Уникальные химические свойства золота обеспечили ему особое место в ряду металлов, используемых на Земле. Золото известно человечеству с древнейших времен. Его издревле использовали в качестве украшений, алхимики пытались вывести драгоценный металл из других менее благородных веществ. В настоящее время спрос на него только растет. Его используют в промышленности, медицине, технике. Кроме того, его приобретают и государства, и частные лица, используя в качестве инвестиционного металла.
Использование драгоценного металла в разных отраслях
Основные отрасли, в которых этот метал нашел широкое применение:
- ювелирная промышленность;
- создание современных электроприборов;
- оптика;
- медицина;
- кулинария;
- исследования атома;
- изготовление оружия массового поражения.
Лишь десятая часть добытого благородного элемента уходит в промышленность, около 45% оседает в золотовалютных резервах государств и у частных лиц. Остальной металл идет на изготовление драгоценностей.
Сферы применения
Золото давно используется различными странами в виде монет. Однако в качестве монопольного денежного средства их утвердили только к XIX веку.
Сегодня драгметалл используется во многих сферах жизни общества:
- Ювелирная промышленность. Именно на эту область приходится большой объём добываемой горной породы. Украшения и аксессуары производят не из чистого вещества, а из его сплавов с другими металлами, которые повышают механическую прочность и стойкость изделий. Обычно золото соединяют с серебром и медью. Дополнительными компонентами служат цинк, кобальт, никель или палладий. Драгметалл определяет устойчивость сплава к коррозии, соотношение меди и серебра — оттенок и механические особенности. Важная характеристика таких изделий — проба. Она определяется содержанием золота в них.
- Промышленность. Вещество используется для электрических контактов. Микроэлектроника не обходится без золотых проводников и гальванических покрытий металлом. Обработка оконных стёкол этим материалом позволяет уменьшить потери тепла зимой и предохранить помещения от нагревания ультрафиолетовыми лучами летом. Золотыми припоями смачивают поверхности из разных металлов. Вещество применяется для защиты от коррозии и придания другим материалам дорогого вида.
- Стоматология. Золотые сплавы применяют для производства коронок и зубных протезов, которые не портятся.
- Фармакология. Вещество часто служит дополнительным компонентом в лекарствах от туберкулёза и ревматоидных артритов. Радиоактивный изотоп, который обозначается 198Au, применяется для лечения злокачественных опухолей. Перед использованием препаратов необходимо убедиться в том, что у пациента нет негативных реакций на золото.
- Пищевая промышленность. Элементом в качестве пищевой добавки E175 декорируют различные блюда.
Во все времена золото служило важным элементом финансовой системы. Этот металл не подвержен коррозии, поэтому ему стараются найти применение в различных областях. Периодически роль металла снижалась в качестве международной валюты, однако банки в любых странах хранят его как самый важный источник ликвидности.
История разработки золотоносных жил
Археологи предполагают, что добыча золота как отрасль народного хозяйства зародилась на Ближнем Востоке. Оттуда ювелирные изделия экспортировались в Египет. Первые находки в шумерских гробницах имеют возраст более 3 тысяч лет.
Одной из самых богатых золотыми запасами культур была империя древних инков, которая располагалась на территории современной Мексики, Перу и Чили. Их наследием является мифический золотой город Эльдорадо, на поиски которого отправлялись испанские конкистадоры.
В XV веке были открыты первые месторождения на территории Мексики, Чили и Ганы. Три столетия спустя появляются первые золотодобывающие артели в России. В 1823 г. обнаружены богатейших жил в Канаде и Америке, что ознаменовалось вспышкой знаменитой «золотой лихорадки». Еще позже были открыты месторождения в Южной Африке и Австралии.
Получение
Золотой самородок
Для получения золота используются его основные физические и химические свойства: присутствие в природе в самородном состоянии, способность реагировать лишь с немногими веществами (ртуть, цианиды). C развитием современных технологий более популярными становятся химические способы.
Промывка
Метод промывки основан на высокой плотности золота, благодаря которой в потоке воды, минералы с плотностью меньше золота (а это почти все минералы земной коры) смываются и металл концентрируется в тяжёлой фракции, песка состоящего из минералов повышенной плотности, который называется шлихом. Этот процесс называется отмывкой шлиха или шлихованием. В небольших объёмах её можно проводить вручную, при помощи промывочного лотка. Этот способ используется с древнейших времён, и до сих пор для отработки маленьких россыпных месторождений старателями, но основное его применение — поиск месторождений золота, алмазов и других ценных металлов.
