Полезное ископаемое золото и ее свойства применение и способ добычи
Запись обновлена: Май 26, 2020
Золото является благородным металлом, который имеет насыщенный и яркий желтый цвет. Такое драгоценное полезное ископаемое как золото очень цениться, как в экономике, так и в промышленной сфере. Этот драгметалл входит в таблицу химических элементов, которую создал известный ученый Менделеев. В таблице этот материал стоит на 79 месте. Мало кто знает, но если перевести слово «золото» на все языки мира, то оно каждый раз будет переводиться, как «желтый». Перевод с латинского языка имеет связь с Авророй – богиней утренней зари.
Добыча золота началась сотни лет назад. Упоминания об этом металле присутствуют даже в Библии, где оно описывается как драгоценный дар. Его даже использовали, как метод казни. В Древнем Риме, тем, кто попадал под смертную казнь заливали раскаленное золото в глотку. Первая золотая монета появилась еще задолго до нашей эры.
Разновидности и характеристика
Такое ископаемое, как чистое золото, обладает необычайной мягкостью. Из-за этого, материал очень легко повредить, даже если провести по нем ногтем оно может поцарапаться. Для того, чтобы придать металлу прочности и надежности, создаются определенные сплавы с добавлением серебра, платины и других элементов, которые делают соединение более твердым.
Благодаря высокому уровню плотности это ископаемое очень просто добывать с земли и водоемов. Если сравнивать по тяжести, то этот драгметалл занимает почетное 6 место, уступая следующим элементам:
- Платина;
- Осмий;
- Иридий;
- Рений;
- Плутоний.
Также можно выделить отличную пластичность. Можно сделать золотые листы, толщина которых будет составлять всего несколько миллиметров. Данный элемент хорошо проявил себя как проводник, который без трудностей проводит электроэнергию и тепло. В нормальных условиях этот материал не поддается влиянию кислот, в следствии чего не окисляется.
Растворение в царской водке.
Единственно, чем можно растворить такие полезные ископаемые, которые по характеристикам и составу напоминают золото – это царская водка, а также некоторые химические соединения, в которых содержится натрий. Чаще всего, данный материал различают по цвету. Он зависит от того, какие именно металлы добавлены в сплав.
Обыкновенный желтый цвет, который можно увидеть на ювелирных изделиях, представляет собой смесь золота с серебром или медью. Если присутствует небольшой оттенок красного цвета, значит медных частиц добавлено больше. В Европе очень популярны и распространены изделия с лимонно-желтой расцветкой. Это свидетельствует о том, что производители отдали большее предпочтение именно серебру.
Если в сплав добавить никель, платину или палладий, то получится белое золото. Если количество никеля будет чрезмерно большим, то такое изделие может вызывать аллергическую реакцию. На Руси большую популярность обрело червонное золото. Его делали при помощи добавления меди. А для того, чтобы оно блестело, добавляли определенное количество серебра. Также существуют предметы других расцветок.
Также, если известен состав, то можно определить пробу. На территории России существует специально разработанная шкала проб.
№ 375. Основной металл составляет 30%. Остальной объем занимают медные и серебряные частицы. Данный сплав имеет свойство быстро тускнеть, но его очень легко можно отполировать.
№ 500. Половина всего состава занимает благородный металл, а все остальное дополнительные элементы. Такой вариант очень плохо поддается плавке и со временем утрачивает свой естественный блеск.
Виды клейма на российских пробах золота.
№ 585. Золото занимает 59%. Процентное соотношение других металлов может отличаться друг от друга.
№ 750. В сплаве содержаться те же элементы, что и в 585 пробе, но золото занимает 75%. Блеск сохраняется намного дольше, чем во всех предыдущих пробах, а также присутствует яркое разнообразие цветов.
№ 999. Даная проба считается самой редкой и дорогостоящей, потому что состоит из чистого золота.
В других странах данная шкала может немного отличаться, но эти отличительные черты не будут слишком существенными.
