Добыча золота началась еще в древние времена. За всю историю человечества было добыто примерно 168,9 тыс. тонн благородного металла, почти 50% которого уходит на разнообразные ювелирные изделия. Если все добытое золото собрать в одном месте, то образовался бы куб высотой с 5-этажный дом, имеющий ребро - 20 метров.
«Золотая история»
Золото - металл, с которым человечество познакомилось как минимум 6500 лет назад. Самым древним считается клад, найденный в Варненском некрополе, который находится в Болгарии, и датированы изделия 4600 годом до н.э.
Золото играло важную роль на протяжении всей истории человечества, оно до сих пор считается надежным капиталовложением. Приходили и уходили валюты, но оно остается универсальным и стабильным эталоном уже тысячи лет.
Владеть этим металлом всегда было престижно. Количеством золота оценивалось не только благосостояние, от него зависело и положение в обществе. Так происходит и по нынешнее время.
Именно золото часто было причиной войн и преступлений, но одновременно оно сыграло огромную роль в прогрессе человечества в общем. На его основе начала складываться кредитно-денежная система, создавались культурные ценности и архитектурные шедевры, которые бесценны и до сих пор всех поражают. Благодаря стремлению произвести этот металл учеными были получены многие химические элементы, а золотые лихорадки помогали открывать и осваивать новые земли.
Как добывают золото в России
В верхней коре земного пласта золото содержится в маленьких количествах, но таких месторождений и участков довольно много. Россия находится на 4 месте в рейтинге по его добыче и имеет 7% от мировой доли.
Промышленным способом золото начали добывать в 1745 году. Первый рудник был открыт крестьянином Ерофеем Марковым, который сообщил о его местонахождении. Впоследствии его стали называть Березовским.
На сегодняшний день в России существуют 16 компаний, которые добывают этот драгоценный металл. Лидером является компания «Полюс Золото», которая имеет 1/5 часть от доли всего рынка добычи. Старательные артели в основном добывают металл в Магаданской, Иркутской и Амурской областях, на Чукотке, Красноярском и Хабаровском краях.
Добыча золота - процесс сложный, трудоемкий и дорогостоящий. Сокращают такие затраты методом закрытия малодоходных и нерентабельных рудников. Уменьшение объема и внедрение новых технологий, сберегающих капитал, - вполне эффективные меры.
Процесс добывания золота
Пока проходили века, процесс добычи этого металла постоянно менялся. Изначально была популярна добыча золота вручную. Старатели получали золотой песок благодаря нехитрым примитивным приспособлениям. В лоток набирали речной песок, а затем встряхивали его в потоке воды, песок смывало, а крупинки металла оставались на дне, так как они более тяжелые. Этим способом пользуются часто и в нынешнее время.
Однако и это не единственный процесс добычи. Например, раньше вдоль рек можно было частенько найти золотые самородки. Их выбрасывало на сушу при размытии золотоносных жил естественным путем. Однако уже к ХХ веку богатых россыпей не осталось, и золото научились добывать из руды.
Сейчас добыча золота вручную практикуется редко, процесс полностью механизирован, но в то же время он очень сложный. Рентабельным считается месторождение, в котором на одну тонну приходится 3 г золота. При содержании в нем 10 г оно считается богатым.
Еще несколько лет назад часто применялся такой способ, как амальгамирование, который основан на особом свойстве ртути обволакивать золото. На дно бочки помещали ртуть, затем в ней встряхивали золотоносную породу. В результате даже самые мелкие частицы золота просто прилипали к ней. После этого ртуть отделяли от пустой породы, и при сильном нагревании золото отслаивалось. Однако этот способ имеет и недостатки, так как ртуть сама по себе очень токсична. При этом золото она отдает все же не полностью, так как уж совсем крохотные частицы драгоценного металла плохо смачиваются.
Второй способ более современный - золото выщелачивают цианидом натрия, который способен даже самые мелкие частицы перевести в цианистые водорастворимые соединения. А уже из них потом при помощи реактивов и извлекается золото. Этим способом можно получать драгоценный металл даже из уже что делает их снова рентабельными.
Получение золота дома
Добыча золота вручную возможна и в домашних условиях. Для того чтобы добывать его, не нужно ехать на прииски и часами трясти лотками. Есть более спокойные и цивилизованные методы. Вокруг очень много предметов, которые содержат золото. К примеру, старые советские часы в своих желтых корпусах содержали настоящий чистейший драгметалл без примесей.
Для того чтобы его оттуда достать, необходимо просто скупать такие часы в очень больших количествах. Затем понадобятся пластмассовые ведро и тазик, электроплитка, лезвия для бритвы, стеклянная термостойкая кастрюля, кисточка и х/б ткань для фильтрования, резиновые перчатки и влагораспылитель. Из химикатов нужны азотная и соляная кислоты.
Переработка начинается, когда у вас на руках уже есть 300 корпусов. Процесс займет всего 4 часа, при этом вы израсходуете 4 литра кислоты. Из такого количества корпусов можно получить 75 грамм чистого золота.
Кто бы мог подумать, но все, даже дети, ежедневно носят в карманах и сумках золото. Все просто - каждая сим-карта для мобильного телефона содержит некоторое количество драгметалла. Его можно извлечь и оттуда. Делается это двумя способами: электролизом или вытравливанием. Для последнего необходим химический реактив «царская водка».
Самым простым методом считается именно вытравливание, при котором золото получают благодаря химической инертности драгметалла, а именно - его способности вступать в реакции с другими элементами. Для вытравливания потребуется окислитель «царская водка», который делается из концентрированных кислот: соляной и азотной. Жидкость имеет оранжево-желтый цвет.
