Учитель географии
ГОУ «Санаторная школа-интернат
№ 76 САО г. Москвы»
Шехирева Е.А.

Школьная лекция для обучающихся 9-10 классов (два урока)

ЗНАЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБОГАЩЕНИЯ РУД
И ЗОЛОТА
ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИИ

Материалы для проведения
урока № 1 и урока № 2

Май 2011

Оглавление

Металлы – материальная основа цивилизации 3

Минералы, руды и месторождения 4

Добыча рудного сырья 6

Основы обогащения руд 7

Процесс флотации в обогащении руд 9

Золото – древний металл 11

Золотодобывающая промышленность России 16

Металлы – материальная основа цивилизации

История цивилизации неразрывно связана с металлическими материалами. Именно они - медь, железо, бронза, сталь, алюминий, титан и другие металлы и сплавы сыграли и продолжают играть важную роль в развитии производительных сил, обеспечивая динамичное продвижение общества по пути научно-технического прогресса. С тех пор как каменный век сдал свои полномочия эпохе меди, сфера использования человеком металлов постоянно расширялась, пока они не стали повсеместным атрибутом нашего бытия. Сегодня без всякого преувеличения можно сказать, что окружающий нас мир выстроен из металлов и сплавов.

Однако было бы неверно видеть в них только материалы для машин и механизмов, мостов и железных дорог, линий электропередач и трубопроводов - словом, только то, что принято называть материальной основой мироздания. Металлы - это многочисленные нити, вплетенные в ткань нашей духовной культуры. Кто из нас не любовался, например, замечательными творениями скульпторов - «Медным всадником», роденовским «Мыслителем» или величественной статуей Свободы? Вспомните великолепные произведения мастеров литейного искусства - дивный узор решетки Летнего сада, Каслинский чугунный павильон, Царь-пушку Московского Кремля. А разве не металлу обязаны мы волшебным звоном колоколов, на протяжении тысячелетий звучавших «во дни торжеств и бед народных?»

Не благодаря ли золоту и серебру, превратившимся в монеты, возникло товарно-денежное обращение, вызвавшее к жизни широкие торговые связи между разными странами и регионами планеты. Но разве не те же благородные металлы явились причиной множества войн и сражений, повлиявших на судьбы целых народов и государств? Зловещим символом разрушения и гибели людей на поле брани стал свинец, но он же оказался и вселенским просветителем: из него веками изготовлялись типографские литеры и другие элементы набора для книг, газет, журналов.

Металлы играют огромную роль в экономике каждой страны, являясь основой ее промышленности. Количество производимых металлов может в известной степени служить мерой материальной культуры страны, ее богатства, экономического развития и независимости.

Металлы известны человеку с незапамятных времен. Прежде других были получены свинец и олово, так как эти металлы могли быть выплавлены даже в пламени костра. Но свинец и олово мягки и поэтому возможность их применения оказалась ограниченной. В дальнейшем при плавке смеси медной и оловянной руд была получена бронза — прочный и твердый сплав, пригодный ДЛЯ производства различных изделий. Из бронзы изготовляли орудия труда, оружие, украшения и предметы домашнего обихода. Применение бронзы характеризует собой целую эпоху в истории материальной культуры, называемой бронзовым веком. По мере Совершенствования плавильных печей начали выплавлять из руд железо. Железных руд в природе больше, чем медных, оловянных, и железо постепенно вытеснило бронзу и стало наиболее употребительным металлом.

До XX в. техническое применение имели главным образом железо, марганец, медь, свинец, цинк, олово. В настоящее время в технике применяются почти все известные металлы. Особенно большое значение -приобрели алюминий, хром, никель, ванадий, кобальт, молибден, вольфрам, титан, сурьма, бериллий, а в последние годы также цирконий, ниобий, тантал, германий, индий, галлий, литий, уран, торий.

Современная техника использует чистые металлы и сплавы.

Сравнительно немногие элементы встречаются в природе в чистом виде. К ним относятся золото, платина, серебро, медь, висмут, сера и углерод в виде графита и алмаза. Такие элементы называют самородными. Большинство элементов находится в земной коре в виде различных естественных химических соединений. Как самородные элементы, так и природные химические соединения элементов называют минералами.

Минералы образуются в результате разнообразных геологических процессов, совершающихся в земной коре. Они встречаются преимущественно в твердом и реже в жидком и газообразном состояниях. Твердые минералы обладают определенными физическими и химическими свойствами, обусловленными их строением и химическим составом слагающего их вещества. Каждый минерал представляет однородную среду кристаллического или аморфного строения. Кристаллической называют закономерно упорядоченную структуру минералов, обусловливающую их способность принимать форму многогранников. Аморфные минералы, в отличие от кристаллических, не имеют упорядоченного строения.

Минералы часто бывают представлены хорошо образованными кристаллами, однако в природных условиях они встречаются преимущественно в виде зерен с неправильными внешними очертаниями, вкрапленных в горные породы или руды.

Минералы, руды и месторождения

Минерал — природное химическое соединение приблизительно однородное по составу и физическим свойствам образующееся в результате физико-химических процессов в земной коре.

Руды состоят из минералов. В земной коре наиболее распространены следующие химические соединения: силикаты — около 25 %, оксиды и гидрооксиды — 12, 5 %, сульфидные соединения и их аналоги — 14 %, фосфаты и их аналоги — 18 %. Известно более 2500 естественных минеральных видов

Из большого числа известных в природе минералов промышленный интерес представляют лишь несколько сотен. В рудах принято различать минералы, содержащие ценные компоненты для народного хозяйства, и минералы вмещающих пород. Таких минералов насчитывается более 200. Они сосредоточены в верхнем слое земной коры, составляющей всего около 1% массы земли.

Классификация наиболее часто встречающихся минералов при обогащении:

Самородные (12)

• Металлы (6) Au, Ag, Pt, Си, Jr, Os
• Полуметаллы и неметаллы (6) С (графит), С (алмаз), Bi, As, S, Sb.
• Интерметаллические соединения, арсениды, антимониды, теллуриды (13) AsSb, Ag3Sb, PbTe, NiAs (никелин), NiSb (брейтгауптит), PbSe (клус- талит) и др.

