16821

Технологии добычи золота

Научная статья

География, геология и геодезия

Технологии добычи золота. В настоящее время золото добывают главным образом из руд причем не только золотых но и таких в которых основными полезными ископаемыми являются другие цветные металлы в частности медь цинк серебро свинец. В этом случае золото рассматривает...

Русский

2013-06-25

52 KB

54 чел.

Технологии добычи золота.

В настоящее время золото добывают главным образом из руд, причем не только золотых, но и таких, в которых основными полезными ископаемыми являются другие цветные металлы, в частности медь, цинк, серебро, свинец. В этом случае золото рассматривается как попутчик. Во всех промышленно развитых странах, например, широко практикуется добыча золота из медных и свинцово-цинковых руд. Так, в 1970 году в США таким путем было добыто 26 % от общей добычи золота. Такая же картина наблюдается во многих странах, где производится добыча цветных металлов, что в полной мере соответствует принятому сейчас в мировой практике направлению на комплексное использование минерального сырья. Содержание золота в рудах цветных металлов, как правило, значительно ниже, чем непосредственно в золотых рудах, однако издержки производства на его добычу этом могут быть несколько меньше. Необходимо отметить, что добыча золота в таком случае будет зависеть от спроса на другие цветные металлы. Так, в 80-е годы в США попутная добыча золота заметно сократилась в связи со снижением цен на медь.Значительное количество золота добывается сейчас в результате разработки серебряных месторождений; поскольку спрос на велик и имеет тенденцию к дальнейшему росту, то этот источник получения драгоценного металла более надежен. Такого рода чаще всего имеют эпитермальное происхождение.
При попутной добыче золота горные работы по существу остаются теми же, но процессы обогащения и металлургической руд становятся значительно сложнее, так как необходимо получить уже не один, а несколько металлов.
Россыпные месторождения также являются источником получения золота, но в последние несколько десятилетки в капиталистических странах их значение неуклонно снижалось. Всего лишь сто лет назад из россыпей добывали почти 90 % золота. В 70-е годы нашего столетия их доля составляла не более 3-5 %. В последние же годы в связи с повышением цен на золото и открытием новых россыпных месторождений, в первую очередь в Бразилии, значение россыпей как поставщиков драгоценного металла в капиталистических странах возросло до 14-15%. Вполне может быть, что и в дальнейшем сохранится некоторый рост россыпной золотодобычи, однако несомненно, что главное сегодня — разработка коренных месторождений.
Существует еще один источник поступления золота — так называемого вторичного металла. Конечно, этот источник по своим масштабам пока невелик, однако по мере расширения сферы промышленного использования золота его значение будет возрастать.
Вторичным называют золото, получаемое в результате переработки вышедших из строя или отслуживших свой век изделий, в составе которых (в любых количествах) имеется золото.
Золото коренных месторождений заключено чаще всего в кварцевых жилах, толщина (мощность) которых, а также угол залегания и длина, могут быть самыми различными. Различны также размеры золотых включений и их количество. Толщина кварцевой жилы может достигать нескольких десятков метров или быть менее 10 см. Правда, в последнем случае говорят уже не о жиле, а о прожилке. Жилы могут быть одиночными или залегать целыми семействами. Бывают случаи, когда множество мелких жил и прожилков образуют целую рудную зону.
Разработка жильных месторождений — одна из самых трудоемких работ в горном деле. Жилы толщиной менее 1 м горняки и геологи называют “тонкими”. Чем тоньше жила, чем изменчивей ее конфигурация и угол залегания, тем сложнее ее разрабатывать. Положение осложняется еще и тем, что выемку надо производить без потерь, т.е. по возможности более полно, так как ценность золотой руды очень высока. По этим причинам подземная разработка жильных месторождений золота очень трудоемка, а системы разработки менее эффективны, чем, например, при эксплуатации угольных или железорудных месторождений. При разработке золоторудных жил наиболее часто применяются системы разработки с магазинированием, при которых отбитая в блоке руда выпускается не сразу, а частично, так, чтобы она накапливалась в выработанном пространстве и с накопленной (замагазинированной) руды можно было бурить шпуры для отбойки следующего слоя. Свободное пространство между отбитой рудой и неотбитым рудным массивом должно быть достаточным для размещения людей и бурильных машин. Замагазинированная руда одновременно поддерживает боковые породы. В тех случаях, когда эти породы очень неустойчивы, обрушаются и обедняют (разубоживают) руду, приходится применять еще более трудоемкие системы разработки — с закладкой выработанного пространства или с распорным креплением. Небольшие размеры горных выработок, обусловленные незначительной мощностью золотосодержащих жил, не дают возможности применять на подземных работах мощную самоходную технику, поэтому до сих пор многие производственные процессы выполняются при помощи ручных механизмов, а производительность труда рабочих обычно невысокая. Во всяком случае, она уступает производительности труда рабочих на угольных шахтах или рудниках черной металлургии.