Золото из воды
Добыча золота возможна и из воды. Оно содержится и в ней, причем в любой: канализационной, морской, водопроводной, но в очень небольших количествах. Например, в морской оно существует в пропорции 4 мг на тонну. Несмотря на это, добывать его все же можно при помощи негашеной извести, которой потребуется всего тонна на 4,5 тыс. тонн воды.
Для того чтобы получить из морской воды золото, потребуется смешать ее с известковым молоком. Через некоторое время жидкость нужно выпустить обратно в море, а уже из осадка извлекать драгметалл. Кировские инженеры предлагают еще один безотходный способ, при котором известь заменяется золой тепловых электростанций. Этот метод считается наименее затратным из всех известных.
Золотые бактерии
В Канаде ученые вообще обнаружили бактерии, которые способны выделять золото из различных растворов. Удивительно, не так ли? Например, бактерия Delftia acidovorans имеет вещество, которое как раз и выделяет драгметалл из раствора. И причина проста - она просто защищается, охраняя себя от ионов золота, которые для нее токсичны. Вторая бактерия Cupriavidus metallidurans, наоборот, накапливает его внутри себя.
Обе были найдены в 2006 году в «золотых» шахтах. Исследования канадцев показали, что бактериям, накапливаемым золото, удается избежать отравления за счет генной природы.
Драги
Добыча золота производится и при помощи драгов. Ими называют плавающие горнодобывающие машины, которые имеют землечерпательное, обогатительное или другое оборудование, обеспечивающее комплексную механизацию процесса добычи. Они обогащают полезные ископаемые и удаляют
Предназначение драгов - разрабатывать обводненные месторождения полезных ископаемых и извлекать ценные компоненты (золото, платину, олово и т.д.) Применяют их в основном на аллювиальных, делювиальных, глубинно- и прибрежно-морских осадочных и россыпных месторождениях. Исключение составляют лишь валунистые, крепкие горные породы и вязкие глины.
Виды драгов
Драги делят на два класса.
- Морские, при помощи которых разрабатываются месторождения прибрежной зоны и глубинные рудники в озерах, океанах. Они монтируются на килевых буксируемых или самоходных судах, которые обеспечивают эксплуатацию при шторме.
- Континентальные, которые используют для разработки месторождений на материках. Монтируются на плоскодонном судне.
Драги классифицируют по:
- виду энергии, которую используют приводные механизмы;
- глубинным выемкам пород в разрезе ниже уровня воды;
- роду аппарата (много черпаков с прерывистой цепью, со сплошной цепью, роторным комплексом, ковшом драглайна, грейферным ковшом);
- вместимости черпака (крупно-, средне- и малолитражные);
- способу маневрирования (канатно-якорные и канатно-свайные).
На территории РФ сейчас используют драги для добычи золота, в основном это происходит в Дальневосточном федеральном округе. Однако добыча таким методом может негативно сказаться на экосистеме, разрушить ландшафты рек, сильно загрязнить территорию, которая расположена вниз по течению.
Поэтому такой метод может использоваться лишь при тщательном соблюдении проектов разработки. Для их осуществления потребуется рекультивация земель, которые были нарушены горными работами, а также восстановление лесных массивов, почвы и растительности речных долин.
Как сделать драгу для добычи золота самостоятельно
Многие старатели, добывающие золото, хотели бы иметь собственную драгу, при этом значительно сэкономив на расходах, так как цены на это оборудование очень высоки. В таком случае проще всего сделать ее своими руками. Несмотря на то что материалы будут закупаться самые недорогие, все равно на создание драги потребуется некая сумма.
Изначально нужно составить списки и схемы сборки, для этого можно взять как пример самые известные драги для добычи золота на данный момент. В принципе, первый этап - изучение, чем больше вы о них будете знать, тем качественнее и лучше сделаете собственную.
Некоторые важные детали можно найти на обыкновенной свалке, причем приобрести их за бесценок, например, двигатель для аппарата. Далее нужно определиться с размером драги, чем она больше - тем большее количество грунта можно обработать, но ее вес и стоимость тоже будут выше, чем у небольшого собранного изделия.
Строить ее нужно с диаметром шланга до 12 см, чтобы можно было управиться с драгой самостоятельно. Самый оптимальный размер - это 10 см. Если нужен сжатый воздух, то необходимо приобрести воздушный компрессор, оборудование для дайвинга и воздухоприемный бак. Однако это не первая необходимость, сделать это можно уже потом.
Для того чтобы построить вожделенный аппарат, потребуются: двигатель с насосом, разнообразные инструменты (ножовка, молоток, гаечные ключи, отвертки). Не помешает приобрести сварочный аппарат. Покупать можно детали и б/у, но некоторые, особо важные и проблемно- или труднозаменимые, лучше все-таки приобрести новые в магазине.
Некоторые детали драги часто невозможно сделать собственными руками, поэтому их придется все же приобрести: двигатель, водяной насос, воздушный компрессор, шланг, рудопромывочный желоб. Именно последний является самой главной деталью, без него золото просто не захватывается, соответственно, весь построенный аппарат теряет смысл.
Раструб драги следует установить в голове шлюза для того, чтобы он направлял в него потоки воды и грунта. Всасывающий клапан забирает воду в помпу (это тоже одна из важных деталей). Если будет всасываться песок, то насос может быстро сломаться, поэтому драгировать без клапана нельзя.
Гидроэлеватор размещается на конце шланга, при этом вода подается к началу и создается разряжение. Здесь лучше всего использовать всасывающее сопло. Управлять на больших драгах элеватором трудновато, поэтому применение в основном идет на небольших машинах, если работа проходит на мелководье.
