Добыча золота
Добыча золота — это извлечение золота из разбавленных руд с использованием комбинации химических процессов. Добыча золота производит около 3600 тонн в год, [1] и еще 300 тонн производится в результате переработки. [2]
С 20-го века золото в основном добывали цианидным способом путем выщелачивания руды раствором цианида . Затем золото может быть дополнительно очищено путем разделения золота , при котором другие металлы (в основном серебро ) удаляются путем продувки газообразного хлора через расплавленный металл. Исторически сложилось так, что мелкие частицы золота смешивались с ртутью , а затем концентрировались путем выпаривания ртути. Ртутный метод до сих пор используется на некоторых небольших предприятиях.
Виды руды
[ редактировать ]Золото встречается главным образом как самородный металл , т. е. само золото. Иногда его легируют в большей или меньшей степени серебром , которое называют электрумом . Самородное золото может встречаться в виде крупных самородков, мелких зерен или чешуек в аллювиальных отложениях или в виде зерен или микроскопических частиц (известных как цветные), внедренных в минералы горных пород. Другими формами золота являются минералы калаверит (AuTe), ауростибнит (AuSb 2 ) и малдонит (Au 2 Bi). Последние три, хотя и встречаются реже, чем самородное золото, могут медленно реагировать с цианидом и, следовательно, их трудно обрабатывать. [3] К другим золотосодержащим рудам относятся различные теллуриды ( сильванит , нагягит , петцит , креннерит ).
Некоторые загрязняющие вещества в рудах могут препятствовать экстракции золота цианидом. Эти мешающие агенты называются «рудами-прегробрабами». Например, золото может прочно связываться с углеродом, сопротивляясь обычному извлечению цианидов. Цианиды золота также связываются с некоторыми глинами. [3]
Концентрация
[ редактировать ]
В то время как романтическая картина добычи золота сосредоточена на самородках, реальность такова, что золото обычно добывается из руд, содержащих >10 частей на миллион металла. Таким образом, основной задачей является концентрация этого следового количества. [2]
Цианирование (и тиосульфат)
[ редактировать ]Основной технологией является цианидный процесс , при котором золото выщелачивается из руды путем обработки раствором цианида. Первым шагом является измельчение (измельчение) для увеличения площади поверхности и воздействия на золото экстрагирующего раствора. Добыча осуществляется методами отвального или кучного выщелачивания . В основном для этой цели цианид натрия производится в масштабах миллиарда тонн в год. «Черный цианид», загрязненная углеродом форма цианида кальция (Ca(CN) 2 ), часто используется из-за ее дешевизны. Сырую руду промывают с. 0,3% раствор цианида в воздухе, часто многократно, а водный экстракт собирают и дополнительно очищают. Извлечение из раствора обычно включает адсорбцию на активированном угле, пульпы углероде в процессе .
Было доказано, что тиосульфатное выщелачивание эффективно для руд с высоким содержанием растворимой меди или руд, подвергающихся прег-роббингу .
Выщелачивание экстрагируемого выщелачиванием золота , или BLEG, также представляет собой процесс, который используется для проверки концентрации золота на участках, где золото может быть не сразу видно.