Соли (174)

Сульфиды (46)

• Простые (21) Ag2S (аргентит), PbS (галенит), ZnS (сфалерит), FeS2 (пирит), MoS2 (молибденит), Cu2S (халькозин) и др.
• Сложные (25) FeAsS (арсенопирит), Cu5FeS4 (борнит), CuFeS2 (халькопирит) и др.

Галогениды (5)

• CaF2(флюорит). NaCI (галит), KCI (сильвин).

Сульфаты (12)

• PbS04 (англезит), BaS04 (барит) и др.

Карбонаты (11)

• СаС03 (кальцит), СаМпС03 (доломит), FeC03 (сидерит), ZnC03 (смит- сонит), РЬС03 (церуссит), Cu2[C03][0H]2 (малахит) и др.

Силикаты (71)

• CuSi03 (хризоколла), LiAI(Si03)2 (сподумен), Zr(Si04) (циркон), Be3Al2Si6018 (берилл), Na(AlSi04) (нефелин).

Прочие соли, нитраты, бораты, хроматы, фосфаты, арсениды, ванадаты, молибдаты, вольфраматы (29)

• Cu5[P04]3 (Fe,OH,CI) (апатит), РЬСЮ4 (крошит), СаМо04 ( повеллит), CaW04 (шеелит) и др.

Оксиды (36)

• ТЮ2 (рутил или анатаз), Fe203 (гематит), Fe304 (магнетит), Sn02 (кас­ситерит), (Мд, Ре)ТЮ3(ильменит), Si02 (кварц), А1203(корунд), Cu20 (куп­рит), Мп02 (пиролюзит) и др.

Итоговые цифры:

Самородные 12

Соли 174

Оксиды 36

Интерметаллические соединения 13

Итого: 235

Месторождением (природной геохимической аномалией) называется скопление полезного ископаемого (содержащее ценные компоненты) на поверхности или в недрах земли, которое по количеству, качеству, услови- ям залегания и технологической пригодности может быть использовано в промышленности. Месторождения, использование которых при существующем уровне развития техники и технологии экономически целесообразно, называются промышленными.

В зависимости от области промышленного применения среди минеральных ресурсов выделяют:

а) топливно-энергетические (нефть, природный газ, ископаемый уголь, горючие сланцы, торф, урановые руды);

б) рудные, являющиеся сырьевой базой черной и цветной металлургии (железные, марганцевые, хромовые руды, бокситы, полиметаллические руды, медно-никелевые, вольфрамо-молибденовые, оловянные, руды благородных металлов и др.);

в) горно-химическое сырье (фосфориты, апатиты, поваренную, калийные и магнезиальные соли, серу и ее соединения, барит, борные руды, ( бром — и йодосодержащие растворы);

г) природные строительные материалы и нерудные полезные ископаемые, а также поделочные, технические и драгоценные камни (кварцевые пески, глины, известняки, мрамор, гранит, яшму, агат, горный хрусталь, гранат, корунд, алмаз и др.);

д) гидроминеральные (пресные и минерализованные подземные воды).

Добыча рудного сырья

Рудные месторождения, размещенные относительно близко к земной поверхности, разрабатывают открытым способом; месторождения, размещенные на значительной глубине, — подземным способом. В настоящее время глубина открытых разработок (карьеров) составляет 150—300 м, на отдельных месторождениях она достигает 600 м и более. Подземные горные работы ведут в среднем на глубине 500 м, на отдельных рудниках — на глубине 800—1000 м. С переходом на более глубокие горизонты горно-технические условия производства горных работ резко усложняются, производительность оборудования снижается, себестоимость добытой руды повышается.

Преимущественное развитие получил открытый способ добычи рудного сырья, которому свойственны более низкие потери добываемых руд, чем при подземном способе, более низкая себестоимость, более высокая производительность и благоприятные условия труда. При прочих равных условиях в первую очередь в эксплуатацию вводятся месторождения, позволяющие вести разработку их открытым способом.

Несмотря на преимущественное развитие открытого способа разработки, абсолютный объем добычи на подземных рудниках также непрерывно возрастает в связи с необходимостью вовлечения в эксплуатацию месторождений, залегающих на больших глубинах

Рудник или карьер входит составной частью в единую систему управления качеством руд комплекса горный цех — обогатительная фабрика.

Основы обогащения руд

Только незначительная часть большого количества добываемых руд цветных металлов пригодна для непосредственной переработки на металлургических и химических заводах. Большая же часть руд не может быть использована, так как в природном состоянии они не удовлетворяют предъявляемым техническим требованиям.

Металлургическая промышленность предъявляет,очень высокие требования к рудам в отношении процентного содержания в них металлов. Вместе с тем руды с достаточным содержанием металлов встречаются редко, в небольшом количестве и не могут обеспечивать современную потребность в металлах. Поэтому возникает необходимость искусственно повысить процентное содержание металлов в добываемых рудах. Это достигается обогащением руд.

Необходимость повышения содержания металлов в рудах, поступающих на металлургическую переработку, видна из табл. 1.

Таблица 1

Содержание металла в руде и требуемое содержание его для металлургической переработки

Металл	Содержание металла в руде, %	Требуемое содержание металла для металлургии, %
Свинец	1,5—3	50—60
Цинк	2-4	50-55
Медь	0,7—1,5	20—33
Олово	0,3—1,0	60—70
Молибден	0,1—0,5	50—.60
Вольфрам	0,05—0,3	50—65

Как видно из табл. 1, процентное содержание металла в сырье, поступающем на металлургическую переработку, должно в десятки и сотни раз превышать содержание этого металла в добываемых рудах. Иногда можно перерабатывать руды и с более низким содержанием металлов, но это очень невыгодно. От процентного содержания металла в сырье, поступающем на металлургическую переработку, зависят производительность металлургического завода, расход топлива и материалов, потери металла и себестоимость готовой продукции.