Плавучесть аппарата - отдельный этап создания драги. Обеспечить ее можно несколькими способами. Изначально использовали шины от грузовых автомобилей, весят они немного и стоят дешево. Единственное препятствие заключается в том, что достать их не так просто, как может показаться. Однако это был бы оптимальный вариант.
Сейчас многие производители драг используют Они довольно надежные, но и тяжелые. Тем не менее, и здесь есть множество вариантов. Некоторые драги, которые собираются в домашних условиях, имеют различные пластиковые понтоны. Один из интересных способов - когда используют пластиковые контейнеры или же бочки, емкость которых до 40 литров. Приобрести их можно совсем недорого. Если вам не жалко потратить большую сумму, но купить готовое, то тогда легче приобрести у производителя.
Еще одной важнейшей деталью, влияющей на плавучесть, считается рама. Именно на нее крепят мотор и рудопромывочный желоб. Если делать ее самостоятельно, то можно взять простые куски алюминия, которые легко отыскать на любой свалке. Обойдется это недорого, усилий почти не потребуется. Если рама получится плоской, то к ней просто крепятся шины от грузовика.
Проверить работу драги можно уже после полной ее сборки. Для этого берется две дюжины небольших кусков свинца, которые выравниваются и красятся в яркий цвет. В водоеме набирается грунт, и они помещаются туда. Вот как раз на нем и можно опробовать драгу. Посмотрите, сколько кусочков свинца вернулось после промывки породы. При нормальной работе драги потери возможны лишь до 2 кусков. Если свинца не хватает, то следует еще раз проверить всю сборку по схеме, и если потребуется, провести дополнительные улучшения.
Планы добычи золота в дальнейшем
Все меньше становится золотых месторождений, их открывают сейчас в основном в ЮАР, другие значительно истощаются, а залежи с пониженным и средним содержанием драгметалла разрабатывать просто невыгодно.
По прогнозам специалистов, запасы полезных ископаемых, которые содержат золото, можно будет разрабатывать еще лет 50. Потом они закончатся. Просто потому, что человечество в последние десятилетия очень интенсивно добывает золото. И становится его в природе все меньше и меньше. Теперь нам предстоит за ближайшие годы найти новые возможности добычи этого металла. Самым перспективным методом считают технологию выщелачивания золота.
В последние годы много говорят об освоении океана как еще об одном способе добычи золота. Морских россыпей, залежей очень много, а вот дно еще полностью не изучено. Возможно, что именно в океане скрыта большая часть месторождений драгоценного металла. Нашим потомкам предстоит это выяснить.
Несмотря на то,что в морской воде золото содержится в микроскопических количествах (4мг/тонна) добывать его в скоро времени будет выгодно. В самом деле,если мы посмотрим как растет количество отходов человечества, то станет очевидно, что полная их переработка в готовые изделия затруднена. В тоже время использование использование продуктов утилизации отходов для извлечения извлечения золота и других металлов представляется выгодным.
Американский исследователь Генри Балл более 30 лет назад установил, что в морской воде золото содержится в виде иодида. Иодид золота (AuI) твердое вещество лимонно-желтого цвета с плотностью равна 8,25 г/см3. Разлагается на элементы при нагревании до 177°С или под действием воды. Восстанавливается диоксидом серы или монооксидом углерода до золота. Присоединяет аммиак. Получают непосредственно из элементов при 100°С, восстановлением Au2Cl6 или H раствором КI, действием иодоводородной кислоты на оксид золота (III).
В результате исследований, Балл предложил извлекать золото из морской воды с помощью негашеной извести. По его расчетам, на 4,5 тыс.тонн воды требуется всего 1 тонна извести.Принцип действия установки Балла был прост.Во время прилива морская вода поступает в бассейн,где смешивается с известковым молоком.Через определенный промежуток времени, уже будучи “отработанной”, через сливную трубу она сбрасывается обратно в море.Остающийся осадок на дне осадок перекачивается в отстойник, откуда транспортируется к месту переработки для извлечения золота.
Кировский инженер Русских В.И. предложил еще более дешевый и безотходный способ извлечения золота. Для извлечения золота он предлагает использовать вместо негашеной извести золу тепловых электростанций. Зола-уноса тепловых электростанций содержит не менее 10% негашеной извести, поэтому для обработки 4,5 тысяч тонн морской воды потребует примерно 10 тонн золы.В настоящее время отвалы золы от тепловых электростанций составляют более 10 млрд.тонн. Зола-уноса используется очень плохо.
Для реализации этого способа требуются многомиллионные вложения в строительство бетонной плотины, а также укладки труб для отвода обработанной воды в море.
Простой расчет показывает, что использование данного метода в тысячу раз менее затратно, чем другие способы извлечения золота из воды. Кроме того, уже в настоящее время этот способ легко окупит себя в течение года. Даже при условии, 20% извлечения золота из морской воды. В случае попутного извлечения из морской воды редких,благородных и рассеянных металлов, время окупаемости сократится в несколько раз.
Наиболее сложным в этом способе, это выбор места строительства затопляемого бассейна.
Идеальное место должно быть расположено недалеко от водных течений, с регулярными приливами и отливами, берег должен быть из твердых пород (например,гранита, известняка и т.п.), вдалеке от населенных пунктов, рядом с железнодорожными путями.
Выполнение этих требований позволит снизить стоимость сооружения бассейна.
Общее количество золота в водах Мирового океана оценивается в 25-27 млн.т. Это чрезвычайно много. Человечеством за все время добыто около 150 тыс.т.
http://au.ucoz.net
Данную технологию можно отнести к гидрометаллургии драгоценных металлов, в особенности к способам добывания золота из высокоминерализованной морской воды или сбросных растворов путем цементации в металлическом виде на поверхность адсорбентов. В основе данная технология основана на высокоэффективном механизме цементации.
