Добыча золота - Gold extraction

Золотодобытчики выкапывают размытый утес струями воды на россыпной шахте в Датч-Флэт, Калифорния где-то между 1857 и 1870 годами.

Добыча золота относится к процессам, необходимым для извлечения золото из его руды. Для этого может потребоваться комбинация измельчение, переработка полезных ископаемых, гидрометаллургический, и пирометаллургический процессы, которые будут выполняться на руде.[1]

Золотодобыча из аллювиевых руд когда-то был получен методами, связанными с россыпная добыча такие как простая промывка и промывка золота, что приводит к прямому извлечению мелких золотых самородков и хлопьев. Методы добычи россыпей с середины до конца 20-го века, как правило, применялись только горняками-ремесленниками. Гидравлическая добыча широко использовался в Калифорнийский Золотая лихорадка, и включал разрушение аллювиальных отложений струями воды под высоким давлением. Руды твердых пород составляли основу большинства коммерческих операций по извлечению золота с середины 20 века, когда карьер и или подземная разработка используются техники.

После того, как руда добыта, ее можно обрабатывать как целую руду, используя выщелачивание отвала или же кучное выщелачивание процессы. Это типично для низкосортных оксидных отложений. Обычно руда дробится и агломерируется перед кучным выщелачиванием. Высококачественные руды и руды, устойчивые к цианид выщелачивание с крупными частицами требует дальнейшей обработки для извлечения ценного золота. Технологии обработки могут включать измельчение, концентрирование, обжиг и окисление под давлением перед цианированием.

История

В плавка золота началось где-то около 6000 - 3000 до н.э.[2][3][4] Согласно одному источнику, эту технику начали использовать в Месопотамии или Сирии.[5] В Древней Греции Гераклит писал по теме.[6]

Согласно de Lecerda and Salomons (1997) ртуть была впервые использована для извлечения около 1000 г. до н.э.[7] согласно Мичу и другим (1998), ртуть использовалась для получения золота до последнего периода первых тысячелетий.[8][9][10][11]

Плинию Старшему был известен метод извлечения путем измельчения, промывания, а затем нагревания с получением порошка.[12][13][14]

Индустриальная эпоха

Джон Стюарт Макартур разработал цианидный процесс для извлечения золота в 1887 году.

Растворимость золота в водно-цианидном растворе была открыта в 1783 г. Карл Вильгельм Шееле, но только в конце 19 века промышленный процесс был разработан. Расширение добычи золота в Rand из Южная Африка начали замедляться в 1880-х годах, так как новые обнаруживаемые месторождения имели тенденцию быть пиритная руда. Золото не могло быть извлечено из этого соединения ни одним из доступных тогда химических процессов или технологий.

В 1887 г. Джон Стюарт Макартур, работая в сотрудничестве с братьями доктором Робертом и доктором Уильямом Форрестом для Компания Теннант в Глазго, Шотландия, разработала процесс Макартура-Форреста для добычи золотых руд. Путем суспендирования измельченной руды в растворе цианида было достигнуто разделение до 96% чистого золота.[15][16][17][18][19][20][21]

Впервые этот процесс был широко использован на заводе Витватерсранд в 1890 году, что привело к буму инвестиций, поскольку были открыты более крупные золотые прииски. В 1896 году Бодлендер подтвердил, что для этого процесса необходим кислород, в чем сомневался МакАртур, и обнаружил, что пероксид водорода был сформирован как промежуточное звено.[22]

Метод, известный как кучное выщелачивание был впервые предложен в 1969 г. Горное управление США,[23] и использовался к 1970-м годам.[24]

Виды руды

Золото встречается в основном как самородный металл, обычно легированный в большей или меньшей степени с серебро (в качестве электрум ), а иногда и Меркурий (как амальгама ). Самородное золото может встречаться в виде крупных самородков, мелких зерен или хлопьев в аллювиальные отложения, или в виде зерен или микроскопических частиц (известных как цветные), встроенных в минералы породы.

Руды, в которых золото входит в химический состав с другими элементами, сравнительно редки. Они включают калаверит, сильванит, нагьягите, петцит и креннерит.

Концентрация

Золотые самородки найдены в Аризона.

Концентрация под действием силы тяжести исторически была наиболее важным способом извлечения самородного металла с использованием посуды или моечных столов. Слияние с Меркурий использовался для ускорения восстановления, часто добавляя его непосредственно в рябь столов, а ртуть по-прежнему широко используется в небольших раскопках по всему миру. Тем не мение, пенная флотация процессы также могут быть использованы для концентрирования золота. В некоторых случаях, особенно когда золото присутствует в руде в виде дискретных крупных частиц, гравитационный концентрат может быть непосредственно плавил формировать золотые слитки. В других случаях, особенно когда золото присутствует в руде в виде мелких частиц или недостаточно выделено из вмещающей породы, концентраты обрабатывают цианид соли, процесс, известный как цианирование выщелачивание с последующим извлечением из выщелачивающего раствора. Извлечение из раствора обычно включает адсорбцию на активированном угле, а затем отгонку (элюирование ) золото из углерода и пропускание насыщенного раствора через электровыделение а затем на процесс плавки.