Амальгамация ртути
[ редактировать ]Амальгамирование с ртутью можно использовать для извлечения очень мелких частиц золота, а ртуть до сих пор широко используется в мелкомасштабной кустарной добыче во всем мире. [4] ртути и золота Ртуть образует амальгаму с более мелкими частицами золота, а затем золото концентрируется путем выпаривания ртути из амальгамы. Это эффективно при извлечении очень мелких частиц золота, но этот процесс опасен из-за токсичности паров ртути . Масштабное использование ртути прекратилось в 1960-х годах. Однако ртуть по-прежнему используется в кустарной и мелкомасштабной добыче золота (КМЗ). [5] Одним из механизмов использования ртути в гидравлической добыче является «подводный ток», при котором поток более мелких зерен направляется на медные пластины, покрытые ртутью. Высокие скорости потока, связанные с гидравлической добычей, вызывают размывание ртути, изнашивание частиц ртути, что способствует потере ртути в окружающую среду. [6]
Более 10 000 000 фунтов (4 500 000 кг) ртути загрязнили окружающую среду в Калифорнии в результате россыпной добычи в конце девятнадцатого и начале двадцатого веков. Добыча на штампованной фабрике привела к дополнительному загрязнению ртутью на 3 000 000 фунтов (1 400 000 кг). [6] Загрязнение ртутью водоемов Калифорнии является серьезной современной экологической проблемой. [6] как и загрязнение подземных вод , в основном неорганической ртутью. [7]
Процессы тугоплавкого золота
[ редактировать ]
«Упорная» золотая руда — это руда, в которой ультрамелкие частицы золота рассеяны по минералам, содержащим золото. Эти руды по своей природе устойчивы к извлечению с помощью стандартных процессов цианирования и адсорбции углерода. Эти упорные руды требуют предварительной обработки, чтобы цианирование было эффективным для извлечения золота. Упорная руда обычно содержит сульфидные минералы, органический углерод или и то, и другое. Сульфидные минералы представляют собой непроницаемые минералы, которые задерживают частицы золота, что затрудняет образование комплекса с золотом в выщелачивающем растворе. Органический углерод, присутствующий в золотой руде, может адсорбировать растворенные комплексы золота с цианидами почти так же, как активированный уголь. Этот так называемый уголь «прег-робба» вымывается, поскольку он значительно мельче, чем сита для улавливания углерода, обычно используемые для улавливания активированного угля. [3]
Варианты предварительной обработки упорных руд включают:
- Обжарка
- Биоокисление, такое как бактериальное окисление
- Окисление под давлением
- Процесс Альбиона
Процессам переработки упорных руд может предшествовать обогащение (обычно сульфидная флотация). Обжиг используется для окисления серы и органического углерода при высоких температурах с использованием воздуха и/или кислорода. Биоокисление предполагает использование бактерий, которые способствуют реакциям окисления в водной среде. Окисление под давлением — это водный процесс удаления серы, осуществляемый в автоклаве непрерывного действия, работающем при высоких давлениях и несколько повышенных температурах. В процессе Альбион используется сочетание ультратонкого измельчения и атмосферного автотермического окислительного выщелачивания.
Аффинаж и расставание золота
[ редактировать ]Разделение — это процесс очистки золота до коммерческого стандарта, обычно ≥99,5%. Удаление серебра представляет особый интерес, поскольку эти два металла часто очищаются совместно. Стандартная процедура основана на процессе Миллера . Разделение достигается путем пропускания газообразного хлора в расплавленный сплав. Этот метод практикуется в больших масштабах (например, 500 кг). Принцип метода основан на благородстве золота: при высоких температурах оно не реагирует с хлором, в отличие от практически всех загрязняющих металлов. Таким образом, в ц. При температуре 500 °C, когда газообразный хлор пропускают через расплавленную смесь (опять же, в основном золото), сверху образуется шлак низкой плотности, который можно декантировать из жидкого золота. Из этого шлака можно извлечь хлорид серебра и другие драгоценные металлы. Слой шлака часто разбавляют флюсом, например бурой, для облегчения отделения. [2]
Существуют альтернативные методы разделения золота. Серебро можно выборочно растворить, кипячение смеси с 30% азотной кислотой — процесс, который иногда называют инквартацией. Аффинирование — это в значительной степени устаревший процесс удаления серебра из золота с использованием концентрированной серной кислоты . [8] электролиз с использованием процесса Вольвилля Еще одним подходом является .
История
[ редактировать ]
Плавка золота началась где-то около 6000–3000 лет до нашей эры. [9] [10] [11] Согласно одному источнику, эту технику начали использовать в Месопотамии или Сирии. [12] В Древней Греции Гераклит . на эту тему писал [13]
По данным де Лесерды и Саломонса (1997), ртуть впервые начали использовать для добычи примерно в 1000 году до нашей эры. [14] по данным Мича и др. (1998), ртуть использовалась для получения золота вплоть до последнего периода первого тысячелетия. [15] [16] [17] [18]
Техника, известная Плинию Старшему, заключалась в экстракции путем измельчения, промывания и последующего нагревания с измельчением полученного материала в порошок. [19] [20] [21]
Индустриальная эпоха
[ редактировать ]Как и все металлы, золото нерастворимо в воде. Однако золото обладает отличительными свойствами: в присутствии ионов цианида оно растворяется в присутствии кислорода (или воздуха). Об этом преобразовании сообщил в 1783 году Карл Вильгельм Шееле , но только в конце 19 века реакции стали использовать в коммерческих целях. Расширение добычи золота в Ранде Южной Африки начало замедляться в 1880-х годах, поскольку новые обнаруживаемые месторождения, как правило, представляли собой пиритовую руду . Золото из таких руд было трудно извлечь.
