в каменном угле попадаются блестящие желтые частицы что это
Получение золота из угля
Первые сведения о том, в угле есть золото, получили американские исследователи XIX века. Скорее всего, промышленники восприняли информацию скептически, к тому же в эпоху «золотой» лихорадки их взор был устремлён в сторону доступных методов добычи. А «алхимическая теория» на тот момент находилась, мягко говоря, в зачаточном состоянии.
Вплоть до конца прошлого столетия изучением вопроса никто всерьёз не занимался. Только в современную эпоху учёные начали искать способы извлечения драгоценного металла.
Не во всяком угле есть золото
Уголь — есть не что иное, как смесь веществ с разного рода примесями. В составе полезного ископаемого нередко встречаются вкрапления металлов, включая золото.
Нетрадиционный источник золота требует к себе аналогичного подхода. Во-первых, неизвестно, сколько в угле может содержаться драгметалла. И во-вторых, стоит ли пытаться его извлечь, ведь если уголь хранит в себе критически низкие «объёмы» золота, его получение не будет рентабельным.
Большой вклад в решение задачи внесли российские учёные. Многолетние исследования проводились в Амурском научном центре ДВО РАН, Новосибирском Институте геологии и минералогии СО РАН, Томском политехническом университете и других научных центрах.
Преграды возникли на самом начальном этапе работы. Выяснилось, что по прошествии времени из угля золото «улетучивается». И чем дольше полезное ископаемое «застаивается» в лаборатории, тем больше из него успевает высвободиться золотоорганических соединений.
В первую очередь, скорость отделения металлических частиц зависит от сорта угля, затем подключаются другие факторы. Процесс улетучивания ускоряется, если топливо складируется на открытом воздухе, особенно — в виде мелких кусков. Ещё быстрее золотые вкрапления высвобождаются из нагретого или смоченного водой материала.
Если подытожить, уголь далеко «не первой свежести» фактически теряет свою золотоносность. Поэтому определение содержания драгметалла должно производиться в свежих пробах, и только при соблюдении определённых условий его хранения.
Российские учёные проанализировали массу проб, взятых с разных угольных месторождений, и определили, что золотые включения присутствуют не во всех пробах.
Только в части угленосных участков концентрация драгметалла оказалась достаточно высокой для эффективного извлечения. На некоторых месторождениях в угле обнаружилось содержание золота 0,5 г/т. Были выявлены и угольные пласты с содержанием 2-3 г/т – то есть, стоимость золота потенциально могла превысить стоимость самого угля.
Однако «классификацию» золотоносности месторождений в разных регионах должным образом унифицировать не вышло. Дело в том, что для определения содержания золота научные центры прибегали к разным методам. Показатели, к которым приходили учёные, имели серьёзные расхождения — на 2-3 порядка.
Тем не менее, многолетние труды доказали потенциал нового направления углехимии. Осталось лишь понять, каким способом получать благородный металл.
Разработка амурских учёных
Учёные Амурского научного центра Дальневосточного округа РАН с 2000 года начали искать оптимальный метод извлечения золота из угля.
Изначально в качестве «подопытного» использовалась угольная зола. Нетрадиционная «добыча» драгметалла могла превратить отходы в источник прибыли. Вместе с тем, решение позволило бы снизить негативное влияние на окружающую среду от сжигания топлива угольными ТЭЦ, а также избавиться от огромных объёмов золошлаков.
Сначала в АНЦ ДВО РАН попробовали получать золото даже не из золы, а из дымовых газов. Технология была запатентована в 2009 году: учёные смастерили экспериментальную установку с электропечью для сжигания угля, смесителем, парогенератором, дымососом и холодильником для сбора конденсата.
Но на практике вышло так, что процент извлечения конденсата с помощью комплекса оборудования получается слишком низким. Более того, установки в промышленных масштабах производят огромное количество дыма. Для его переработки потребовались бы огромные площади — гораздо большие, чем площади, занимаемые угольными ТЭЦ.
Первый проект оказался непригодным для внедрения на реальных котельных, но учёные не остановили и продолжили искать пути решения задачи. Далее было попытка применить технологию водного выщелачивания золота с использованием фульвовых кислот. Опять же, испытания показали, что для извлечения драгметалла требуются большие объёмы рабочих растворов, и для промышленных масштабов этот метод тоже не подходит.
Последняя разработка Амурского научного центра ДВО РАН — установка для извлечения золота уже не из угольной золы, а из угля. Процесс выделения драгметалла происходит под воздействием перегретого водяного пара.
