Кажется, обогащение золотой руды или содержащего драгоценный металл песка должно проходить очень просто, ведь у золота высокая удельная плотность. Как раз благодаря этому свойству драгметалла и образуются россыпные месторождения — пласты песка с высоким содержанием полезного минерала. Казалось бы, все, что остается, — довести начатое природой до конца, применив метод гравитационного обогащения и отделив пластинки золота от других минералов. Оказывается, не все так просто: если золотинки мелкие, концентрат получается недостаточно чистым.
Стоит отметить, что в мире разработаны еще не все коренные месторождения золота — так называют места образования этого металла в земной коре под действием древних магматических процессов. Для извлечения руды из скальных пород существуют специальные сложные методы. Для каждого типа руды он свой. Но в любом случае в качестве первой ступени около трети горно-обогатительных фабрик, работающих с золотом, применяют именно гравитационный процесс. А уж потом — все остальные.
Амальгамация: технология римлян
Самый древний, появившийся еще 2 тыс. лет назад метод извлечения золота из концентрата с помощью ртути называется амальгамацией. Он основан на способности ртути смачивать золото — жидкий металл вбирает его в себя, а другие минералы оставляет на месте. Затем ртуть пропускают через фильтр, фильтрат выпаривают и в остатке получают золото. Этот древний метод применяют, если частицы золота мельче 1 мм. Для повышения эффективности первичный концентрат сначала обрабатывают раствором азотной кислоты, чтобы смыть с зерен золота пленку сульфидов. И хотя пары ртути ядовиты, технологию применяют по сей день.
На современных предприятиях при амальгамации используют оборудование, сводящее к минимуму вредное воздействие ртути на человека. Однако такие фабрики есть далеко не во всех золотодобывающих странах, и их укомплектованность современным щадящим оборудованием зависит от местных законов страны и интересов самих компаний.
Цианирование: полезный яд
Со временем процесс амальгамации практически вытеснило цианирование: обработка гравитационного золотого концентрата или просто дробленой руды цианидами калия, натрия, кальция. Преимущество такого метода заключается в том, что его можно применять прямо на месторождении — тогда это называют кучным выщелачиванием. Прямо на открытом воздухе раздробленную руду укладывают на наклонное гидроизоляционное основание и распыляют на нее раствор цианида. Он выщелачивает золото и стекает в пруд-отстойник. И уже там с применением активированного угля, цемента или сернистого натрия производят осаждение металла.
Красивый, простой, проверенный временем метод — так в еще XVII веке добывали медь. Однако он не работает для руд с содержанием углеродистых веществ, сульфидов меди и сурьмы. Не эффективен он и в случае, когда золото тонко вкраплено в сульфидные минералы. А вот для подготовленных другими методами концентратов цианирование применяют часто.
Флотация: метод золотой пены
Если в золотой руде много сульфидов, для их отделения применяют метод флотации. Руду мелко дробят до размера частиц в 0,1 мм, 0,2 мм и даже 0,075 мм, а затем прогоняют через установку для гравитационного обогащения, удаляя легкие минералы. Полученный концентрат обрабатывают реагентом на основе соснового масла с различными добавками и перемешивают в чане с водой. Реагент создает пузырьки, которые прилипают именно к пластинкам золота и поднимают их наверх. В результате в емкости образуется пена, содержащая драгоценный металл. Ее сливают, получая концентрат с высоким содержанием золота.
Эта операцию повторяют несколько раз, но в итоге полученный материал все равно подвергают цианированию.
Бактериальное выщелачивание: очень вкусные сульфиды
Иногда золото в руде находится в виде тонких вкраплений в сульфиды. Настолько тонких, что дроби не дроби, а отделить минералы друг от друга не получается. Месторождений с таким золотыми рудами на нашей планете около 40%. Чтобы обогащать добытое на них сырье, используют бактерии, питающиеся сульфидами. Раствор с бактериями смешивают с измельченной рудой или первичным концентратом, и через некоторое время микроорганизмы очищают золото. Не идеально, но достаточно для дальнейшей обработки концентрата методом цианирования.
В теплом климате такой метод применяют на открытом воздухе прямо на месторождениях, как и кучное выщелачивание. Но холод бактерии не любят, так что чаще они трудятся в чанах на горно-обогатительных фабриках.
Подземное выщелачивание: без шахт и карьеров
Это выглядит как магия: в одну скважину закачивают выщелачивающий раствор, а из другой он выходит уже обогащенный золотом. Карьеры, шахты, штольни становятся просто не нужны. Дробить руду или проводить гравитационное обогащение — тоже без надобности. Увы, подземное скважинное выщелачивание можно применять лишь на месторождениях определенного типа. На таких, где частицы золота распределены в рыхлой породе, например, в погребенных россыпях. Погребенными их назвали, поскольку поверх древней золотой россыпи со временем отложились другие горные породы. В этом случае нужно, чтобы снизу был ненарушенный водоупорный горизонт. Иначе выщелачивающий раствор просто уйдет в глубину.
Актуален такой метод и на месторождениях коры выветривания, когда золото залегает в разрушенных горных породах. И даже на коренных месторождениях, где скальные породы содержат трещины, а в них как раз и сконцентрирован драгоценный металл.
В качестве реагентов для подземного выщелачивания используют хлор-хлоридные растворы. Почему не цианиды? Ведь, казалось бы, закачивание последних под землю было бы не менее эффективно, а разлагаются цианиды достаточно быстро. Однако добывающие организации опасаются общественного осуждения и протестов экологов, поэтому цианиды как возможные реактивы не рассматривают.
Метод подземного выщелачивания применяют в том числе и в России на Урале. Например, на Маминском месторождении (Свердловская область) оно позволяет извлекать золото из руды с содержанием 0,75 г на тонну. При обычной добыче такие содержания считаются забалансовыми, то есть невыгодными для извлечения.
А в конце — на переплавку
Остается добавить, что в конце процесса обогащения чистое золото все равно не получается. Конечный продукт горно-обогатительных комбинатов — это на самом деле так называемый сплав доре, содержащий примесь серебра. Его в виде слитков передают на аффинажные фабрики, где очищают, используя уже металлургические методики. И если сплав доре недостаточно чист, аффинажная фабрика штрафует поставщика.