Guldutvinning
Guldutvinning avser de processer som krävs för att utvinna guld från dess malmer . Den stora majoriteten av guldet utvinns från utspädda malmer med en kombination av kemiska processer. Cirka 2000 ton hämtas från jorden årligen, plus ytterligare 300 ton från återvinning.
Typer av malm
Guld förekommer huvudsakligen som en inhemsk metall , dvs guldet i sig. Ibland är det legerat i mer eller mindre utsträckning med silver , som kallas elektrum . Inhemskt guld kan förekomma som stora klumpar, som fina korn eller flingor i alluvialavlagringar , eller som korn eller mikroskopiska partiklar (känd som färg) inbäddade i stenmineraler. Andra former av guld är mineralerna kalaverit (AuTe), aurostibnit (AuSb 2 ) och maldonit (Au 2 Bi). Dessa tre sistnämnda, även om de är sällsynta än inhemskt guld, kan vara långsamma att reagera med cyanid och därmed svåra att bearbeta. Ytterligare andra guldhaltiga malmer inkluderar olika tellurider ( sylvanit , nagyagite , petzit och krennerite ).
Vissa föroreningar i malmer kan störa guldets extraherbarhet med cyanid. Dessa störande medel kallas "preg-rånande malmer". Till exempel kan guld binda tätt till kol och motstå normal cyanidextraktion. Guldcyanider binder också till vissa leror.
Koncentration
Medan den romantiska bilden av guldbrytning fokuserar på nuggets, är verkligheten att guld vanligtvis återvinns från malmer som innehåller >10 ppm av metallen. Den största utmaningen är alltså att koncentrera denna spårmängd.
Cyanidering (och tiosulfat)
Den huvudsakliga tekniken innebär urlakning av guld från malmen genom behandling med en lösning av cyanid. Således är det typiska första steget finfördelning för att exponera guldet för extraktionslösningen. Utvinningen utförs genom dumpnings- eller höglakningsprocesser . Natriumcyanid produceras i en miljardton/årskala främst för detta ändamål. "Svartcyanid", en kolförorenad form av kalciumcyanid (Ca(CN) 2 ) används ofta eftersom det är billigt. Den råa malmen tvättas med en c. 0,3% lösning av cyanid i luft, ofta upprepade gånger, och det vattenhaltiga extraktet samlas upp och raffineras ytterligare. Extraktionen kallas cyanidering eller cyanidprocessen . Återvinning från lösning involverar vanligtvis adsorption på aktivt kol, kolet i massaprocessen .
Tiosulfatlakning har visat sig vara effektiv på malmer med höga lösliga kopparvärden eller malmer som utsätts för preg-rån .
Lakning genom bulk urlakning extraherbart guld, eller BLEG, är också en process som används för att testa ett område för guldkoncentrationer där guld kanske inte är omedelbart synligt.
Traditionella metoder
Guldbrytning från alluviummalmer åstadkoms en gång genom tekniker förknippade med placerbrytning såsom enkel guldvaskning och slussning , vilket resulterade i direkt återvinning av små guldkorn och flingor. Platsbrytningstekniker sedan mitten till slutet av 1900-talet har i allmänhet bara varit hantverksgruvarbetares praxis. Hydraulisk gruvdrift användes flitigt i den kaliforniska guldrushen , och involverade att bryta ner alluvialavlagringar med högtrycksstrålar av vatten. Hårdstensmalmer har legat till grund för majoriteten av kommersiella guldåtervinningsoperationer sedan mitten av 1900-talet där dagbrott och/eller gruvtekniker under ytan används.
Tyngdkraftskoncentration har historiskt sett varit det viktigaste sättet att utvinna den inhemska metallen med hjälp av kokkärl eller diskbord. Sammanslagning med kvicksilver användes för att förbättra återhämtningen, ofta genom att lägga det direkt till räfflingsborden , och kvicksilver används fortfarande i stor utsträckning i små grävningar över hela världen.
Eldfasta guldprocesser
En "eldfast" guldmalm är en malm som har ultrafina guldpartiklar spridda genom sina guldockkluderade mineraler. Dessa malmer är naturligt resistenta mot återvinning genom standardprocesser för cyanidering och koladsorption. Dessa eldfasta malmer kräver förbehandling för att cyanidering ska vara effektiv för att återvinna guldet. En eldfast malm innehåller vanligtvis sulfidmineraler, organiskt kol eller båda. Sulfidmineraler är ogenomträngliga mineraler som blockerar guldpartiklar, vilket gör det svårt för laklösningen att bilda ett komplex med guldet. Organiskt kol som finns i guldmalm kan adsorbera lösta guld-cyanidkomplex på ungefär samma sätt som aktivt kol. Detta så kallade "preg-robbande" kol tvättas bort eftersom det är betydligt finare än kolåtervinningsskärmarna som vanligtvis används för att återvinna aktivt kol.