Места зарождения и добычи
Данный материал является самым древним среди всех остальных. Добыча этого драгметалла началась почти в тот же период, когда начали находить первые месторождения меди, еще во времена неолита. Но даже не смотря на то, что добывать золотые самородки стали очень давно, на сегодняшний день их встречают довольно редко. Если обратиться к историческим, а также статистическим данным, то за все время существования человечества было добыто всего лишь 165 тысяч тонн этого ископаемого.
Если сделать из всего этого количество драгоценного вещества один сплошной куб, то его сторона будет составлять около двадцати метров. Если провести сравнение, то такое же количество железа можно добыть менее чем за час.
На сегодняшний день самое большое количество самородков можно найти на территории Южно-Африканской Республики. Также большое количество золотых запасов находится в Китае и Америке. Россия занимает 6 место в этом рейтинговом списке. Важной причиной для этого стало то, что Америка получила Аляску, которая раньше принадлежала Российской Федерации. Если считать по нынешнему курсу валют, то Аляска была оценена в 100 миллионов американских долларов. Золото – это драгоценное полезное ископаемое, которого очень много на Аляске. Об этом можно узнать из многочисленных фото и видеоотчетов.
Чукотка, а также Амурская область – это самые значительные регионы. В которых находится большинство запасов. На сегодняшний день пользуются самыми разнообразными способами добычи ископаемых. Основным критерием для выбора того или иного метода является вид залежей. Для того, чтобы добыть самородки, применяют способ тщательной промывки. Существуют места, где вещество рассеянное. Для того, чтобы его обнаружить и собрать, пользуются амальгамацией.
Крупнейшие места разработки золота в мире.
В рудах, где присутствует данный благородный материал, могут находиться другие вещества и примеси. Для того, чтобы добыть максимально чистый материал, необходимо провести процесс регенерации или применить цианирование. Существуют специальные заводы и производства, которые профессионально занимаются аффинированием. Они используют технологии, которые отличаются высоким уровнем сложности и состоят из многих этапов.
Сферы применения
Согласно статистическим данным, практически все запасы добытого вещества используют, как золотой запас, который числиться на балансе у государства. Большая часть хранится в коммерческих банках в качестве вкладов и инвестиций. Определенный процент находится у частных лиц, которые занимаются добычей или коллекционированием ювелирных украшений, антикварных вещей или денег. Всего лишь 10% от всего количества используется в сфере промышленности для создания техники, одежды, мебели и других предметов общего потребления.
Если взять электротехнику, то с помощью золота делают изолирующее покрытие для контактов, входов и разъемов, а также применяют, как припой. Многие металлы поддаются тщательному золочению, которое защищает от коррозии и бактериальных повреждений. Также это вещество считается пищевой добавкой, поэтому его можно использовать в пищевой промышленности.
Если кто-то не знал, то без этого вещества не обойтись даже при создании обычных стекол. Из него делают тонкую пленку, которая является защитным слоем от инфракрасного излучения. А если через эту пленку пропустить электрический заряд, то стекло обретет полезные противотуманные характеристики. Такие стекла используются для создания кораблей, автомобилей, летательных аппаратов, паровозов и других транспортных средств.
Также вещество применяется для того, чтобы изготавливать протезы для зубов, а также коронки. Его добавляют в состав некоторых лекарственных препаратов. Материал можно найти в составе многих косметологических средств, которые предназначены для омоложения и улучшения состояния кожи. Но, как уже было сказано, большая часть тратиться именно на то, чтобы создавать ювелирные изделия, которые могут отличаться размерами, формой, качеством, предназначением и стоимостью.
Описание, которое предоставлено в данной статье, поможет узнать о характеристиках и свойствах ценного полезного ископаемого золота.
Золото
Золото — минерал, являющийся природным твёрдым раствором серебра (следы, до 43%) в золоте; обычны примеси (следы, до 0,9%) меди, железа, свинца, реже — висмута, ртути, платины, марганца и др. Известны разновидности с повышенным содержанием меди — до 20% (медистое золото, купроаурит), висмута — до 4% (висмутистое золото, висмутаурит), платиноидов (платинистое и иридистое золото; порпецит — Au, Pd, родит — Au, Rh), природные амальгамы (Au, Hg).