Положение несколько меняется, когда мощность жилы возрастает до 2-3 м и более. В этих случаях (довольно редких) для отбойки руды можно применить глубокие скважины, использовать более эффективные системы разработки и т.д.
Самые благоприятные условия для подземной разработки появляются тогда, когда множество мелких жил и прожилков образуют мощную рудную зону, разрабатывать которую можно с применением самых эффективных систем и самоходного оборудования. Однако при этом приходится вынимать большие объемы пустой породы, которая разубоживает руду. При отработке таких зон среднее содержание золота в руде обычно невысокое.
Золоторудные месторождения часто бывает невыгодно разрабатывать открытым способом. Тонкие рудные жилы, как правило, круто уходят вглубь, что затрудняет доступ к полезному ископаемому при открытой разработке, так как с глубиной на каждую тонну руды приходится все большее и большее количество пустых пород. Число, показывающее, во сколько раз больше вынимают пустых пород, чем руды, горняки называют коэффициентом вскрыши.
Открытая разработка в горном деле считается наиболее прогрессивной и ее удельный вес неуклонно возрастает во всех странах, однако в практике добычи золота широко применяют подземные разработки, так как коэффициент вскрыши при открытой разработке тонкожильных месторождений был бы слишком велик. Поэтому открытых рудников в золотодобывающей промышленности не так уж много — это “Кортез” и “Карлин” в США, “Гренайэл” в Канаде и некоторые другие. Один из крупнейших карьеров (открытых рудников) находится в Доминиканской республике. Его годовая добыча — почти 10 т золота.
Трудность разработки коренных месторождений золота связана еще и с большой крепостью пород, прежде всего кварца, из которого чаще всего состоят жилы, в некоторых случаях в верхних, так называемых “окисленных” участках месторождения кварц бывает сильно разрушен в результате выветривания, но с увеличением глубины разработки его крепость возрастает. Затрудняет разработку и изменчивость угла падения рудных жил, которая требует дополнительных затрат на разведку и нередко заставляет уже в процессе эксплуатации пересматривать многие технологические решения.
Производительность золотодобывающих рудников значительно уступает не только железорудным и угольным шахтам, но и многим рудникам, разрабатывающим месторождения цветных металлов. Чтобы добыть 1 кг золота при его содержании в тонне руды 4-5 г (такое содержание характерно в настоящее время для многих месторождений, разрабатываемых в капиталистических странах), нужно отбить, выдать на поверхность и переработать 200-250 т руды; для получения 1 т золота нужно разработать 200-250 тыс. т руды.
Из этого огромного количества руды надо как-то выделить то небольшое количество золота, которое в ней содержится, и сделать это так, чтобы в процессе выделения (обогащения) не потерять драгоценный металл.
Если говорить о существе обогащения золотых руд, то оно почти не отличается от того, которое было во времена Агатархида, Плиния, Бируни и Агриколы. Исчерпывающую характеристику его сущности дал Бируни: “Когда золото соединено с камнем, оно нуждается в размоле и его размалывают на мельничных жерновах, хотя толчение его при помощи толчеи вернее и лучше обеспечивает его качество… когда золотая руда истолчена или перемолота, его (золото) отделяют промывкой от породы, и затем золото собирается посредством ртути, после этого оно отжимается в куске кожи. Оставшаяся ртуть удаляется выпариванием”.
Дробление, измельчение, промывка, амальгамация — все эти рации существуют и в наше время, однако, производятся они с помощью гораздо более совершенных технических средств. В этом отношении примитивную толчею, например, смешно сравнивать с современными дробилками и шаровыми или стержневыми мельницами и мельницами самоизмельчения. Но существо процесса осталось тем же.
Для дробления и измельчения руд современная промышленность изготавливает мощные и тяжелые установки, занимающие много места, требующие громоздких фундаментов, расходующие большое количество электроэнергии. Первоначально руда попадает в дробилки, которые можно загружать кусками размером до 1,5-2 м. Проходе через ряд последовательно расположенных различных по устройству дробилок, руда измельчается до 8-9 мм. Если включения золота в руде малы, то в дальнейшем продолжается ее измельчение, в результате которого частицы руды достигают размеров, равных сотым долям миллиметра. Весь этот процесс называется подготовкой руды, он весьма трудоемок и дорогостоящ, особенно для крепких руд.
