Добыча золота в наши дни
Главным источником добычи золота в наши дни являются руды, причем не только золотые, но и те, из которых добываются другие полезные ископаемые, - медь, цинк, серебро и свинец.
Эти цветные металлы является в руде основными, а золото в них присутствует в виде примеси. Такая практика установилась во всех развитых странах. Из руд цветных металлов, из которых добывается больше всего золота, можно выделить медные и свинцово-цинковые. Разработка их осуществляется в очень больших объемах, что делает долю золота, полученного попутно, в общем итоге значительной. Например, Соединенные Штаты таким путем получают четвертую часть драгоценного металла.
Содержание драгоценного металла в рудах цветных металлов значительно ниже, чем в собственно золотой руде. Однако издержки на его извлечение могут быть меньшими. Правда, доля попутного золота колеблется в зависимости от спроса на те или другие металлы, ее нельзя считать постоянной. Скажем, падение цены на медь мгновенно отразится на добыче золота - она снизится.
Более надежной представляется добыча золота из серебряных руд, поскольку цена на серебро имеет устойчивую тенденцию к росту.
Чем отличается добыча золота из руд цветных металлов? Горные работы остаются практически теми же. Усложняются процессы обогащения и металлургической переработки, поскольку из руды необходимо извлечь не один, а несколько металлов.
По-прежнему добывается золото из россыпей, однако роль россыпных месторождений неуклонно снижается. Если еще в ХIX веке 90% желтого металла добывалось из россыпей, то во второй половине XX века эта доля упала до 3-5%. Повышение цен на золото оживило разработку россыпных месторождении, стимулировало поиск новых, в частности были открыты богатые россыпи в Бразилии, и их значение возросло до 10-15%. Несомненно, некоторое время еще россыпная золотодобыча продержится, но главным направлением в обозримом будущем останется разработка коренных месторождений.
Заслуживает упоминания и такой источник золота, как отработавшие свой ресурс приборы и аппараты, в изготовлении которых использовались золото. Конечно, вторичный металл не может идти ни в какое сравнение с добычей его из руд. Но сфера промышленного использования золота постоянно расширяется, так что вопрос о его возвращении со временем будет приобретать все большую актуальность. В криминальной хронике периодически появляются сообщения о том, как чрезмерно предприимчивые люди налаживают добычу золота таким путем.
Коренные месторождения золота представляют собой чаще всего кварцевые жилы. Мощность жил, их длина и угол залегания могут быть самыми разными. Мощность, или толщина, колеблется от 10 см до нескольких десятков метров. Концентрация золота в жилах и размеры частиц драгоценного металла, также очень разняться. Жилы могут располагаться особняком или целыми семействами. Исходя только из этой информации, легко сделать вывод о сложности и трудоемкости добычи руды.
Особенно трудна разработка тонких жил, меняющих угол залегания, толщину и сечение. Проблема состоит в том, что высокая цена золотой руды требует чистой выемки.
При разработке золоторудных жил наиболее часто применяются системы разработки с маганизированием. Отбитая в блоке руда выпускается не сразу, а частично, с таким расчетом, чтобы она накапливалась в выработанном пространстве и с накопленной /замаганизированной/ 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. Замаганизированная руда одновременно поддерживает боковые породы. Если боковые породы очень неустойчивы, обрушиваются и обедняют руду, применяют еще более сложные системы разработки - с закладкой выработанного пространства или с распорным креплением. Незначительная мощность золотоносных жил определяет и незначительные размеры горных выработок. На подземных работах практически нет возможности применять мощную самоходную технику, поэтому и сегодня многие производственные процессы выполняются с помощью ручных механизмов, что держит производительность труда на невысоком уровне. Производительность труда на золотодобыче уступает этому показателю на рудниках черных металлов и в угольных шахтах.
Несколько проще вести горные работы, если мощность жилы составляет 2-3 и более метров, но такое случается редко.
Наиболее удобна подземная разработка в тех случаях, когда множество мелких жил и прожилков образуют мощную рудную зону. Здесь можно свободно применять самые эффективные системы и технику. Правда, в таких случаях вынимаются значительные объемы пустой породы, которая разубоживает руду. Концентрация золота в таких местах обычно невысокая.
