Процесс извлечения золота из песков, независимо от способа их добычи, слагается из следующих основных операций: разрыхления, грохочения, получения концентратов, доводки концентратов и удаления хвостов обогащения.
Пески, представляющие собой массу с большим количеством комьев, сцементированных пластичной глиной, до поступления на шлюз должны быть предварительно разрыхлены до такой степени, чтобы все, даже самые мелкие зерна золота полностью освободились от обволакивающих их глинистых частиц пустой породы. Это достигается превращением сухих песков в пульпу, т. е. в смесь минеральных зерен и воды.
Одна из важных предварительных операций обогатительного комплекса — грохочение песков. Оно нужно для того, чтобы выделить из общей массы песков крупную фракцию, не содержащую золота, и удалить ее в хвосты.
Разрыхление и грохочение — это лишь подготовительные процессы, предшествующие основной операции обогащения — получению концентратов.
Концентрат содержит зерна не только золота, но и сопутствующих ему тяжелых минералов — магнетита, ильменита и др. Эти так называемые черные шлихи удаляют вторичной обработкой концентрата и окончательной доводкой, в результате которой получают шлиховое чистое золото.
Барабанный грохот: I, II, III — классы крупности.
В течение долгого времени для окончательного извлечения золота широко применялась амальгамация — улавливание золота ртутью. Особо важное значение имел этот способ для извлечения золота из руд. Это самый старый способ и в то же время наиболее простой.
Прежде считалось, что амальгамация заключается в способности золота растворяться в ртути с образованием амальгамы. Однако это ошибочное представление не помешало широкому применению амальгамации в древности. Установлено, что при обыкновенной температуре в ртути растворяется всего 0,2 % золота. Из чего же состоят золотые амальгамы?
Они состоят из избыточного количества жидкой ртути (растворено золота не больше 0,2 %) и из твердых химических соединений золота с ртутью.
Процесс «вылавливания» золота ртутью вкратце состоит в следующем. Горная масса, богатая золотом, измельчается до зерна крупностью 0,2–0,3 мм. Собственно, такие частицы трудно назвать зернами: ведь их трудно рассмотреть без большого увеличения. Затем смешивают измельченный продукт с ртутью. И тут ртуть выполняет самую главную свою работу: капли жидкого металла улавливают мелкие частички золота и тянут их на дно чаши. Так, масса вмещающих золото пород «обеззолачивается», становится бесполезной и ее удаляют.
Смесь двух металлов — жидкого и тяжелого снимают со дна чаши, золото отделяют и ртуть вновь пускают в работу.
Золото можно растворять в цианистом натрии или калии. На основании этого вывода в 1889 г. был разработан цианистый процесс, позволяющий почти полностью, без потерь, извлекать золото. (Цианистый натрий или калий растворяют золото не всегда, а только в присутствии кислорода). Первый цианистый завод в России был построен на Березовском руднике на Урале.
Извлечение золота происходит следующим образом. В чаны загружают песок и заливают его цианистым раствором, который свободно проходит через всю толщу песка и растворяет золото. Растворы, содержащие золото, подвергаются дальнейшей переработке (золото осаждают металлическим цинком), а «отработанные» пески выпускают через люк. Затем операции повторяются. Скорость просачивания раствора через песок различна и зависит от обрабатываемого материала. Удовлетворительной считают скорость просачивания 3–5 см в час.
Золотоносные растворы проходят затем через экстракторы — длинные узкие ящики, заполненные тончайшей цинковой стружкой толщиной 0,02—0,06 мм. На осаждение 1 г золота расходуется до 20 г цинка. Снимают осажденное золото 1–2 раза в месяц.
Золото — один из наиболее тяжелых минералов — не может подняться со дна сосуда с жидкостью на поверхность без «посторонней» помощи.
Иногда ему помогает химия. Как это происходит?
В воду вместе с рудой золота добавляют специальные реагенты, которые покрывают золотые крупинки тончайшей пленкой. Это предохраняет крупинки золота от смачивания водой. Наоборот, частицы вредных примесей — глины, гравия, кварца и др. пленкой не покрываются и «насыщаются» до отказа водой. Теперь золото подготовлено к «выдаче на гора». Транспортом служит… воздух. Именно воздух подается в раствор и при перемешивании образует тысячи маленьких воздушных пузырьков, которые, подобно микроскопическим воздушным шарам, устремляются вверх, на поверхность.
Не смоченные водой крупинки золота, сталкиваясь с пузырьками, прилипают к ним, а смоченные частицы породы остаются в растворе. На поверхности всплывшее золото собирается в пене, поддерживающей его на плаву.
Образование обильной, прочной и достаточно подвижной пены — «дело рук» других химических реагентов — вспенивателей. Такой метод извлечения золота называется флотацией.