Во время дробления выделяется огромное количество кварцевой пыли, очень вредной для здоровья человека. Подавление или улавливание этой пыли стоит немалых средств. Все это заставляет активно искать замену громоздким и тяжелым дробилкам. В настоящее время существует ряд предложений — дробление при помощи ультразвука, разрядов электрического тока, вибрации и т.д. Но пока многие золотоизвлекательные фабрики оснащены еще механическими дробилками, а любой средневековый горняк, очутись он на современном предприятии, сразу обнаружил бы знакомые ему механические методы подготовки руды к обогащению.
Процессы подготовки практически одинаковы для всех руд, независимо от того, какими способами производят дальнейшее извлечение полезного ископаемого.
В простейшем случае, когда самородное золото находится непосредственно в кварце и размеры эолотин не слишком малы, извлечение может производиться гравитационными методами. Эти методы в полном соответствии со своим названием основаны на более интенсивном осаждении тяжелых частиц золота в водной среде по сравнению со значительно более легкими частицами вмещающих пород. Основным гравитационным методом на золотоизвлекательных фабриках является отсадка в специальных отсадочных машинах. Кроме того, процесс обогащения включает концентрацию на сотрясательных столах или в концентраторах других типов, иногда обработку в спиральных или центробежных сепараторах и т.д. В результате обогащения получают концентрат — материал, в котором содержание золота на единицу массы во много раз выше, чем в исходной руде. В этом концентрате кроме золота есть и другие тяжелые минералы, содержащиеся в руде. Концентрат снова перерабатывают, но уже другими методами: чаще всего гидро-металлургическими (например, растворением в цианидах) или амальгамированием (обработкой ртутью).
После такой переработки из концентратов получают “черновое” золото. Оно еще в значительной степени засорено всевозможными примесями. Процесс дальнейшей очистки называют рафинированием, он производится уже на других предприятиях. Таким образом, конечным продуктом золотоизвлекательной фабрики и, в целом, золотодобывающего предприятия является чаще всего “черновое” золото.
В ряде случаев процесс обогащения золотой руды может быть гораздо сложнее описанного выше. Это случается, когда частицы находятся не в кварце, а в сульфидах (пирите, халькопирите и т.д.). Процесс обогащения значительно затрудняют мышьяк, углистые вещества, многие металлы. Особенно сложно обогащаются руды с очень мелкими включениями золота. Для высвобождения (раскрытия, как говорят специалисты) мельчайших золотин требуется очень тонкое измельчение. Если золотины к тому же покрыты пленкой оксидов железа (”рубашкой”), то резко снижается и эффективность гидрометаллургических операций.
Чем сложнее руда, тем сложнее и процесс обогащения. Для сульфидных руд применяют флотацию, при которой зерна полезного минерала (в нашем случае - золота) всплывают вместе с пузырьками воздуха и образуют пену на поверхности камер, которая отделяется от основной массы пульпы. Чтобы нужный минерал всплывал, его надо сделать несмачиваемым. Для этого в пульпу добавляют соду, известь, серную кислоту и другие реагенты в зависимости от состава руды.
Флотация применяется для так называемых “упорных” руд, которые не поддаются амальгамации и цианированию, а иногда для очень сложных по составу, например, золотосеребряных, золотоурановых и др.
Все золотоизвлекательные (обогатительные) фабрики по их технологической сложности можно очень упрощенно разделить на два типа: простые, включающие подготовку, гравитацию, цианирование (или амальгамацию), и сложные, которые дополнительно используют методы флотации, обжига концентратов, цианирование полученного при этом “огарка” и др. Обжиг, в частности, нужен для удаления примесей, мешающих растворению золота в цианидах, особенно мышьяка, содержащегося в сульфидах. Сущность обжига состоит в окислении некоторых элементов и повышении пористости сульфидов, что облегчает их отделение от золота. Обжиг требует громоздкой аппаратуры, выдерживающей нагрев до температуры 600-700°С.. Его осуществляют в различных печах, в том числе электронагревательных. В последние годы променяют и печи кипящего слоя.
Наиболее прогрессивным способом обработки концентрата в настоящее время считается цианирование. Ведутся исследовательские работы в направлении совершенствования и интенсификации обработки—в области сорбции золота (поглощения золота специальными веществами — сорбентами из пульп и растворов) с использованием активированного угля или синтетических смол и др.
Не утратила еще своего значения и амальгамация. За счет технических усовершенствований она успешно применяется, например, на руднике “Хоумстейк” в Южной Дакоте (США). Если сравнить амальгамацию и цианирование, то предпочтение следует отдать последнему, которое появилось всего примерно 150 лет назад и, по-видимому, своих возможностей полностью еще не раскрыло.