Очень часто открытый способ разработки жил оказывается невыгодным. Тонкие жилы круто уходят вглубь. При открытой разработке таких зон по мере углубления надо выбрасывать все больше пустой породы.
Наиболее прогрессивной в горном деле принято считать открытую разработку. В мировой золотодобыче удельный вес этого способа постоянно растет, однако подземные разработки тонкожильных месторождений применяются очень широко. Как таковых открытых рудников в мире не так уж и много. В качестве примера обычно называют "Кортез" и "Карлин" в Соединенных Штатах, "Гренайлз" в Канаде. Один из крупневших в мире открытых рудников находится в Доминиканской республике.
Второе обстоятельство, усложняющее добычу эолотоносной руды, связано с большой крепостью породы, преимущественно кварца, из которого состоят жилы. Голова жилы, т.е. ее верхняя часть, может быть значительно ослабленной выветриванием и поэтому податливой для разработки, но в глубине крепость кварца возрастает. Немалые проблемы создает и изменение угла залегания жилы. Приходится затрачивать усилия на доразведку, а порой менять технологические решения уже в самом процессе разработки. Все это повышает себе стоимость конечного продукта.
О трудоемкости горных работ можно судить по таким цифрам. Для получения I кг золота при его среднем содержании в руде 4-5 г /наиболее характерное содержание золота для эксплуатируемых ныне рудников/, нужно отбить, выдать на поверхность и пере работать 200-250 т руды.
Второй этап - выделение из этой огромной, массы породы того мизерного количества золота, которое в ней находится. Причем, сделать это надо так, чтобы в процессе выделения, т.е. обогащения не потерять нужный металл.
Процесс обогащения золотых руд в принципе остался таким, каким он был в древние времена. Бируни пишет так: "Когда золото соединено с камнем, оно нуждается в размоле и его размалывают на 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"
Все эти операции, перечисленные ученым с подробностями и комментарием, остались и в наше время. Правда, производятся они с помощью иных, более совершенных средств. Место толчеи, например, заняли дробилки, шаровые или стержневые мельницы, мельницы самоизмельчения.
Измельчение руд осуществляется сегодня в мощных, тяжелых и достаточно громоздких установках. Сначала руда поступает в дробилки, справляющиеся с кусками породы до двух метров. Проходя в дробилке специальные устройства, руда измельчается до кусочков 8-9 мм. Если частицы золота в руде очень малы, измельчение продолжается до превращения руды почти в пыль - размер частиц составляют сотые доли миллиметра. Нетрудно понять, что процесс подготовки руды - так называется описанная операция - дорогостоящая. Дробление руды сопровождается выделением туч кварцевой пыли, которую необходимо подавить или уловить в виду ее вредности для здоровья человека. Эта побочная операция стоит также больших средств. Для снижения затрат специалисты интенсивно ищут приемлемую замену массивным дробилкам. Поиск ведется в таких направлениях - дробление руды при помощи ультразвука, разрядов электричества, вибрации.
Процессы подготовки одинаковы для всех руд, независимо от способа дальнейшего извлечения полезного ископаемого.
Когда самородное золото находится в кварце и золотины не слишком малы, извлечение металла производится гравитационными методами. В основе этих методов лежит свойство золота интенсивно осаждаться в водной среде. Частицы вмещающих пород остаются во взвешенном состоянии и отделяются. Чаще всего на золотоизвлекательных фабриках применяют отсадку в специальных отсадочных машинах. Помимо этого, процесс обогащения включает концентрацию металла на сотрясательных столах или в концентраторах других типов, иногда обработку в отвальных типов, иногда обработку в спиральных и центробежных сепараторах и т.д. Процесс обогащения сводится к получению концентрата - материала, в котором содержание золота на единицу массы во много раз выше, чем в руде. Кроме золота в нем содержатся и другие тяжелые минерала, которые были в руде.
