него — красивая большая установка. А то, что прямо сейчас у него внутри давление от 50 до 65 тыс. атмосфер, заставляет смотреть по-другому на этот аппарат. Такое давление в природе, по крайней мере в открытой ее части, встретить невозможно", — поясняет Ислам Ныров.
Подробную технологию получения драгоценных камней на предприятии держат в строжайшем секрете — ее разработали заводские инженеры. Особая тайна — процентное соотношение металлов в сплаве, а также точные параметры температуры и давления: они выставляются с точностью до десятых и сотых долей.
"Чем горячее дадим температуру, тем быстрее будет расти алмаз. Но при этом качество оставит желать лучшего. Если температуру сделать чуть меньше, то камни будут маленькие, но их качество будет гораздо выше. А чтобы начался процесс кристаллизации алмаза, нам нужно довести сплав металла до состояния, когда еще чуть-чуть и он начнет плавиться — до 1 500 градусов Цельсия. Он нагреется так сильно, что сможет запустить процесс диффузии, то есть выращивания кристаллов, внутри себя. Пресс как это делает? Он сверху вниз прошивает электричеством ростовую ячейку, которую мы собираем, и от большого объема энергии она начинает нагреваться", — рассказывает Ныров.
Алмазы под Псковом растут в режиме нон-стоп: 24 часа семь дней в неделю. Оборудование не должно остывать: как только из пресса отгружают свежевыращенные камни, в него тут же помещают новую партию материалов.
"Если пресс остынет, запускать его повторно на полный цикл уже нельзя, его нужно прогревать, доводя до рабочей температуры, а это потеря времени. Во всех прессах закладывается определенное количество графита, мы сами задаем, какое количество камней нам на выходе нужно. Мы это делаем при помощи маленьких кристалликов алмаза, которые называют затравочные. Я их под микроскопом (там даже не тысячные доли карата) раскладываю в специальном положении. Их задача в том, чтобы на сплаве металла кристаллизация началась именно в той точке, где находится этот маленький алмаз", — уточняет Ныров.
На любой вкус, цвет и размер
Синий, желтый, голубой или благородный белый. Размером в сотые доли миллиметра или с грецкий орех. Псковские инженеры могут вырастить алмазы практически любых оттенков и любой величины. Цвет камней регулируют составом металлического сплава, в котором происходит рост.
"У нас же не всегда алмаз белый. Он может быть синий. Пожалуйста — мы добавляем бор, и у нас получается синий камень. Если хотим сделать камень другого цвета — вносим другие изменения. Ценники варьируются в зависимости от характеристик камня", — поясняет Ныров.
На псковском предприятии следят и за алмазной модой — если полгода назад в тренде были желтые камни, то сейчас бешеный спрос на белые алмазы. Причем все чаще их заказывают не для ювелирных целей, а для самых перспективных отраслей промышленности — от электроники до атомной энергетики.
"Для чего обычно используются алмазы? В кольца, сережки и так далее. А вот теперь смотрите — теплоотводы мощной СВЧ-техники, полупроводники; окна лазеров, рабочее тела лазера, алмазные оптические линзы, детектор для датчиков ионизирующего излучения; в магнитометрах и спиновых гироскопах; микрохирургические лезвия — то есть сфера применения алмазного сырья становится шире и шире. Соответственно, с каждым разом какой-то определенный вид алмазов становится более предпочтительным, потому что из него что-то научились делать. Например, синие камни, оказывается, имеют уже на момент их полной готовности полупроводниковые свойства. Их используют в реакторах. Из всех алмазов можно делать абразивный (мелкозернистое вещество высокой твердости, употребляемое для шлифования, полирования, заточки, доводки металлов, керамических материалов, горных пород) материал", — поясняет Ныров.
Размер в алмазной отрасли тоже имеет значение. Некоторые стараются вырастить камни-рекордсмены, от 100 карат и выше. Но псковское алмазное производство предпочитает изготавливать то, на что есть спрос.
"Бриллианты из выращенного сырья в четыре раза дешевле, чем природные. Свойства на 100% одинаковые. Выращенный у нас камень даже чище и лучше. Здесь производится сырье для бриллиантов. Сырье одно — алмаз. Они отсюда выезжают в Смоленск, проходят огранку, возвращаются обратно уже бриллиантами. Поэтому здесь фактически выращивается бриллиант ювелирного качества любого цвета", — рассказывает Андрей Петров, исполнительный директор предприятия.
