Значительное количество золота добывается сейчас в результате разработки серебряных месторождений ; поскольку спрос на серебро велик и имеет тенденцию к дальнейшему росту , то этот источник получения драгоценного металла более надежен. Такого рода месторождения чаще всего имеют эпитермальное происхождение.
При попутной добыче золота горные работы по существу остаются теми же , но процессы обогащения и металлургической переработки 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 десятилетий в западных странах их значение неуклонно снижалось. Всего лишь сто лет назад из россыпей добывали почти 90 % золота. В 70-е годы уже прошлого столетия их доля составляла не более 3-5 %. В последние же годы в связи с повышением цен на золото и открытием новых месторождений , в первую очередь в Бразилии , значение россыпных как правило поставщиков драгоценного металла западных странах возросло до 14-15 %. Вполне может быть , что в дальнейшем сохранится некоторый рост россыпной золотодобычи , однако несомненно , что главное сегодня – разработка коренных месторождений.
Существует еще один источник поступления золота – получение 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 прожилок образуют целую рудную зону.
Разработка жильных месторождений – одна из самых трудоемких работ в горном деле. Жилы толщиной менее 1 метра 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 , то есть 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 (замагазанированной) руды можно было бурить шпуры для отбойки следующего слоя. Свободное пространство между отбитой рудой и целиковым 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 метров 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 прожилок 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 работы , 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, «Гренайзл» в Канаде и некоторые другие. Один из крупнейших карьеров (открытых рудников ) находится в Доминиканской республике. Его годовая добыча – почти 10 тонн 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 грамм ( такое содержание характерно в настоящее время для многих месторождений , разрабатываемых в западных странах ) , нужно отбить , выдать на поверхность и переработать 200 – 250 тонн руды ; для получения 1 тонн золота нужно разработать 200-250 тысяч тонн 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 операции 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 сущность процесса осталась та же .
Для дробления и измельчения руд современная промышленность изготовляет 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 метра. Проходя 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 золотоизвлекающие фабрики оснащены еще механическими дробилками , и 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 золотин 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 осадка в специально 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 еще и другие тяжелые минералы , содержащиеся в руде . Концентрат снова перерабатывают , но уже другими методами : чаще всего гидрометаллургическими (например , растворением в цианидах) или амальгамированием ( обработкой ртутью).
После такой переработки из концентраторов получают «черновое» золото. Оно еще в значительной степени засорено всевозможными примесями . Процесс дальнейшей очистки называют рафинированием , он 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 золота находятся не в кварце , а в сульфидах ( пирите , халькопирите и т.д. ) . Процесс обогащения значительно затрудняет 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 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 флотационных машин , 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 градусов по Цельсию. Его осуществляют в различных печах , в том числе электронагревательных. В последние годы применяют 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 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 идет 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 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.
Необходимо 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.