Амальгамация золота — это старинный гидрометаллургический процесс извлечения золота (и серебра) из руд или россыпей.
Основанный на его способности образовывать сплав (амальгаму) с металлической ртутью.
Как это работает:
- Контакт с ртутью.
- Образование амальгамы.
- Отделение амальгамы.
- Извлечение золота.
Общие принципы амальгамации
Добыча золота с помощью ртути известна издавна, по крайней мере 2000 лет до н. э. При перетирании с рудой ртуть концентрирует в себе золото и серебро.
Она не растворяет металлы, а лишь смачивает и диспергирует их, переводя в состояние по внешнему виду однородной, однако многофазной амальгамы.
В амальгаме можно обнаружить частицы твердых растворов и химических соединений золота и серебра с ртутью, равномерно и устойчиво распределенные в массе жидкой ртути.
Условия успешной амальгамации
Для успешной амальгамации необходима чистая поверхность золотин; однако она часто покрыта посторонними окислами и адсорбированным кислородом.
Очистка трением или смыванием способствует амальгамации.
При достаточно чистой поверхности скорость образования амальгамы определяется диффузией ртути в металл, она увеличивается с температурой; однако нагревание опасно из-за испарения ртути и выделения ее ядовитых паров.
Лучше всего ртуть смачивает чистое золото.
Сплавы его с серебром и серебро амальгамируются хуже из-за внешнего загрязнения окислами.
Истирание или излом, обнажающие свежую поверхность, способствуют образованию амальгамы.
Влияние примесей и среды
Скорость амальгамации зависит также и от чистоты ртути.
Малые примеси свинца и меди понижают поверхностное натяжение и поэтому улучшают смачивание, а большие — затрудняют его.
С ростом содержания золота и серебра в амальгаме увеличивается ее вязкость и снижается подвижность.
А значительное загрязнение неблагородными металлами сверх суммарного содержания более 0,1% сопровождается образованием поверхностных пленок соответствующих окислов.
Все это затрудняет амальгамацию.
Амальгамация в воде, содержащей небольшие количества ионов электролитов, протекает успешнее благодаря смещению максимума электрокапиллярной кривой и понижения с этим поверхностного натяжения ртути.
Вместе с тем весьма вредны примеси часто присутствующей меди, которая восстанавливается да металла частицами железа от истирания дробящих тел в мельницах и амальгамируется.
Медь загрязняет амальгаму и повышает расход ртути. Для предупреждения этого добавляют известь, переводящую Сu2+ в нерастворимую гидроокись.
Серебро амальгамируется в составе золотин, а отдельно для него амальгамацию не применяют.
Амальгамация платины требует особых условий из-за большей прочности адсорбционных пленок кислорода. Они удаляются в растворе серной кислоты действием амальгамы цинка.
Интересный факт: один из крайне опасных применений амальгамации было «огневое золочение» (или позолота огнём), широко используемое для нанесения тонкого слоя золота на металлические предметы.
Методы проведения амальгамации
Для амальгамации золотые руды перемешивают и перетирают со ртутью или сливают пульпу руды по поверхности покрытых амальгамированной медью — амальгамационных шлюзов.
Проблема «пемзования» и потери ртути
Весьма важна легкость отделения амальгамы от руды. Несущая золото нагруженная ртуть должна находиться в виде капель легко сливающихся в общую массу.
Между тем, иногда это не достигается из-за загрязнения поверхности посторонними веществами.
Теряя способность сливаться — амальгама пемзуется — превращается в массу мелких шариков, в чем и заключена главная причина потери ртути и благородных металлов.
Помимо того, пемзование опасно уносом ртути в отвалы, где она окисляется с образованием весьма ядовитых растворимых солей, способных причинять вред растительному и животному миру.
Эффективность и причины потерь золота
Извлечение золота при амальгамации непосредственно из руд всегда невысокое, не более 50—70%.
Потери обусловлены многими причинами: различной крупностью золотин и недостаточным их раскрытием при измельчении, загрязнением поверхности, пемзованием и механическими потерями амальгамы.
Крупные золотины часто амальгамируются только с поверхности, но увлекаются в массу амальгамы, мелкие недостаточно или совсем не обнажаются при измельчении.