Когда в руде содержится только один металл, повышение содержания его достигается при обогащении в результате удаления пустой породы и этим, в сущности, ограничивается задача обогащения.

Если руда содержит несколько металлов, цель обогащения заключается не только в том, чтобы отделить их от пустой породы, но и, кроме того, выделить каждый металл в виде самостоятельного продукта, пригодного для металлургической переработки. Так, например, если в свинцовой руде содержится много цинка, то обычными металлургическими способами извлечь из нее цинк нельзя. При плавке такой руды цинк теряется и, кроме того, затрудняет плавку свинца, в связи с чем удорожается процесс и увеличиваются потери свинца.

Обогащение руд - важнейший технологический этап на пути металла из земных недр к потребителю. Геологи находят месторождение, изучают его запасы, а обогатители определяют пригодность руды к переработке. Горняки добывают руду. Обогатители выделяют из руды минералы, в которых содержатся металлы или другие ценные компоненты. Эти минералы в виде особых продуктов – концентратов – направляются к металлургам, которые из концентратов получают металлы.

Переработка руды без обогащения в большинстве случаев либо вообще невозможна, либо совершенно нерентабельна. Для каждого типа руды технология обогащения руд индивидуальна. Но любой, даже очень сложный технологический процесс обогащения руд, обязательно включает в себя два основных этапа. Первый (подготовительный) - раскрытие минералов путем дробления и измельчения руды до крупности слагающих руду минеральных зерен. Второй (основной) - разделение минералов с помощью методов обогащения, основанных на различии в физических и физико-химических свойств минералов. В процессах обогащения руд, как правило, химический состав минералов остается неизменным. Разделение минералов основано на различии в физических и физико-химических свойствах минералов.

Руда перед обогащением подвергается сухому дроблению и мокрому измельчению. Дробление осуществляется в щековых и конусных дробилках. Измельчение обычно осуществляют в шаровых мельницах, где руда измельчается перекатывающимися в барабане мельницы шарами.

Самый первый минерал, который люди научились выделять из минерального сырья в виде концентрата – самородное золото. Плотность золота - до 19 г/см3; плотность кварца, который обычно является пустой породой в золотоносных песках, - 2.65 г/см3. Поэтому если поместить эти зерна в поток воды, то траектории движения тяжелых частиц золота и легких частиц кварца, сносимых течением, будут различными. Следовательно, появляется возможность отделить золото от кварца. Процессам гравитационного обогащения, которые используют разницу в плотности разделяемых минералов, столько же лет, сколько человеческой цивилизации. Но и сейчас во всем мире эти процессы применяются для обогащения руд золота, платины, хрома, марганца, железа, олова, тантала и ниобия, титана и циркония, вольфрама и молибдена, а также угля, фосфатных руд, алмазосодержащих руд. Интерес к гравитационным методам не ослабевает, так как эти методы самые экологически чистые.

Разницу в магнитных свойствах минералов используют в процессах магнитной сепарации (т.е. разделения) минералов. Магнитная сепарация - основной процесс при обогащении железных руд. Но возможности магнитной сепарации достаточно широки. Существуют магнитные сепараторы, которые выделяют из руды весьма слабомагнитные минералы, содержащие редкие металлы. Разрабатываются экономичные магнитные сепараторы со сверхпроводящей обмоткой электромагнитов.

При электрическом обогащении используют разницу в электрических свойствах зерен минералов - в объемной и поверхностной электропроводности, диэлектрической проницаемости, способности заряжаться при трении и др.

Существуют и другие методы обогащения - радиометрическая, рентгенолюминесцентная, фотометрическая и другие виды сортировок, специальные методы обогащения (по трению, по форме зерен, применяемое для алмазов обогащение на жировых поверхностях и др.), химические методы обогащения (ионная флотация и др.). Современные технологические схемы обогащения руд все чаще становятся комбинированными. Это значит, что в этих схемах процессы механического разделения чередуются с гидрометаллургическими или даже пирометаллургическими процессами.

Процесс флотации в обогащении руд

Флотация в настоящее время является важнейшим методом обогащения полезных ископаемых. Свыше 90% цветных металлов обогащают флотацией. Она применяется также при обогащении руд редких и благородных металлов, железных и марганцевых руд и многих других полезных ископаемых.

Флотация основана на различном смачивании минеральных частиц водой. При флотации через пульпу, содержащую минеральное частицы, пропускают пузырьки воздуха. Вследствие плохой смачиваемости водой частицы одних минералов прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются вместе с ними на поверхность пульпы, образуя на ней слой минерализованной пены. Частицы других минералов, хорошо смачиваемые водой, не прилипают к пузырькам и остаются в пульпе. Пену, содержащую определенные минеральные частицы, удаляют, и таким образом достигается отделение одних минералов от других. К пульпе добавляют специальные вещества - флотационные реагенты, которые ухудшают или улучшают смачиваемость минералов водой и тем самым регулируют процесс флотации.

В противоположность гравитационному обогащению удельный вес минералов при флотации играет гораздо меньшую роль. К. пузырькам воздуха могут прикрепляться и всплывать вместе с ними на поверхность пульпы зерна минералов большего удельного веса, чем удельный вес зерен, которые остаются в пульпе. Всплывание происходит потому, что удельный вес пузырька воздуха вместе с прикрепившимися к нему минеральными частицами меньше удельного веса пульпы.

Процесс флотации складывается из ряда явлений, протекающих в такой последовательности:
1) с помощью флотационных реагентов создаются условия для прилипания частиц одних минералов к пузырькам воздуха и, наоборот, предотвращается прилипание к ним других минеральных частиц;
2) в результате механического дробления воздуха, поступающего в пульпу, в ней образуется большое количество мелких пузырьков;
3) подготовленные соответствующим образом минеральные частицы прикрепляются к пузырькам воздуха, образуя при этом минерализованные пузырьки;
4) минерализованные пузырьки всплывают на поверхность пульпы, образуя слой пены;
5) минерализованная пена удаляется с поверхности пульпы.