Догнать Европу
Выращивать алмазы с помощью давления умели еще в советских НИИ — первый пресс для этих целей был создан в 1980-х годах, вспоминает Ислам Ныров. Сегодня об этом способе знают во многих странах, но технология по-прежнему считается очень редкой. Под Псковом алмазное производство в некотором смысле интернациональное: идея — американская, оборудование — китайское, а производство — российское.
"Это редкая технология, потому что ею банально никто не интересовался. Американцы сделали технологию, при которой пресс давит с шести сторон одновременно на пластину с графитом. Китайцы взяли эту технологию, чтобы синтезировать спонтанную кристаллизацию. Мы же идем на чистые большие камни", — поясняет Ислам Ныров.
В России подобных производств всего два, и оба на Северо-Западе. Но все передовые технологии находятся за рубежом. Среди лидеров по объему инвестиций — Европа. Одна из испанских компаний уже объявила — хочет построить алмазное производство за €600 млн. Для сравнения: псковский завод обошелся в 300 млн рублей, его возвели с нуля в рекордные сроки — буквально за полгода.
"Мы должны вложить $50−100 млн, чтобы полностью обеспечить Россию. Нам требуются PCD — поликристаллические пластины для головок буровых установок твердых пород. Мы их в России сами не производим до сих пор. Резцы PCD Россия закупает за рубежом. А их производство обеспечивают такие же машины, только цикл короткий, 40 минут. Для нас загадка, почему это не развивается. Мы готовы их производить здесь. Но нам нужно будет поставить заново технологию, мы сейчас знаем, где ее взять и как ее внедрить, что для этого надо", — рассказывает Андрей Петров.
Алмазная долина под Псковом
Чтобы создать партию алмазов чистейшей воды, псковским инженерам требуется минимум одна неделя. За это время каждый пресс в среднем выращивает по 25 карат. Точное количество камней зависит от требуемого размера: можно вырастить либо один большой камень, либо россыпь камней поменьше — все под конкретные требования заказчика.
В год из моглинского предприятия отгружается около 6 тыс. карат. Но этого очень мало — желающие выстраиваются в очередь.
"Важно обеспечить импортозамещение. Мы делали расчет и в различных банках и министерствах докладывали — достаточно сделать 150−200 прессов и можно полностью отключиться от импорта. В этот цех войдет всего 24 машины. Здесь же, в "Моглино", можно построить цех и туда еще поставить 60−70 прессов, это бы закрыло на 100% потребности России во всех кристаллах, даже в ювелирке. У нас маленькое производство, все расходится как горячие пирожки. Например, приезжают индусы, говорят, нам нужно 24 тыс. карат в год минимум. А у нас всего 6 тыс. карат в год производство", — поясняет Андрей Петров.
В ближайших планах сейчас — поставить еще одну линию прессов.
"Мы единственные, кто работает на внутренний рынок России. Вот есть Силиконовая долина, а почему бы здесь, на территории "Моглино", не сделать Алмазную долину, привезти технологию производства поликристаллических пластин для буровых обрабатывающей промышленности? А еще алмазы требует металлургия, а это вообще сейчас все из-за рубежа тянут. Ну вот смотрите: полупроводники из-за рубежа, хрусталики глаза — сейчас всем россиянам, кто меняет хрусталик глаза, делают из выращенного алмаза, но из американского сырья. Аналогично — скальпели, датчики алмазной радиации", — рассказывает Петров.
Алмазы на предприятии называют материалом будущего. А бизнес по созданию таких заводов — одним из самых выгодных проектов для инвестиций. В среднем окупаемость подобного производства — всего три с половиной — четыре года.
"Сейчас правительство взяло курс на микроэлектронику. Без алмазов, без охладителей лазеров развить отрасль непросто. У нас есть официальный ответ от производителей лазеров, что мощность лазера на 30% повышается при использовании алмазных охладителей. Алмаз быстро отводит тепло, при этом мощность лазера растет. У нас появился партнер, который с нами хочет подписать долгую программу на выращенные лабораторные алмазы, специализированные, с низким содержанием азота для технических нужд. Он заберет половину нашего выпуска, а все остальные останутся без алмазов. Мы готовы к сотрудничеству и готовы войти в любую госкорпорацию", — отметил исполнительный директор ООО "Синтез Технолоджи".
Алексей Семенов