Волшебное слово, исполняющее мечты, существует не только в сказках. Звучит оно просто – золото. По своей сути это обычный металл желтого цвета, благодаря чему он и получил свое название. Вопрос, как добыть золото, интересовал людей еще 7 тысячелетий назад, в далекую эпоху неолита. Именно тогда оно начало завоевывать невероятную популярность благодаря своему цвету, ассоциировавшемуся с солнцем и властью, данной богами. Ныне с небожителями его мало кто связывает, а вот как символ власти и богатства золото не только не утратило своего значения, но и стало эталоном экономической, а вместе с ней и политической независимости всех стран.
Золото в природе
Важно знать не только, как добыть золото, но и откуда оно на нашей планете взялось. Ответ на этот вопрос помогает понять, где искать этот вожделенный металл. Ученые предполагают, что золото образуется при взрыве нейтронных звезд, когда в космос выбрасываются тонны пыли, содержащей, наряду с другими металлами, и золото. Впоследствии пыль концентрируется, образуя звездные системы и планеты. Так было и с нашей Землей. Сейчас основная масса золота находится в ее расплавленном нутре и «по каплям» выбрасывается на поверхность с лавой. Именно поэтому золотоносные жилы, где можно добыть золото сравнительно легко, в основном расположены в местах постмагматических и гидротермальных процессов. Другие магматические породы, как более легкие, со временем вымываются, а золото остается в россыпях. То же происходит и с золотом, приносимым на Землю метеоритами. Находиться оно может в чистом виде (золотые самородки), либо в некоторых минералах, например в сульфидах, арсенидах и еще в 15 других.
Свойства золота
Прежде чем рассказать, как добыть золото и из чего, познакомимся с его свойствами. Эти знания помогут при извлечении не потерять ни одного миллиграмма драгоценного металла. Итак, какие же у золота свойства?
- Оно очень плотное и тяжелое. Золотой шарик диаметром всего 5 см весит целый килограмм! Это свойство используется в основном способе его добычи – промывке.
- Оно очень пластичное, мягкое, и, как следствие, ковкое. Из золота можно делать нити толщиной с человеческий волос и полупрозрачные пластинки тоньше бумаги. Это дает возможность использовать его даже в сим-картах!
- Оно может плавиться и кипеть, правда, температуры при этом должны быть довольно значительные. Важно: в расплавленном виде, даже не дождавшись кипения, золото умеет быстро испаряться.
- Оно необыкновенно инертно, то есть практически не растворяется в кислотах (только в царской водке и еще в нескольких растворителях).
Все эти свойства золота используются в методах его добычи и в природе, и дома.
Где добывают золото
В мире есть несколько стран, которым природа подарила золотые месторождения. Это Китай (лидер золотодобычи), Австралия, Россия, Канада, Соединенные Штаты, ЮАР, когда-то бывший советским Узбекистан, Перу, Бразилия, Мексика, Чили, Индонезия, Гана и Новая Гвинея. Добыча золота в других странах тоже ведется, но в слишком малых количествах. Наша страна занимает третью позицию после Австралии и Китая. Российских граждан, без сомнения, интересует, где добывают золото в России. Этим бизнесом у нас занимаются 37 компаний. Лидирует среди них «Полюс Золото». Почти 95% всего объема золота находится на Дальнем Востоке, в Амурской, Красноярской, Магаданской, Иркутской областях, на Чукотке, в Хабаровском крае, в Якутии (Саха), Бурятии, Забайкалье, в Челябинской и Свердловской областях. При этом максимум добычи осуществляется в Красноярском крае, а максимальная динамика ее увеличения наблюдается в Свердловской и Магаданской областях и на Чукотке. А вот в Забайкалье золота добывают все меньше. Среди приисков и месторождений можно назвать Купол, Кючюсский, Майский, Каральвеемский, Воронцовский, Эльдорадо, Чертово корыто, Сухой Лог и другие.
Амальгамация
Это один из старейших и самых вредных для здоровья методов добычи золота, официально запрещенный в России, но применяемый в других странах и нашими золотодобытчиками-кустарями. Заключается он в использовании ртути. Как добыть золото амальгамацией? Для этого в пластмассовый либо стеклянный лоток, содержащий песок и очень мелкие фракции золота, добавляется ртуть. Она не растворит вожделенный металл, но втянет его в свои шарики. Чтобы помочь процессу, нужно поворачивать лоток, давая ртути прокатиться по всей поверхности песка. Ртутные шарики с золотом называются амальгамой. Ее собирают, отделяют от песка и подвергают либо обработке соляной кислотой, в которой ртуть растворится, а золото - нет, либо выпариванием ртути на огне. Делать это можно в простой сковородке. В кислоте освободившееся от ртути золото хлопьями оседает на дно, после чего его хорошенько промывают. Если нет желания терять ртуть, нужно в кислоту опустить кусок фольги. Этот нехитрый прием позволяет ртути выпасть в осадок. Можно извлекать золото из амальгамы и простым ее фильтрованием через замшу или брезент, но при этом всегда велики потери дорогого металла.
Промывка
Это самый древний и экологически чистый метод, основанный на высокой плотности золота. Используется промывка и при промышленной добыче, и при индивидуальной, на россыпных месторождениях. Она состоит в промывании пород водой. При этом все легкие частички удаляются, а тяжелые, включая и золото, остаются на дне лотка. Недостаток метода заключается в том, что с водой вымываются слишком мелкие частички золота, существенно снижая его добычу. Некоторых интересует, можно ли добывать золото частным лицам. Да, можно. В России принят закон, разрешающий старателям работать на мелких месторождениях и отработанных золотоносных жилах. Для этого нужно купить лицензию, которая действительна 5 лет.
