Ekstrakcja złota
Ekstrakcja złota odnosi się do procesów wymaganych do wydobycia złota z jego rud . Zdecydowana większość złota jest wydobywana z rozcieńczonych rud za pomocą kombinacji procesów chemicznych. Rocznie uzyskuje się z ziemi około 2000 ton oraz kolejne 300 ton z recyklingu.
Rodzaje rud
Złoto występuje głównie jako rodzimy metal , tj. samo złoto. Czasami jest stopiony w większym lub mniejszym stopniu ze srebrem , które nazywa się elektrum . Złoto rodzime może występować w postaci sporych bryłek, drobnych ziaren lub płatków w osadach aluwialnych lub w postaci ziaren lub mikroskopijnych cząstek (znanych jako kolor) osadzonych w minerałach skalnych. Inne formy złota to kalweryt (AuTe), aurostibnit (AuSb 2 ) i maldonit (Au 2 Bi). Te trzy ostatnie, chociaż rzadsze niż rodzime złoto, mogą wolno reagować z cyjankiem, a przez to trudne w obróbce. Jeszcze inne rudy zawierające złoto obejmują różne tellurki ( sylwanit , nagyagit , petzyt i krenneryt ).
Niektóre zanieczyszczenia w rudach mogą zakłócać ekstrakcję złota cyjankiem. Te czynniki zakłócające nazywane są „rudami rabującymi preg”. Na przykład złoto może ściśle wiązać się z węglem, opierając się zwykłej ekstrakcji cyjankiem. Cyjanki złota wiążą się również z niektórymi glinkami.
Stężenie
Podczas gdy romantyczny obraz wydobycia złota koncentruje się na bryłkach złota, rzeczywistość jest taka, że złoto zazwyczaj wydobywa się z rud zawierających >10 ppm metalu. Zatem głównym wyzwaniem jest skoncentrowanie tej śladowej ilości.
Cyjanizacja (i tiosiarczan)
Podstawowa technologia polega na wypłukiwaniu złota z rudy przez obróbkę roztworem cyjanku. Zatem typowym pierwszym etapem jest rozdrabnianie w celu wystawienia złota na działanie roztworu ekstrakcyjnego. Ekstrakcję prowadzi się za pomocą ługowania zrzutowego lub ługowania na hałdzie . Głównie do tego celu produkowany jest cyjanek sodu w skali miliarda ton/rok. „Czarny cyjanek”, zanieczyszczona węglem forma cyjanku wapnia (Ca(CN) 2 ) jest często używany, ponieważ jest tani. Surową rudę przemywa się c. 0,3% roztwór cyjanku w powietrzu, często wielokrotnie, a wodny ekstrakt zbiera się i dalej rafinuje. Ekstrakcja nazywana jest cyjanowaniem lub procesem cyjankowym . Odzysk z roztworu zwykle obejmuje adsorpcję na węglu aktywnym, węglu w procesie pulpy.
tiosiarczanem jest skuteczne w przypadku rud o wysokiej zawartości rozpuszczalnej miedzi lub rud, które ulegają wstępnemu rabowaniu .
Wymywanie przez luzem wyekstrahowane złoto , czyli BLEG, jest również procesem stosowanym do testowania obszaru pod kątem stężeń złota, w których złoto może nie być natychmiast widoczne.
Tradycyjne metody
Wydobywanie złota z rud aluwium było kiedyś osiągane za pomocą technik związanych z wydobyciem placera , takich jak proste płukanie złota i śluzowanie , co skutkowało bezpośrednim odzyskiem małych samorodków i płatków złota. Techniki wydobycia placera od połowy do końca XX wieku były generalnie praktykowane tylko przez górników-rzemieślników. Wydobycie hydrauliczne było szeroko stosowane w kalifornijskiej gorączce złota i polegał na rozbijaniu osadów aluwialnych za pomocą strumieni wody pod wysokim ciśnieniem. Rudy skał twardych stanowią podstawę większości komercyjnych operacji odzyskiwania złota od połowy XX wieku, w których stosuje się techniki wydobycia odkrywkowego i / lub podpowierzchniowego .
Stężenie grawitacyjne było historycznie najważniejszym sposobem wydobywania rodzimego metalu za pomocą patelni lub stołów do mycia. Połączenie z rtęcią stosowano w celu zwiększenia odzysku, często poprzez dodanie jej bezpośrednio do stołów strzelniczych , a rtęć jest nadal szeroko stosowana w małych wykopaliskach na całym świecie.
Ogniotrwałe procesy złota
„Ogniotrwała” ruda złota to ruda, która ma ultradrobne cząsteczki złota rozsiane po jej okludowanych złocie minerałach. Rudy te są naturalnie odporne na odzysk w standardowych procesach cyjanizacji i adsorpcji węgla. Te rudy ogniotrwałe wymagają wstępnej obróbki, aby cyjanowanie było skuteczne w odzyskiwaniu złota. Ruda ogniotrwała zazwyczaj zawiera minerały siarczkowe, węgiel organiczny lub oba. Minerały siarczkowe to nieprzepuszczalne minerały, które zatykają cząsteczki złota, utrudniając roztworom ługującym tworzenie kompleksów ze złotem. Węgiel organiczny obecny w rudzie złota może adsorbować rozpuszczone kompleksy cyjanku złota w podobny sposób jak węgiel aktywny. Ten tak zwany węgiel „rabujący preg” jest wypłukiwany, ponieważ jest znacznie drobniejszy niż sita do odzyskiwania węgla zwykle używane do odzyskiwania węgla aktywnego.