Оборудование работает следующим образом: водяной пар пропускается через слой мелко раздробленных частиц угля, затем перемещается в специальный сосуд с охлаждаемой водой, в которой добавлен высокоактивный активированный уголь.
Золотые частицы осаждаются активированным углём и таким образом остаются в сосуде. Полученный концентрат готов для передачи на золотоизвлекательные фабрики на дальнейшую обработку.
Уголь с сульфидными прожилками
На фото — кусок угля из месторождения Норильск-1 в Красноярском крае (ширина фрагмента, попавшего в кадр, — около 2 см). Трещины в этом куске угля заполнены минералом халькопиритом, он золотистого цвета.
Халькопирит (CuFeS2) — это основной промышленный минерал, из которого добывают медь. Он получил свое название от греческого слова χαλκóς — «медь, руда» и слова «пирит» (греч. πυρίτης λίθος — «камень, высекающий огонь») — минерал, дисульфид железа (FeS2). Старое его название — медный колчедан. Термин колчедан, служивший для обозначения минералов из классов сульфидов, восходит тоже к греческому: χαλκηδόνιος — «халкидонский», от названия города Халкидон, греческой колонии в Малой Азии, где раньше добывали многие минералы (отсюда же слово халцедон — название разновидности кварца).
Халькопирит обычно золотисто-желтый или зеленоватый, с металлическим блеском. На его поверхности образуется тонкая оксидная пленка (побежалость), отливающая всеми цветами радуги — их называют цвета побежалости. Этот радужный отлив возникает из-за интерференции световых волн, отраженных от верхней и нижней поверхности пленки. В природе халькопирит распространен очень широко, он встречается в виде сплошных масс, редко — кристаллов. Халькопирит образуется при гидротермальном, метаморфическом, осадочном и магматическом процессах совместно с галенитом, сфалеритом и другими минералами, это важнейший компонент полиметаллических руд.
A — кристалл халькопирита (желтый), черные скопления — минерал шамозит из группы хлоритов; B — скопления халькопирита с побежалостью на доломите (белый). Изображения с сайта mindat.org
Сосредоточенные на севере Красноярского края месторождение Норильск-1, где был найден кусок угля с халькопиритом, показанный на главном фото, а также месторождения Октябрьское и Талнахское относятся к крупнейшим медным месторождениям в мире. Они уникальны также по своим запасам никеля и металлов платиновой группы. Образование месторождений Норильска связывают с обильными излияниями трапповых магм, которые происходили на границе перми и триаса около 251–250 млн лет назад (см. Норильская мульда). Траппами называют базальты, излившиеся на континенте за короткий промежуток времени и занимающие значительные площади. Сибирские траппы площадью около 7 млн км 2 образуют одну из крупнейших трапповых провинций в мире.
Сибирские траппы. Мощность базальтов в некоторых местах достигает 3,5 км. Несмотря на значительный объем материала, излившегося на поверхность, считается, что случилось это за очень короткий по геологическим меркам период (около 1 млн лет). Фото с сайта reddit.com
Большинство исследователей связывают формирование месторождений меди, никеля и металлов платиновой группы норильского региона именно с трапповым магматизмом. Хотя точный механизм образования месторождений пока не известен, важную роль в нем, по-видимому, играют процессы сульфидно-силикатной несмесимости (см. Immiscible melts) — распад единой, однородной магмы при понижении температуры и давления на две и более несмешивающиеся магмы. Примерно так капли масла, размешанные в воде, будут образовывать самостоятельную фазу, которая не сможет полностью смешаться с водой. Отличие в том, что распад на две (или более) несмешивающиеся магмы происходит из единого расплава.
Дело в том, что трапповые магмы по составу являются силикатными, их главные компоненты — кислород, кремний, железо, кальций, натрий, калий, магний и некоторые другие элементы. Однако силикатные магмы также содержат некоторое количество серы. На глубине, при высоких давлениях и температуре, магма однородна. Но при ее движении наверх давление и температура падают и растворимость серы в магме также становится меньше. Сера начинает образовывать соединения с металлами (главным образом, с железом, медью, никелем) и обособляться от окружающего силикатного расплава.
Из-за разных физико-химических свойств силикатные и сульфидные соединения не могут смешаться друг с другом. Сульфидный расплав, как капли масла в воде, находится в силикатной магме. Также он обогащается халькофильными элементами, проявляющими сродство к сере, — серебром, мышьяком, висмутом, кадмием, медью, галлием, свинцом, селеном, цинком, теллуром и др. (халькофильные элементы способны в определенных условиях накапливаться, образуя рудные месторождения: слово χαλκóς, как мы уже знаем, означает не только «медь», но и «руду»). В норильских месторождениях часть капель сульфидного расплава под действием сил гравитации упала ниже и сформировала горизонт массивных руд (их мощность в некоторых местах достигает 50 метров), другая часть застыла во взвешенном состоянии и образовала так называемые вкрапленные руды.
