Концентратор Фрю — это бесконечная резиновая лента, натянутая на наклонный стол, которому придается вращательное и боковое движение остроумным автоматическим механизмом, пульпа автоматически подается с верхнего конца, а концентраты собираются в желоб, содержащий воду, в которую лента погружается при прохождении под столом; более легкие частицы смываются через нижний конец. Единственные недостатки концентратора — во-первых, он довольно медленный; и во-вторых, хотя он такой остроумный, он немного сложен в конструкции для среднего неквалифицированного рабочего.
Чашечных концентраторов существует огромный выбор, принцип в большинстве из них схож — т.е. вращающийся бегун, который перетирает песок, тем самым освобождая крошечные золотые частицы и допуская их контакт с ртутью. Ошибка в отношении большинства этих машин — попытка измельчать и амальгамировать в одной операции. Даже когда камень, подлежащий обработке, не содержит вредных соединений, простое действие измельчения твердых кремнистых частиц оказывает плохое влияние на ртуть, заставляя ее разделяться на маленькие глобулы, которые, либо окисляясь, либо покрываясь примесями, содержащимися в руде, не воссоединяются, а смываются в шламах и уносят с собой процент золота. Как измельчитель и концентратор, а в некоторых случаях как амальгаматор, при использовании исключительно для любой из этих целей, чаша Уотсона и Денни эффективна; но хотя успешно используется на одном руднике, который я знаю, метод, принятый там, был бы, по причинам, приведенным ранее, очень расточительным на многих других рудниках.
Существует значительное заблуждение, даже среди людей с некоторыми практическими знаниями, относительно правильной функции этих вторичных приспособлений для сохранения; и иногда хорошие машины осуждаются, потому что они не будут выполнять работу, для которой они никогда не предназначались. Нельзя слишком ясно осознать, что правильный порядок процедуры для извлечения золота, удерживаемого в сочетании с неблагородными металлами, — это, во-первых, восстановление частиц до равномерного калибра и только тщательная концентрация; далее, рассеивание, обычно простой прокалкой, веществ в концентратах, враждебных полному поглощению золота ртутью; и, наконец, амальгамация золота и ртути.
Для общих целей, где пустая порода не была раздроблена слишком мелко, я думаю, чаша Дункана обычно будет эффективной в сохранении концентратов. В теории это увеличение оловянной чаши аллювиального старателя, и движение, придаваемое ей, похоже на эксцентрическое движение этого простого сепаратора.
Прокаливание может быть эффективно выполнено в обычной отражательной печи, единственное мастерство, требуемое — предотвратить пережог и, таким образом, ошлаковывание концентратов; или недостаточное прокаливание, чтобы удалить все вредные компоненты; предмет, однако, полностью рассмотрен в Главе VIII.
Для амальгамации я предпочитаю какую-либо форму отстойника любому дальнейшему измельчающему приспособлению, но я также отмечаю улучшения во вращающемся амальгамирующем барабане, который, хотя и медленный, при благоприятных условиях является эффективным амальгатором. Введение пара под давлением в железный цилиндр, содержащий заряд концентратов со ртутью, как говорят, дало хорошие результаты, и я вполне готов поверить, что так оно и будет, так как мы давно знаем, что применение пара к рудам в процессе амальгамации значительно облегчает процесс.
Около семнадцати лет назад я был занят строительством сухого амальгаматора, в котором сублимированная ртуть проходила из реторты через опускающуюся пустую породу в вертикальном цилиндре, материал оттуда падал через отверстие во вращающийся отстойник, целью было сэкономить воду на рудниках в сухой местности. Модель, примерно в четверть размера, была завершена, когда мое внимание было привлечено к американскому изобретению, в котором тот же результат, как утверждалось, достигался более эффективно путем распыления ртути через измельченный материал с помощью паровой струи. Я уже столкнулся с трудностью, с тех пор найденной столь препятствующей экспериментаторами в том же направлении, то есть возвращением ртути в ее жидкую металлическую форму. Эту трудность, я теперь убежден, можно в значительной степени избежать с помощью моего собственного устройства использования очень слабого раствора серной кислоты (он вряд ли может быть слишком слабым) и добавления небольшого количества цинка в ртуть. Это совершенно удивительно, как некоторые образцы ртути, «заболевшие» или «распыленные» плохим обращением, могут быть возвращены к яркому прозрачному металлу разумным использованием этих недорогих материалов.