Дальнейшая переработка концентрата осуществляется либо гидрометаллургическими методами /растворением цианидах/ или амальгамированием /обработкой ртутью/. Итогом этой операции является "черновое" золото. "Черновое", потому что оно засорено разнообразными примесями. Очистка от примесей называется рафинированием. Эта операция производится уже на других предприятиях. "Черновое" золото - конечный продукт золотоизвлекательной фабрики и в целом золотодобывающего предприятия.
Иногда проходится применять и более сложные методы обогащения золотой руды. Например, когда частицы золота находятся не в кварце а в сульфидах - пирите, халькопирите и др. Значительно затрудняет обогащение присутствие в руде мышьяка, углистых соединений, многих металлов. Сложно обогащаются руды с очень мелкими частицами золота. Для высвобождения мельчайших золотин необходимо очень тонкое измельчение. Резко снижает эффективность гидрометаллургических операций пленка оксидов железа на золотинах, так называемая "рубашка".
Свойства руды определяют и процесс обогащения. Сульфидные руды проходят процесс флотации. Зерна золота всплывают вместе с пузырьками воздуха и образуют пену на поверхности камер флотационных машин. Пена отделяется от пульпы и подвергается дальнейшей обработке. Чтобы нужный минерал всплыл, его делают несмачиваемым. Этого добиваются добавлением в пульпу соды, извести, серной кислоты и других реагентов.
Флотацию применяют при переработке "упорных" руд, которые не поддаются амальгамации и цианированию, а также сложных по составу, например, золотосеребряных, золотоурановых.
По технологической сложности применяемых процессов обогати тельные /золотоизвлекательные/ фабрики делят на две группы: простые и сложные. Простые осуществляют подготовку, гравитацию, цианирование или амальгамацию. Сложные дополнительно используют флотацию, обжиг концентратов, цианирование полученного при этом "огарка" и т.д. Например, обжиг используют, если надо удалить примеси, препятствующие растворению золота в цианидах. Сущность обжига в окислении некоторых элементов и повышении пористости сульфидов, что упрощает их отделение от золота. Обжиг производится в огромных печах, выдерживающих нагрев до 600-700 .С.
В золотодобывающей промышленности мира наиболее прогрессивным способом обработки концентрата считается цианирование. Ведутся исследовательские работы по совершенствованию и интенсификации обработки - в области сорбции золота, т.е. поглощения золота специальными веществами из пульп и растворов, с использованием активированного угля, синтетических смол.
Американские специалисты усовершенствовали процесс амальгамации и с успехом используют его на руднике "Хоумстейк". В сравнении амальгамации и планирования предпочтение отдается цианированию. Этот процесс впервые использован 150 лет тому назад и свои возможности не исчерпал.
Амальгамации по меньшей мере 4000 лет. Процесс чрезвычайно прост, но с весьма серьезным недостатком - ртуть очень ядовита. Токсичны и цианиды, к тому же при применении цианирования приходится использовать сложную технологию очистки сточных вод золотоизвлекательных фабрик. Так что в замене нуждаются оба процесса.
Количество вредных веществ, используемых на золотоизвлекательных фабриках столь велико, что очистка сточных предприятий представляет серьезную проблему. В настоящее время широко применяется оборотное водоснабжение, включающее отстойники, откуда вода снова возвращается в технологический процесс, вредные примеси нейтрализуются реагентами.
Вероятно, читатель обратил внимание на то, что технологический процесс на золотоизвлекательных фабриках осовременен лишь внешне. Дробление и измельчение руд выглядит так, каким оно было тысячелетия назад - только грохота больше и пыли. Хочется надеяться, что рудоподготовка приобретет все-таки более достойный времени вид.
Разработка россыпей несравнимо проще добычи рудного золота. Не случайно россыпи всегда и везде разрабатывались в первую очередь и только после окончания золотодобытчики принимались за рудные месторождения.
Россыпи залегают в верхнем слое земли, не глубже 60 метров. Доступ к ним особых сложностей не представляет. В составе россыпей рыхлые породы, не требующие применения буровзрывных работ. Исключение составляют месторождения, располагающиеся в зоне вечной мерзлоты, разработка которых требует рыхления. И самое важное - золото в россыпи находится в свободное состоянии, что не такой трудоемкий процесс как дробление и измельчение.