Массивные руды (a) и вкрапленные руды (b) норильских медно-никелевых месторождений. Фото © Александр Марфин
Таким образом возникли залежи сульфидов, состоящих в основном из пирротина, халькопирита и пентландита. Так как у сульфидов температура кристаллизации ниже, они дольше оставались в жидком состоянии. И под действием различных факторов (например, литостатического давления) могли течь наподобие жидкости и кристаллизоваться в других местах — трещинах, ослабленных зонах в горных породах. Из-за этого некоторые сульфиды оказались «выжаты» в осадочные породы, которые находятся под покровом базальтов.
Среди осадочных пород в регионе встречаются угли. По трещине в угольном пласте в угли внедрился сульфид. Поскольку температура сульфидного расплава была очень высокой, угли подверглись коксованию, то есть прокаливанию без доступа кислорода. Из-за термической усадки углей образовались характерные полигональные отдельности, между которыми проник сульфид, заполнив каркас «сот». Так и сформировался образец с главного фото — черные угольные соты с золотистыми прожилками халькопирита.
Сульфидные жилы в угле из месторождения Норильск-1 (ширина фрагмента угля в кадре — около 5 см). Фото © Александр Марфин
Еще одним интересным примером взаимодействия углей, на этот раз с силикатными расплавами, служит образование самородного железа. Впервые самородное железо было обнаружено на острове Диско у западного побережья Гренландии в 1883 году. Оно встречается в виде вкрапленности в базальте и использовалось местными инуитами для изготовления орудий. Самородное железо встречается редко и практически не образует значительных скоплений, представляя минералогический интерес. Если силикатная магма внедряется в породы, содержащие угли, то происходит реакция восстановления углеродом (углем) оксидов железа (магнетита), который содержится в расплаве. В результате помимо самородного железа образуется когенит (карбид железа). В России находки самородного железа связаны с траппами базальтов, которые во время своего подъема из глубины захватили угли. По сути, это природный металлургический (доменный) процесс.
Самородное железо в Сибирских траппах (серое), черное — порода. Фото с сайта mineralys.ru
Фото © Александр Марфин.
«Впервые самородное железо было обнаружено на острове Диско у западного побережья Гренландии в 1883 году. Оно встречается в виде вкрапленности в базальте и использовалось местными инуитами для изготовления орудий. «
— эскимосы делали свои орудия не из мелких вкраплений, а из больших железных самородков, которые на о. Диско попадаются разных размеров, от нескольких килограммов до десятков и сотен килограммов, вплоть до больших обособленных глыб железа массой в несколько тонн.
В сибирских траппах тоже не только мелкие вкрапления железа как на фото, но и глыбовое железо. Возле Игарки есть природная железная мостовая, образованная глыбками железа после растворения вмещающей их породы. Если не изменяет память, гора Озёрная, интрузия Хунгтукун.
Спасибо, очень интересная статья.
В сибирских траппах тоже не только мелкие вкрапления железа как на фото, но и глыбовое железо. Возле Игарки есть природная железная мостовая, образованная глыбками железа после растворения вмещающей их породы. Если не изменяет память, гора Озёрная, интрузия Хунгтукун.
Вот про железные самородки Хунгтукунской интрузии весом сотни килограмм.
. » Проведённое нами исследование на многочисленных базитовых объектах, контактирующих с углеродсодержащим и битуминозным веществом, показали отсутствие каких-либо признаков восстановления
железа в расплаве до нульвалентного состояния. «
Вот так. ) Возможно, плюм сибирских траппов тоже вынес железо, восстановленное в теле самого плюма. Или прямо от ядра.
Возможно, плюм сибирских траппов тоже вынес железо, восстановленное в теле самого плюма.
По моему мнению, тут как раз настает момент, когда не всё так однозначно. Например вот статья в журнале Q1 Geology
https://orbi.uliege.be/bitstream/2268/173797/1/Kamenetsky%20 et%20al%202013%20Geology.pdf
Тут рецензенты посчитали, что аргументов достаточно для обоснования восстановления железа в расплаве. Я ничего не утверждаю, возможно это не так, однако мы видим два различных мнения по данному вопросу.
Спасибо за комментарии! Очень интересно.
