Адаптировано из 3-го издания Энциклопедии по охране труда и технике безопасности.
Добыча золота ведется в небольших масштабах отдельными старателями (например, в Китае и Бразилии) и в крупных масштабах в подземных рудниках (например, в Южной Африке) и открытым способом (например, в США).
Простейшим методом добычи золота является промывание, при котором круглую емкость заполняют золотосодержащим песком или гравием, держат ее под струей воды и вращают. Более легкий песок и гравий постепенно смываются, оставляя частицы золота ближе к центру лотка. Более совершенная гидравлическая добыча золота заключается в направлении мощного потока воды на золотосодержащий гравий или песок. Это дробит материал и вымывает его через специальные шлюзы, в которых золото оседает, а более легкий гравий всплывает. Для разработки рек используются элеваторные земснаряды, состоящие из плоскодонных лодок, которые с помощью цепочки небольших ковшей зачерпывают материал со дна реки и выгружают его в просеивающий контейнер (грохот). Материал вращается в барабане по мере того, как на него направляется вода. Золотосодержащий песок просачивается через отверстия в барабане и падает на встряхивающие столы для дальнейшего концентрирования.
Существует два основных метода извлечения золота из руды. Это процессы, укрупнение и цианирование. Процесс амальгамирования основан на способности золота сплавляться с металлической ртутью, образуя амальгамы различной консистенции, от твердых до жидких. Золото можно довольно легко удалить из амальгамы, отогнав ртуть. При внутреннем амальгамировании золото отделяется внутри дробильного аппарата одновременно с дроблением руды. Снятая с аппарата амальгама промывается водой от примесей в специальных мисках. Затем оставшуюся ртуть выдавливают из амальгамы. При внешнем амальгамировании золото отделяют вне дробильных аппаратов, в смесителях или шлюзах (наклонный стол, покрытый медными листами). Перед удалением амальгамы добавляют свежую ртуть. Затем очищенную и промытую амальгаму прессуют. В обоих процессах ртуть удаляют из амальгамы перегонкой. Процесс объединения сегодня встречается редко, за исключением мелкомасштабной добычи, из-за экологических соображений.
Извлечение золота цианированием основано на способности золота образовывать устойчивую водорастворимую двойную соль KAu(CN)2 при сочетании с цианистым калием в ассоциации с кислородом. Пульпа, образующаяся при дроблении золотой руды, состоит из более крупных кристаллических частиц, известных как пески, и более мелких аморфных частиц, известных как ил. Песок, будучи более тяжелым, оседает на дне аппарата и пропускает растворы (включая ил). Процесс извлечения золота состоит из подачи тонкоизмельченной руды в ванну для выщелачивания и фильтрации через нее раствора цианида калия или натрия. Ил отделяют от растворов цианида золота добавлением загустителей и вакуумной фильтрацией. Кучное выщелачивание, при котором раствор цианида заливают на выровненную кучу крупноизмельченной руды, становится все более популярным, особенно при работе с бедными рудами и хвостами горных работ. В обоих случаях золото извлекают из раствора цианида золота путем добавления алюминиевой или цинковой пыли. В ходе отдельной операции в реактор для выщелачивания добавляют концентрированную кислоту для растворения цинка или алюминия, оставляя после себя твердое золото.
Под действием углекислоты, воды и воздуха, а также кислот, находящихся в руде, цианистые растворы разлагаются с выделением циановодородного газа. Для того чтобы этого не допустить, добавляют щелочь (известь или едкий натр). Цианистый водород также образуется при добавлении кислоты для растворения алюминия или цинка.
Другой метод цианирования включает использование активированного угля для удаления золота. Загустители добавляют в раствор цианида золота перед суспендированием активированным углем, чтобы уголь оставался во взвешенном состоянии. Золотосодержащий уголь удаляют просеиванием, а золото извлекают концентрированным щелочным цианидом в спиртовом растворе. Затем золото извлекают электролизом. Древесный уголь можно реактивировать путем обжига, а цианид можно восстановить и использовать повторно.
И амальгамирование, и цианирование производят металл, который содержит значительное количество примесей, содержание чистого золота редко превышает пробу 900 промилле, если только его не подвергают дальнейшей электролитической очистке для получения степени пробы до 999.8 промилле и выше.
Золото также извлекается как побочный продукт при плавке меди, свинца и других металлов (см. статью «Плавка и рафинирование меди, свинца и цинка» в этой главе).
Опасности и их предотвращение
Золотая руда, залегающая на больших глубинах, добывается подземным способом. Это требует принятия мер по предотвращению образования и распространения пыли в горных выработках. Выделение золота из мышьяковых руд вызывает отравление мышьяком горняков, загрязнение воздуха и почвы мышьякосодержащей пылью.