Обычно в пену переходят полезные минералы, минералы пустой породы остаются в пульпе.

Флотацию проводят во флотационных машинах. Основными элементами всех флотационных машин являются:

1) Камера с приемным и выпускным отверстиями для пульпы и регулятором уровня пены;

2) Импеллер - устройство для перемешивания пульпы в камере, необходимое для того, чтобы минеральные частицы не осаждались на дно камеры. Это же устройство служит для образования и распределения пузырьков воздуха в пульпе;

3) Пеногон - устройство для удаления пены.

Применяемые на фабриках схемы флотации отличаются большим многообразием. Выбор схемы зависит от состава обогащаемой руды, установленных кондиций на концентраты и экономических факторов.

Флотацией, как и другими способами обогащения, редко удается за одну операцию получить кондиционный концентрат и отвальные хвосты с минимальным содержанием полезного минерала. Чтобы повысить содержание полезного минерала и уменьшить количество посторонних примесей, концентрат основной флотации подвергают одной или нескольким перечисткам. Снижение содержания полезного минерала в хвостах основной флотации достигается при помощи контрольных флотаций. При этом образуются промежуточные продукты, подвергающиеся дальнейшей переработке.

Число контрольных и перечистных операций зависит от содержания полезных минералов в руде и их флотационных свойств, а также от кондиций, предъявляемых к концентратам. Чем выше содержание полезного минерала в руде, тем меньше может быть число перечистных операций, необходимых для получения кондиционных концентратов. Чем выше кондиции на концентрат и ниже содержание полезного минерала в руде, тем большему числу перечистных операций необходимо подвергнуть первичный (черновой) концентрат.

Для богатых руд требуется обычно большее число контрольных операций, чем для бедных.

При флотации многокомпонентных руд перечистные флотации применяются не только для повышения содержания основного металла за счет удаления пустой породы, но и в целях удаления полезных минералов, извлекаемых в другие концентраты. Если присутствие других полезных минералов является вредным и содержание их в данном концентрате ограничивается кондициями, то удаление таких минералов необходимо даже в тех случаях, если они не извлекаются в отдельный концентрат.

Рис. 1 - Простая схема флотации и распределение камер флотационной машины по операциям

На рис.1, а показана простая схема флотации, включающая основную, перечистную и контрольную операции. На рис. 1, б показан пример рационального распределения операций в машине механического типа при флотации руды по простой схеме

Золото – древний металл

Обогащение руд известно с древнейших времён. Первое обстоятельное описание многих (естественно, примитивных) процессов обогащения руд дал Г. Агрикола (1556). В России зарождение обогащения руд связано с выделением золота из руд. В 1488 Иван III привлекал мастеров, умеющих отделить золотую руду от пустой породы. В 1748 на р. Исети была построена первая обогатительная фабрика для извлечения золота, а в 1763 М. В. Ломоносов в труде "Первые основания металлургии или рудных дел" дал описание ряда обогатительных процессов. Его современники И. И. Ползунов, К. Д. Фролов, В. А. Кулибин построили несколько обогатительных фабрик. До 1917 Россия располагала 16 очень небольшими фабриками.

Первыми золотоносными месторождениями, освоенными человеком, были россыпные. Золотые самородки находились в массе аллювиальных песков и гравия, представлявших собой продукты разрушения горных золотоносных пород, которые в течение длительного времени подвергались действию речных потоков. Поэтому древнейшие украшения из золота представляли собой именно золотые самородки, обработанные в форме бисеринок холодной ковкой. Эти отшлифованные бусинки выглядели как цветные камни, нанизывавшиеся вместе в различных сочетаниях. Об этом свидетельствуют археологические находки наиболее ранних украшений из золота, сделанные в долине Нила и в Малой Азии, датируемые 7-м тыс. до н. э.

Древнейший способ обработки золотоносной породы был очень прост. Песок и гравий отмывали в проточной воде, уносившей легкие материалы, а тяжелые частицы и, тем более, самородки золота оставались на промывочном лотке - первом горно-металлургическом инструменте цивилизации. Функцию лотка первоначально выполняла грубая ткань, что нашло отражение в древнеегипетской иероглифике: известный египтолог Лепсуис установил, что первым иероглифом, обозначавшим у египтян золото, был символически изображенный кусок ткани, с которого стекала вода. В дальнейшем иероглиф, обозначавший золото, изменился и стал изображаться тремя кольцами. По одной из версий такую форму золотым слиткам придавали для удобства транспортировки и учета. Можно также допустить, что к этому времени соотношение в добыче золота изменилось в пользу рудных месторождений. При этом в технологии добычи появились более сложные и трудоемкие процессы - отделение руды от горной породы и ее измельчение.

Рудное золото стали добывать из жил, пронизывающих кварцевые породы - отсюда происходит еще одно его название «жильное золото». С древнейших времен известны месторождения жильного золота в Аравийской пустыне, в горной стране Этаби. Золото здесь находилось в кварцевых жилах, пронизывающих гранитные породы и кристаллические сланцы, ему сопутствовали минералы свинца, цинка и железа.

Способ добычи жильного золота практически не менялся в течение нескольких десятков столетий. Он был подробно описан греческим автором Агатархидом, посещавшим египетские золотые рудники во II в. до н. э. Оригинал рукописи Агатархида не дошел до наших дней, однако он почти полностью был процитирован в произведениях известного римского историка Диодора Сицилийского.

Для раздробления горной породы применялись огонь, вода и деревянные клинья. Около разрабатываемого участка породы разводили костер, породу накаливали, а затем быстро охлаждали, обильно поливая водой. В образовавшиеся трещины вбивали деревянные клинья, которые также поливались водой. Разбухая, они раскалывали горную породу. Обломки рудной породы снова нагревали в пламени костра, резко охлаждали и дробили молотами и кирками непосредственно в шахтах.