Пенная флотация обычно применяется, когда золото, присутствующее в руде, тесно связано с сульфидные минералы Такие как пирит, халькопирит или же арсенопирит, и когда такие сульфиды присутствуют в руде в больших количествах. В этом случае концентрация сульфидов приводит к концентрации золота. Как правило, извлечение золота из сульфидных концентратов требует дальнейшей обработки, обычно путем жарка или окисление под влажным давлением. За этими пирометаллургическими или гидрометаллургическими обработками обычно следуют методы цианирования и адсорбции углем для окончательного извлечения золота.

Иногда золото присутствует в качестве второстепенного компонента в основной металл (например, медный) концентрат, который извлекается как побочный продукт при производстве основного металла. Например, его можно восстановить в анодный шлам вовремя электрорафинирование процесс.

Результаты лабораторных и стендовых экспериментальных исследований могут быть использованы с достаточной точностью для осуществления адгезивной обработки золотом мелких и наноразмерных частиц в пределах «несколько сотен микрон - несколько десятков нанометров».[25]

Выщелачивание

Если золото невозможно сконцентрировать для плавки, оно выщелачивается водный решение:

  1. В цианидный процесс это отраслевой стандарт.
  2. Тиосульфат выщелачивание доказало свою эффективность на рудах с высокой растворимостью медь ценности или руды, которые испытывают preg-robbing: поглощение углеродистыми компонентами, которые преимущественно поглощают золото и комплексы цианида золота.


Выщелачивание через Извлекаемое золото при массовом выщелачивании, или BLEG, также является процессом, который используется для проверки области концентраций золота, где золото может быть не сразу видно.

Процессы производства тугоплавкого золота

Высококачественная золотая руда из кварцевой жилы около Альма, Колорадо. Внешний вид типичен для очень хорошей золото-кварцевой руды.

«Упругая» золотая руда - это руда, которая имеет сверхмелкозернистые частицы золота, рассеянные по всем содержащим золото минералам. Эти руды естественно устойчивы к извлечению с помощью стандартных процессов цианирования и адсорбции углерода. Эти упорные руды требуют предварительной обработки, чтобы цианирование было эффективным при извлечении золота. Упорная руда обычно содержит сульфидные минералы, органический углерод или и то, и другое. Сульфидные минералы - это непроницаемые минералы, которые поглощают частицы золота, что затрудняет образование комплекса с золотом выщелачивающим раствором. Органический углерод, присутствующий в золотой руде, может адсорбировать растворенные комплексы цианида золота почти так же, как активированный уголь. Этот так называемый уголь с «отбором прег» смывается, потому что он значительно мельче, чем сита для извлечения углерода, обычно используемые для извлечения активированного угля.

Варианты предварительной обработки упорных руд включают:

  1. Жарка
  2. Биоокисление, такое как Бактериальное окисление
  3. Окисление под давлением
  4. Процесс Альбиона

Огнеупорные процессы обработки руды может предшествовать концентрации (обычно сульфидной флотации). Обжиг используется для окисления серы и органического углерода при высоких температурах с использованием воздуха и / или кислорода. Биоокисление включает использование бактерий, которые способствуют реакциям окисления в водной среде. Окисление под давлением - это водный процесс удаления серы, осуществляемый в автоклаве непрерывного действия, работающем при высоком давлении и несколько повышенных температурах. В процессе Albion используется сочетание ультратонкого измельчения и атмосферного автотермического окислительного выщелачивания.

Плавка золота

Удаление ртути

Меркурий представляет опасность для здоровья, особенно в газовой форме. Чтобы устранить эту опасность, перед плавкой золото осаждается из электровыделение или процессы Меррилла – Кроу обычно нагреваются в возразить восстановить любой Меркурий присутствует, что в противном случае может вызвать проблемы для здоровья и окружающей среды из-за ее выделения (улетучивания) во время плавки. Ртуть обычно не возникает из ртути слияние процесс, который больше не используется официальными золотодобывающими компаниями, а происходит из ртути в руде, которая сопровождает золото в процессах выщелачивания и осаждения.

В случае наличия высоких уровней медь присутствует, выщелачивание осадка с использованием азотный или же серные кислоты может потребоваться.

Удаление железа

Азотная кислота или окисление в печи с принудительной циркуляцией воздуха также можно использовать для растворения железа с катодов для электролитического извлечения перед плавкой. Гравитационные концентраты часто могут содержать большое количество измельчаемой стали, поэтому их удаление с помощью встряхивающих столов или магнитов используется перед плавкой. Во время плавки железо может быть окислено с помощью селитра. Чрезмерное использование селитры вызовет коррозию плавильного котла, увеличивая как затраты на техническое обслуживание, так и риск катастрофических утечек (известных как побеги, или отверстия в емкости, через которые теряется расплавленная шихта). Магнитная сепарация также очень эффективна для отделения примесей железа.

