Разработка полезных ископаемых – деятельность, направленная на извлечение из недр земли или с ее поверхности минералосодержащих веществ и их переработку до получения готовой продукции. Добыча золота является приоритетным направлением в данной сфере. Во многом это объясняется драгоценностью металла и его влиянием на состояние золотовалютного резерва любой страны. Поэтому золотодобывающая промышленность занимает особое место в системе государственного развития, а для ее совершенствования разрабатываются и внедряются новые технологии.
Процесс образования золота в природе
Месторождения золота
Драгоценные металлы встречаются в природе повсеместно, включая мировой океан и даже растения, но достаточно эффективных способов их извлечения не существует. Поэтому добыча золота осуществляется на месторождениях, которые бывают двух видов.
Первичные, называемые коренными – их образование связано с магматической активностью, когда на поверхность земли вырывается множество расплавленных компонентов, в том числе золотосодержащие растворы солей, застывающие в жилы.
Вторичные, называемые россыпными – они образуются в результате высвобождения драгметалла из золотоносной руды под действием естественных процессов (течение рек, возникновение оврагов, обвалы горных пород) или климатических катаклизмов (наводнения, сели, проливные дожди).
Вода при размытии золотоносных жил может уносить частицы желтого металла на значительные расстояния. Особенно крупные куски называются самородками. Их вес варьирует от 5 грамм до нескольких килограмм.
Применение в разных отраслях
До 20 в. золото использовали исключительно как платежное средство и материал для изготовления украшений. И в настоящее время из этого металла делают большое количество различных ювелирных украшений и драгоценностей. Причем в случае загрязнения золотого изделия можно использовать обычное мыло, чтобы его очистить.
По мере развития промышленности этот драгоценный металл стали применять в различных отраслях. Но и сейчас большие запасы аурума сосредоточены в хранилищах государств как основной резерв в качестве платежного средства.
Этот металл используют в приборостроении, т. к. он хорошо пропускает тепло и электрический ток.
На промышленность приходится 10% использования этого металла. Чаще всего золото применяется в изготовлении электротехники. Кроме того, его применяют и в таких отраслях, как:
- Производство нейтронных бомб.
- Ядерная и космическая отрасли.
Тонкий слой металла наносится на некоторые окна, так он отражает солнечный свет и обладает энергосберегающим свойством.
Применяется золото и в медицине, в особенности в стоматологии и фармакологии.
Сотовые компании применяют этот металл для нанесения золотого напыления на сим-карты.
Далее будет описано, где добывают золото, какие страны имеют самые большие запасы этого металла, и методы добычи.
Способы добычи драгоценного материала из природы
Человечество давно занимается поиском и разработкой драгметаллов, но, несмотря на это, добыча золота на протяжении длительного времени велась примитивными способами, которые хотя редко, но применяются и в современном мире. Они получили название «традиционные».
С развитием машиностроения и ростом научно-технического прогресса появилось множество новых методов извлечения золота, которые считаются «современными». Они представляют собой механизированный процесс и имеют характер промышленных разработок.
Процесс добычи желтого металла не ограничивается его выкапыванием, вырубкой или вымыванием в составе золотоносной руды. Большое значение имеет умение выделять золото из глыб породы и сопутствующих минералов.
Метод ручного просеивания и промывания
В настоящее время такой вариант добычи считается кустарным и встречается редко, хотя является одним из самых древних. Заключается он в пропускании речного песка через сито, деревянный лоток или мешковину. В золотоносных реках старатели зачерпывают речной песок и, высыпая на приспособление, просеивают и промывают его. Частицы драгоценного металла, которые имеют больший размер, чем обычные песчинки, остаются в посуде и собираются в отдельную емкость.
Такая работа является очень сложной, кропотливой, требует больших затрат сил и времени. Кроме того, она сопряжена с длительным нахождением в воде, что также является дополнительным негативным фактором. При этом результат нельзя предугадать заранее.