А если так
Известны древнейшие артефакты, изготовленные из… метеоритного железа, которые были найдены в Египте. Это девять железных бусин, которые археологи нашли еще в 1911 году в ходе раскопок на западном берегу Нила, у современного города Аль-Гирза в погребении, принадлежащем герзейской культуре* и относящегося приблизительно к 3200 года до н.э. Очевидно, что удивительный металл, упавший прямо с неба, показался древнему мастеру чем-то совершенно необыкновенным, и он постарался изготовить из него нечто «значимое», с этой целью он превратил его в тонкие пластинки, а затем скатал из них бусины, которые можно было нанизать на шнурок. Доказательством того, что пластинки были изготовлены методом холодной ковки, является обнаруженный в их составе германий в таких количествах, которые указывают на отсутствие таких видов тепловой обработки, как плавка или горячая ковка. Таким образом, эти бусины есть древнейший факт использования метеоритного железа в украшениях.
Смотрите
1. НЕ было разрыва технологий
бронзу отливают но МЕДЬ И ЗОЛОТО насколько я понимаю вполне куют
2. Мы недооцениваем древних, камень при ударе крошится а метал гнется, допустим его нельзя плавить но можно ковать холодным или горячим
3. Вы правы в том что Эскимосы это цива каменного века потому верно железо для них камень, но для людей знакомых из золотом серебром медью бронзой, железо однозначно металл
Согласен. Спасибо за поправки, они логичны Для знакомых с пластикой золота и меди и железо тоже пластично. Но это не про эскимосов, живших в неолите ещё триста лет назад.
И, кстати, куски этого железа друг по моей просьбе вковал в лезвие ножичка, никак не доделаю его, хочу интересную рукоятку сделать, год ждал материал для нее, теперь никак не займусь, времени нет свободного.
Метеоритное железо, наверное, разное по свойствам
И, кстати, куски этого железа друг по моей просьбе вковал в лезвие ножичка, никак не доделаю его, хочу интересную рукоятку сделать
МИС-5 дробится на пять подстадий ( МИС-5е самая тёплая, теплее чем сейчас), и длилась в общей сложности от 100 до 130 тысяч лет назад. Вот из этого времени наиболее вероятно полено. Оно зиму провалялось на базе в тундре, весной его забросили наконец в Певек, и в мае рядом усилий добралось до меня. Так что наиболее вероятный возраст его порядка 120 тысяч лет. Однозначно его возраст покажет уран-ториевая датировка, но она дорогая, придётся ждать год или полтора, пока её не сделают. Но подождём, куда спешить. А там временем хочу сделать из этой лиственницы рукоятку для ножичка. Так, небольшой, никаких кинжалов, мне большой не нужен, зачем обуза; просто за грибами ходить или колбаску нарезать. Лезвие будет с металлом возраста 4,6 млрд. лет, ручка деревянная 120 тысяч лет. И подревнее почтенных фараоновых деревяшек. На порядок минимум.)
Лезвие будет с металлом возраста 4,6 млрд. лет, ручка деревянная 120 тысяч лет. И подревнее почтенных фараоновых деревяшек. На порядок минимум.)
Там в основной железной матрице кое-где вкраплены желтоватые металлический кристаллы (никелистого железа?).
Золото из природных углей — это возможно
От редакции журнала. По золоту в углях имеются различные данные и мнения. Исследования автора весьма интересные, возможно они найдут практическое применение.
О золотоносности углистых отложений впервые было сообщено в США еще в ХIХ веке. Затем длительное время в мире ничего нового по этому поводу не публиковалось. Объясняется это, скорее всего, несовершенством аналитики на золото в углистых материалах, а также неразработанностью технологии извлечения золота из углей, в которых золото находится не только в виде самородных частиц. Длительное время содержание золота в углях определялось способами, занижающими истинные значения на 2–3 порядка. Низкие содержания, а также расхождения в определениях разных авторов снижало интерес к золоту в угленосных структурах. Позже, в ряде публикаций конца ХХ — начала ХХI вв. также приводятся данные о нахождении в углях благородных и редких металлов [1–5]. В настоящее время интерес к золотоносности угольных отложений вновь повышается. Растет количество публикаций на эту тему, ведутся исследования по извлечению золота из золошлаковых отвалов.
В данной работе рассмотрены вопросы трансформации микровключений золота в природных углях в процессе диагенеза торфов и метаморфизма углей. В связи с образованием новых форм присутствия золота в углях рассмотрены простые технологические приемы для извлечения золота из углей без применения ядовитых реагентов в водном растворе. В процессе работ были установлены ранее неизвестные свойства соединений золота, вступившего в химическое взаимодействие с гуминовыми кислотами; приводится объяснение явлению улетучивания золота из углей. Предложены также новые запатентованные способы извлечения золота непосредственно из углей.