Раздробленную руду извлекали из шахт, глубина которых достигала 90 м, в плетеных корзинах или кожаных мешках. Затем ее толкли в больших каменных ступах до величины гороха, после чего мололи в ручных мельницах до мелкого порошка. Из такого материала золото можно было извлечь с помощью уже хорошо известной технологии отмывки, которую к этому времени стали осуществлять на специальных устройствах - промывочных столах. Вот как описывается этот процесс Диодором Сицилийским: «Сперва на широкой и слегка наклонной каменной доске раскладывается этот растертый в порошок камень, а затем поливается водой и размешивается. Затем его часть, содержащая землю, размытая посредством влаги, течет по наклонной доске вниз, а золото вследствие тяжести остается на доске. Рабочие повторяют эту операцию несколько раз, причем слегка растирают вещество руками до тех пор, пока на доске не остаются только крупинки золота». Отмытое золото сплавляли в небольшие слитки.

В середине XX в. на местах, где находились древние золотые рудники, археологами были обнаружены мельницы, дробилки и остатки каменных столов для обработки измельченной золотой породы. Наибольшую известность получили рудники в египетских районах Вади Аббаса и Икита, а также эфиопском - Бени-Шагул. О том, что Эфиопия очень богата золотом, писал еще Геродот, сообщавший, что два эфиопских племени на севере страны «доставляют в дар царю каждые три года два хеника (литра) самородного золота».

В 3-м тыс. до н. э. жильное золото добывалось на территории Европы и Азии практически из всех известных его месторождений.

Многие из них были выработаны уже к началу латенского периода железного века. Значительные запасы золота находились на Балканском полуострове и островах Эгейского моря.

Геродот особо отмечает месторождение на острове Сифнос: «Сифнос процветал и был самым богатым из всех островов. На нем были золотые и серебряные рудники, такие богатые, что на десятину доходов с них сифнийцы воздвигли в Дельфах одну из самых пышных сокровищниц. Ежегодно граждане острова делили доходы между собой».

О месторождениях золота во Фракии в античных источниках имеется множество свидетельств, подтверждающих их особое значение. Существует версия о том, что добыча золота на горе Пангее была начата еще финикийцами, и с этим связано легендарное богатство их царя Кадма.

Самым знаменитым из фракийских рудников был Скаптегила (Скаптесула), он продолжал разрабатываться в эпоху Римской империи, и был неоднократно упомянут в произведениях римского поэта Лукреция. В начале IV в. до н. э. фракийскими месторождениями завладела Македония. Как отмечал В. И. Вернадский: «Золотые рудники Пангеи явились основой ее (Македонии) могущества. Эти древние рудники были захвачены Филиппом II. Разработка их была проведена им очень энергично, дала сразу много золота и довольно быстро привела к их значительному истощению».

Кроме Балкан, крупные запасы золота в Европе находились на территории современных Испании, Франции, Венгрии, Румынии, Австрии, их разработка была начата древними иберами, кельтами, франками и даками. Главной золотоносной провинцией древней Европы была Иберия, которая стала затем называться карфагено- финикийским словом «Испания», перешедшим впоследствии и в латинский язык. Первым из золоторудных регионов Иберии стал разрабатываться юго-восточный (там находятся Андалусские горы). Здесь впервые в Европе, и практически одновременно с Древним Египтом, Месопотамией и Индией, появились украшения из холод- нокованого самородного золота.

Вторым по времени освоения золоторудным регионом Иберии стал юг полуострова. В конце 2-го тыс. до н. э. здесь возникло основанное этрусками государство Тартесс. 700-500 гг. до н. э. - эпоха расцвета Тартесса и южных золотых промыслов провинции Сьерра- Морена. Но около 500 г. до н. э. столичный город Тартесс был завоеван карфагенянами и, видимо, разрушен, так как местонахождение его до сих пор не установлено.

Третий рудный район Иберии - северо-запад полуострова. Его расцвет пришелся на период Римской империи. Именно здесь римляне впервые создали свое самое грандиозное горнодобывающее предприятие - знаменитые римские арругии (техногенные золотые россыпи). Дело в том, что золото в этом районе находилось не в отдельных кварцевых жилах, а в толще нижнепалеозойских песчаников и сланцев. Огромные по площади и по мощности рудные участки, гористый рельеф, рыхлость пород - все это подсказало изобретение нового способа золотодобычи. Сначала обрушивали всю рудовме- щающую породу. Для этого в ней делали параллельные штольни длиной до 450 м с постепенно вынимаемыми перемычками и подпорками. В результате происходило обрушение и раздробление породы. Затем эта горная масса размывалась водами из водохранилищ, специально устраиваемых на уровне 50-100 м выше горных разработок. Из созданных таким образом россыпей извлекалось золото. Именно по такой технологии и добывалась большая его часть для Римской империи.

В древнеегипетских и шумерских текстах часто можно найти упоминания о разновидностях употреблявшегося в древности золота. Усматривались различия в его происхождении: «речное», «горное», «скалистое», «золото в камне», а также по цвету. Цвет нерафинированного золота зависит от его природных примесей: меди, серебра, мышьяка, олова, железа и пр. Древние металлурги принимали все эти сплавы золота за разновидности самого золота. Археологами найдены древние золотые изделия, охватывающие большую гамму цветов: от тускло-желтого и серого до различных оттенков красного цвета.

Золото различных желтых оттенков по своему составу приближается к чистому золоту и содержит лишь небольшие примеси серебра или меди. В сером золоте высока доля серебра, которое на поверхности изделия со временем превращается в хлорид, разлагающийся на свету с выделением микрокристаллов серебра, придающих поверхности сероватую окраску. Розовые и пурпурные оттенки золота обусловлены присутствием в нем примесей меди. Золото красно- коричневых цветов содержит в значительных количествах и медь и железо.