В 1887 году Джон Стюарт Макартур , работая в сотрудничестве с братьями доктором Робертом и доктором Уильямом Форрестом в компании Теннант в Глазго , Шотландия , разработал процесс Макартура-Форреста для добычи золотых руд. Путем суспендирования измельченной руды в растворе цианида удалось извлечь до 96 процентов золота. [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28]
Впервые этот процесс был использован в больших масштабах в Витватерсранде в 1890 году, что привело к буму инвестиций по мере открытия более крупных золотых рудников. В 1896 году Бодлендер подтвердил, что для этого процесса необходим кислород, в чем Макартур сомневался, и обнаружил, что перекись водорода . в качестве промежуточного продукта образуется [29]
Метод, известный как кучное выщелачивание, был впервые предложен в 1969 году Горным бюро США . [30] и использовался до 1970-х годов. [31]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ "Поставлять" . Всемирный совет по золоту . Архивировано из оригинала 13 апреля 2023 г. Проверено 13 апреля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с Реннер, Герман; Шламп, Гюнтер; Холлманн, Дитер; Люшоу, Ганс Мартин; Тьюс, Питер; Рото, Джозеф; Дерманн, Клаус; Кнедлер, Альфонс; Хехт, Кристиан; Шлотт, Мартин; Дризельманн, Ральф; Питер, Катрин; Шиле, Райнер (2000). «Золото, золотые сплавы и соединения золота». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a12_499 . ISBN 3527306730 .
- ^ Jump up to: а б с Ла Бруа, СР; Линге, Х.Г.; Уокер, GS (1994). «Обзор добычи золота из руд». Минеральное машиностроение . 7 (10): 1213–1241. дои : 10.1016/0892-6875(94)90114-7 .
- ^ «Золотодобыча – Добыча золота – Промывка, амальгамация, выщелачивание, плавка» . геология.com. Архивировано из оригинала 16 августа 2013 г. Проверено 20 марта 2008 г.
- ^ Фейджу, MDA, Уокер, TR (2018). Переписка с редактором по вопросу: Воздействие кустарной и мелкомасштабной добычи золота в Мадре-де-Дьос, Перу: Стратегии управления и смягчения последствий. Международная организация окружающей среды, 111, 133–134. doi:10.1016/j.envint.2017.11.029
- ^ Jump up to: а б с Альперс, Чарльз А.; Хунерлах, Майкл П.; Мэй, Джейсон Т.; Хотем, Роджер Л. (ноябрь 2005 г.). «Загрязнение ртутью в результате исторической добычи золота в Калифорнии» . Министерство внутренних дел США, Геологическая служба США. Информационный бюллетень 2005-3014 гг., версия 1.1 . Проверено 1 февраля 2024 г.
- ^ «Информационный бюллетень о подземных водах по ртути (Hg)» (PDF) . Калифорнийские советы по водоснабжению . Калифорнийское агентство по охране окружающей среды, штат Калифорния. Октябрь 2017 года . Проверено 1 февраля 2024 г.
- ^ Этрис, Сан-Франциско (2010). «Серебро и серебряные сплавы». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . дои : 10.1002/0471238961.1909122205201809.a01.pub3 . ISBN 978-0471238966 .
- ^ Gold Field Mineral Services (GFMS) - (goldavenue.com) и Я Подлеска и Т. Грин - goldavenue. Архивировано 1 апреля 2002 г. на Wayback Machine. Проверено 1 июля 2012 г.
- ^ Факультет материаловедения и инженерии Университета Карнеги-Меллона - «История металлов» . Архивировано из оригинала 11 декабря 2008 г. Проверено 12 сентября 2008 г. Проверено 1 июля 2012 г.
- ^ Дж. Лейк - Исторический словарь Месопотамии. Архивировано 14 мая 2023 г. в Wayback Machine Scarecrow Press, 16 декабря 2009 г. Проверено 01 июля 2012 г., ISBN.0810863243
- ^ RJ Forbes - Исследования в области древних технологий, том 1. Архивировано 13 мая 2023 г. в архиве Wayback Machine Brill, 1993 г. Проверено 1 июля 2012 г.