Цианирование
Этот наименее трудозатратный метод основан на растворении золота в синильной кислоте. Как добыть золото цианированием? Нужно измельчить породу, в которой имеется благородный металл, насыпать ее в водонепроницаемый лоток, залить синильной кислотой, в частности цианидом натрия. Он начнет просачиваться сквозь породу, растворяя при этом золото. Получившийся раствор сливают в отдельную тару. Золото, в нем содержащееся, осаждают, например цинковой пылью, а синильную кислоту снова возвращают в процесс.
Флотация
Этот способ нельзя назвать чистой добычей золота, но он значительно обогащает породы и облегчает дальнейший процесс. «Флот», «флоттер» в переводе – это то, что держится на плаву. Оказывается, есть породы, которые хорошо промокают и оседают на дно, а есть такие, которые не промачиваются, а лишь обволакиваются частичками жидкости, как пузырьками воздуха, и благодаря этому «плавают» на поверхности. Это и есть флотация. С помощью нее добывают золото из сульфидных, золото-пиритных, золото-медных и некоторых других минералов. Руду дробят, заливают водой и маслом (например, сосновым), перемешивают. Золотые частицы при этом всплывают на поверхность. В промышленности вместо масла могут использовать воздух, пропускаемый через смесь воды и раздробленной руды, и некоторые другие реактивы. Дальнейшую очистку золота проводят чаще всего цианированием.
Как добыть золото в домашних условиях
Методы промышленной добычи золота, конечно, интересные, но для большинства граждан мало практичные. Поехать куда-то в Сибирь, на заброшенные рудники, тоже не каждый может себе позволить. Да это и не надо, потому что старателем можно стать, не покидая стен собственной квартиры. Как добыть золото в домашних условиях? Методов существует несколько. Самый легкий и популярный еще со времен Союза – это извлечение благородного металла из часов и других изделий желтого цвета. Оказывается, раньше, используя инертность золота, то есть его антикоррозийность, им покрывали очень многие металлические предметы. Конечно, процент золота в них мал, но и в породах он невелик.
Так, руда, содержащая всего 5-10 граммов золота на тонну, считается богатой. Что нужно делать с часами? Сперва собрать их как можно больше. Далее взять инертную тару (из стекла, пластмассы), сложить туда часы, залить их азотной кислотой и подождать, пока она растворит все, кроме золота. Получившийся раствор нужно профильтровать через несколько слоев марли, а осевшее на ней золото поместить в водку и дать сутки постоять. Получится коричневатый осадок. Далее все это тщательно промыть водой, снова профильтровать и поставить плавиться. Для эффективности этого последнего этапа в плавящееся золото добавляют соду. Нужно помнить, что желанный металл способен испаряться, но при плавлении из него уходят лишние примеси, а сам он превращается в маленький слиток.
Золото из радиодеталей
В платах и радиодеталях используют золото благодаря его инертности и низкой электропроводности. Как добыть золото из радиодеталей и микросхем? Для этого подходит царская водка (смесь кислот азотной и соляной), которую готовят непосредственно перед процессом. Эта адская смесь растворяет золото при комнатной температуре. Есть даже исторический пример растворения золотых медалей в царской водке, чтобы спрятать их от фашистов. В процессе получается хлораурат иона, в который добавляют сернистокислый натрий. Золото должно выпасть в осадок. Его фильтруют, промывают и переплавляют в слиток.
Перед началом процесса растворения нужно отсортировать золотосодержащие детали от прочих. Далее следует постараться максимально убрать из «правильных» радиодеталей все лишнее. Особое внимание нужно обратить на металлические части, например шляпки, ножки. По возможности их нужно собрать магнитом. Платы можно помещать в смесь соляной кислоты и перекиси водорода в пропорции 2:1.
Золото из воды
Невероятно, но факт: золото содержится в любой воде, из которой теоретически его также можно извлекать. В какой же концентрации оно там содержится? Оказывается, примерно 5 кг на км квадратный, причем в морской воде его в несколько раз больше, чем в водопроводной. Также сравнительно много золота в талой воде, текущей с гор, и в ильном осадке, особенно минерализированном. Предполагается, что в тонне ила Красного моря - примерно 5 г золота. Основной способ его извлечения такой: добавить к воде негашеную известь, отфильтровать выпавший осадок, воду слить обратно в море или реку, а осадок подвергнуть дальнейшей обработке, например цианированием.
Виртуальное золото
Для всех азартных людей, кому важен сам процесс золотодобычи, компьютерщики придумали игру "Майнкрафт", цель которой – пройдя десятки испытаний, стать успешным старателем. Как добыть золото в "Майнкрафте"? Нужно пройти несколько уровней, «поработать» шахтером, добытую руду превратить в слитки, а уже потом использовать ее для изготовления, например, боевых доспехов. Можно также поискать желанный металл в старинных замках и подземельях, «поспрашивать» у людей, встречающихся на трудных дорогах прохождения уровней. Настоящим золотоискателям это кажется пустой забавой, но игра "Майнкрафт" покорила все континенты, кроме Антарктиды, и принесла ее разработчикам столько денег, что любой старатель позавидует.
Специалисты химического факультета МГУ утверждают, что в последние десятилетия объемы добычи и переработки полезных ископаемых стали практически сопоставимы с их запасами в земной коре. Особенно пессимистичны прогнозы в отношении металлов, таких, как серебро, олово, кобальт, уран, ртуть. Их запасы могут истощиться уже в ближайшие полвека. Одним из наиболее приемлемых вариантов решения проблемы сырьевого дефицита уже сегодня могла бы стать разработка ресурсов Мирового океана. По мнению доктора химических наук, профессора Георгия Лисичкина, "современная наука знает, как получить целый спектр металлов из морской воды с помощью традиционных химических способов".