СТРУКТУРА
Кристаллическая структура золота
Кристаллизуется в кубической сингонии, в виде октаэдров, ромбододекаэдров, кубов и более сложных по форме кристаллов; нередко они искажены, сильно вытянуты, образуя «проволочки», «волоски», или уплощены параллельно грани октаэдра. Для самородного золота особенно низкопробного, характерно многообразие форм роста, оно обычно в виде скелетных кристаллов, дендритов, нитевидных и скрученно-нитевидных кристаллов. Широко распространены прожилковидные и неправильные комковидные, «крючковатые» выделения; на их поверхности нередко сохраняются отпечатки кристаллов других минералов, агрегаты которых включали скопления самородного золота. Травление выявляет кристаллически-зернистое строение золотых частиц.
СВОЙСТВА
Золотые слитки и самородки
Золото — очень тяжёлый металл: плотность чистого золота равна 19,32 г/см³ (шар из чистого золота диаметром 46,237 мм имеет массу 1 кг). Диамагнетик, то есть, магнитное поле в золоте ослабевает. Среди металлов по плотности занимает седьмое место после осмия, иридия, рения, платины, нептуния и плутония. Сопоставимую с золотом плотность имеет вольфрам (19,25). Высокая плотность золота облегчает его добычу, отчего даже простые технологические процессы — например, промывка на шлюзах, — могут обеспечить высокую степень извлечения золота из промываемой породы.
Золото — очень мягкий металл: твёрдость по шкале Мооса ~2,5, по Бринеллю 220—250 МПа (сравнима с твёрдостью ногтя).
Золото также высокопластично: оно может быть проковано в листки толщиной до ~0,1 мкм (100 нм) (сусальное золото); при такой толщине золото полупрозрачно и в отражённом свете имеет жёлтый цвет, в проходящем — окрашено в дополнительный к жёлтому синевато-зеленоватый. Золото может быть вытянуто в проволоку с линейной плотностью до 2 мг/м.
Температура плавления золота 1064,18 °C (1337,33 К), кипит при 2856 °C (3129 К). Плотность жидкого золота меньше, чем твёрдого, и составляет 17 г/см3 при температуре плавления. Жидкое золото довольно летучее, и активно испаряется задолго до температуры кипения.
ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА
Золотой самородок
Содержание золота в земной коре очень низкое — 4,3·10-10 % по массе (0,5-5 мг/т), но месторождения и участки, резко обогащённые металлом, весьма многочисленны. Золото содержится и в воде. Один литр и морской, и речной воды содержит менее 5·10−9 граммов Au, что примерно соответствует 5 килограммам золота в 1 кубическом километре воды.
Золоторудные месторождения возникают преимущественно в районах развития гранитоидов, небольшое их количество ассоциирует с основными и ультраосновными породами.
Для получения золота используются его основные физические и химические свойства: присутствие в природе в самородном состоянии, способность реагировать лишь с немногими веществами (ртуть, цианиды). С развитием современных технологий более популярными становятся химические способы.
В 1947 году американские физики Ингрем, Гесс и Гайдн проводили эксперимент по измерению эффективного сечения поглощения нейтронов ядрами ртути. В качестве побочного эффекта эксперимента было получено около 35 мкг золота. Таким образом, была осуществлена многовековая мечта алхимиков — трансмутация ртути в золото. Однако экономического значения такое производство золота не имеет, так как обходится во много раз дороже добычи золота из самых бедных руд.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Изделия из золота
Самородное золото — главная форма нахождения золота в природе. Оно концентрируется в гидротермальных месторождениях образуя золотые руды, неравномерно распределяясь в трещиноватом жильном кварце и в сульфидах — пирите, арсенопирите, пирротине и др. В существенно сульфидных рудах самородное золото тонкодисперсное. При окислении руд на земной поверхности мелкое самородное золото частично растворяется и переотлагается; в ряде случаев оно обогащает верхние части рудных тел. Процессы их разрушения приводят к освобождению частиц самородного золота и их накоплению в россыпях; перемещаясь водными потоками вместе с другим кластическим материалом, частицы окатываются, округляются, деформируются, частично перекристаллизовываются; в результате электрохимической коррозии на них образуется тонкая оболочка высокопробного золота, что приводит к общему повышению пробы самородного золота в россыпях.
