Hur guld pumpas ut från planeten

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Prospektören öser upp en eller två spadar med jord från stranden eller från flodens botten, kastar den i en bricka med konkav botten och sköljer sedan länge bort lera, sand och småsten i vattnet och tittar intensivt in i den leriga upphängningen - kommer inte något att lysa? Belöningen är några gula sandkorn längst ner på brickan. Eller en liten guldklimp om du har tur…

Nåväl, nu ska vi berätta en annan historia om guldbrytning. En historia som nästan inte har med ovanstående att göra.

Rent guld existerar strängt taget rent teoretiskt. Till och med i 999,9 guld, av vilket bankstänger tillverkas, finns det, som man kan förstå av indexet, en tiotusendel av föroreningar. Men sådant guld är en industriprodukt. Det finns ingen anledning att tänka på att hitta något liknande i naturen.

Guldsand tvättad av prospektörer eller mekaniserade mudderverk är faktiskt bara ett råmaterial, ett koncentrat, som kommer att smälta mer än en gång och genomgå upplösning-fällning (raffinering) innan det rensas från många föroreningar. Och ändå är det lättare att arbeta med guld från guld än med guld från primära fyndigheter, där den gula metallen förblir inbäddad i berget - sällan i form av ådror och ofta i form av mikroskopiska partiklar som är osynliga för blotta ögat, faktiskt, fint spritt damm.

I det senare fallet är brickor, muddrar och alla andra verktyg värdelösa - du måste ringa kemi för hjälp.

Rasens uthållighet

Den klassiska metoden är bearbetning av krossad malm med en vattenlösning av natriumcyanid i närvaro av syre (cyanidering). Guld tvättas faktiskt ut ur malmen: dess atom förenas i lösning till en jon med kol och kväve. Sedan fälls guld ut från lösningen (tillsammans med ett antal föroreningar, främst med silver).

Men det svåraste fallet är de så kallade eldfasta malmerna. I dem är gulddammkorn som är flera mikrometer i diameter inneslutna i sulfidskal bestående av pyrit (föreningar av svavel och järn) eller arsenopyrit (järn, svavel, arsenik). Problemet är att sulfidskal inte vätas eller löses upp av vatten, så direkt cyanidering av eldfast malm ger nästan ingenting.

Det är nödvändigt att på något sätt bryta detta skal och ta bort en dyrbar dammfläck från den … Eller kanske du inte behöver lida - varför är de gamla goda brickorna och mudderverken dåliga? Nödvändig! Över hela världen är placerfyndigheter nära utarmning, och huvuddelen av världens guld produceras redan från malmer, inklusive eldfasta malmer.

Guld och is

Det är malmer av denna typ som bryts på platsen för Albazino Resources Mining and Processing Plant (GOK), som ägs av det ryska företaget Polymetal - det näst största i Ryssland när det gäller guldbrytning. Här är kanten av kullarna täckta med tunn taiga, ett nästan obebodt hörn av det enorma Khabarovsk-territoriet.

Det finns mer än hundra kilometer från malmproduktionen, där 1, 2 tusen anställda uteslutande arbetar på rotationsbasis, till närmaste bosättning. Staden Amursk, där produkterna från den sydkoreanska regeringen bearbetas vid den lokala hydrometallurgiska anläggningen, är cirka fyra hundra kilometer.

Vägen från Amursk till Albazino är ungefär två tredjedelar obanad och samma två tredjedelar går genom den täta taigan. Hundratals kilometer utan bosättningar, bensinstationer, vägkaféer och mobilkommunikation.

Här är förarens följeslagare en walkie-talkie. Trafikdeltagare lyssnar på samma frekvens för att vid behov förmedla till "grannarna" lite information om situationen på vägen, för att varna för något, för att begära hjälp. Du kan bara ta dig igenom till omvärlden från en satellittelefon, men detta är inte en prisvärd lyx för alla.

Cirka 50 km bort är vägen till Albazino blockerad av den snabba och fullflödande Amgunfloden, den sista stora bifloden till Amur innan den rinner ut i Stilla havet. På sommaren går det färja och på vintern går det en isöverfart. Korsningen är speciellt förstärkt genom att hälla vatten på den och frysa ett extra lager av is, så att floden på vintern lugnt korsas inte bara av bilar utan också av traktorer lastade med 42 ton flotationskoncentrat (med GOK-produkter) med släpvagnar.

Gåvor från tarmen

Lokala kullar är inte höga, men de är deltagare i processen med en planetarisk skala. Amerika och Eurasien kolliderar gradvis med varandra, vilket skapar en enorm seismisk stress längs hela Stilla havets omkrets.

Denna omkrets kallas Pacific Ring of Fire. Landveckning i ryska Fjärran Östern berodde också på kollisionen mellan kontinentala och oceaniska plattor. Och naturligtvis bröt vulkaner ut i dessa delar. Tillsammans med flytande magma bar de guld från djupet till ytan och skapade framtida avlagringar.

Spår av en gammal vulkancaldera (en vulkan som kollapsade inåt) hittades också i Albazino-gruvan.