Дары моря
Мировой океан занимает почти 71 процент поверхности нашей планеты. На этой громадной территории имеются все известные на земле минералы - либо растворенные в воде, либо покоящиеся на дне в виде отложений. Ученые подсчитали, что каждый литр морской воды содержит 35 граммов минеральных веществ. "При этом ресурсы океана постоянно возрастают за счет того, что реки и атмосферные осадки несут в моря огромное количество обломочного материала, - рассказывает Георгий Лисичкин. - В результате только эрозии земной поверхности в океан ежегодно попадает 3,3 миллиарда тонн твердого вещества. Еще около четырех миллионов тонн в год составляют осадки космогенного происхождения. Достоверно подсчитано, что ежегодное прибавление минералов в морской воде превышает объем добычи ресурсов на земной поверхности, и их использование поможет покрыть любые разумные потребности человечества в ресурсах на сотни лет вперед".
К тому же несомненным преимуществом эксплуатации Мирового океана является постоянство состава морской воды, которое позволяет применять одну и ту же технологию добычи ресурсов в различных районах планеты. Большим плюсом является и доступность морских "месторождений". Благодаря огромной протяженности береговой линии отпадает необходимость в дорогостоящих и трудоемких поисковых и геологоразведочных работах. Наконец, морское сырье уже подготовлено для гидрометаллургической переработки - не требуется сложная и экологически опасная операция вскрытия руды.
Ученые давно ищут способы, как воспользоваться таким богатством, и кое-что уже удалось осуществить. Например, во времена СССР военно-промышленный комплекс финансировал научные разработки по добыче из морской воды урана. Сегодня это уже хорошо отлаженная технология. Только если в годы холодной войны большая часть урана (не обязательно добытого из морской воды) шла на производство ядерного оружия, то сегодня его добыча актуальна для обеспечения работы атомных электростанций.
Благодаря научным разработкам Мировой океан сегодня щедро обеспечивает человечество магнием. В общей сложности из морской воды добывают около 200 тысяч тонн этого металла в год - почти половину мировой добычи.
Не будет преувеличением сказать, что ученые разных стран готовы именно сейчас начать наступление на богатства Мирового океана. Например, российские химики и геологи уверены, что помимо урана и магния вполне реально в ближайшем будущем добывать из морской воды медь, хром, ванадий, молибден, кобальт, серебро и даже золото. В России одновременно специалисты нескольких исследовательских учреждений - МГУ, Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН, Кольского научного центра РАН - изучают такую возможность. И некоторые из разработанных ими проектов представляются весьма перспективными.
Например, в Институте геохимии и аналитической химии создана автоматизированная демонстрационная установка по комплексной безотходной переработке морской воды. Основные стадии технологии прошли пилотные испытания на установках, смонтированных в Охотском и Японском морях, на Сахалинской ГРЭС и одной из ТЭЦ Владивостока. Результатом испытаний стало экспериментальное подтверждение возможности добычи из морской воды чистых солей магния, калия, натрия, брома, лития и ценных микрокомпонентов. Суть метода в переработке морской воды дешевыми безреагентными сорбентами - веществами, способными "вытягивать" полезные минералы.
В принципе в этом направлении сегодня работают ученые многих стран, особенно тех, которые не могут похвастаться богатством своих недр. Например, в Японии реализуется следующий проект. В акватории Японского моря в форме труб заложены "капсулы", заряженные гранулами сорбента, успешно вытягивающие металлы. Схожая технология с успехом применяется и у нас - на опытной Кольской приливной электростанции.
К настоящему времени разработано несколько десятков проектов заводов по переработке морской воды. Некоторые из них поражают воображение масштабностью и оригинальностью. Шведские ученые, например, предложили проект подводного комплекса в шельфовой зоне, основу которого составляет построенная на глубине 200 метров подводная плотина, перегораживающая океанское течение. В Италии выдвигался проект подводных установок с рабочими элементами в виде сетей, изготовленных из полимеров, поглощающих микроэлементы. Если такие сети установить в проливах с достаточно интенсивным течением, то, по мнению авторов проекта, проблема извлечения металлов принципиально была бы решена.
Понятно, что интерес к теме высок. Однако сегодня необходима объективная оценка актуальности подобных проектов.
Золото чистой воды
В начале ХХ века лауреат Нобелевской премии немец Фриц Габер, получивший награду за синтез аммиака, предпринимал попытку добыть из морской воды золото. Когда Германия проиграла Первую мировую войну, на нее были наложены репарации. Ученый, получив одобрение правительства, организовал экспедицию, чтобы покрыть долги золотом, извлеченным из океанской воды. Миссия потерпела фиаско. В 20-е годы прошлого столетия ученые ошибочно предполагали, что концентрация золота в морской воде в десять раз больше, чем есть на самом деле. Именно от этой цифры отталкивался Габер, когда начинал свои исследования. В итоге он получил несколько граммов металла за несколько месяцев дорогостоящих работ. Тогда был сделан вывод, что гораздо выгоднее добывать золото из отработанных на приисках пород.
Современные исследования показывают, что концентрация золота в донных осадках океанов (Атлантический, Северный Ледовитый) местами превышает так называемую минимально промышленную (для континентальных россыпей), и они, следовательно, представляют в перспективе интерес. А по подсчетам, сделанным специалистами из МГУ, если полностью извлечь содержащееся в морской воде золото, то на каждого жителя нашей планеты придется по 1,2 килограмма "презренного металла"!
