Золотодобыча — процесс извлечения золота из естественных источников.
Среднее содержание золота в литосфере составляет 4,3 × 10−7% по массе. Люди добывают золото с незапамятных времён. Существует несколько основных методов добычи золота, основными из которых является промывание речного песка и добыча золотоносной породы в шахтах. Из золотоносной породы золото можно извлечь амальгамированием, хлорированием, цианидным способом.
Всего человечеством было добыто более 140 тысяч тонн золота. Из них более 40 % ушло на ювелирные изделия, а 12 % на технические цели.
Собранное в одном месте, добытое за всю историю золото образовало бы куб с ребром, равным 19 м, то есть высотой с пятиэтажный дом (тогда как руда и песок, из которого это золото извлечено, представляло бы гору высотой более 2,5 км). Золото, добываемое сейчас во всем мире за один год, поместилось бы в комнате средних размеров.
Основные золотодобывающие страны: ЮАР, США, Австралия, Канада, Китай и Россия.
В России первым золотодобытчиком считается Ерофей Марков, памятник которому стоит в городе Берёзовский близ Екатеринбурга.
Об истории добычи самородного золота см. золотая лихорадка в Сибири, золотая лихорадка на Аляске
Химические свойства
Золото — самый инертный металл, стоящий в ряду напряжений правее всех других металлов, при нормальных условиях оно не взаимодействует с большинством кислот и не образует оксидов, благодаря чему было отнесено к благородным металлам, в отличие от металлов обычных, легко разрушающихся под действием окружающей среды. Затем была открыта способность царской водки растворять золото, что поколебало уверенность в его инертности.
Наиболее устойчивая степень окисления золота в соединениях +3, в этой степени окисления оно легко образует с однозарядными анионами (F−, Cl−. CN−) устойчивые плоские квадратные комплексы [AuX4]−. Относительно устойчивы также соединения со степенью окисления +1, дающие линейные комплексы [AuX2]−. Долгое время считалось, что +3 — высшая из возможных степеней окисления золота, однако, используя дифторид криптона, удалось получить соединения Au+5 (фторид AuF5, соли комплекса [AuF6]−). Соединения золота(V) стабильны лишь со фтором и являются сильнейшими окислителями.
Степень окисления +2 для золота нехарактерна, в веществах, в которых она формально равна 2, половина золота, как правило, окислена до +1, а половина — до +3, например, правильной ионной формулой сульфата золота(II) AuSO4 будет не Au2+(SO4)2−, а Au1+Au3+(SO4)2−2. Недавно обнаружены комплексы в которых золото всё-таки имеет степень окисления +2.
Есть соединения золота со степенью окисления −1. Например CsAu (Аурид цезия) Na3Au (Аурид натрия) [2]. Эти соединения называют Ауриды.
Из чистых кислот золото растворяется только в горячей концентрированной селеновой кислоте:
2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3H2SeO3 + 3H2O
Золото сравнительно легко реагирует с кислородом и другими окислителями при участии комплексобразователей. Так, в водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется, образуя цианоаураты:
4Au + 8CN− + 2H2O + O2 → 4[Au(CN)2]− + 4 OH−
Цианоаураты легко восстанавливаются до чистого золота:
2Na[Au(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Au
В случае реакции с хлором возможность комплексообразования также значительно облегчает ход реакции: если с сухим хлором золото реагирует при ~200 °C с образованием хлорида золота(III), то в концентрированном водном растворе соляной и азотной кислот (царская водка) золото растворяется с образованием хлораурат-иона уже при комнатной температуре:
2Au + 3Cl2 + 2Cl− → 2[AuCl4]−
Золото легко реагирует с жидким бромом и его растворами в воде и органических растворителях, давая трибромид AuBr3 [3].
Со фтором золото реагирует в интервале температур 300−400 °C, при более низких реакция не идёт, а при более высоких фториды золота разлагаются.
Золото также растворяется во ртути, фактически образуя легкоплавкий сплав (амальгаму).
Физиологическое воздействие
Некоторые соединения золота токсичны, накапливаются в почках, печени, селезёнке и гипоталамусе, что может привести к органическим заболеваниям и дерматитам, стоматитам, тромбоцитопении. Органические соединения золота (препараты кризанол и ауранофин) применяются в медицине при лечении аутоиммунных заболеваний, в частности ревматоидного артрита.
Геохимия золота
Содержание золота в земной коре очень низкое — 0,5÷5 мкг/кг [4] [5] , но месторождения и участки, резко обогащённые металлом, весьма многочисленны. Золото содержится и в воде. 1 л и морской, и речной воды несёт примерно 4×10−9 г золота, что соответствует 4 килограммам золота в 1 кубическом километре воды.