I djupet av antisynclinorium, under lagret av "unga" kvartära avlagringar (leror, lerjord), finns sedimentära bergarter som sandstenar - de uppstod som ett resultat av vittring av äldre berg. Här och där skärs sedimentära bergarter ner från botten och upp av smala vallar - kilar som pressats ut ur magmans tarmar. Det är i dessa vallar som geologer hittar guldkroppar.

Ton och gram

För inte så länge sedan publicerade vi en rapport från en koppargruva och sa att den kopparmalm som bryts med gruvmetoden bara innehåller 3 % koppar. Det verkade som att det här är väldigt lite - bara 30 kg värdefull metall per ton utvunnen sten! Malmen, som bryts i Albazino Resources, innehåller i genomsnitt 0, 0005% guld, med andra ord - 5 g per ton.

Är det verkligen kostnadseffektivt? Vid det nuvarande världspriset på guld (cirka 1 600 $ per troy ounce - 31,1 g), är det ganska. Men det låter imponerande: det finns lika mycket ädelmetall i en standardbanksguldtacka (cirka 12 kg) som i 27 dumprar för fullmalmsbrytning med en lastkapacitet på 90 ton vardera. I verkligheten kommer det att behövas fler lastbilar för att få tag i götet: det finns inga industriella metoder för att till hundra procent utvinna guld ur malm ännu.

De 90 ton tunga tippbilarna används i stenbrott – där guld bryts i dagbrott. Det finns flera karriärer här, och alla är namngivna med kvinnliga namn.

Den mest produktiva för idag är Anfisa, Olga-brottet har redan utarbetats och stängts. Livslängden för ett stenbrott börjar med geologisk utforskning, som utförs med metoderna för kärnborrning, när ett cylindriskt prov borras ut ur berget och skärningar, när krossat sten som utvinns ur brunnen analyseras (detta är enklare och billigare metod). Geologernas data skickas till gruvplaneringsavdelningen där man med hjälp av mjukvara bygger upp en modell av malmkroppens förekomst och skapar det ekonomiskt mest genomförbara malmbrytningsschemat. Sedan börjar arbetet med att skapa ett stenbrott.

Det första steget är att ta bort överbelastningen - jorden som täcker malmhorisonterna. Jo, metodiskt, varje dag, borras brunnar i en eller annan del av berget, som är fyllda med sprängämnen, och efter en liten kontroll kommer grävmaskiner och dumprar till sprängningsplatsen för att välja ut malmen och ta den till lokal gruv- och bearbetningsanläggning.

Stenbrottet utvecklas nedåt, dess svagt sluttande sidor konvergerar mot mitten i koncentriska avsatser: mellan horisonterna, "hyllor" - bermar lämnas. Vissa av dem är smala och tjänar endast för gruvans strukturella styrka, andra används som transportvägar för teknik. Stenbrottet - majestätiskt som en romersk amfiteater - ger ett intryck av soliditet som kan lura. Därför skannas sidorna av stenbrottet ständigt av en speciell radar som kan spåra de minsta rörelserna av stenmassor. Det är lugnare så här.

Stenbrotten går 200–300 m djupt, men oftast har malmkroppen en smal avlång form och fortsätter ännu lägre. Teoretiskt kan du skapa ett djupare stenbrott, men för att stå emot den svaga lutningen på sidorna måste du gräva en skål med enorm diameter och lägga mycket tid och energi på att gräva ut helt överflödigt sten. Utgång? Underjordisk gruvdrift.

Underground på en Toyota

Längst ner i Olga dagbrott, där dagbrottsbrytningen har slutförts, finns en av ingångarna till Albazino Resources underjordiska kungarike. In i djupet av serpentinvägen körs vi av den "odödbara" Toyota Land Cruiser 70, speciellt modifierad av ett av de kanadensiska företagen för resor genom gruvdrift. Nedan är den vanliga gruvans livslängd: borriggar borrar hål för att lägga sprängämnen, tjocka maskiner för squat hink tar ut den krossade malmen och överför den sedan till speciella gruvdumpar.

Om vi föreställer oss en malmkropp som en sorts kolumn som går ner i djupet, så går dess utveckling till enligt följande. Först bryter lutande ramper (samma serpentiner) igenom från botten av dagbrottet på sidorna av malmkroppen (i gråberget). Sedan mellan utgångarna (som även går förbi malmen) görs transportdrivor, eller helt enkelt tunnlar. Och nu från dem till malm rush-orts rusa.

Maskiner kommer in i dem och förvandlar ett helt segment av "pelaren" till krossad sten, som förs ut till berget. Men det är farligt att lämna den enorma minerade håligheten, så innan gruvarbetarna går ner för att bryta nästa horisont, hälls tomrummen som lämnats från den valda malmen med betong. I Sydafrika finns guldgruvan Mponeng som går ner fyra kilometer.

I Albazino är djupordningen mer blygsam: hundratals meter, men den totala längden på den underjordiska penetrationen är imponerande. Sedan 2009 har gruvarbetare passerat över 100 km tunnlar.