Механизированные прииски
Современные технологии позволяют облегчить работу старателей с помощью механизации большинства процессов просеивания и промывания речного грунта. Земснаряды, помпы, грохота и другие механизмы дают возможность поднять песок с большой глубины, выдать его на берег и переработать в течение более короткого промежутка времени и с меньшими трудозатратами, чем при работе руками.
Но, несмотря на значительное снижение ручного труда, его процентное соотношение в процессе золотодобычи остается высоким. Поэтому работа на приисках до сих пор считается одной из самых сложных.
Извлечение золота из руды
Извлечение золота из руды
Ранее такая добыча велась вручную и всегда была сопряжена с большим риском для жизни и здоровья золотодобытчика, потому что сопровождалась рытьем шахт, наличием обвалов и обрушений или пребыванием в горных районах.
Сейчас подобная практика получения золота прекращена, и разработки золотоносной руды производятся механизированным способом. Порода извлекается из шахты или карьера мощной техникой, после чего раздробляется и просеивается в специальных механизмах.
Довольно часто, для ускорения выемки грунта, на объектах по добыче золота применяются взрывные и буровзрывные методы, что позволяет за короткие сроки выдать и переработать более значительные объемы породы.
Как добывают золото сегодня
Современные методы золотодобывающей отрасли сохранили общий принцип, который, по сути, остался неизменным. Это дробление и просеивание золотоносной руды, осуществляемое в наше время с использованием специальных дорогостоящих машин. Общие этапы процесса можно описать следующими мероприятиями:
- Геологическая разведка. Самый продолжительный и ответственный этап, от результатов которого напрямую зависит окупаемость организуемых приисков. В этом случае геологи отдают предпочтение участкам, где сталкиваются различные по составу породы, а также низинам рек, вода которых содержит повышенное содержание драгметалла. Хороший признак – это обилие кварца, кальцинированной гальки, чёрных песков и всего, что связано с железом. В процессе разведки роются шурфы, забираются пробы грунта и воды, оцениваются внешние условия конкретного ландшафта.
- Составление компетентного заключения о целесообразности организации рудника в данной местности. Одновременно разрабатывается карта добычи золота, которая будет основным топологическим ориентиром для забора руды. Экспертное заключение включает в себя расчёты о расходах и предположительные объёмы золота, которые можно извлечь на конкретном участке.
- Организация прииска с поставкой золотодобывающего оборудования, строительством городка для рабочих, обустройством подъездных дорог. Место добычи золота требует создания системы контроля и охраняемого периметра.
На таких приисках в большинстве случаев добывается золотой песок или самородки, которые впоследствии очищаются и обогащаются промышленными способами. В качестве оборудования используются мощные драги, работающие по принципу лотка. В такие агрегаты помещается большое количество породы, которая под напором воды и воздействием вибрации просеивается через сито. Так как золотоносный песок и самородки тяжелее и плотнее любой гальки или щебня, они остаются в промывочной ёмкости.
Данный метод пришёл к нам с незапамятных времён, а современная наука всего лишь оснастила его механизированными производительными агрегатами. Зачастую в этом процессе применяют амальгамирование, что позволяет существенно снизить потери драгметалла, который при взаимодействии с ртутью в полном объеме остаётся на дне бочки. Если золото содержится в руде в незначительных количествах, то его отделяют с помощью технологии цианирования. Этот же метод позволяет извлекать остатки драгоценного металла из отработанных приисковых отвалов промытой породы.
Положительное решение об организации прииска принимается в случае, если при проведении тестовых промывок на 100 килограмм руды приходится не менее 3-х граммов чистого золота. Если количество драгметалла составляет 8-10 грамм, то такое месторождение признаётся богатым.
Методики, применяемые для выделения золота из общей выдаваемой массы
Золотодобывающая промышленность разделяет месторождения по их рентабельности, исходя из количества драгоценных металлов на определенный объем перерабатываемого грунта:
- 10 гр. на тонну породы/песка – богатое;
- 3 грамма золота с одной тонны – прибыльное.
С каждым годом богатых месторождений в мире становится все меньше, поэтому большое внимание уделяется умению выделять золото с наименьшими потерями из общей перерабатываемой горной массы. Таких методик существует довольно много.