ПРИМЕНЕНИЕ
Золотые монеты
По своей химической стойкости и механической прочности золото уступает большинству платиноидов, но незаменимо как материал для электрических контактов. Поэтому в микроэлектронике золотые проводники и гальванические покрытия золотом контактных поверхностей, разъёмов, печатных плат используются очень широко.
Золото используется в качестве мишени в ядерных исследованиях, в качестве покрытия зеркал, работающих в дальнем инфракрасном диапазоне, в качестве специальной оболочки в нейтронной бомбе. Тонкий слой золота (20 нм) на внутренней поверхности оконных и витражных стекол существенно уменьшает нежелательные тепловые потери зимой, а летом предохраняет внутренние помещения зданий и транспортных средств от нагревания инфракрасными лучами.
Золотые припои очень хорошо смачивают различные металлические поверхности и применяются при пайке металлов. Тонкие прокладки, изготовленные из мягких сплавов золота, используются в технике сверхвысокого вакуума.
Традиционным и самым крупным потребителем золота является ювелирная промышленность. Ювелирные изделия изготавливают не из чистого золота, а из его сплавов с другими металлами, значительно превосходящими золото по механической прочности и стойкости. В настоящее время для этого служат сплавы Au-Ag-Cu, которые могут содержать добавки цинка, никеля, кобальта, палладия. Стойкость к коррозии таких сплавов определяются, в основном, содержанием в них золота, а цветовые оттенки и механические свойства — соотношением серебра и меди.
Значительные количества золота потребляет стоматология: коронки и зубные протезы изготовляют из сплавов золота с серебром, медью, никелем, платиной, цинком. Такие сплавы сочетают коррозионную стойкость с высокими механическими свойствами.
Соединения золота входят в состав некоторых медицинских препаратов, используемых для лечения ряда заболеваний (туберкулёза, ревматоидных артритов и т. д.). Радиоактивный изотоп 198Au (период полураспада 2,967 сут.) используется при лечении злокачественных опухолей в радиотерапии.
Золото (англ. Gold) — Au
| Молекулярный вес | 196.97 г/моль |
| Происхождение названия | Праславянское «*zolto» («золото») родственно лит. geltonas «жёлтый», латыш. zelts «золото». |
| IMA статус | действителен, описан впервые до 1959 (до IMA) |
КЛАССИФИКАЦИЯ
Hey’s CIM Ref1.5
| Strunz (8-ое издание) | 1/A.01-40 |
| Nickel-Strunz (10-ое издание) | 1.AA.05 |
| Dana (7-ое издание) | 1.1.1.1 |
| Dana (8-ое издание) | 1.1.1.1 |
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Цвет минерала | насыщенный желтый, тускнеющий в бело-желтый с преобладанием серебристости |
| Цвет черты | блестящий желтый |
| Прозрачность | непрозрачный |
| Блеск | металлический |
| Спайность | нет |
| Твердость (шкала Мооса) | 2,5-3 |
| Прочность | ковкий |
| Излом | зазубренный |
| Плотность (измеренная) | 15 — 19.3 г/см3 |
| Радиоактивность (GRapi) | 0 |
| Магнетизм | диамагнетик |
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Тип | изотропный |
| Цвет в отраженном свете | желтый переходящий в белый с увеличением содержания Ag, — красноватый — с увеличением содержания Cu. |
| Плеохроизм | не плеохроирует |
| Люминесценция в ультрафиолетовом излучении | не флюоресцентный |
КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Точечная группа | m3m (4/m 3 2/m) — гексаоктаэдральный |
| Пространственная группа | Fm3m |
| Сингония | кубическая |
| Параметры ячейки | a = 4.0786Å |
| Двойникование | общая по (111) |
mineralpro.ru
28.07.2016
Разработка полезных ископаемых – деятельность, направленная на извлечение из недр земли или с ее поверхности минералосодержащих веществ и их переработку до получения готовой продукции. Добыча золота является приоритетным направлением в данной сфере. Во многом это объясняется драгоценностью металла и его влиянием на состояние золотовалютного резерва любой страны. Поэтому золотодобывающая промышленность занимает особое место в системе государственного развития, а для ее совершенствования разрабатываются и внедряются новые технологии.