Таким образом, вероятно, окажется целесообразным проводить сухое дробление и полусухую амальгамацию, пропуская материал в виде тонкой пастообразной массы в отстойник, как в старинной южноамериканской аррастре, и путем медленного перемешивания извлекать ртуть, а вместе с ней и основную часть золота.
Следующий отрывок взят из издания «Australian Mining Standard» и был озаглавлен «Амальгамация без перелива»:
«Недавние эксперименты в Горной школе Балларата доказали, что избавление от трудностей близко и придет с неожиданной стороны. Презираемые чилийская мельница и чаша Уиллера, списанные на многих рудниках, решат проблему, но главный залог успеха — амальгамация без перелива. Откажитесь от перелива, и золото будет спасено».
«Два типичных рудника — Great Mercury Proprietary Gold Mine в Куаотуну, Новая Зеландия, и Pambula в Новом Южном Уэльсе, Австралия — в последнее время проводили серию экспериментов с целью экономичного извлечения мелкого золота. Последние и наиболее успешные испытания, проведенные этими компаниями в Горной школе Балларата, где амальгамация без перелива была подвергнута решающей проверке, в каждом случае дали отрадный результат: было извлечено девяносто шесть процентов драгоценного металла. Что это означает, например, для рудника Great Mercury, легко представить, если понять, что, несмотря на все новейшие приспособления для улавливания золота, за последние шесть месяцев было переработано 1260 тонн руды стоимостью 4 фунта 17 шиллингов 10 2/3 пенса за тонну, при этом извлечено золота всего на 1 фунт 9 шиллингов 1 2/3 пенса; иными словами, более двух третей золота (на данный момент) ушло в отходы, а в этих хвостах сейчас лежат дивиденды, которые должны были порадовать сердца акционеров».
«А теперь о самом способе действий (modus operandi), который, следует помнить, не обременен крупными роялти в пользу кого-либо, будь то патентные права или иные ограничения. Обрабатываемую руду сначала прокаливают, а затем пропускают через камнедробилку или толчейную установку в совершенно сухом состоянии. Если используется толчейная установка, необходимо, разумеется, принять обычные меры предосторожности, чтобы предотвратить потери или попадание пыли, вредной для рабочих. Затем руду переносят в чилийскую мельницу и доводят до консистенции кашицы, добавляя ртуть. Когда основная работа по амальгамации завершена (опыт вскоре подскажет, какая степень помола необходима), паста (если можно так выразиться) из чилийской мельницы переносится в чашу Уиллера или любую другую хорошую чашу аналогичного типа, где процесс извлечения золота завершается».
Поскольку это был эксперимент в том же направлении, что и мой собственный, я опробовал его в малом масштабе. Я прокалил немного весьма проблемной руды, пока она не стала достаточно «чистой», растер ее и, разбавив водой до консистенции жидкой каши для больных, поместил в небольшую чашу Бердана, сделанную из «походной печи», которую я использовал для обработки небольших количеств концентратов. Время от времени с помощью струи пара я впрыскивал в пастообразную массу ртуть, в которой было растворено небольшое количество цинка, добавлял около половины унции серной кислоты и держал чашу во вращении в течение нескольких часов. Результатом стала необычайно успешная амальгамация и, как следствие, извлечение — более девяноста процентов.
Пар — или, используя научный термин, гидротермальное воздействие — сыграл столь важную роль в отложении металлов, что я не могу не думать, что при грамотном подходе он станет мощным агентом при их извлечении. Около четырнадцати лет назад я получил довольно примечательные результаты, просто кипятя золотосодержащие ферросульфиды в воде. В одном этом кроется интересная, полезная и прибыльная область для исследований и экспериментов.
