Как из планеты выкачивают золото

Старатель зачерпывает одну-две лопаты грунта из берега или со дна речки, бросает в лоток с вогнутым дном, а потом долго размывает в воде глину, песок и камешки, напряженно вглядываясь в мутную взвесь – не заблестит ли что? Награда – несколько желтых песчинок в самой глубине лотка. Или небольшой самородок, если повезет…

Ну а теперь мы расскажем другую историю про золотодобычу. Историю, не имеющую к вышеописанному почти никакого отношения.

Строго говоря, чистое золото существует чисто теоретически. Даже в золоте 999,9 пробы, из которого делаются банковские слитки, есть, как это можно понять из индекса, одна десятитысячная примесей. Но такое золото – промышленный продукт. Нечего и думать о том, чтобы найти что-то подобное в природе.

Намытый старателями или механизированными драгами золотой песок – это на самом деле лишь сырье, шлих, который будет еще не раз плавиться и проходить растворение-осаждение (аффинаж), прежде чем очистится от множества примесей. И все же с россыпным золотом работать легче, чем с золотом коренных месторождений, где желтый металл остается вкрапленным в горную породу – редко в виде жил и часто в виде микроскопических, невидимых нево­оруженным глазом частичек, фактически мелкодисперсной пыли.

В последнем случае лотки, драги, да и любые другие инструменты бесполезны – нужно призывать на помощь химию.

Сплав Доре. Слиток – конечный продукт гидрометаллургического комбината, содержащий в основном золото, а также серебро и другие металлы.

Упорство породы

Классический способ – это обработка измельченной руды водным раствором цианида натрия в присутствии кислорода (цианирование). Золото фактически вымывается из руды: его атом соединяется в растворе в один ион с углеродом и азотом. Затем золото из раствора осаждается (вместе с рядом примесей, в первую очередь с серебром).

Но самый тяжелый случай – это так называемые упорные руды. В них пылинки золота размером в несколько микрон в поперечнике заключены в сульфидные оболочки, состоящие из пирита (соединения серы и железа) или арсенопирита (железо, сера, мышьяк). Проблема в том, что сульфидные оболочки не смачиваются и не растворяются водой, так что непосредственное цианирование упорной руды почти ничего не даст.

Надо как-то разбить эту скорлупу и изъять из нее драгоценную пылинку… А может, и не надо мучиться – чем плохи старые добрые лотки и драги? Надо! Во всем мире россыпные месторождения близки к исчерпанию, и основная часть золота на планете уже производится из руд, в том числе и упорных.

Золото и лед

Именно руды такого типа добываются на участке горно-обогатительного комбината (ГОК) «Ресурсы Албазино», принадлежащего российской компании «Полиметалл» – второй в России по объемам золотодобычи. Здесь край сопок, покрытых негустой тайгой, практически необитаемый уголок огромного Хабаровского края.

От рудного производства, на котором 1,2 тысячи сотрудников работают исключительно вахтовым методом, до ближайшего населенного пункта больше сотни километров. До города Амурска, где на местном гидрометаллургическом комбинате перерабатывается продукция ГОКа, около четырехсот километров.

Лаборатория. Тонкие лепестки желтого металла — образцы для исследования свойств получаемой продукции.

Дорога от Амурска до Албазино примерно на две трети имеет грунтовое покрытие и на те же две трети идет через глухую тайгу. Сотни километров без населенных пунктов, АЗС, придорожных кафе и сотовой связи.

Здесь обязательный спутник водителя – рация. Участники движения слушают одну и ту же частоту, чтобы при необходимости передать «соседям» какую-то информацию, касающуюся обстановки на дороге, о чем-то предупредить, запросить помощь. Дозвониться во внешний мир можно только со спутникового телефона, но это не всем доступная роскошь.

Примерно за 50 км дорогу к Албазино преграждает быстрая и полноводная река Амгунь – последний крупный приток Амура перед впадением в Тихий океан. Летом тут работает паром, зимой обустраивается ледовая переправа. Переправу специально усиливают, поливая ее водой и намораживая дополнительную толщу льда, так что реку зимой спокойно пересекают не только легковые автомобили, но и груженые 42 т флотоконцентрата (продукцией ГОК) тягачи с платформами-прицепами.

Подарки из недр

Местные сопки невысоки, но они участники процесса планетарного масштаба. Америка и Евразия постепенно наезжают друг на друга, создавая огромное сейсмическое напряжение по всему периметру Тихого океана.

Этот периметр получил название Тихоокеанского огненного кольца. Складчатость суши на российском Дальнем Востоке также образовалась в результате столкновения материковой и океанической плит. И конечно же, в этих краях извергались вулканы. Вместе с жидкой магмой они выносили из недр на поверхность золото, создавая будущие месторождения.

Следы древней вулканической кальдеры (обрушившегося внутрь себя вулкана) обнаружены и в районе рудника Албазино.