Схема флотации.
В промышленности его начали применять только в 30-х годах нашего века, а зародился он еще в XV в., когда для обогащения ультрамарина и азурита использовалось различие в смачиваемости их маслами и водой.
Сегодня флотация — широко применяемый в горнорудной промышленности метод обогащения. Но всегда ли годится он для золота?
Оказывается нет. «Грузоподъемность» маленьких воздушных шаров-пузырьков очень мала, поэтому лучше всего поддается флотации золото, крупность частиц которого менее 0,15 мм. Крошечные, подчас не видимые глазом золотые чешуйки собираются в пене в граммы чистого металла. Этим способом можно извлечь из руды до 96 % золота.
Применение флотации для извлечения золота заполнило пробел в обогащении желтого металла — ведь применяемыми методами обогащения довольно хорошо извлекаются крупные зерна золота, а «мелочь» не поддается извлечению. Однако, как правило, вместе с мелким золотом содержится и крупное, поэтому одной флотацией обойтись на производстве нельзя.
Иногда золотоносные россыпи содержат очень крупные зерна золота — самородки. Размер самородков достигает 200–300 мм в поперечнике, а в некоторых случаях и больше. Но чаще всего встречаются самородки размерами от 15 до 50 мм в поперечнике. При обработке песков с предварительным грохочением самородки — ведь по размерам они схожи с крупными кусками бесполезной породы — могут попасть в хвосты обогащения. Для предупреждения этих потерь применяют самородкоуловители.
Предложено много конструкций самородкоуловителей, которые можно подразделить на три большие группы.
К первой группе относятся самородкоулавливающие шлюзы, при помощи которых дополнительно извлекают значительное количество крупного золота. Так, на одной из драг за полгода работы самородкоулавливающим шлюзом было извлечено 8,3 % крупного золота от всего количества драгоценного металла, намытого драгой.
Ко второй группе относятся самородкоуловители, основанные на высокой электропроводности золота. Широкого распространения устройства этой группы не получили.
Третья группа самородкоуловителей основана на принципе электромагнитного резонансного контура. Этот принцип сводится в основном к следующему. Лента конвейера «окружена» рамкой, представляющей собой катушку индуктивности. Через катушку от источника энергии пропускают электрический ток. Когда золото вместе с пустой породой попадает в поле катушки, в металле возникают вихревые токи. В результате возрастают потери энергии и уменьшается амплитуда колебаний генератора. При соответствующем изменении амплитуды этих колебаний срабатывает реле, установленное в цепи электрического тока; электромагнит приводит в действие отсекатель, и золото, вместе с некоторой частью пустой породы, попадает в специальный бункер.
Глава десятая ЗОЛОТО СЛУЖИТ ВЕКУ
XX век навсегда войдет в историю человеческого общества, как век торжества техники, торжества Человека над некогда неукротимыми силами природы, неразгаданными тайнами и загадками материи. Люди сумели проникнуть в глубь атома и поставить себе на службу его поистине фантастическую энергию, люди прочертили в неведомых космических далях удивляющие своей точностью трассы и направили по ним корабли к планетам. И в этих великих своих свершениях Человек использовал нестареющий желтый металл, который как самую необыкновенную эстафету люди передавали друг другу в течение шести тысячелетий.
Каждый год люди расходуют на технические нужды и ювелирные изделия около 150 т золота. Благодаря своим свойствам золото применяется в спутниках и космических кораблях. Золото эффективно отражает тепло и свет от поверхности ракет и космических кораблей, а также самолетов высотной авиации. Для отражения инфракрасной радиации в космосе достаточно тончайшего слоя золота в 1/600000 долю сантиметра.
Для защиты от внешних воздействий, а также для улучшения наблюдения за спутниками в США на внешнюю оболочку спутников наносят золотое покрытие. Золотом были покрыты и некоторые внутренние детали американских спутников, а также помещения для аппаратуры с целью предохранения от перегрева и коррозии.
Тончайшей золотой пленкой в США покрывают кожухи авиационных двигателей самолетов высотной авиации. Золотая пленка отражает наружное тепло при превышении самолетом теплового барьера. В США запроектировано покрытие золотом стержней для атомных реакторов.
Золото находит применение и в электронной технике. Легированное германием, индием, галлием, кремнием, оловом и селеном, оно идет для изготовления контактов. Золото необходимо при изготовлении термопар, плавких и электрических контактов в электропечах и приборах, а также сопротивлений в потенциометрах, волосков хронометров и гальванометров.
Для приборов электронной техники, работающих в коррозийной атмосфере или жидкости, в США применяют новый сплав из золота и палладия. Точка плавления этого сплава 1370°. Будучи дешевле платины, золото-палладиевый сплав заменяет ее при изготовлении лабораторной посуды и химической аппаратуры.