Opcje wstępnej obróbki rud ogniotrwałych obejmują:
- Prażenie
- Bioutlenianie, takie jak utlenianie bakteryjne
- Utlenianie ciśnieniowe
- Proces Albionu
Procesy przeróbki rudy ogniotrwałej mogą być poprzedzone koncentracją (najczęściej flotacją siarczkową). Prażenie służy do utleniania zarówno siarki, jak i węgla organicznego w wysokich temperaturach przy użyciu powietrza i / lub tlenu. Bioutlenianie polega na wykorzystaniu bakterii, które sprzyjają reakcjom utleniania w środowisku wodnym. Utlenianie ciśnieniowe jest wodnym procesem usuwania siarki przeprowadzanym w ciągłym autoklawie, pracującym pod wysokim ciśnieniem i nieco podwyższoną temperaturą. Proces Albion wykorzystuje kombinację najdrobniejszego mielenia i atmosferycznego, autotermicznego, utleniającego ługowania.
Oczyszczanie i przecinanie złota
Rozdzielanie to proces, w którym złoto jest oczyszczane do standardu handlowego, zazwyczaj ≥99,5%. Szczególnie interesujące jest usuwanie srebra, ponieważ oba metale często wspólnie się oczyszczają. Standardowa procedura oparta jest na procesie Millera . Separację uzyskuje się przez przepuszczanie gazowego chloru do stopionego stopu. Technika ta jest praktykowana na dużą skalę (np. 500 kg). Zasada metody wykorzystuje szlachetność złota, dzięki czemu w wysokich temperaturach złoto nie reaguje z chlorem, ale praktycznie wszystkie zanieczyszczające metale tak. Tak więc o godz. 500 ° C, gdy gazowy chlor przechodzi przez stopioną mieszaninę (ponownie, głównie złoto), na wierzchu tworzy się żużel o małej gęstości, który można zdekantować z płynnego złota. Z tego żużla można odzyskać chlorek srebra i inne metale szlachetne. Warstwa żużla jest często rozcieńczana topnikiem boraks , aby ułatwić separację.
Istnieją alternatywne metody rozdzielania złota. Srebro można rozpuszczać selektywnie, gotując mieszaninę z 30% kwasem azotowym, w procesie zwanym czasem inkwateracją. Afinacja to w dużej mierze przestarzały proces usuwania srebra ze złota za pomocą stężonego kwasu siarkowego . Elektroliza z wykorzystaniem procesu Wohlwilla to jeszcze inne podejście.
Historia
Wytapianie złota rozpoczęło się około 6000 – 3000 pne. Według jednego źródła technika ta zaczęła być używana w Mezopotamii lub Syrii. W starożytnej Grecji Heraklit pisał na ten temat.
Według de Lecerdy i Salomonsa (1997) rtęć została po raz pierwszy użyta do wydobycia około 1000 roku pne, według Meecha i innych (1998) rtęć była używana do pozyskiwania złota aż do ostatniego okresu pierwszego tysiąclecia.
Technika znana Pliniuszowi Starszemu polegała na ekstrakcji poprzez kruszenie, przemywanie, a następnie podgrzewanie i sproszkowanie powstałego materiału.
Era przemysłowa
Jak wszystkie metale, złoto jest nierozpuszczalne w wodzie. Złoto wykazuje jednak charakterystyczne właściwości, że w obecności jonów cyjankowych rozpuszcza się w obecności tlenu (lub powietrza). Ta przemiana została opisana w 1783 roku przez Carla Wilhelma Scheele , ale dopiero pod koniec XIX wieku reakcje te zostały wykorzystane komercyjnie. Ekspansja wydobycia złota w Rand w Afryce Południowej zaczęła zwalniać w latach osiemdziesiątych XIX wieku, ponieważ odkrywane nowe złoża były zwykle rudą pirytu . Złoto było trudne do wydobycia z takich rud.
W 1887 roku John Stewart MacArthur , pracując we współpracy z braćmi, dr Robertem i dr Williamem Forrestem dla Tennant Company w Glasgow , w Szkocji , opracował proces MacArthura-Forresta do wydobywania rud złota. Zawieszając rozdrobnioną rudę w roztworze cyjanku, wyekstrahowano do 96 procent złota.
Proces ten został po raz pierwszy zastosowany na dużą skalę w Witwatersrand w 1890 roku, co doprowadziło do boomu inwestycyjnego wraz z otwarciem większych kopalni złota. W 1896 Bodländer potwierdził, że tlen jest niezbędny do procesu, w co MacArthur wątpił, i odkrył, że nadtlenek wodoru powstaje jako związek pośredni.
Metoda znana jako ługowanie hałdy została po raz pierwszy zaproponowana w 1969 roku przez United States Bureau of Mines i była używana w latach 70. XX wieku.