Förbehandlingsalternativ för eldfasta malmer inkluderar:
- Stekning
- Biooxidation, såsom bakteriell oxidation
- Tryckoxidation
- Albion process
Behandlingsprocesserna för eldfast malm kan föregås av koncentrering (vanligtvis sulfidflotation). Rostning används för att oxidera både svavel och organiskt kol vid höga temperaturer med hjälp av luft och/eller syre. Biooxidation innebär användning av bakterier som främjar oxidationsreaktioner i en vattenhaltig miljö. Tryckoxidation är en vattenhaltig process för avlägsnande av svavel som utförs i en kontinuerlig autoklav, som arbetar vid höga tryck och något förhöjda temperaturer. Albion-processen använder en kombination av ultrafin slipning och atmosfärisk, autotermisk, oxidativ urlakning.
Guld förädling och avsked
Avskiljning är en process genom vilken guld renas till en kommersiellt handelsbar standard, vanligtvis ≥99,5 %. Borttagning av silver är av särskilt intresse eftersom de två metallerna ofta samrenar. Standardproceduren är baserad på Miller-processen . Separationen uppnås genom att klorgas passerar in i en smält legering. Tekniken övas i stor skala (t.ex. 500 kg). Metodens princip utnyttjar guldets ädelhet, så att guld vid höga temperaturer inte reagerar med klor, men praktiskt taget alla förorenande metaller gör det. Således, vid c. 500 °C, när klorgasen leds genom smält blandning (återigen, huvudsakligen guld), bildas en slagg med låg densitet på toppen, som kan dekanteras från det flytande guldet. Silverklorid och andra ädelmetaller kan utvinnas från denna slagg. Slaggskiktet späds ofta ut med ett flussmedel som borax för att underlätta separationen.
Det finns alternativa metoder för att dela guld. Silver kan lösas selektivt genom att koka blandningen med 30% salpetersyra, en process som ibland kallas inquartation. Affination är en i stort sett föråldrad process för att ta bort silver från guld med hjälp av koncentrerad svavelsyra . Elektrolys med Wohlwill-processen är ytterligare ett tillvägagångssätt.
Historia
Smältningen av guld började någon gång runt 6000 – 3000 f.Kr. Enligt en källa började tekniken användas i Mesopotamien eller Syrien. I det antika Grekland Herakleitos om ämnet.
Enligt de Lecerda och Salomons (1997) användes kvicksilver först för utvinning vid omkring 1000 f.Kr., enligt Meech och andra (1998) användes kvicksilver för att erhålla guld fram till den senare perioden av de första årtusendena.
En teknik känd för Plinius den äldre var extraktion genom att krossa, tvätta och sedan applicera värme, med det resulterande materialet pulveriserat.
Industriell era
Som alla metaller är guld olösligt i vatten. Guld uppvisar dock de utmärkande egenskaperna att i närvaro av cyanidjoner löses det i närvaro av syre (eller luft). Denna omvandling rapporterades 1783 av Carl Wilhelm Scheele , men det var inte förrän i slutet av 1800-talet som reaktionerna utnyttjades kommersiellt. Utbyggnaden av guldbrytning i Rand av Sydafrika började sakta ner på 1880-talet, eftersom de nya fyndigheterna som hittas tenderade att vara pyritisk malm . Guldet var svårt att utvinna ur sådana malmer.
År 1887 utvecklade John Stewart MacArthur , i samarbete med bröderna Dr Robert och Dr William Forrest för Tennant Company i Glasgow , Skottland , MacArthur-Forrest-processen för utvinning av guldmalm. Genom att suspendera den krossade malmen i en cyanidlösning utvanns upp till 96 procent guld.
Processen användes först i stor skala vid Witwatersrand 1890, vilket ledde till en boom av investeringar när större guldgruvor öppnades. 1896 bekräftade Bodländer att syre var nödvändigt för processen, något som MacArthur hade tvivlat på, och upptäckte att väteperoxid bildades som en mellanprodukt.
Metoden som kallas höglakning föreslogs först 1969 av United States Bureau of Mines och användes på 1970-talet.