Skumsten

Oavsett om den tas från ett stenbrott eller bryts i en gruva hamnar malmen i högar (högar) bredvid malmförädlingsanläggningen. Malm kan vara svart, grå, nästan vit, brunaktig, men inga tecken på guld upptäcks visuellt på den och det är omöjligt att urskilja den från gråberg. Färgen är dock inte den enda skillnaden.

Med ett genomsnitt på cirka 5 g guld per ton finns här malmer med en halt på 2 g eller mindre till 3 kg per ton. Råvaror skiljer sig också i styrka och extraherbarhet. För att använda malmer av olika kvalitet i arbetet, men för att producera produkter (flotationskoncentrat) inom ramen för planerade indikatorer, debiteras olika malmer, det vill säga de blandas i en viss proportion.

Kärnan i vad som händer i den sydkoreanska regeringen kan sammanfattas i två ord: slipning och flotation. För att skära bort det maximala överskottet och ta bort så många små guldhaltiga partiklar som möjligt från råvarorna, mals malmen, eller snarare slurry-vattensuspensionen, i enorma fat i närvaro av kulor med hög hållfasthet stål. Malprodukten skickas för cykling (virvelseparering) av grova och fina fraktioner.

Det finaste dammet går till flytning, grova korn till omslipning. Sulfidfilmer som omger guld, som redan nämnts, fuktas inte med vatten. Detta är ett problem för den kemiska återvinningen av guld, men för förädling, som till stor del bygger på fysikaliska processer, blir nackdelen en fördel. Massan är mättad med luft, skummande föreningar av högmolekylära alkoholer tillsätts till den.

Bubblorna omger sulfid-"kapslarna" och lyfter dem uppåt. Värdefullt skum släpps ut och malmen, som fortfarande finns i flotationsmaskinen, går till omslipning och återigen för flotation. Resultatet av hela flerstegsprocessen är ett fast slam (kaka) som pressats ut ur skummet, kallat flotationskoncentrat. Det sista steget är torkning i en fat, där kakan bringas till en standard fukthalt på 6%. Det torra koncentratet lastas i specialpåsar innehållande 14 ton råvaror. Tre av dessa påsar sätts på en plattform med en traktor och går till Amursk, till metallurgerna.

Några siffror. Från den malm som levereras till den sydkoreanska regeringen utvinns i genomsnitt 85–87,5 % av guldet. Flotationskoncentratet innehåller inte längre 5, utan 50 g värdefull metall per ton. Ett standardbankgöt innehåller alltså ungefär samma mängd guld som råvaror som transporteras på 6 släp med en last på 42 ton vardera. Imponerande!

Molekyläventyr

Endast Amur Hydrometallurgical Combine ger oss svar på frågan om hur man trots allt tar bort guldet från det ihållande skalet. Här, på ett företag som också ägs av Polymetal, användes den så kallade autoklavtekniken för första gången i rysk guldbrytning. Autoklaven är egentligen en ugn: en lång, horisontell stålcylinder, invändigt täckt med ett syrabeständigt membran och foder - tre lager av värmebeständiga och syrabeständiga tegelstenar.

Massa (en blandning av flotationskoncentrat med varmt vatten) och rent syre matas in i autoklaven under tryck, och den exotermiska reaktionen av svaveloxidation utlöses. Pyriter och arsenopyrit sönderfaller och fritt guld uppstår i blandningen. På bilden nedan är det mest spektakulära ögonblicket: den bruna katodfällningen smälts till en ljusgul Doré-legering. Den varma metallen hälls i keramiska formar (formar).

Men det är inte allt: det väntar en riktig kemisk thriller. Efter förångaren (där temperaturen och trycket på slurryn sjunker kraftigt) skickas blandningen för neutralisering - avlägsnande av svavelsyran som bildas under reaktionen. Cyanidering pågår (vilket äntligen kommer att bli möjligt), och svavelsyra, när den dissocieras i lösning, bildar en positiv vätejon.

När det möts med cyanid, kombineras väte lätt med cyanidjon (CN) för att bilda cyanvätesyra (HCN), som kommer att avdunsta. Därför måste svavelsyra avlägsnas genom neutralisering, och först då, under cyanidering, kan guld bilda en jon - dicyanoaurat. Laddade fastnar dessa joner till det aktiva kolet som är speciellt tillsatt till massan. Allt detta kallas sorption, men i desorptionsstadiet spolar NaOH-alkalilösningen bokstavligen guldhaltiga joner från kolet, som skickas till elektrolysatorn.

Där sönderfaller dicyanoaurat och slutligen avsätts rent guld på katoden. Det bruna sedimentet skickas till smältning och där förvandlas det till ljusgula näsborrstunga tackor, formade som banker. Men det här är fortfarande inte guld, utan den så kallade Dore-legeringen, där det finns cirka 90% guld, några procent silver, och även nickel och koppar. Dessa metaller älskar varandra så mycket och löses upp i varandra så lätt att det är möjligt att isolera 999-karats guld endast under raffinering. Men ett annat företag kommer att ägna sig åt förädling. Polymetals guldgruvarbetare och metallurger har gjort huvudarbetet.