Золоторудные месторождения возникают преимущественно в районах развития гранитоидов, небольшое их количество ассоциирует с основными и ультраосновными породами. Золото образует промышленные концентрации в постмагматических, главным образом гидротермальных, месторождениях. В экзогенных условиях видимое золото является очень устойчивым элементом и легко накапливается в россыпях. Однако субмикроскопическое золото, входящее в состав сульфидов, при окислении последних приобретает способность мигрировать в зоне окисления. В результате золото иногда накапливается в зоне вторичного сульфидного обогащения, но максимальные его концентрации связаны с накоплением в зоне окисления, где оно ассоциирует с гидроокислами железа, марганца. Миграция золота в зоне окисления сульфидных месторождений, происходит в виде бромистого и йодистого соединений в ионной форме. Некоторыми учёными допускается растворение и перенос золота сульфатом окиси железа или в виде суспензионной взвеси.
В природе известны 15 золотосодержащих минералов: самородное золото с примесями серебра, меди и др., электрум Au и 25 — 45 % Ag; порпесит AuPd; медистое золото, бисмутоаурит (Au, Bi); родистое золото, иридистое золото, платинистое золото. Остальные минералы представлены теллуридами золота: калаверит AuTe2, креннерит AuTe2, сильванит AuAgTe4, петцит Ag3AuTe2, мутманит (Ag, Au)Te, монтбрейит Au2Te3, нагиагит Pb5AuSbTe3S6.
Для золота характерна самородная форма. Среди других его форм стоит отметить электрум, сплав золота с серебром, который обладает зеленоватым оттенком и относительно легко разрушается при переносе водой. В горных породах золото обычно рассеяно на атомарном уровне. В месторождениях оно зачастую заключено в сульфиды и арсениды.
Различаются первичные месторождения золота, россыпи, в которые оно попадает в результате разрушения рудных месторождений и месторождения с комплексными рудами, в которых золото извлекается в качестве попутного компонента.
Физические свойства
Чистое золото — мягкий металл жёлтого цвета. Красноватый оттенок некоторым изделиям из золота, например, монетам, придают примеси других металлов, в частности меди. В тонких плёнках золото просвечивает зелёным. Золото обладает исключительно высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением.
Золото — очень тяжёлый металл: плотность чистого золота равна 19621кг/м³ (шар из чистого золота диаметром 46 мм имеет массу 1 кг). Литровая бутыль, заполненная золотым песком, весит приблизительно 16 кг[источник не указан 121 день]. Тяжесть золота — плюс для его добычи. Самые простые технологические процессы, такие, как, например, промывка на шлюзах, могут обеспечить весьма высокую степень извлечения золота из промываемой породы.
Золото очень ковко и тягуче. Из кусочка золота массой в один грамм можно вытянуть проволоку длиной в три километра или изготовить золотую фольгу в 500 раз тоньше человеческого волоса (0,1 мкм). Через такой листочек фольги луч света просвечивает зеленоватым цветом. Мягкость чистого золота настолько велика, что его можно царапать ногтем. Поэтому в ювелирных изделиях золото всегда сплавляется с медью или серебром. Состав таких сплавов выражается пробой, которая указывает число весовых частей золота в 1000 частей сплава (в российской практике). Проба химически чистого золота соответствует 999,9 пробе — его ещё называют «банковским» золотом, так как из такого золота изготавливают слитки.
Распространение в природе и добыча
Добыча благородных металлов в России началась в XVII веке в Забайкалье с разработки серебряных руд, которая велась подземным способом. Первое письменное упоминание о добыче золота из россыпей Урала относится к 1669 (летопись Долматовского монастыря). Одно из первых месторождений золота в России было открыто в Карелии в 1737; его разработка относится к 1745. Началом золотого промысла на Урале принято считать 1745, когда Е. Марков открыл Берёзовское рудное месторождение. В 1819 в россыпных месторождениях золота на Урале был обнаружен «новый сибирский металл» (платина). В 1824 на восточном склоне Уральских гор найдена богатая россыпь платины с золотом и заложен первый в России и Европе платиновый прииск. Позднее К. П. Голляховским и др. открыта Исовская система золото-платиновых россыпей, получившая мировую известность. В 1828 русский учёный В. В. Любарский опубликовал работы о первом в мире коренном месторождении платины, обнаруженном у Главного Уральского хребта. 95 % платины до 1915 года в основном добывали из россыпей, остальное количество получали при электролитическом рафинировании меди и золота.
Для извлечения благородных металлов из россыпных месторождений в XIX веке создаются многочисленные конструкции золотоизвлекательных машин (например, бутара, вашгерд). С 1-й половины XIX века на уральских приисках широко применялась буторная разработка. В 30-х гг. XIX века на приисках воду для размыва пород россыпей подавали под напором. Дальнейшее совершенствование этого способа привело к созданию водобоев — прототипов гидромонитора. В 1867 А. П. Чаусов около озера Байкал впервые осуществил гидравлическую разработку россыпи; позднее (1888) этот способ был применен Е. А. Черкасовым в долине реки Чебалсук в Абаканской тайге. В начале XIX века для добычи золота и платины из обводнённых россыпей применили землечерпалки, а в 1870 в Новой Зеландии для этой цели — драгу.