Так может ли океан так же хорошо поставлять человечеству наряду с другими металлами и золото? "В 90-х годах на нескольких научно-исследовательских судах проводился специальный отбор проб в акватории северо-западного шельфа Черного моря, обеспечивавший полное улавливание золотых частиц, включая пылевидные, - рассказывает Владислав Резник, доктор геологических наук, сотрудник геолого-географического факультета Одесского национального университета. - Золото было обнаружено в большинстве проб, а на участке палеолимана реки Днепр в среднем на тонну воды приходилось около 0,436 грамма. Таким образом, можно говорить о существовании азово-черноморской золоторассыпной провинции, охватывающей шельф и прилегающую сушу. Размеры зерен извлекаемого там золота достигают 0,5 мм, а форма разнообразна. Среди них, по-видимому, есть как частички, вынесенные реками, так и самородные золотинки". Сегодня российские и украинские ученые были бы не прочь реанимировать подобные исследования, однако их сдерживает крайне скудная экспедиционная база.
Впрочем, дело может быть не только в финансах. Георгий Лисичкин, к примеру, полагает, что, несмотря на всю свою привлекательность, добыча золота из морской воды сегодня не стоит у исследователей на первом плане. Гораздо интереснее, по его мнению, было бы обратить взор на загадочные железомарганцевые поля в Мировом океане, запасы которых оцениваются сотнями миллиардов тонн. Трудностей на пути разработки этих полей немало. В первую очередь - большая глубина залегания. Предстоит изыскать новые инженерные решения, так как современная технология подъема сырья на поверхность океана с помощью лебедок и драг очень трудоемка и непроизводительна.
Российские исследовательские суда в ближайшее время могут отправиться в Атлантику на изучение железомарганцевых полей, а ряд отечественных НИИ приступает к разработке проектов надводных добывающих комплексов, а также подводных робототехнических систем, которые могли бы без участия человека производить поиск, добычу и транспортировку металла на плавучие базы.
Человечество пока делает лишь первые шаги в освоении океана и его ресурсов. Размышляя о промышленном вторжении в Мировой океан, ученые напоминают, что все океанические процессы, начиная от молекулярного уровня и кончая планетарными, такими, как течения и циклоны, связаны единой иерархической системой. В соответствии с законами экологии любое вмешательство в природную систему на низшем молекулярном уровне может обернуться экологической катастрофой. Увы, полностью исключить возможность негативных последствий ученые не могут.
Уран, золото, литий - в соленой воде растворены миллиарды тонн ценного сырья. Раньше процесс извлечения полезных веществ из воды был необычайно трудоёмким. Теперь исследователи собираются, наконец, извлечь этот клад из морских пучин.
16 05 2016
14:18
В океанах хранятся приблизительно четыре миллиарда тонн урана и десятки тысяч килограммов золота
Море это золотой рудник. Во всяком случае, если вы знаете, где нужно искать. Обычно один литр морской воды содержит всего несколько миллиардных долей грамма золота. Но недавно исследователи из Германии и Исландии обнаружили кипящий золотоносный источник: на исландском полуострове Рейкьянес. Там, концентрация золота в полмиллиона раз выше, чем в обычной морской воде.
Не только этот драгоценный металл, но и другие ценные вещества в огромных количествах растворены в морской воде. В море покоятся коло четырех миллиардов тонн урана. Этого достаточно, чтобы удовлетворять энергетические потребности человечества в течение 10000 лет. Или, например, литий: Этот редкоземельный химический элемент используется для батарей в планшетах или смартфонах. Все больше и больше стран инвестируют в изучение того, как можно использовать океаны в качестве нового источника ресурсов. Но нужно понимать, что вылавливание сырья из воды задачка далеко не тривиальная.
В Германии Центр океанических исследований имени Гельмгольца (Geomar) в Киле участвовал в открытии месторождений золота в горячих источниках в Исландии. "Измеренные концентрации достаточно точно указывают на значительные месторождения золота", − говорит Марк Ханнингтон, руководитель рабочей группы по разведке морских ресурсов Geomar.
Команда считает, что геотермальные резервуары полуострова Рейкьянес содержат, по меньшей мере, 10000 кг золота. Исследователи предполагают, что растворённое в морской воде и циркулирующее в подземных скальных расщелинах золото должно было накапливаться в течение длительных периодов, прежде чем оно покинуло подземный резервуар, а затем в очень высокой концентрации вылилось через скважины.
Золотые микробы
"Это золото может появляться в жидкостях в виде тонкодисперсных наночастиц золота", − предполагает Дитер Гарбе-Шенберг из Университета Киля. Так называемое нано золото пользуется спросом во многих областях техники. Его особые поверхностные свойства могут, например, обеспечить более эффективное управление химическими реакциями в катализаторах.
Но как можно извлечь из воды настолько мелко измельчённое золото, да ещё, чтобы этот процесс был незатратным, простым и экологически чистым? Молодых исследователей из Гейдельбергского университета и из немецкого научно-исследовательского Центра по изучению рака посетила гениальная идея. Для того чтобы заставить золото из раствора выпасть в осадок, они используют свойства специально адаптированных бактерий.
Delftia acidovorans, так называется микроб, который растет только на золотых рудниках. Этот микроорганизм адаптировался к окружающей среде, он отделяет драгоценный металл даже из растворов с относительно низкой концентрацией золота. Исследователи идентифицировали необходимые гены и встроили их в микроб Е. coli, который распространен по всему миру.
Это позволило им повторно извлечь драгоценный металл из золотоносных растворов, которые получаются, например, при извлечении золота из электронного лома. Исследователи подали заявку на патент этих биотехнологических процессов, так как они уже продемонстрировали высокую конкурентоспособность по сравнению с классической химической переработкой золота. Это открытие также может сотворить революцию в сфере добычи золота из моря.