В глубинах антисинклинория под слоем «молодых» четвертичных отложений (глин, суглинков) находятся осадочные породы типа песчаников – они возникли в результате выветривания более древних гор. То тут, то там осадочные породы прорезаются снизу вверх узкими дайками – вклинениями выдавленной из недр магмы. Именно в этих дайках геологи обнаруживают золоторудные тела.

Схема разработки золотоносного рудного тела открытым и шахтным методами

Тонны и граммы

Не так давно мы публиковали репортаж с медного рудника и рассказывали, что в добываемой шахтным способом медной руде содержится всего 3% меди. Казалось, что это очень мало – всего 30 кг ценного металла на тонну добытого камня! Руда, которая добывается в «Ресурсах Албазино», содержит в среднем 0,0005% золота, иначе говоря – 5 г на тонну.

Неужели это рентабельно? При нынешней мировой цене на золото (порядка 1600 долл. за тройскую унцию – 31,1 г) вполне. Но звучит впечатляюще: в стандартном банковском слитке золота (около 12 кг) драгоценного металла столько же, сколько в 27 полностью груженных рудой карьерных самосвалах грузоподъемностью 90 т каждый. В реальности для получения слитка грузовиков понадобится больше: промышленных способов стопроцентного извлечения золота из руды пока не существует.

90-тонные самосвалы работают в карьерах – там, где золото добывают открытым способом. Карьеров здесь несколько, и все они названы женскими именами.

Самый продуктивный на сегодня – «Анфиса», карьер «Ольга» уже отработан и закрыт. Жизнь карьера начинается с геологоразведки, которая ведется методами кернового бурения, когда из породы высверливается цилиндрический образец, и шламового, когда анализируется извлеченная из скважины измельченная порода (это более простой и дешевый способ). Данные геологов поступают в отдел горного планирования, где с помощью программного обеспечения выстраивается модель залегания рудного тела и создается наиболее экономически обоснованная схема добычи руды. Затем начинается работа по созданию карьера.

Конвейер для транспортировки руды

Первым делом происходит удаление вскрыши – грунта, укрывающего рудные горизонты. Ну а потом методично, ежедневно в том или ином участке породы выбуриваются скважины, которые наполняются взрывчаткой, – и вот уже после небольшой проверки к месту подрыва съезжаются экскаваторы и карьерные самосвалы, чтобы выбрать руду и отвезти ее на местный горно-обогатительный комбинат.

Карьер развивается вниз, его пологие борта сходятся к центру концентрическими уступами: между горизонтами оставляют «полочки» – бермы. Некоторые из них узкие и служат лишь для конструктивной прочности выработки, другие используются как транспортные пути для техники. Карьер – величественный, как римский амфитеатр, – производит впечатление незыблемости, которое может быть обманчивым. Поэтому борта карьера постоянно сканируются специальным радиолокатором, способным отследить малейшие перемещения горных масс. Так спокойнее.

Карьеры уходят вглубь на 200–300 м, но чаще всего рудное тело имеет узкую продолговатую форму и продолжается еще ниже. Теоретически можно создать и более глубокий карьер, но для того, чтобы выдержать пологий уклон бортов, пришлось бы выкопать чашу огромного диаметра и потратить массу времени и энергии для выемки совершенно лишней породы. Выход? Подземная выработка.

Погрузка руды с транспортера на шахтный самосвал

Под землю на «Тойоте»

На дне карьера «Ольга», на котором добыча открытым способом завершена, находится один из въездов в подземное царство «Ресурсов Албазино». Вглубь по серпантину нас везет «неубиваемая» Toyota Land Cruiser 70, специально доработанная одной из канадских фирм для поездок по горным выработкам. Внизу идет привычная шахтная жизнь: буровые установки сверлят шпуры для закладки взрывчатки, коренастые приземистые ковшевые машины вывозят раздробленную взрывом руду, а затем перегружают ее на специальные шахтные самосвалы.

Если представить себе рудное тело как некую колонну, уходящую в глубину, то разработка его ведется так. Сначала со дна карьера по бокам рудного тела (в пустой породе) пробиваются наклонные съезды (те самые серпантины). Затем между съездами (также в обход руды) проводятся транспортные штреки, или попросту тоннели. И вот уже от них к руде устремляются проезды-орты.

В них заходит техника и превращает целый сегмент «колонны» в дробленый камень, который вывозится на-гора. Но оставлять огромную выработанную полость опасно, поэтому, прежде чем шахтеры спустятся вниз для разработки следующего горизонта, пустоты, оставшиеся от выбранной руды, заливают бетоном. В Южной Африке есть золотая шахта Мпоненг, уходящая вниз на четыре километра.

В Албазино порядок глубин скромнее: сотни метров, но общая длина подземной проходки впечатляет. С 2009 года шахтеры прошли более 100 км тоннелей.