Технология очистки (рафинирования) золота от примесей была изобретена шумерами в начале 3-го тыс. до н. э. Ее описание содержится в рукописях библиотеки ассирийского царя Ашшурбанипала, а также приводится вышеупомянутым Агатархидом. Согласно этой технологии золото плавили вместе со свинцом, оловом, солью и ячменными отрубями в специальных горшках, изготовленных из глины, смешанной с костной золой. Образующийся шлак впитывался пористыми стенками горшка, а на его дне оставался очищенный сплав золота с серебром. Таким образом из золота удалялись все примеси, кроме серебра. В одной из рукописей библиотеки Ашшурбанипала содержится гимн богу огня Гибилю: «О, Гибиль, ты расплавляешь медь и свинец, ты очищаешь золото и серебро...».

На Ближнем Востоке и в Египте широко применялось листовое золото - фольга. Фольгой покрывали самые различные предметы:

Именно на золоте человеком впервые были освоены металлургические приемы холодной ковки и литья металлов. Отдельные этапы работы золотых дел мастеров изображены в стенных росписях некоторых гробниц фараонов IV-VI династий. Известность получило изображение процесса изготовления золотой отливки, найденное в гробнице фараона Мереруба (рис. 1.6), на котором можно видеть чиновника, отвешивающего необходимую порцию золота, и писца, записывающего его количество. Далее следует изображение шести человек, раздувающих горн специальными дутьевыми трубками. Затем мы видим мастера, разливающего расплавленный металл из тигля в форму, стоящую на земле, и его помощника, задерживающего шлак. На завершающей стадии операции двое кузнецов отбивают слиток камнями, придавая ему товарный вид.

Рис. 2 - Процесс изготовления золотой отливки в Древнем Египте
(VI династия Древнего царства, 2315-2190 гг. до н. э.)

На Ближнем Востоке и в Египте широко применялось листовое золото - фольга. Фольгой покрывали самые различные предметы, как металлические, так и деревянные. Например, с помощью ковки или органического клея золотая фольга прикреплялась к изделиям из бронзы, меди и серебра. При этом золотое покрытие спасало медь и бронзу от коррозии.

Золотой фольгой часто покрывали деревянную мебель, прикрепляя ее при помощи маленьких золотых заклепок. Более тонкие золотые листы приклеивались к дереву, предварительно покрытому слоем специальной штукатурки.

Золото стало первым металлом, из которого стали выковывать проволоку, который научились паять и полировать.

На новую ступень добыча и металлургия золота поднялись в эпоху Римской империи, когда в горно-металлургических технологиях стала широко применяться ртуть. Метод извлечения золота из руды с помощью ртути был изобретен на Ближнем Востоке и стал основным в Риме в начале Новой эры. Согласно описанию Плиния Старшего (I в. до н. э.) руду, содержащую золото, дробили и смешивали с ртутью, затем породу отделяли от ртути фильтрацией через кожаный (замшевый) фильтр, а золото получали из амальгамы путем выпаривания ртути. Технология золочения металлических изделий методом ртутного амальгамирования также получила распространение во времена римского владычества. В результате римляне сумели поднять организацию, технику и технологию разработки золотоносных районов на качественно новый уровень, что позволило достичь максимально возможных для того времени масштабов золотодобычи.

Следует отметить, что сами римляне не обнаружили ни одного нового месторождения золота, они лишь захватывали рудники, обустроенные другими народами, и обращали территории, на которых они находились, в свои провинции. Золото в Римской империи превратилось в основу экономики и финансовой системы государства. Торговля Рима с провинциями была внутренней, и золото в ней принимало незначительное участие. Золотом римляне торговали со странами Востока: Индией и Китаем. Драгоценным металлом оплачивались восточные украшения и пряности. Так, например, при императоре Августе фунт шелка из Китая стоил фунт золота.

Славянское слово «золото», английское и немецкое «gold» родственны санскритскому корню «гол» или «зол», что означает «яркий, блестящий». К этому же корню восходят корни «жел» и «зел» в словах «желтый» и «зеленый», а также древнегерманский «геолу» (современный английский «yellow» - желтый). В языках романской группы слова, обозначающие золото, восходят к латинскому «aurum», которое, в свою очередь, происходит от этрусского корня, означающего «металл».

Итак, золото сыграло выдающуюся роль в создании и развитии горно-металлургического производства цивилизации. При добыче жильного золота были созданы технологии, применявшиеся затем при разработке месторождений других древних металлов: серебра, меди, свинца, олова, ртути и железа. Золото стало первым металлом, который научились обрабатывать холодной ковкой, из которого стали получать проволоку и отливать изделия. Золото впервые подвергли рафинированию, к нему впервые были применены технологии гидрометаллургии и металлотермической обработки. Это перечисление можно продолжить - по существу, все металлургические технологии, применявшиеся в эпоху Древнего мира к серебру, меди, свинцу, олову и ртути, были первоначально отработаны на золоте. В ряду древних металлов есть только одно исключение из правил - железо, технологии извлечения которого из руды и термомеханической обработки стали новой ступенью в развитии металлургии.

Золотодобывающая промышленность России

На территории Российской империи золото добывалось с давних времен, примерно за 3000 лет до нашей эры, что подтверждается археологическими раскопками на Кавказе, в Средней Азии и Казахстане. В ряде районов Сибири, Приуралья, Прикамья, Южного Урала найдены золотые изделия эпохи ранних кочевников (с VI в. до н.э. до первых веков н.э.). Имеются указания на разработку россыпей в районе Троицка на Урале в VIII-XII вв. н.э. и коренных месторождений золота в верховьях рек Уфы и Урала (XVI-XVII вв.). Следы выработок на золото VII-X вв. встречены в Минусинской тайге, на Алтае и в Забайкалье.