Миллиарды тонн урана
Соединенные Штаты, тем временем, оказывают содействие крупной научно-исследовательской программе по добыче урана из океанов. Огромные растворенные в воде запасы происходят из природных минералов, которые были вымыты в море в ходе выветривания и других эрозивных процессов. Тем не менее: уран нелегко выловить из воды. Ещё в 80-х годах японские ученые экспериментировали с материалами, которые целенаправленно захватывают и связывают уран из морской воды.
Американцы пытаются сделать этот метод более эффективным. Исследовательский консорциум хочет в буквальном смысле вылавливать уран удочкой. В журнале "Industrial and Chemical Engineering Research" впервые на рассмотрение публики были представлены материалы и описание самого метода. Этот метод, вероятно, сможет уменьшить в три-четыре раза себестоимость добычи урана из моря, и при этом увеличить объёмы добываемого сырья.
"Для того, чтобы обеспечить будущее ядерной энергетики, нам нужно найти экономически жизнеспособный и надежный источник добычи топлива", − объясняет Филипп Бритт, директор программы в Департаменте энергетики США. Метод главным образом разрабатывается на основе двух государственных научно-исследовательских институтов, Национальной лаборатории Ок-Ридж (Oak Ridge) в штате Теннесси и Национальной лаборатории Пасифик Норсвест (Pacific Northwest) в Ричланде.
В качестве "удочек (улавливателей) для урана" служат длинные нити (шнуры) полиэтиленовых волокон. Тонкие, но стабильные волокна специально обрабатывают так, что в процессе часть их молекул преобразуются в амидоксим. Это органическое соединение, состоящее из углерода и азота, является "приманкой" для растворенного в воде урана, так как он предпочтительно создает соединения именно с этим веществом.
Воздействие на окружающую среду
Для того чтобы "поймать" уран, шнуры нужно просто поместить в море, предпочтительно в ту область водных масс, где есть течение и происходит перемешивание. Через несколько недель, ураноносные шнуры можно извлекать. Их помещают в кислотную ванну, где уран высвобождается в виде уранила. Соединение может быть легко извлечено из раствора, а затем его можно без труда обогатить и переработать в уран. Урановая "удочка" без проблем переносит эту процедуру и, по мнению исследователей, может быть повторно использована непосредственно снова в океане.
Сколько урана можно добыть из моря таким способом, уже продемонстрировали тесты в трех различных местах на Западном побережье США, во Флориде и на побережье штата Массачусетс. После 49 дней пребывания в морской воде, шнуры выловили и связали около шести граммов урана на килограмм абсорбирующего материала. Японские исследователи в свое время смогли добиться результата в два грамма урана на килограмм абсорбирующего материала. И при этом пластиковые шнуры японцев должны были оставаться в воде на протяжении 60 дней.
"Решающее значение имеет понимание того, как абсорбирующий материал работает в естественных условиях в морской воде", − говорит Гари Гилл, заместитель директора Национальной лаборатории Pacific Northwest. Потому что в дополнение к максимально возможным показателям добычи урана должно быть гарантировано, что этот метод не оказывает отрицательного воздействия на окружающую среду. "Но мы уже выяснили, что большинство из этих абсорбирующих материалов не токсичны", − говорит Гилл.
Команда уже пять лет работает над усовершенствованием метода. Всё началось с моделирования на компьютере. Программа проверяла, какие из химических групп выборочно улавливают и связывают именно уран. Затем последовали термодинамические и кинетические исследования, которые определили, как быстро уран из воды связывается с тем или иным абсорбирующим веществом и где находится равновесие этой реакции. Весь процесс функционирует только тогда, когда связывается больше урана, чем растворяется.
Литий для батарей
К проекту также были привлечены Китайская академия наук и Японское агентство по атомной энергии (ЯААЭ). В Институте синтеза Роккасё (Rokkasho Fusion Institute), который является частью Японского агентства по атомной энергии, японские исследователи продолжают изучение технических способов добычи стратегически важного сырья из морской воды.
К таким веществам относится литий, металл, который входит в число редкоземельных химических элементов. Он необходим в первую очередь для изготовления компактных литий-ионных батарей, которые сейчас распространены в планшетах, цифровых камерах и мобильных телефонах, а также используются для эффективного хранения энергии в электрических автомобилях.
В то время как известные, доступные месторождения лития в мире оцениваются примерно в 50 млн тонн, ученые подозревают, что в водных ресурсах океанов могут быть растворены 230 миллиардов тонн лития. Тем не менее, сырье встречается только в качестве микроэлемента. Около 150 000 литров морской воды едва ли содержат хотя бы 30 граммов лития.
Но Цуёши Хосино из Института синтеза Роккасё это совершенно не смущает. Ученый только что представил общественности метод, с помощью которого требуемый металл может быть отфильтрован из воды, даже если он присутствует там в очень небольших количествах. Этот метод не требует дополнительного использования энергии, ведь её приносят сами электрически заряженные частицы лития.
В фильтре, состоящем из тонкой мембраны из стеклокерамики, которая обладает литиевой ионной проводимостью, заряженные частицы двигаются от отрицательной стороны к положительной стороне, таким образом, производя электрическое напряжение. "Микропористая керамика пропускает через себя только растворённые в морской воде электрически заряженные частицы лития", − объясняет исследователь. В 72-часовом испытании фильтр достиг доли восстановления, которая составляет около семи процентов.
Исследователи знают, что это только начало. Эксперты из Центра энергетических исследований Великобритании предполагают, что в 2030 году такими методами можно будет получать сырье из моря в коммерческих объёмах, при условии, что цены на золото, уран или литий останутся достаточно высокими.
Сильвия фон дер Вайден.