Аффинаж и разделка золота

Основная статья: Золотое прощание

Разделение золота - это в первую очередь удаление серебра из золота и, следовательно, повышение чистоты золота. Отделение золота от серебра производилось с древних времен, начиная с Лидия в 6 веке до нашей эры. Были отработаны различные техники; солевое цементирование с древних времен, разделение с использованием дистиллированных минеральных кислот средневековых времен, а в наше время с использованием хлорирования с использованием Миллер процесс и электролиз с использованием Процесс Вольвилла.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Добыча золота - Добыча золота - Промывка, амальгамирование, выщелачивание, плавка». geology.com. Архивировано из оригинал на 2013-08-16. Получено 2008-03-20.
  2. ^ Gold Field Mineral Services (GFMS) - (goldavenue.com) & I. Podleska и T Green - Goldavenue В архиве 2002-04-01 на Wayback Machine Проверено 1 июля 2012 г.
  3. ^ Отделение материаловедения и инженерии Университета Карнеги-Меллона - «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2008-12-11. Получено 2008-09-12.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь) Проверено 1 июля 2012 г.
  4. ^ Дж. Лейк - Исторический словарь Месопотамии Scarecrow Press, 16 декабря 2009 г., дата обращения 01.07.2012 ISBN0810863243
  5. ^ Р.Дж. Forbes - Исследования в области древних технологий, том 1 Brill Archive, 1993 Проверено 01 июля 2012 г.
  6. ^ M Y Treister - Роль металлов в древнегреческой истории BRILL, 1996 г., дата обращения 01 июля 2012 г. ISBN  9004104739
  7. ^ B Lottermoser - Шахтные отходы: характеристика, обработка и воздействие на окружающую среду Springer, 2 августа 2010 г. Дата обращения 22 июля 2012 г. ISBN  3642124186
  8. ^ Р. Эйслер - Опасность ртути для живых организмов CRC Press, 14 марта 2006 г., дата обращения 21 июля 2012 г. ISBN  0849392128
  9. ^ (вторичный) L Drude De Lacerda, W Salomons - Ртуть из добычи золота и серебра: химическая бомба замедленного действия? Springer, 1998 г., дата обращения 21 июля 2012 г. ISBN  3540617248
  10. ^ (среднее) Гвидо Кюстель - Невада и Калифорния процессы добычи серебра и золота Ф. Д. Карлтон, 1863 г., дата обращения 21 июля 2012 г.
  11. ^ (среднее) A Tilloch - Философский журнал, Том 52 Проверено 21 июля 2012 г.
  12. ^ Дж. М. Стиллман - История алхимии и ранней химии Kessinger Publishing, 1 января 2003 г., дата обращения 22 июля 2012 г.
  13. ^ (первоисточник "Плиний") С. Венейбл - Золото: Культурная энциклопедия ABC-CLIO, 2011 г., дата обращения 22 июля 2012 г. ISBN  0313384312
  14. ^ (вторичный) M Страница - Первая глобальная деревня: как Португалия изменила мир Leya, 2006 Дата обращения 22 июля 2012 ISBN  9724613135
  15. ^ «Способы извлечения золота II».
  16. ^ Л. Гмелин -Справочник по химии, Том 8 Напечатано для Общества Кавендиша, 1853 г., дата обращения 21 июля 2012 г.
  17. ^ Р.Г. Баутиста (Т.Б. Дрю). Достижения в химической инженерии, Том 9. Академическая пресса, 1974. ISBN  0120085097. Получено 2012-07-21.
  18. ^ WH Брок - Уильям Крукс (1832-1919) и коммерциализация науки Ashgate Publishing, Ltd., 2008 г., дата обращения 17 июля 2012 г. ISBN  0754663221
  19. ^ Р. Эйслер - Энциклопедия экологически опасных приоритетных химических веществ Эйслера Elsevier, 8 августа 2007 г. Дата обращения 17 июля 2012 г. ISBN  044453105X
  20. ^ Джей Парк - Цианидный процесс извлечения золота C. Griffin, limited, 1820 г., дата обращения 17 июля 2012 г.
  21. ^ J Marsden, I House. Химия добычи золота. SME, 5 июня 2006 г. ISBN  0873352408. Получено 2012-07-17.
  22. ^ Хабаши, Фатхи Последние достижения в золотой металлургии В архиве 2008-03-30 на Wayback Machine
  23. ^ R Eisler (происхождение из Марсден и Хаус)
  24. ^ GW Ware - Обзоры загрязнения окружающей среды и токсикологии Springer, 15 июля 2004 г. Дата обращения 17 июля 2012 г. ISBN  0387208445
  25. ^ Билецкий, В. (2016). Исследование адгезионных технологий обогащения тонкого и нано золота. Добыча полезных ископаемых, 10 (4), 19-28. Https://doi.org/10.1540 7 / mining10.04.019