Огорчают россыпи сравнительно быстрым истощением. Россыпные месторождения, как правило, не большие, а разработка их в связи с доступностью ведется очень интенсивно. Даже небольшое золотодобывающее предприятие вынуждено вести работы на значительной территории, что, конечно, осложняет эффективную организацию работ и управление.
Поначалу прииском называли группу старательских разработок, расположенных в одном районе. Несколько таких приисков располагались по течению речушки и за год-два вырабатывали запасы золота, предприятие распадалось. Иначе стали работать золотопромышленные компании. Они скупали значительные участки, укрупнили прииски, предоставив им возможность работать десятилетиями.
Россыпные месторождения разрабатываются открытым способом. Старательские работы производились раньше вручную. Инструмент старателя состоял из лопаты, кайла и лотка. В Сибири и на Урале лоток делали из куска дерева, в Америке старатели пользовались медными лотками, напоминающими обыкновенный таз. Лотки применяются и в наше время, но не на разработке месторождений, а на поисково-разведывательных работах.
Крупные золотодобывающие предприятия создали специальную технику для производства горных работ. Основную работу стали выполнять драги. Сначала драги делали из дерева и оснащали паровым двигателем. Позже драги стали металлическими, а паровой привод был заменен электрическим. Очень важный показатель, характеризующий драги, мощность. Она определяется вместимостью черпаков, соединенных в цепь. Черпаки при движении захватывают золотосодержащий песок. На первых драгах черпаки вмещали до 80-и литров. В наши дни драги с 250-литровыми черпаками считаются средними, у крупных вместимость превышает 600 литров.
Средняя драга - это сооружение высотой с пятиэтажный дом. В ее оснащении мощная добычная и обогатительная техника, способная добывать и перерабатывать более 1 млн. м3 породы в год.
Разработка россыпных месторождении перестает играть заметную роль в добыче золота. Она ведется преимущественно в странах Южной Америки. Резкое повышение цен на золото активизировало разработку россыпей. Сообщалось, что в отработанных районах россыпной золотоносности снова начинают дражную разработку. В 1984 году доля россыпного золота в мировой добыче подскочила с 2% до 12%. В Южной Америке из россыпей ежегодно добывается более 150 т желтого металла. Из них более 70% составляет золото Бразилии. Скромнее добыча в Колумбии, Боливии.
Соединенные Штаты также разрабатывают россыпные месторождения. У них широко применяется кучное выщелачивание золота из песка, т.е. извлечение, основанное на растворении металла из песка, т.е. извлечение, основанное на растворении металла в цианидах, происходящее непосредственно в навале /в куче/.
Находит применение и гидравлическая разработка месторождений. Суть ее состоит в следующем. Породу размывают сильной струей воды из гидромонитора, при этом пески направляют на обогатительные устройства, а пустую породу - в отвал. Широкое при мнение на горных работах находят землеройные машины - экскаваторы, бульдозеры, скреперы. Наиболее сложным способом разработки россыпных месторождений является подземный. К нему прибегают, когда другие способы невыгодны иди невозможны. Так разрабатывали вечномерзлые россыпи на Аляске, в Канаде, в России.
Оценивая роль россыпных месторождений в добыче золота надо учитывать, что на земле еще есть слабо изученные территории, поэтому полностью исключать возможность обнаружения россыпных месторождений нельзя. Промышленными запасами могут стать районы отработанных месторождений, где есть бедные пески, остались недоработки, которые с появлением более мощной техники станут рентабельными. Все чаще взгляды специалистов обращаются к старым отвалам горных работ. В некоторых из них содержится до 1-1,5 г золота в 1 м3 породы.
В настоящее время во всех промышленно развитых странах большое значение придают освоению морского дна, и прежде всего россыпных месторождений. Разработке прибрежных россыпей содействует опыт, накопленный при эксплуатации россыпей на континенте.
