Золото: история, свойства, добыча и будущие применения

История

Золото с узнаваемым жёлтым отливом — один из древнейших металлов человечества. Археология показывает: неолитические люди собирали золото в речных аллювиях, а первые документированные добычи датируются 3500 г. н.э. — египтяне и шумеры делали украшения, культовые предметы, кубки.

Сочетание красоты и физической стойкости сделало золото желанным ресурсом на тысячелетия, провоцируя конфликты и приключения — от падения ацтекской и инкской империй до золотых лихорадок, перекроивших американскую границу.

Крупнейшее золотохранилище мира — предкамбрийский конгломерат Витватерсранд в ЮАР — гигантский месторождение глубиной в несколько миль, дающее ~2/3 мирового производства. Крупные производители также: Австралия, бывший СССР, США (Аризона, Калифорния, Колорадо, Монтана, Невада, Южная Дакота, Вашингтон).

~65% обработанного золота уходит в ювелирку. Промышленное применение — электроника, керамика — ~25%. Остаток — в «пурпур Кассиуса» — рубиновое стекло для окон небоскрёбов (снижение летнего тепла) и зеркала для космических полётов и электронной микроскопии, отражающие ИК-спектр.

Физические характеристики

Золото (Au) славится ковкостью, вязкостью и устойчивостью к окислению. Ковкость позволяет выбивать листы в 1000 раз тоньше бумаги — для ИК-покрытий, пломб, гальваники. Вязкость — тянуть тончайшую проволоку, критичную для межсоединений микросхем, ортодонтических приборов, даже компонентов реактивных двигателей.

Так как золото мягко, его обычно легируют серебром, медью, платиной, никелем. Пробы в каратах: 24К — чистое, 18К — 18 частей золота на 6 частей сплава.

Добыча и рафинирование

Золото обычно в нативном виде, но также извлекают из серебряных, медных, свинцовых, цинковых руд. В мореводе есть следы золота, но концентрация слишком мала для коммерции. Месторождения двух типов: жильные (кварцевые жилы) и аллювиальные (плёры). Методы добычи зависят от типа. После добычи руду дробят и рафинируют одним или несколькими из четырёх основных процессов: флотация, амальгамация, цианидация, уголь-в-пульпе.

Золото встречается в двух типах месторождений: жильных или аллювиальных.

Добыча

• В жилах золото в кварцевых жилах в горной породе. Шахтёры бурят, взрывают, лопатают для добычи руды, часто глубоко под землёй. Руду везут на завод для обогащения.
• Аллювиальные плёры содержат самородки и зерна, перенесённые водой, обычно смешанные с песком или гравием. Гидравлическая добыча, драги, экскаваторы — основные методы, все опираются на гравитацию для разделения. Методы всё чаще регулируются или запрещаются из-за экологического ущерба.

Дробление

• После добычи руду моют и дробят в мелкие фракции, обычно в шаровой мельнице со стальными шарами.

Разделение золота от руды

• Флотация: пенитель и коллектор связывают золото с пузырьками воздуха, поднимая на поверхность для сбивания.
• Цианидация: растворяют золото в слабом растворе цианида, добавляют цинк для выпадения металла. Золото получают фильтрацией.
• Амальгамация: пропускают руду по ртутным плитам, образуя золото-ртутную амальгаму; нагрев выгоняет ртуть, оставляя чистое золото.
• Уголь-в-пульпе: активированный уголь адсорбирует золото из цианидной пульпы, затем уголь удаляют в нагретой едкой среде.
• Плавка: нагревают золото с флюсом, связывающим примеси в шлак, чистый металл застывает в формах.

Флотация, цианидация и уголь-в-пульпе — 3 процесса рафинирования. Могут использоваться отдельно или в комбинации.

Два других метода — амальгамация и плавка.

Будущее

Как исчерпаемый ресурс, долгосрочное предложение золота ограничено, но спрос в ювелирке и хай-теке — особенно электронике — остаётся сильным. Недавние достижения фокусируются на извлечении золота из сульфидных руд, традиционно сложнее оксидных. Биоулётчинг — использование бактерий для разрушения сульфидных минералов — стал рентабельным и экологичным методом.