Амальгамирование
Данный способ основан на использовании ртути для отделения драгметалла от массива руды. Ртуть обладает способностью притягивать золотые частицы, обволакивая их. Процесс извлечения золота состоит из нескольких этапов:
- Используя особенность ртути, она помещается в специальные емкости, в которые потом засыпается порода.
- Благородный металл буквально изымается ртутью из общего содержимого емкости, после чего опустошенная порода удаляется.
- Чтобы освободить желтый металл из объятий белого, емкость нагревается и расслаивание происходит само собой.
Способ амальгамирования пользовался широкой популярностью, но постепенно был вытеснен более прогрессивными и безопасными методиками получения золота, не связанными с использованием высокотоксичной ртути.
Кучное выщелачивание
На данный момент – это самый применяемый и высокопродуктивный способ, позволяющий вести добычу золота даже из ранее переработанной руды, а также породы, признанной скудной на содержание драгоценных металлов. Использование цианида натрия обеспечивает преобразование золотых частиц (даже мельчайших) в цианистые соединения. В дальнейшем, с помощью химических реакций металл выделяется и очищается от примесей.
Такая методика выщелачивания золота дает возможность более полной переработки золотоносной руды и делает реальным новое использование старых месторождений и оставленных ранее разработок.
Метод вытравливания золота из изделий
Вытравливания золота из изделий
Этот способ не является промышленным, но находит применение при извлечении драгметалла из старых радиодеталей, позолоченных изделий бытового и хозяйственного назначения. В основе метода вытравливания лежит химическая инертность искомого элемента. Для достижения успеха необходимо собрать крупную партию вышеперечисленных предметов, отделить золотосодержащие элементы и поместить их в раствор концентрированной азотной и соляной кислоты, называемый «царская водка».
Особенностью этого раствора является способность растворять без остатка все металлы, кроме золота, поэтому результатом станет золотая пленка на поверхности жидкости. Она отделяется с помощью обычной ткани.
Обработка руды
Но это еще далеко не весь процесс добычи золота, а только его часть. Следующий этап: из руды нужно извлечь драгоценный металл.
| Производимые работы | Результат |
| Сначала большие куски породы дробятся. | Они уменьшаются до размера крупных песчинок. |
| Потом добавляется цианистый раствор и все перемешивается. | Получается грязная, густая, жидкая смесь. Раствор цианида в присутствии воздуха высвобождает золото из породы и примесных металлов. |
| Как только процесс завершается — жидкость откачивается, а твердые частицы попадают в специальный резервуар. | Там продолжается реакция: оставшийся цианистый раствор вычленяет остальное золото. Тяжелые и крупные частицы оседают. |
| В насыщенный раствор добавляют цинк, который выделяет оставшееся золото из смеси. | Этот процесс — он называется «цианидное выщелачивание» — несмотря на высокие затраты, весьма выгоден золотодобывающим компаниям. При его применении из руды высвобождается до 98 % золота. |
Для дальнейшей очистки металл направляют в плавильную печь. Здесь золото смешивается с флюсом (специальным химическим коктейлем) и нагревается до полутора тысяч градусов. Результат: очищение примерно на 80 % от грязи и шлаков. Дальнейшая переплавка делает металл еще более чистым.
Ну, а затем его применяют в медицине, микроэлектронике, авиации, космонавтике и других отраслях промышленности. Из него льют банковские слитки знаменитого золотого стандарта — 999 пробы. Для ювелирных изделий крайне редко используют металл такой чистоты, поскольку он легко подвержен деформациям, что непрактично. В украшениях содержание золота обычно меньше, чем в банковских слитках — за счет добавочных металлов (лигатуры), которые делают сплав более прочным и даже меняют его цвет.
В мире остается все меньше и меньше руд, из которых можно относительно несложными способами извлекать золото. Пожалуй, только золотоносные конгломераты ЮАР позволяют такие методы. Во всех остальных странах добыча этого металла постоянно усложняется и технологизируется.