Промывка используется для разработки крупных россыпных месторождений, но при этом применяются специальные технические устройства: драги и промывочные устройства. Полученные шлихи, кроме золота, содержат множество других плотных минералов и металл из них извлекается, например, путём амальгамации.
Методом промывки разрабатываются все россыпные месторождения золота, ограничено он применяется на коренных месторождениях. Для этого породу дробят и затем подвергают промывке. Этот метод не может быть применён на месторождениях с рассеянным золотом, где оно так распылено в породе, что после дробления не обособляется в отдельные зёрна и смывается при промывке вместе с другими минералами. К сожалению, при промывке теряется не только мелкое золото, которое легко смывается с промывочной колоды, но и крупные самородки, гидравлическая крупность которых не позволяет им спокойно оседать в ячейках коврика. Поэтому на драгах и на промприборах обязательно следят за крупными катящимися обломками — это вполне могут оказаться самородки!
Этот метод добычи золота исторически был первым, и он очень дёшев, потому что не требует строительства дорогих заводов, и в случае речных отложений не нужно дробить породу. Экономически рентабельна отработка россыпей с содержанием золота более 0,1 г на 1 кубический метр рыхлой породы (песков, суглинков и т. д.).
Амальгамация
Метод амальгамации основан на способности ртути образовывать сплавы — амальгамы с различными металлами, в том числе и с золотом. В этом методе увлажнённая дроблёная порода смешивалась со ртутью и подвергалась дополнительному измельчению в мельницах — бегунных чашах. Амальгаму золота (и сопутствующих металлов) извлекали из получившегося шлама промывкой, после чего ртуть отгонялась из собранной амальгамы и использовалась повторно. Метод амальгамации известен с I века до н. э., наибольшие масштабы приобрёл в американских колониях Испании начиная с XVI века: это стало возможным благодаря наличию в Испании огромного ртутного месторождения — Альмаден. В более позднее время использовался метод внешней амальгамации, когда дроблёная золотоносная порода при промывке пропускалась через обогатительные шлюзы, выстланные медными листами, покрытыми тонким слоем ртути. Метод амальгамации применим только на месторождениях с высоким содержанием золота или уже при его обогащении. Сейчас он используется очень редко, главным образом старателями в Африке и Южной Америке.
Цианирование
Золото растворяется в растворах синильной кислоты и её солей, и это его свойство дало начало ряду методов извлечения путем цианирования руд.
Метод цианирования основан на реакции золота с цианидами в присутствии кислорода воздуха: измельчённая золотоносная порода обрабатывается разбавленным (0,3-0,03 %) раствором цианида натрия, золото из образующегося раствора цианоаурата натрия Na[Au(CN)2]
осаждается либо цинковой пылью, либо на специальных ионнообменых смолах.
Метод цианирования первоначально применялся на крупных заводах, где порода дробилась и цианирование проводилось в специальных чанах. Однако развитие технологии привело к появлению метода кучного выщелачивания, который заключается в следующем: готовится водонепроницаемая площадка, на неё насыпается руда и её орошают растворами цианидов, которые, просачиваясь через толщу породы, растворяют золото. После этого они поступают в специальные сорбционные колонны, в которых золото осаждается, а регенерированный раствор вновь отправляется на кучу.
Метод цианирования ограничен минеральным составом руд, он неприменим, если руда содержит большое количество сульфидов или арсенидов, так как цианиды реагируют с этими минералами. Поэтому цианированием перерабатываются малосульфидные руды или руды из зоны окисления, в которой сульфиды и арсениды окислены атмосферным кислородом.
Для извлечения золота из сульфидных руд используются сложные многоэтапные технологии. Золото, добытое из месторождений, содержит различные примеси, поэтому его подвергают специальным процессам высокой очистки, которые производятся на аффинажных заводах.
Регенерация
Осуществляется действием 10 % раствора щелочи на растворы солей золота с последующим осаждением аффинажного золота на алюминий из горячего раствора гидрооксида.
Известнейшие месторождения золота
Любопытный факт – 90% всей добычи золота в мире обеспечивают десять крупнейших месторождений. К богатейшим и известнейшим относятся:
- Мурунтау, Узбекистан. По предварительным оценкам, оно в 2,5 раза перспективнее следующего по списку месторождения.
