Перспективы удешевления добычи и обработки камня

Природный камень (прежде всего мрамор и гранит, производство изделий из которых приносит производителям ежегодные десятки миллиардов долларов) продолжает оставаться достаточно дорогим материалом. На первый взгляд это кажется странным, поскольку каменные массивы на планете встречаются повсеместно, причем в огромных количествах, а добыча не затруднена необходимостью просеивать миллионы тонн породы либо организовывать бурение шахт. Так почему же плиты мощения габбро, мраморные столешницы или вазы из лабрадора стоят тысячи, а иногда и десятки тысяч рублей? И есть ли перспективы из удешевления?

Твердость камня

Причина столь высоких цен кроется в физической характеристике гранитов и близких ему аналогов (таких как габбро диабаз, доломит, базальт и пр.), называемой твердостью, и по международной шкале Мооса оценивающейся в 6,5 – 7,5 единиц. На практике это означает, что вырезать блоки из гранита или габбро в карьерах, а в последующем обработать их на соответствующем оборудовании обычным инструментом из стали и сплавов чрезвычайно трудно, а порою и вовсе невозможно. В итоге для получения сырья высокого качества (будь то кварц, сиенит или черный гранит габбро) приходится использовать либо алмазную резку, либо такие инновационные технологии, как гидроабразивная и лазерная обработка. Только в этом случае итальянские каменные мойки, индийские надгробные памятники и российская облицовочная черная плитка габбро будут выполнены из камня с безупречной внутренней структурой и полностью неповрежденной поверхностью с идеальной геометрией. Таким образом, проблемы сложности удешевления добычи и обработки камня упирается либо в высокую цену расходных материалов и инструментов (а, следовательно, и оборудования, их использующего), либо в недостаточный уровень совершенства технологий.

Путь удешевления расходников

Первая проблема заключается в том, что для эффективного воздействия на материал определенной твердости требуется:

• другой, более твердый материал (с коэффициентом по Моосу выше 7,5);
• бесконтактный способ создания давления, величина которого намного превышает предел прочности породы (т.е. от 400 МПа и выше).

В первом случае чаще всего применяются промышленные алмазы, напыляемые на режущие кромки, во втором – песок из абразивного граната, добываемый исключительно в Индии, Австралии и ЮАР, и расходующийся со скоростью около 0,2–0,5 кг/мин.

Следовательно, перспективы снижения стоимости заключаются в создании технологии производства искусственных аналогов таких минералов, не уступающих им по физико-техническим характеристикам, но гораздо более дешевых.

Путь усовершенствования технологий

Другим путем перспективного решения проблемы служит направление усовершенствования уже существующих технологий, а также разработки принципиально новых.

1. Лазерная резка. В настоящий момент является более дешевой, быстрой и эффективной, чем гидроабразивная, но из-за малого КПД и мощности промышленных режущих лазеров ограничивает глубину реза камня всего 6-8 мм. Теоретически увеличение мощности уже сейчас возможно более, чем в 1000 раз, однако огромная энергоемкость процесса сделает его чрезмерно дорогим. Перспектива – в кратном удешевлении энергии с появлением прорывных технологий ее получения.
2. Ультразвуковая резка. Ныне невозможна без использования контактирующего с изделием резца, генерирующего ультразвуковые колебания высокой частоты. Перспектива – в разработке способа узконаправленной передачи УЗ при отсутствии контакта.
3. Электромагнитная резка. В настоящий момент передача энергии электромагнитным полем тестируется только в системах современных вооружений. Появление ее в камнерезном оборудовании находится в стадии теоретических разработок.