Процесс образования золота в природе
Месторождения золота
Драгоценные металлы встречаются в природе повсеместно, включая мировой океан и даже растения, но достаточно эффективных способов их извлечения не существует. Поэтому добыча золота осуществляется на месторождениях, которые бывают двух видов.
Первичные, называемые коренными – их образование связано с магматической активностью, когда на поверхность земли вырывается множество расплавленных компонентов, в том числе золотосодержащие растворы солей, застывающие в жилы.
Вторичные, называемые россыпными – они образуются в результате высвобождения драгметалла из золотоносной руды под действием естественных процессов (течение рек, возникновение оврагов, обвалы горных пород) или климатических катаклизмов (наводнения, сели, проливные дожди).
Вода при размытии золотоносных жил может уносить частицы желтого металла на значительные расстояния. Особенно крупные куски называются самородками. Их вес варьирует от 5 грамм до нескольких килограмм.
Способы добычи драгоценного материала из природы
Человечество давно занимается поиском и разработкой драгметаллов, но, несмотря на это, добыча золота на протяжении длительного времени велась примитивными способами, которые хотя редко, но применяются и в современном мире. Они получили название «традиционные».
С развитием машиностроения и ростом научно-технического прогресса появилось множество новых методов извлечения золота, которые считаются «современными». Они представляют собой механизированный процесс и имеют характер промышленных разработок.
Процесс добычи желтого металла не ограничивается его выкапыванием, вырубкой или вымыванием в составе золотоносной руды. Большое значение имеет умение выделять золото из глыб породы и сопутствующих минералов.
Метод ручного просеивания и промывания
В настоящее время такой вариант добычи считается кустарным и встречается редко, хотя является одним из самых древних. Заключается он в пропускании речного песка через сито, деревянный лоток или мешковину. В золотоносных реках старатели зачерпывают речной песок и, высыпая на приспособление, просеивают и промывают его. Частицы драгоценного металла, которые имеют больший размер, чем обычные песчинки, остаются в посуде и собираются в отдельную емкость.
Такая работа является очень сложной, кропотливой, требует больших затрат сил и времени. Кроме того, она сопряжена с длительным нахождением в воде, что также является дополнительным негативным фактором. При этом результат нельзя предугадать заранее.
Механизированные прииски
Современные технологии позволяют облегчить работу старателей с помощью механизации большинства процессов просеивания и промывания речного грунта. Земснаряды, помпы, грохота и другие механизмы дают возможность поднять песок с большой глубины, выдать его на берег и переработать в течение более короткого промежутка времени и с меньшими трудозатратами, чем при работе руками.
Но, несмотря на значительное снижение ручного труда, его процентное соотношение в процессе золотодобычи остается высоким. Поэтому работа на приисках до сих пор считается одной из самых сложных.
Извлечение золота из руды
Извлечение золота из руды
Ранее такая добыча велась вручную и всегда была сопряжена с большим риском для жизни и здоровья золотодобытчика, потому что сопровождалась рытьем шахт, наличием обвалов и обрушений или пребыванием в горных районах.
Сейчас подобная практика получения золота прекращена, и разработки золотоносной руды производятся механизированным способом. Порода извлекается из шахты или карьера мощной техникой, после чего раздробляется и просеивается в специальных механизмах.
Довольно часто, для ускорения выемки грунта, на объектах по добыче золота применяются взрывные и буровзрывные методы, что позволяет за короткие сроки выдать и переработать более значительные объемы породы.
Методики, применяемые для выделения золота из общей выдаваемой массы
Золотодобывающая промышленность разделяет месторождения по их рентабельности, исходя из количества драгоценных металлов на определенный объем перерабатываемого грунта:
- 10 гр. на тонну породы/песка – богатое;
- 3 грамма золота с одной тонны – прибыльное.