- Грассберг, Индонезия.
- Пуэбло-Вьехо, Доминикана.
- Янакоча в регионе Кахамарка, Перу.
- Карлин Тренд, Невада, США.
- Рудник Голдстрайк, включающий в себя 3 месторождения, США.
- Кортес, штат Невада, США.
- Олимпиада в России, Красноярский край.
- Рудник Веладеро в Аргентине.
- Карьер Боддингтон, Австралия.
СВОЙСТВА
Золотые слитки и самородки
Золото — очень тяжёлый металл: плотность чистого золота равна 19,32 г/см³ (шар из чистого золота диаметром 46,237 мм имеет массу 1 кг). Диамагнетик, то есть, магнитное поле в золоте ослабевает. Среди металлов по плотности занимает седьмое место после осмия, иридия, рения, платины, нептуния и плутония. Сопоставимую с золотом плотность имеет вольфрам (19,25). Высокая плотность золота облегчает его добычу, отчего даже простые технологические процессы — например, промывка на шлюзах, — могут обеспечить высокую степень извлечения золота из промываемой породы. Золото — очень мягкий металл: твёрдость по шкале Мооса ~2,5, по Бринеллю 220—250 МПа (сравнима с твёрдостью ногтя). Золото также высокопластично: оно может быть проковано в листки толщиной до ~0,1 мкм (100 нм) (сусальное золото); при такой толщине золото полупрозрачно и в отражённом свете имеет жёлтый цвет, в проходящем — окрашено в дополнительный к жёлтому синевато-зеленоватый. Золото может быть вытянуто в проволоку с линейной плотностью до 2 мг/м. Температура плавления золота 1064,18 °C (1337,33 К), кипит при 2856 °C (3129 К). Плотность жидкого золота меньше, чем твёрдого, и составляет 17 г/см3 при температуре плавления. Жидкое золото довольно летучее, и активно испаряется задолго до температуры кипения.
Рентабельность и законы
Добыча золота в промышленных масштабах может вестись только при условии рентабельности месторождения – не менее 3 г на тонну руды. Если прииск не может обеспечить такого уровня добычи металла, он признается убыточным, работы на нем прекращаются.
Вплоть до 2021 года физическим лицам было запрещено осуществлять добычу металла даже на отработанных месторождениях. Нарушение закона влекло за собой наказание вплоть до уголовной ответственности. Однако закон был пересмотрен, и сейчас добыча золота может осуществляться частным лицом, оформившим ИП.
Добыча ценного металла подлежит лицензированию в организации Роснедра. Прежде чем получить разрешение, соискателю придется выиграть это право на аукционе, а стоимость такой лицензии исчисляется миллиардами рублей, если речь идет о перспективных месторождениях.
Без получения специального разрешения добывать драгоценный металл можно, заключив договор подряда с золотодобывающей организацией на проведение работ на ее территории.
Прибыль сегодня и перспектива на будущее
Золото – мерило благосостояния целых государств. Как объект инвестиций оно год за годом показывает устойчивый рост курса, что делает его отличным источником вложений. По мнению экспертов, такая тенденция сохранится в ближайшие годы.
Химические особенности
Золото имеет несколько степеней окисления: +1, +3, -1. Показатель +5 проявляется с фтором, соединение с которым выступает сильнейшим окислителем.
Поскольку элемент характеризуется относительной инертностью, он обычно не растворяется в кислотах. Поэтому его можно очищать от примесей этими соединениями. Однако есть несколько исключений: золото может растворяться в селеновой и синильной кислотах, цианидах, а также в царской водке.
В естественных условиях металл не окисляется под влиянием кислорода. Это одна из причин, почему он считается драгоценным. При высоких температурах вещество взаимодействует с галогенами (йодом, бромом и хлором).
Наиболее устойчивая — степень окисления +3. С однозарядными анионами золото образует плоско-квадратные комплексы. Степень окисления +1 считается относительно устойчивой. Показатель +2 обычно выражен формально, но при нём в веществах половина металла окислена до +1, а другая — до +3. В ауридах степень окисления Au равна -1.
Золото может реагировать с хлорной кислотой при комнатной температуре с образованием нестойких оксидов хлора, оно взаимодействует с кислородом и иными окислителями при комплексообразователях: растворяясь в цианидах, элемент образует цианоаураты.