При добыче золота ртутью рабочие могут подвергаться воздействию высоких концентраций ртути в воздухе, когда ртуть помещается в шлюзы или удаляется из них, когда амальгама очищается или прессуется и когда ртуть отгоняется; Сообщалось об отравлении ртутью среди рабочих амальгамации и дистилляции. Риск воздействия ртути при амальгамировании стал серьезной проблемой в ряде стран Дальнего Востока и Южной Америки.
В процессах амальгамирования ртуть должна помещаться на шлюзы, а амальгама должна удаляться таким образом, чтобы гарантировать, что ртуть не попадет на кожу рук (используя лопаты с длинными ручками, защитную одежду, непроницаемую для ртути, и скоро). Обработка амальгамы и удаление или прессование ртути также должны быть максимально механизированы, исключая возможность прикосновения ртути к рукам; обработка амальгамы и отгонка ртути должны производиться в отдельных изолированных помещениях, в которых стены, потолки, полы, аппараты и рабочие поверхности покрыты материалом, не впитывающим ртуть и ее пары; все поверхности необходимо регулярно очищать, чтобы удалить все ртутные отложения. Все помещения, предназначенные для проведения работ с использованием ртути, должны быть оборудованы общеобменной и местной вытяжной вентиляцией. Эти вентиляционные системы должны быть особенно эффективными в помещениях, где ртуть отгоняется. Запасы ртути должны храниться в герметичных металлических контейнерах под специальным вытяжным шкафом; рабочие должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты, необходимыми для работы с ртутью; необходимо систематически контролировать воздух в помещениях, используемых для амальгамирования и дистилляции. Также должен быть медицинский контроль.
Загрязнение воздуха цианистым водородом на цианидных установках зависит от температуры воздуха, вентиляции, объема обрабатываемого материала, концентрации используемых растворов цианида, качества реагентов и количества открытых установок. Медицинское обследование рабочих золотоизвлекательных фабрик выявило признаки хронического отравления цианистым водородом, высокую частоту аллергических дерматитов, экземы и пиодермии (острое воспалительное заболевание кожи с гноетечением).
Особое значение имеет правильная организация приготовления растворов цианидов. Если не механизировать вскрытие бочек с цианистыми солями и подачу этих солей в ванны для растворения, может произойти значительное загрязнение цианидной пылью и цианистым газом. Растворы цианидов следует подавать через закрытые системы с помощью автоматических насосов-дозаторов. В установках для цианирования золота во всех аппаратах для цианирования должна поддерживаться правильная степень щелочности; кроме того, аппараты для цианирования должны быть герметичны и оборудованы системой LEV, обеспечивающей адекватную общую вентиляцию и мониторинг утечек. Все цианирующие аппараты, а также стены, полы, открытые площадки и лестницы помещений должны быть покрыты непористыми материалами и регулярно очищаться слабыми щелочными растворами.
Использование кислот для разрушения цинка при переработке золотого шлама может выделять цианистый водород и арсин. Поэтому эти операции должны производиться в специально оборудованных и обособленных помещениях с использованием местных вытяжек.
Курение должно быть запрещено, а рабочие должны быть обеспечены отдельными помещениями для еды и питья. Необходимо иметь в наличии оборудование для оказания первой помощи и содержать средства для немедленного удаления любого раствора цианида, попавшего на тело рабочих, и антидоты при отравлении цианидом. Рабочие должны быть обеспечены индивидуальной защитной одеждой, непроницаемой для цианистых соединений.
Экологические последствия
Имеются данные о воздействии паров металлической ртути и метилировании ртути в природе, особенно при обработке золота. В одном исследовании воды, поселений и рыбы в золотодобывающих районах Бразилии концентрация ртути в съедобных частях рыбы, употребляемой в пищу местным населением, почти в 6 раз превышала рекомендованный бразильским уровнем для потребления человеком (Palheta and Taylor 1995). В загрязненном районе Венесуэлы золотоискатели уже много лет используют ртуть для выделения золота из золотосодержащего песка и каменной крошки. Высокий уровень содержания ртути в поверхностных слоях почвы и каучуковых отложениях загрязненной территории представляет серьезную опасность для работников и здоровья населения.
Загрязнение сточных вод цианидами также вызывает серьезную озабоченность. Растворы цианидов должны быть обработаны перед выпуском или должны быть восстановлены и использованы повторно. Выбросы газообразного цианистого водорода, например, в реакторе сбраживания, обрабатываются скруббером перед выпуском из дымовой трубы.