С каждым годом богатых месторождений в мире становится все меньше, поэтому большое внимание уделяется умению выделять золото с наименьшими потерями из общей перерабатываемой горной массы. Таких методик существует довольно много.
Амальгамирование
Данный способ основан на использовании ртути для отделения драгметалла от массива руды. Ртуть обладает способностью притягивать золотые частицы, обволакивая их. Процесс извлечения золота состоит из нескольких этапов:
- Используя особенность ртути, она помещается в специальные емкости, в которые потом засыпается порода.
- Благородный металл буквально изымается ртутью из общего содержимого емкости, после чего опустошенная порода удаляется.
- Чтобы освободить желтый металл из объятий белого, емкость нагревается и расслаивание происходит само собой.
Способ амальгамирования пользовался широкой популярностью, но постепенно был вытеснен более прогрессивными и безопасными методиками получения золота, не связанными с использованием высокотоксичной ртути.
Кучное выщелачивание
На данный момент – это самый применяемый и высокопродуктивный способ, позволяющий вести добычу золота даже из ранее переработанной руды, а также породы, признанной скудной на содержание драгоценных металлов. Использование цианида натрия обеспечивает преобразование золотых частиц (даже мельчайших) в цианистые соединения. В дальнейшем, с помощью химических реакций металл выделяется и очищается от примесей.
Такая методика выщелачивания золота дает возможность более полной переработки золотоносной руды и делает реальным новое использование старых месторождений и оставленных ранее разработок.
Метод вытравливания золота из изделий
Вытравливания золота из изделий
Этот способ не является промышленным, но находит применение при извлечении драгметалла из старых радиодеталей, позолоченных изделий бытового и хозяйственного назначения. В основе метода вытравливания лежит химическая инертность искомого элемента. Для достижения успеха необходимо собрать крупную партию вышеперечисленных предметов, отделить золотосодержащие элементы и поместить их в раствор концентрированной азотной и соляной кислоты, называемый «царская водка».
Особенностью этого раствора является способность растворять без остатка все металлы, кроме золота, поэтому результатом станет золотая пленка на поверхности жидкости. Она отделяется с помощью обычной ткани.
Производственные процессы в получении благородного металла
Кучный метод выщелачивания золота включает в себя ряд производственных процессов, итогом которых является выход чистого драгоценного продукта:
- после доставки золотоносной руды на предприятие по переработке, она помещается в мельницы, где измельчается до определенной фракции;
- после этого материал пропускается через сита и проходит этап окомкования, исключающий слипание фракций в крупные соединения;
- далее полученная масса направляется на выщелачивание с помощью цианида натрия и формируется в рудный штабель;
- следующим этапом является отделение отработанной руды от цианистых соединений металла путем сорбции;
- извлеченные золотосодержащие соединения отправляются на гальванизацию, где происходит предварительная очистка.
Завершением процесса является переплавка полученного осадка до выхода лигатурного сплава, который впоследствии выщелачивается от рудных остатков.
Добыча золота в холодное время года
Добывать золото в холодное время года проще чем летом
Большинство старателей отдали бы предпочтение добыче золота в теплое время года, когда результат обещает быть более ощутимым, а условия труда – гораздо комфортнее. Но в реальности поиск металла в зимний период или ранней весной имеет свои плюсы, которые нельзя игнорировать. Главное – знать, где искать. Для данного метода обязательно нужно взять охотничьи лыжи (не беговые), для передвижения по пересеченной местности.
Ценный металл обнаружить зимой в чистой, прозрачной воде и изъять гораздо проще, чем летом. Во время поиска нужно учитывать, что уровень рек в холодные месяцы сильно падает. Поэтому обычно неглубокие перспективные для поиска места в этот период становятся еще мельче и доступнее для исследования, а участки скал, ранее закрытые водой, начинают просматриваться над ее поверхностью.
Преимуществом является возможность заметить желтые отблески просто на поверхности скал (пригодится дополнительный инструмент для отбивания кусочков породы). К тому же зимой на скалах можно найти драгоценный металл в больших количествах, чем летом в песке.
Правильно выбранное место – основа успешного поиска заветного сокровища.
Видео по теме: Технология добычи золота