Исходные данные и методика работ
В качестве материала для исследований использовали бурые угли категории 2Б из пластов Бородинского и Назаровского месторождений Канско-Ачинского бассейна (Красноярский край) и угли месторождений Ерковецко-го и Сергеевского (Амурская область).
Основа экспериментов заключается в предварительном мокром измельчении углей в лабораторной мельнице или контакте различных типов углей с растворами с различной концентрацией добавок, и далее отделение твердого остатка от раствора (аликвоты), сушки остатка и определение содержания золота в остатке пробирным анализом.
Аналитику аликвоты проводили путем контакта жидкой фазы с сорбентом. В качестве сорбента применяли либо истертый активированный аптечный уголь, либо раскаленную докрасна навеску активированного зернистого угля марки БАУ. После агитации раствора с углем последний отделяли и после сушки сплавляли с флюсами на серебряный королек. Затем королек разваривали и определяли вес получившейся золотой корточки.
Выход корточки показывает извлечение золота из исследуемого угля в испытуемый раствор. Исходные условия и получаемые результаты заносили в таблицу данных. Для уточнения некоторых исходных и конечных данных проводили дополнительные эксперименты.
Результаты исследований. Точность определения содержания золота в углях
Как показывает многолетняя практика, все работы, проводимые с различными углями с целью определения возможности утилизации такой ценной микропримеси, как золото, требуют, прежде всего, достоверного и надежного определения содержания золота в углях.
Природные угли являются нетрадиционным и весьма необычным сырьем, содержащим золото. При генезисе угольных пластов происходит поглощение золота из потоков воды, протекающих через болота, в которых имеет место диагенез растительных остатков с образованием торфа, а в последующем бурых и каменных углей. Физико-химические формы, в которых золото сорбируется как торфом, так и пористым углем, — в большей степени комплексные ионы, коллоидные частицы, наночастицы. Реакции сорбированного золота и гуминовых кислот в среде гниения остатков растений описаны, и вместе с этим определены константы продуктов этих реакций [6, 9].
Работы, проводимые с различными углями, до настоящего времени вызывали большие претензии из-за разброса получаемых содержаний золота [7]. Авторы публикаций пользуются различными методами для определения содержания золота в углях. Так, в работах Института геологии и минералогии им. B.C. Соболева (ИГМ CO РАН) приводятся данные по определению содержания золота в углях, песках и глинах Амурской области. Те же виды минерального сырья анализировали в Амурском научном центре (АНЦ). B АНЦ постоянно использовали способ определения золота с применением пробирного метода. B ИГМ CO РАН использовали метод ИНАА (инструментальный нейтронный активационный анализ) и РФА-СИ (рентгеноф-луоресцентный элементный анализ с использованием синхротронного излучения) [7]. B табл. 1 приведены сравнительные данные, полученные различными методами в АНЦ и Томском АЦ.
Таблица 1. Содержания золота в минеральном сырье
Вещество
Au, г/т
(ИГМ, 1)
Au, мг/т
Металлоискатели в России / Только белая техника!
КОМПАНИЯ
УСЛУГИ
РЕСУРСЫ И СЕРВИСЫ
Как распознать вкрапления золота в камнях?
Очень сложно на глаз определить, где золото, а где пирит, халькопирит, пентландит, пирофиллит или золотистого цвета слюда. Даже ювелиры вынуждены использовать высокие технологии, чтобы убедиться, где реальное золото, а где — нет.
Так как же в условиях дикой природы установить, золото ли вам встретилось? Способы есть!
Один из наиболее распространенных способов точного определения состава золотистых вкраплений в кусках горной породы — это обычные удары молотком. Отделите камень покрупнее, там, где «золото» намного заметнее, и посильнее ударьте молотком. Золото расплющится, слюда же превратится в пыль, а многие минералы — в порошок, либо раскрошатся кусочками.
Однако есть хитрые обманки. И если металл расплющился, быть точно уверенным, что это золото, все равно нельзя. Возьмите кусок породы для дальнейшего исследования.
Второй популярный способ узнать, золото перед вами или иной металл (минерал), это, конечно, кислота. Золото — нейтральный металл, и окислить его может лишь кислота с низким pH (2,5-3). Золотодобытчики обычно используют смесь соляной и азотной кислоты в герметичных банках. В такой среде нагретое над огнем золото растворяется.
Последний эффективный способ выявления вкраплений золота в камнях (горной породе) — царапание камня. Берется камень, и найденным «золотом» проводится по нему полоса. Золото оставляет ярко-золотой след (как от карандаша, только слабее), а другие минералы — другого цвета или вовсе не оставляют следов.