Амальгамация золота

Амальгамация золота — это технологический процесс извлечения золота из руд и концентратов с использованием ртути, основанный на способности золота образовывать с ртутью жидкий или пастообразный сплав — амальгаму. Данный метод относится к числу старейших способов получения благородных металлов и применяется преимущественно при переработке россыпных месторождений и мелкодисперсного золота.

История

Древний мир и Средневековье

Свойство ртути растворять золото было известно ещё в древности. Первые упоминания об использовании амальгамации для извлечения золота относятся к I веку до н. э. в трудах римского учёного Плиния Старшего. В Древнем Риме ртуть применяли для извлечения золота из отходов горного производства и для позолоты изделий (амальгама наносилась на поверхность, после чего ртуть выпаривалась). В средневековой Европе, особенно в Испании и Германии, метод амальгамации активно использовался на рудниках. В XVI веке испанский врач и алхимик Бартоломе де Медина разработал так называемый «патио-процесс» для извлечения серебра, который также включал элементы амальгамации, однако для золота метод оставался более простым и прямолинейным.

Промышленная эпоха

С началом золотых лихорадок в XIX веке (в Калифорнии, Австралии, на Аляске, в Сибири) амальгамация стала основным промышленным способом извлечения золота. Ртуть использовали в шлюзах, драгах и на обогатительных фабриках. В Российской империи амальгамация широко применялась на Урале и в Сибири. В 1840-х годах инженер П. А. Чайковский (не путать с композитором) предложил усовершенствованную конструкцию амальгамационных аппаратов. К концу XIX века амальгамация была вытеснена цианированием, которое обеспечивало более высокое извлечение золота из упорных руд, однако для россыпей амальгамация оставалась актуальной до середины XX века.

Современность

В настоящее время амальгамация золота в промышленных масштабах развитых стран практически не применяется из-за высокой токсичности ртути и экологических ограничений. В ряде государств (США, страны Евросоюза, Россия) использование ртути на обогатительных фабриках запрещено или строго регламентировано. Тем не менее, в странах Африки, Южной Америки и Азии (например, в Индонезии, Гане, Бразилии) кустарная амальгамация остаётся распространённым методом, что приводит к значительному загрязнению окружающей среды ртутью.

Физико-химические основы

Образование амальгамы

Золото обладает высокой сродством к ртути. При контакте частиц золота с жидкой ртутью происходит их смачивание и диффузия атомов золота в ртуть с образованием твёрдого раствора и интерметаллических соединений (например, AuHg₂, Au₃Hg). Скорость амальгамации зависит от:

• дисперсности золота (мелкие частицы амальгамируются быстрее);
• температуры (оптимальная — 20–30 °C, при нагреве скорость растёт, но при 100 °C ртуть начинает испаряться);
• чистоты поверхности золота (наличие оксидных плёнок или жировых загрязнений замедляет процесс).

Отгонка ртути

После образования амальгамы её отделяют от пустой породы (например, промывкой на шлюзах). Затем амальгаму нагревают в ретортах (дистилляционных аппаратах) до температуры 400–500 °C. Ртуть испаряется, конденсируется в холодильнике и возвращается в процесс, а в реторте остаётся губчатое золото с примесями (обычно 80–95 % чистоты). Полученное золото затем переплавляют в слитки.

Технологические схемы

Внутренняя амальгамация

Применяется на драгах и в барабанных мельницах. Ртуть подаётся непосредственно в измельчительный аппарат, где происходит контакт с золотом в процессе истирания руды. Амальгама собирается на медных пластинах или в специальных ловушках.

Внешняя амальгамация

Ртуть наносится на поверхность медных или серебряных пластин (шлюзов), по которым пропускается пульпа. Золото прилипает к амальгамированной поверхности, а порода смывается. Периодически пластины снимают, амальгаму соскабливают и отправляют на отгонку.

Кустарная амальгамация

В мелкомасштабной добыче (особенно в странах «третьего мира») часто используется открытая амальгамация: ртуть добавляют в лотки или вручную перемешивают с рудой. После отделения амальгамы ртуть часто выпаривают на открытом огне без конденсации, что приводит к выбросу паров в атмосферу.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Простота технологии и низкие капитальные затраты.
• Возможность извлечения золота из россыпей с крупными и средними частицами.
• Быстрота процесса (от нескольких минут до часов).

Недостатки

• Высокая токсичность: ртуть и её соединения (особенно метилртуть) чрезвычайно опасны для человека и экосистем. Пары ртути вызывают тяжёлые неврологические заболевания.
• Низкое извлечение: для мелкодисперсного золота (менее 0,1 мм) амальгамация неэффективна — потери достигают 30–50 %.
• Экологические последствия: при кустарной добыче в реки и почву попадает до 1000 тонн ртути в год (по данным ЮНЕП).
• Необходимость регенерации ртути: часть ртути безвозвратно теряется (уходит с хвостами, испаряется).

Применение в современной золотодобыче

Легальная промышленность

В России, Канаде, Австралии и других странах амальгамация практически не используется на крупных фабриках. Исключение составляют некоторые предприятия, перерабатывающие техногенные отложения (старые отвалы) или руды с очень крупным золотом. Вместо неё применяются гравитационные методы, флотация и цианирование.

Кустарная и мелкомасштабная добыча (ASGM)

По оценкам Всемирного совета по золоту, около 20 % мирового золота добывается кустарным способом, и значительная часть этого объёма — с использованием ртути. В таких странах, как Индонезия, Гана, Перу, Боливия, Танзания, амальгамация остаётся основным методом. В 2013 году была принята Минаматская конвенция о ртути (вступила в силу в 2017 году), которая обязывает страны-участницы поэтапно сокращать использование ртути, в том числе в золотодобыче. Россия ратифицировала конвенцию в 2014 году.

Альтернативы

В качестве замены амальгамации в кустарной добыче предлагаются:

• гравитационные концентраторы (например, центробежные сепараторы);
• флотация с использованием нетоксичных реагентов;
• прямое цианирование (требует контроля безопасности);
• выщелачивание тиосульфатом натрия.

Экологические и медицинские риски

Отравление ртутью

При хроническом воздействии паров ртути развивается меркуриализм — поражение центральной нервной системы, почек, дёсен. Острые отравления возможны при вдыхании больших концентраций. В районах кустарной добычи (например, в индонезийской провинции Горонтало) зафиксированы массовые случаи отравления среди старателей и местных жителей.

Загрязнение окружающей среды

Ртуть, попадая в водоёмы, метилируется микроорганизмами до метилртути — нейротоксина, накапливающегося в рыбе. Употребление такой рыбы приводит к хроническим отравлениям. В бассейне Амазонки из-за амальгамации уровень ртути в рыбе превышает безопасные нормы в 5–10 раз.

Интересные факты

• В XIX веке на калифорнийских приисках за 50 лет использования амальгамации в реки было сброшено более 10 000 тонн ртути.
• В СССР амальгамация применялась на некоторых драгах до 1970-х годов, после чего была заменена гравитационными методами.
• В 2020 году в Гане правительство объявило амнистию для старателей, использующих ртуть, с условием перехода на безртутные технологии, но реализация программы столкнулась с нехваткой финансирования.

Источники

• Лодейщиков В. В. «Технология извлечения золота из руд». — М.: Недра, 1987.
• Минаматская конвенция о ртути. Текст и приложения, 2013.
• Доклад ЮНЕП «Глобальная оценка ртути», 2018.
• Справочник по обогащению руд благородных металлов / под ред. В. А. Чантурия. — М.: Недра, 2008.
• Статья «Amalgamation (mining)» в Encyclopedia Britannica, 2023.