- ^ MY Treister - Роль металлов в истории Древней Греции. Архивировано 13 мая 2023 г. в Wayback Machine BRILL, 1996 г. Проверено 1 июля 2012 г. ISBN 9004104739
- ^ B Лоттермозер - Шахтные отходы: характеристика, обработка и воздействие на окружающую среду. Архивировано 13 мая 2023 г. в Wayback Machine Springer, 2 августа 2010 г. Проверено 22 июля 2012 г. ISBN 3642124186
- ^ Р. Эйслер - Опасность ртути для живых организмов. Архивировано 13 мая 2023 г. в Wayback Machine CRC Press, 14 марта 2006 г. Проверено 21 июля 2012 г. ISBN 0849392128
- ^ (вторичное) Л Друде Де Ласерда, В. Саломонс - Ртуть из добычи золота и серебра: химическая бомба замедленного действия? Архивировано 13 мая 2023 г. в Wayback Machine Springer, 1998 г. Проверено 21 июля 2012 г. ISBN 3540617248
- ^ (вторичный) Гвидо Кюстель - Процессы добычи серебра и золота в Неваде и Калифорнии. Архивировано 13 мая 2023 г. в Wayback Machine FD Carlton, 1863 г. Проверено 21 июля 2012 г.
- ^ (вторичный) Тиллох - Философский журнал, том 52. Архивировано 14 мая 2023 г. в Wayback Machine. Проверено 21 июля 2012 г.
- ^ Дж. М. Стиллман - История алхимии и ранней химии [ постоянная мертвая ссылка ] Kessinger Publishing, 1 января 2003 г., дата обращения 22 июля 2012 г.
- ^ (основной источник «Плиний») S Венейбл - Золото: Культурная энциклопедия. Архивировано 14 мая 2023 г. в Wayback Machine ABC-CLIO, 2011 г. Проверено 22 июля 2012 г. ISBN 0313384312
- ^ (вторичный) Страница M - Первая глобальная деревня: как Португалия изменила мир. Архивировано 14 мая 2023 г. в Wayback Machine Leya, 2006 г. Проверено 22 июля 2012 г. ISBN 9724613135
- ^ «Методы восстановления золота II» . Рио Суэрте Голд . 14 мая 2013 г. Архивировано из оригинала 16 ноября 2020 г. . Проверено 24 июля 2014 г.
- ^ Л. Гмелин - Справочник по химии, том 8. Архивировано 13 мая 2023 г. в Wayback Machine. Напечатано для Кавендишского общества, 1853 г. Проверено 21 июля 2012 г.
- ^ Р.Г. Баутиста (ТБ Дрю) (10 апреля 1974 г.). Достижения в области химического машиностроения, Том 9 . Академическое издательство, 1974. ISBN. 0120085097 . Архивировано из оригинала 13 мая 2023 г. Проверено 21 июля 2012 г.
- ^ WH Brock - Уильям Крукс (1832-1919) и коммерциализация науки. Архивировано 13 мая 2023 г. в Wayback Machine Ashgate Publishing, Ltd., 2008 г. Проверено 17 июля 2012 г. ISBN 0754663221
- ^ Р. Эйслер - Энциклопедия Эйслера по экологически опасным приоритетным химическим веществам. Архивировано 14 мая 2023 г. в Wayback Machine Elsevier, 8 августа 2007 г. Проверено 17 июля 2012 г. ISBN 044453105X
- ^ Дж. Пак - Цианидный процесс извлечения золота. Архивировано 14 мая 2023 г. в Wayback Machine C. Griffin, Limited, 1820 г. Проверено 17 июля 2012 г.
- ^ Дж. Марсден, I House (2006). Химия извлечения золота . МСП, 5 июня 2006 г. ISBN. 0873352408 . Архивировано из оригинала 13 мая 2023 г. Проверено 17 июля 2012 г.
- ^ Хабаши, Фатхи. Последние достижения в золотометаллургии. Архивировано 30 марта 2008 г. в Wayback Machine.
- ^ Р. Эйслер (первоначально взято из книги «Марсден и Хаус »)
- ^ GW Ware - Обзоры загрязнения окружающей среды и токсикологии. Архивировано 13 мая 2023 г. в Wayback Machine Springer, 15 июля 2004 г. Проверено 17 июля 2012 г. ISBN 0387208445