Машина, укрепляющая своды забоя

Пена из камня

Выбранная ли из карьера или добытая в шахте, руда в конце концов оказывается в штабелях (кучах) рядом с горно-обогатительным комбинатом. Руда может быть черной, серой, почти белой, коричневатой, но никаких признаков золота на ней визуально не обнаруживается и на вид отличить ее от пустой породы невозможно. Однако цвет не единственное отличие.

При среднем показателе около 5 г золота на тонну здесь встречаются руды с содержанием от 2 г и менее до 3 кг на тонну. Сырье различается также по крепости и извлекаемости. Чтобы использовать в работе руды разного качества, но выдавать продукцию (флотоконцентрат) в рамках плановых показателей, разные руды шихтуют, то есть смешивают в определенной пропорции.

Суть происходящего на ГОКе можно выразить двумя словами: измельчение и флотация. Чтобы отсечь максимум лишнего и отобрать у сырья как можно больше крошечных золотосодержащих частичек, руда, а точнее пульпа – водная взвесь, перемалывается в огромных барабанах в присутствии шаров из высокопрочной стали. Продукт измельчения отправляется на циклонирование (вихревое разделение) крупных и мелких фракций.

Самая тонкая пыль уходит на флотацию, крупняк – на доизмельчение. Сульфидные пленки, окружающие золото, как уже говорилось, не смачиваются водой. Это проблема для химического извлечения золота, но для обогащения, основанного по большей части на физических процессах, недостаток становится преимуществом. Пульпа насыщается воздухом, в нее добавляются пенящие составы из высокомолекулярных спиртов.

Пузырьки окружают сульфидные «капсулы» и поднимают их наверх. Ценная пена сливается, а руда, которая еще осталась во флотационной машине, идет на доизмельчение и снова на флотацию. Результатом всего многоэтапного процесса становится отжатый из пены твердый осадок (кек), называемый флотоконцентратом. Последний этап – сушка в барабане, где кек доводится до стандартной влажности – 6%. Сухой концентрат погружается в специальные мешки, вмещающие 14 т сырья. Три таких мешка ставятся на автоплатформу с тягачом и едут в Амурск, к металлургам.

Примерно 12 кг золота содержится в 27 самосвалах руды с рудника Албазино, в 18-ти 14-тонных мешках с флотоконцентратом, а также в стандартном банковском слитке.

Несколько цифр. Из поступившей на ГОК руды извлекается в среднем 85–87,5% золота. Флотоконцентрат содержит уже не 5, а 50 г ценного металла на тонну. Таким образом, в стандартном банковском слитке содержится приблизительно столько же золота, сколько в сырье, перевозимом на 6 автоприцепах с грузом 42 т каждый. Впечатляет!

Приключения молекул

Только Амурский гидрометаллургический комбинат дает нам ответ на вопрос о том, как же все-таки изъять золото из упорной оболочки. Здесь, на предприятии, также принадлежащем «Полиметаллу», впервые в российской золотодобыче была применена так называемая автоклавная технология. Автоклав – это фактически печь: длинный, установленный горизонтально стальной цилиндр, изнутри покрытый кислотоупорной мембраной и футеровкой – тремя слоями жароупорных и кислотоупорных кирпичей.

Под давлением в автоклав подают пульпу (смесь флотоконцентрата с горячей водой), а также чистый кислород, и запускается экзотермическая реакция окисления серы. Пириты и арсенопириты распадаются, и в смеси появляется свободное золото.На фото снизу — самый зрелищный момент: бурый катодный осадок переплавляется в светло-желтый сплав Доре. Раскаленный металл разливается в керамические изложницы (формы).

Но это еще не все: впереди настоящий химический триллер. После испарителя (где температура и давление пульпы резко снижаются) смесь отправляется на нейтрализацию – удаление образовавшейся в ходе реакции серной кислоты. Впереди цианирование (которое станет наконец возможным), а серная кислота при диссоциации в растворе образует положительный ион водорода.

Повстречавшись с цианидом, водород легко соединяется с цианид-ионом (CN) в синильную кислоту (HCN), которая улетучится. Поэтому серную кислоту требуется удалить нейтрализацией, и только тогда в ходе цианирования золото сможет образовать ион – дицианоаурат. Обладающие зарядом, эти ионы прилипают к специально добавленному в пульпу активированному углю. Все это называется сорбцией, а вот на этапе десорбции раствор щелочи NaOH буквально смывает с угля золотосодержащие ионы, которые отправляются в электролизер.

Там дицианоаурат разлагается и наконец-то чистое золото осаждается на катоде. Бурый осадок отправляется на плавку и там превращается в светло-желтые ноздристые тяжеленные слитки, по форме напоминающие банковские. Но это все еще не золото, а так называемый сплав Доре, где золота порядка 90%, несколько процентов серебра, а еще никель и медь. Эти металлы так любят друг друга и так легко друг в друге растворяются, что выделить золото 999-й пробы можно только в ходе аффинажа. Но аффинажем займется другая компания. Главную работу золотодобытчики и металлурги «Полиметалла» сделали.

Источник