Поверхность тех и других может быть покрыта от природы прочными пленками загрязнений «золото в рубашке», либо труднорастворимого HgS, возникающего от контакта с сульфидами.
Наиболее эффективна внутренняя амальгамация, совмещаемая с измельчением руды; однако она сопровождает усиленным пемзованием ртути и большим ее расходом, особенно если присутствуют сульфиды, арсениды и антимониды железа, меди и других металлов.
Внешняя или наружная амальгамация, которую проводят на амальгамационных шлюзах после измельчения руды, отличается несколько более низким извлечением, но и меньшим пемзованием.
Расход ртути на 1 т руды при этом не более 2—3 г, а для внутренней амальгамации он достигает 15—20 г.
Современное применение и оборудование
Применение амальгамации, бывшей в течение многих столетий важнейшим способом извлечения золота из россыпей и руд, в наше время сильно сократилось.
Сначала до уровня вспомогательного передела для извлечения свободного золота, дополняющего гравитацию.
А теперь она служит преимущественно для переработки бедных гравитационных концентратов — шлихов в амальгамационных бочках и амальгаматорах.
Амальгамационная бочка — чугунный литой или сварной стальной барабан, обычные размеры которого:
l= 1200 мм, d=800 мм.
Он имеет фланцы для крепления торцовых крышек —и отверстия для загрузки, закрываемые крышками с винтовым зажимом.
Бочка крепится на станине, она имеет привод от ременной передачи со ступенчатым шкивом.
Процесс обработки в амальгамационной бочке
Сначала загружают концентрат, стальные шары, заливают воду и для до-измельчения концентрата вращают бочку в течение некоторого времени.
Затем заливают ртуть из расчета отношения по массе к извлекаемому золоту от 8 до 15, добавляют известь и продолжают вращение, со сравнительно малой скоростью, опасаясь пемзования, в течение 3—4 ч.
Затем содержимое бочки выпускают в воронку-ловушку, удерживающую амальгаму.
Пульпа хвостов далее поступает на малый шлюз — подшлюзок, улавливающий пемзованную ртуть.
Выделение благородных металлов из амальгамы
Для выделения благородных металлов амальгамы подвергают отжимке и отпарке.
Отжимка: отфильтровывают под давлением излишнюю ртуть через плотный холст, а остаток ее испаряют.
Слишком густые — вязкие амальгамы смешивают с излишне жидкими или разбавляют ртутью.
Перед отжимкой амальгаму многократно промывают горячей водой в чугунных или фарфоровых чашах; частицы железа, попавшие в результате истирания шаров и футеровки, удаляют магнитом.
Затем загружают в замшевые или холщевые мешки и помещают под пресс с ручным или механическим приводом.
Ртуть, проходящая под давлением через поры замши или ткани, поступает в оборот, в мешках остается твердая амальгама (40—50% Au+Ag).
Отпарку ведут в ретортных или иных печах. Ртуть конденсируют из паров и возвращают в производство.
В начале передела, во избежание бурного кипения и разбрызгивания амальгамы, температуру поддерживают в пределах 300—400° С, а затем повышают до 750—800° С.
Длительность отпарки 3—6 ч. В результате получают твердое спеченное золото 750—900 пробы; ртути в нем не более 0,1%.
Часто задаваемые вопросы
Для этого используют специальное оборудование, которое состоит из нагреваемой части и холодильника, где ртуть оседает на стенках сосуда.
А золото остается в нагреваемой части, которую после очищения от ртути подвергают дополнительной очистки кислотами, например царской водкой.
Испарение ртути без холодильника в открытый воздух может привести к отравлению парами.
Ртуть не реагирует с золотом, а лишь только смачивает, поэтому перед амальгамацией необходимо по возможности размельчить золото.
Примеси и окислы затрудняют процесс, что приводит к дополнительному нагреву и испарению ртути, а это опасность отравления.
Для этого нужно взять очищенную ртуть и размешать золото содержащей породой или вторсырьем.
Заметим, что вторсырье не желательно так как там находиться множество окислов и других металлов, которые не будут давать проходить нормально процессу.