Рождением золотодобывающей промышленности России можно считать XVIII в. В 1737 г. было открыто золотомедное месторождение у д.Войцы в Карелии. С 1745 по 1794 г. здесь, на Воицком руднике, периодически в небольшом объеме добывалось золото (около 80 кг). Первое крупное в России золоторудное месторождение, названное Березовским, было выявлено при поисках горного хрусталя Ерофеем Марковым в 1745 г. недалеко от Екатеринбурга. Оно эксплуатируется 250 лет и дало примерно 300-350 т золота. В том же году началась разработка золотосеребряных руд Змеиногорско- го месторождения на Алтае. Поэтому 1745 г. вошел в историю как год создания золотодобывающей промышленности России. В 1777 г. было открыто рудное золото в Восточном Забайкалье.

Несмотря на то, что к концу 18-го столетия в России было выявлено много золоторудных и золотомедных месторождений, эксплуатационные работы на них проводились в небольших объемах. Основное золото получали из россыпей. Впервые золотоносные россыпи были обнаружены в 1771 г. по р.Чусовой на Урале, а разработка началась только в 1814 г., когда были освоены предложенные Л.И.Бруснициным техника и технология обогащения золотоносных песков. Ко времени открытия россыпей в России во многих странах (Куба, Мексика, Бразилия) уже имелся опыт их разработки.

С 1816 по 1890 г. были выявлены россыпи в Миасском районе на Урале (1816 г.), в Забайкалье (1830 г.), на Енисейском кряже (1839 г.), в Баргузинской тайге (1845 г.), по р.Бодайбо (1864 г.), в Приморье (1869 г.), низовье Амура (1890 г.). Таким образом, россыпная золотоносность была установлена от Урала до Приморья по югу Сибири.

Первая драга в России построена Верхне-Амурской компанией в 1896 г. К началу первой мировой войны в России работали уже 62 драги, в том числе 32 в Енисейской тайге. В этот период 85 % золота было получено из россыпей.

Добыча рудного золота в результате освоения более простых в эксплуатации россыпных месторождений почти не производилась и не прекращалась только на Березовском руднике Урала. После усовершенствования технологии переработки золотых руд, в частности применения ртутной амальгамы, возобновилась разработка коренных месторождений на Урале (Кочкарское, Вагранская дача, Богомоловское и др.), в Западной Сибири и Енисейской тайге. В 1886 г. на Кочкарском руднике Урала был применен химический способ извлечения золота хлорированием и введен в эксплуатацию первый завод с цианистым процессом.

До революции основными золотодобывающими районами России были: Урал (26 %), Ленский район (20 %), Енисейская тайга (20 %) и Амурская губерния (10 %). По размерам добычи золота до конца 19-го столетия первое место прочно удерживал Урал. Ее пик, приходящийся на 1892 г., составил 12,3 т, после чего вследствие выработанности известных месторождений добыча стала снижаться. В Ленском районе рекордный уровень добычи золота из россыпей был достигнут в 1915 г. - 17,3 т.

Доля России в мировой добыче к концу XIX в. выросла до 22 %. На мировой рынок она поставляла третью часть мирового золотого запаса, и только открытие крупных месторождений в ЮАР заставило Россию сдать позиции основного продуцента. Удельный вес России в мировой добыче снизился до 8-10 %, и это несмотря на то, что в абсолютных цифрах максимум производства (56,8-63,6 т) приходится на 1904-1914 гг. По данным Б.Л. Бразоля, издавшего в 1958 г. в Нью-Йорке брошюру "Царствование императора Николая П в 1894-1917 гг. в цифрах и фактах" (Филатов, 1994), золотой запас России в 1914 г. оценивался в 1351,5 т. Больше было у США (1900 т), а весь остальной мир делил 3800 т золота.

Вплоть до 1921 г., когда было получено всего 1816 кг, добыча золота в России падала.

В дореволюционное время крупных золотодобывающих компаний в России было очень мало, причем большинство из них принадлежало английским, французским и бельгийским фирмам. Из зарегистрированных 1110 золотопромышленных компаний 80-95 % добывали менее 100 кг золота в год (для сравнения - в настоящее время в России действует около 600 золотодобывающих предприятий).

В послереволюционный период правительством принимались активные меры по возрождению золотой промышленности. Необходимо особо отметить, что декретом СНК РСФСР от 31 октября 1921 г. всем гражданам, кооперативам и артелям старателей было предоставлено право производить поиски, разведку и добычу золота, что послужило толчком к быстрому подъему золотодобычи. Впоследствии к этой мере неоднократно возвращались в те периоды, когда возникала необходимость активизировать добычу. В течение 1921-1923 гг. были созданы золотодобывающие предприятия на Урале ("Уралплатина" и "Золоторуда"), а с открытием Алданского золотоносного района в Южной Якутии - трест "Алданзолото". В 1927 г. организуется Ленское золотопромышленное объединение и в 1931 г. - Главное управление строительства Дальнего Севера (Дальстрой) на базе выявленного экспедицией Ю.А.Билибина одного из крупнейших в мире Колымского золотоносного района. Всю золотую промышленность России, за исключением территории Дальстроя, объединяло созданное в 1928 г. Государственное общество "Союззолото" (позднее "Главзолото").

Структура геолого-разведочной службы по золоту определилась в 1932 г. с организацией треста "Золоторазведка", имеющего в своем составе весьма разветвленную сеть геологоразведочных контор. С завершением формирования структуры золотодобывающей промышленности и геолого-разведочных работ на золото стала быстро расширяться минерально-сырьевая база коренного и особенно россыпного золота на северо-востоке страны, в Якутии, на Дальнем Востоке и за счет новых месторождений в уже известных регионах: Токурское и Октябрьская группа россыпей в Амурской области, Миндякское на Южном Урале, Балейско-Тасеевское в Забайкалье, Куранахское на Алдане, Наталкинское в Магаданской области и др.

После окончания второй мировой войны и до середины 50-х гг. золотодобывающая промышленность СССР относилась к системе Министерства внутренних дел, а впоследствии - Министерства цветной металлургии, где сосредоточилась добыча золота, и Министерства геологии, которому было поручено проведение геолого-разведочных работ для расширения минерально-сырьевой базы золота. К началу 70-х гг. стало очевидным, что сырьевая база россыпного золота, хотя и обладает большими масштабами, но постепенно ее запасы исчерпываются, воспроизводство становится более сложным, менее эффективным, затраты на добычу возрастают. Эти аргументы становятся определяющими для разработки новой стратегии по ускоренному развитию минерально- сырьевой базы коренного золота.