Производственные процессы в получении благородного металла
Кучный метод выщелачивания золота включает в себя ряд производственных процессов, итогом которых является выход чистого драгоценного продукта:
- после доставки золотоносной руды на предприятие по переработке, она помещается в мельницы, где измельчается до определенной фракции;
- после этого материал пропускается через сита и проходит этап окомкования, исключающий слипание фракций в крупные соединения;
- далее полученная масса направляется на выщелачивание с помощью цианида натрия и формируется в рудный штабель;
- следующим этапом является отделение отработанной руды от цианистых соединений металла путем сорбции;
- извлеченные золотосодержащие соединения отправляются на гальванизацию, где происходит предварительная очистка.
Завершением процесса является переплавка полученного осадка до выхода лигатурного сплава, который впоследствии выщелачивается от рудных остатков.
Флотационное обогащение
Флотационный способ обогащения золота получил распространение в 1930-ых годах. Сам термин «флотация» произошёл от английского слова «flotation», что в переводе значит плавание, всплывание. Такое название этот процесс обогащения золота получил, так как подразумевает разделение мелких твёрдых частиц в водной среде.
В основе технологии обогащения руды золота лежит избирательное закрепление минералов на границе раздела фаз и, как следствие, их смачиваемость.
Флотацию проводят в механических флотационных машинах в виде ванны из листовой стали, разделённой перегородками на несколько камер кубической формы. В аппарат подаётся смесь тонкоизмельчённой руды и жидкости вместе с особыми реагентами.
Через первую камеру машины она попадает на быстро вращающуюся мешалку – колесо с лопатками из твёрдой стали, которое вращается со скоростью 275-600 об/мин, параллельно засасывая воздух.
В результате вращения пульпа перемешивается с мелкими пузырьками воздуха. Золотосодержащие частицы под воздействием реагентов теряют способность смачиваться водой.
В результате они прилипают к пузырькам воздуха и в виде пены всплывают на поверхность камер флотационной машины, а ненужный материал остаётся в пульпе. «Золотую» пену обезвоживают, получая концентрат, который отправляется на сгущение и последующую переработку.
Флотационный способ относительно дорогой и при этом наносит определённый вред окружающей среде. Но его популярность продиктована универсальностью: флотационное обогащение применимо чуть ли не для всех минералов.
Добыча золота в холодное время года
Добывать золото в холодное время года проще чем летом
Большинство старателей отдали бы предпочтение добыче золота в теплое время года, когда результат обещает быть более ощутимым, а условия труда – гораздо комфортнее. Но в реальности поиск металла в зимний период или ранней весной имеет свои плюсы, которые нельзя игнорировать. Главное – знать, где искать. Для данного метода обязательно нужно взять охотничьи лыжи (не беговые), для передвижения по пересеченной местности.
Ценный металл обнаружить зимой в чистой, прозрачной воде и изъять гораздо проще, чем летом. Во время поиска нужно учитывать, что уровень рек в холодные месяцы сильно падает. Поэтому обычно неглубокие перспективные для поиска места в этот период становятся еще мельче и доступнее для исследования, а участки скал, ранее закрытые водой, начинают просматриваться над ее поверхностью.
Преимуществом является возможность заметить желтые отблески просто на поверхности скал (пригодится дополнительный инструмент для отбивания кусочков породы). К тому же зимой на скалах можно найти драгоценный металл в больших количествах, чем летом в песке.
Правильно выбранное место – основа успешного поиска заветного сокровища.
Химические и физические свойства металла
Этот драгоценный металл имеет следующие характеристики:
- Химические свойства. Золото не способно вступать в реакцию и подвергаться воздействию других агрессивных химических элементов. Т. е. этот металл не окисляется, что является одним из его достоинств.
- Физические свойства. Металл желтого цвета, довольно мягкий, но в то же время плотный, это и определяет значительный вес изделий из него.
В чистом виде металл хорошо обрабатывается, его легко:
- плавить, уже при температуре +1064°С оно легко меняет форму;
- ковать, из него можно создать очень тонкую пластину.
К главным недостаткам этого металла относится его незначительная твердость. Это приходится устранять, добавляя к веществу другие сплавы в виде меди, серебра, платины или стали.