Амальгамация же производилась еще за 2000 лет до н.э., о ней писал известный нам Плиний старший. “Все вещества всплывают в ртути, кроме золота, которое является единственным веществом, которое ртуть к себе притягивает”.
Процесс амальгамации очень прост, но у него есть очень серьезный недостаток — ртуть весьма ядовита. Ядовиты и цианиды, к тому же при цианировании очень сложен процесс очистки сточных вод золотоизвлекательных фабрик. Так что если говорить объективно, то оба процесса желательно было бы заменить более безвредными.
Очистка промышленных стоков золотоизвлекательных фабрик приобрела сегодня очень большое значение в связи с необходимостью охраны природы. Количество вредных веществ, с которыми приходится иметь дело на золотоизвлекательных фабриках, особенно велико, поэтому во всем мире проблемой очистки сточных вод в золотодобывающей промышленности занимаются весьма серьезно. Применяется оборотное водоснабжение, включающее системы отстойников, откуда вода снова возвращается для участия в технологическом процессе; для нейтрализации вредных примесей используют различные реагенты и т.д.
Постоянное совершенствование процесса обогащения идёт во многих направлениях. Много нового внесено в металлургическую переработку. Обогатительные фабрики оснащены сейчас специальными цехами цианирования, обжига; широкое применение стала находить сорбционная технология и т.д.
Все это вполне современные и сложные процессы. Однако следует заметить, что уже слишком долго сохраняется традиционная схема подготовки руды к обогащению, разработанная еще нашими далекими предками. И если в горном деле уже наметился некоторый отход от традиционных способов (например, подземное выщелачивание, скважинная гидродобыча и др.), то в области рудоподготовки пока этого незаметно.
Хочется верить, что со временем существующая технология дробления и измельчения руд будет все-таки заменена более современными процессами.
Надо сказать, что во всем мире остается все меньше и меньше руд, которые можно обрабатывать по простейшей схеме. Исключением являются золотоносные конгломераты ЮАР. Во всех остальных странах схемы обогащения золотых руд постоянно усложняются.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5475. Сырьё, вода и энергия в промышленности 432.5 KB
  Сырьё, вода и энергия в промышленности. План: Промышленные сырьевые ресурсы, их характеристика. Вода в промышленности. Производство и потребление энергии. Основные тенденции развития энергетики РФ на рубеже 21 века. Сырьевая база и структу...
5476. Коммутация в цифровых сетях 532.5 KB
  Коммутация в цифровых сетях Для предприятий малого и среднего бизнеса коммуникации на основе передачи данных, голоса и видео является критически важной составляющей ведения бизнеса. Следовательно, правильно спроектированная ЛВС (LAN) - это фунд...
5477. Історія економіки та економічної думки. Конспект лекцій 999.5 KB
  Історія економіки та економічної думки Предмет курсу, метод та функції Економічне життя суспільства є надзвичайно багатогранним. Його вивчає система економічних наук, яка об'єднує науки про загальні закони економічного розвитку, галузеві економ...
5478. Общая характеристика стратегического управления 64 KB
  Общая характеристика стратегического управления Значение стратегического управления в общем менеджменте. Основные этапы развития менеджмента. Содержание и характеристика стратегического менеджмента. Значение стратегического у...
5479. Теория предела. Числовые последовательности. 227.5 KB
  Теория предела. Числовые последовательности. Функция, заданная на множестве натуральных чисел, называется числовой последовательностью. Т.е., если каждому натуральному числу n поставлено в соответствие определенное число, то говорят, что зада...
5480. Информационно-коммуникационные сети. Курс лекций 2.23 MB
  Инфо-коммуникационные сети Лекция 1. Сети связи, их характеристики, место корпоративных сетей В соответствии с ФЗ О связи сеть связи – это технологическая система, включающая в себя средства и линии связи. В научной литературе дается др...
5481. Особенности организации труда 77.5 KB
  Теоретические основы организации труда. Основные понятия организации труда. Организация труда или организационные отношения - это форма, в которой реализуются экономические результаты трудовой деятельности. Поэтому организация труда...
5482. Анатомо-физиологические особенности и морфофункциональное обеспечение двигательной активности детей 102.5 KB
  Анатомо-физиологические особенности и морфофункциональное обеспечение двигательной активности детей План Закономерности роста и развития детей Анатомо-физиологические особенности Внутриутробное развитие двигательной активности...
5483. Атмосфера. Ее происхождение и ионизация 424.5 KB
  Атмосфера Атмосфера - воздушная оболочка Земли (самая внешняя из земных оболочек), находящаяся в непрерывном взаимодействии с остальными оболочками нашей планеты, постоянно испытывающая влияние космоса и прежде всего влияние Солнца. Масса атмос...