Усиление геолого-разведочных работ на рудное золото в перспективных районах привело в 70-90-х гг. нашего столетия к крупным открытиям на востоке России - выявлению месторождений золотосеребряной формации, занимающих в мировом потенциале около 7 %. Среди них такие месторождения, как Карамкенское (40 т), Хаканджинское (50 т), Агинское (30 т), Аметистовое (97 т), Кубакинское (92 т), Эвенское (52 т) и др. Были открыты месторождения новых типов в других регионах - Нежданинское в Якутии (475 т), Майское на Чукотке (277 т), Покровское в Амурской области (59 т), Воронцовское и Светлинское на Урале и крупнейшее месторождение России - Сухой Лог в Ленском золотоносном районе Иркутской области.

Трудом геологов была создана надежная минерально-сырьевая база для развития золотодобычи из коренных месторождений в разных районах России (рис. 1). Однако в силу недостатка капитальных вложений месторождения, за редким исключением, не вовлекались в промышленное освоение, да и по сей день многие из них остаются невостребованными из-за отсутствия необходимых инвестиций и несовершенства законодательства для их привлечения.

Достоверной статистики по количеству всего добытого в России золота не существует. Ориентировочно его можно оценить на уровне 10-12 тыс.т, хотя эти цифры, скорее всего, занижены. По разным периодам добыча распределяется примерно следующим образом:

• до 1900 г. 1980 т
• 1901-1916 гг. 775 т
• 1917-1945 гг. около 1000-1500 т
• 1946-1954 гг. 880-1200 т
• 1955-1964 гг. 1600 т
• 1965-1975 гг. 1500 т
• 1976-1994 гг. 2750 т
• Всего 10485-11305 т.

Существующие в России резервная сырьевая база и ресурсный потенциал золота в недрах в несколько раз превышают эту цифру, что свидетельствует о больших возможностях по увеличению золотодобычи при соответствующих инвестициях в строительство новых рудников, реконструкцию действующих предприятий и геолого-разведочные работы на перспективных площадях.

В заключение стоит привести слова академика Александра Евгеньевича Ферсмана (1883 – 1945): «Будущее золота – не в кладовых банков, не в биржевой игре маклеров и капиталистов, а в новых путях этого металла, гордое благородство которого в знатное достоинство точной промышленности, электротехники и радиотехники – всюду, где нужен неизменяемый металл большой проводимости тока, устойчивый против всех химических деятелей природы. И из кладовых и сейфов золото перейдет на заводы и в лаборатории как вечный металл!».

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Абрамов А.А. Технология переработки и обогащения руд цветных металлов: Учебное пособие для вузов. В 2 кн. – М., Издательство МГГУ, 2005. – Кн. I. Рудоподготовка и Cu, Cu-Py, Cu-Fe, Mo, Cu-Mo, Cu-Zn руды. – 575 с.: ил.
2. Беневольский Б.И. Золото России. Проблемы использования и воспроизводства минерально-сырьевой базы. – Публикация редакции журнала «Минеральные ресурсы России. Экономика и управление», РОСКОМНЕДРА, Информационно-издательский центр «Геоинформмарк», М., 1995. – 88 с.
3. Венецкий С.И. Загадки и тайны мира металлов: Научно-популярное издание. – М., «МИСИС», 1999. – 376 с.: ил.
4. Венецкий С.И. Наследники Гефеста. – М., Издательский дом «Руда и металлы», 2001 г. – 272 с.: ил.
5. География России: Учеб. Для 8-9 кл. общеобразоват. Учреждений / Под ред. А.А. Алексеева: в 2 кн. Кн. 2: Хозяйство и географические районы. 9 кл. – 3-е изд., испр. – М.: Дрофа, 2002. – 288 с.: ил.
6. Геология – жизнь моя… Сборник очерков. Вып. 11. – М., РосГео, МПР РФ, 2004. – 800 с.
7. Зверевич В.В., Перов В.А. Основы обогащения полезных ископаемых. – М., Недра, 1971. – 216 с.: ил.
8. Мурзаев Э.М. Слово на карте / Худож. Е.К. Васильева. – М.: Армада-пресс, 2001. – 448 с.: ил.
9. Петрова Н.Н. География России: Учебное пособие. 8 класс. – М., 2000. – 216 с.: ил.
10. Родионова И.А., Елагин С.А., Холина В.Н., Шолудько А.Н. Экономическая, социальная и политическая география: мир, регионы, страны. Учебно-справочное пособие / Под ред. Проф. И.А. Родионовой. – М.: Экон-Информ, 2008. – 492 с.: илл. 16 с.
11. Самыгин В.Д., Филиппов Л.О., Шехирев Д.В. Основы обогащения руд. Учебное пособие для вузов. – М., Альтекс, 2003, 304 с.
12. Устиев Е.К. У истоков Золотой реки. Изд. 2-е, М., «Мысль», 1976. – 159 с.: ил.
13. Ферсман А.Е. Воспоминание о камне. – М., Изд-во АН СССР, 1960. – 167 с.
14. Ферсман А.Е. Занимательная геохимия. Химия земли. – Гос. Изд-во детской литературы Минпрос РСФСР. – М., 1948. – 304 с.: ил.
15. Фишман М.А. Обогащение руд цветных металлов. – М., Госгортехиздат, 1961. – 192 с.: ил.
16. Фишман М.А. Основы обогащения руд цветных металлов. – М., Недра, 1958. – 261 с.: ил.
17. Черноусов П.И., Мапельман В.М., Голубев О.В. Металлургия железа в истории цивилизации: Учеб. пособие. – М., МИСиС, 2006. – 350 с.: ил.