Наиболее научным и совершенным способом извлечения золота (при благоприятных условиях) является выщелачивание с помощью хлора, цианида калия или другого растворителя золота, поскольку таким образом до 98 процентов золота, содержащегося в подходящих рудах, можно превратить в его минеральную соль и, растворив в воде, осадить обратно в металлической форме для плавки. Однако жильная порода, содержащая много извести, не подошла бы для хлорирования, а присутствие значительной доли такого металла, как медь, особенно в металлической форме, было бы губительным для успеха; в то же время цианид калия также воздействует на металлы, отличные от золота, и, следовательно, снижает эффективность этого растворителя.
Более ранние практические применения хлора для извлечения золота были известны как процессы Мирса и Платтнера и заключались в помещении обрабатываемого материала в чаны с водой и введении газообразного хлора через дно. Смеси давали постоять в течение нескольких часов: минимум около двенадцати, максимум сорок восемь. Затем хлорированную воду сливали, содержащую золото в растворе, которое осаждалось в виде коричневого порошка при добавлении сульфата железа.
В последние годы в этот медленный и несовершенный метод были внесены значительные улучшения, среди которых одним из первых был метод г-д Ньюбери и Вотена. Они помещали пульпу с водой во вращающийся цилиндр, в который вводили хлор и закачивали атмосферный воздух под давлением 60 фунтов на квадратный дюйм. Цилиндр с содержимым вращали в течение двух часов, затем загрузку извлекали и осушали почти досуха путем всасывания. Полученную жидкость медленно фильтровали через измельченный древесный уголь, на котором оседали кристаллы хлорида, по внешнему виду очень похожие на бромохлориды серебряной руды, встречающиеся на некоторых черных марганцевых оксидах серебряных рудников Барьер. Уголь с прилипшими к нему хлоридами отправляли в плавильный цех, где золото переплавляли в слитки чрезвычайно чистого металла. Г-да Ньюбери и Вотен заявляли, что их процесс сокращает время операции при повышенной эффективности.
В Маунт-Морган, когда я посетил этот знаменитый рудник, они использовали то, что можно назвать композитным адаптационным процессом. Их хлорировочный завод, крупнейший в мире, перерабатывал 1500 тонн в неделю. Руда по мере поступления из шахты автоматически подавалась в вальцы Крома, а после дробления и просеивания до установленного калибра доставлялась в вагонетках к обжиговым печам, а оттуда — на охладительные площадки, откуда ее переносили в хлорировочный цех. Здесь стояли длинные ряды вращающихся барабанов, работающих по принципу Ньюбери-Вотена, но с той заметной разницей, что давление в барабане создавалось избытком самого газа, генерируемого из смеси хлорной извести и серной кислоты. По выходе из барабанов пульпа стекала в отстойные чаны, несколько напоминающие план Платтнера, а прозрачную жидкость после слива пропускали через угольный фильтр, как это было принято у Ньюбери и Вотена. Управляющий, г-н Уэсли Холл, заявил, что, по его оценкам, стоимость обработки тонны составляет не более 30 шиллингов, и он рассчитывал вскоре снизить ее, когда начнет производить собственную серную кислоту. Поскольку он получал более 4 унций на тонну, процесс был весьма прибыльным, но видно, что цена была бы запретительной для бедных руд, если бы их нельзя было сконцентрировать перед прокаливанием.
Процесс Поллока — это более новый и, как утверждается, более дешевый способ выщелачивания хлором. Это изобретение г-на Дж. Х. Поллока из Университета Глазго, и для его внедрения была создана сильная компания. У него газ производится путем смешивания бисульфата натрия (вместо серной кислоты, которая является очень дорогим химикатом для транспортировки) и хлорной извести. Затем воду закачивают в прочный резервуар, содержащий материал для обработки, и прикладывают мощное гидравлическое давление. Утверждается, что эффект заключается в быстром превращении металла в его соль, которая растворяется в воде, а затем обрабатывается сульфатом железа, заставляя его вернуться в металлическую форму.
Мне, однако, кажется, что нет никакой существенной разницы в давлении, применяемом для ускорения процесса. В каждом случае это воздушная подушка, создаваемая в одном процессе путем закачивания воздуха в цилиндр, частично заполненный водой, а в другом — путем закачивания воды в цилиндр, частично заполненный воздухом.
Процесс извлечения золота из жильной породы и хвостов с помощью цианида калия сейчас широко используется и может быть кратко описан так: он в основном применяется к хвостам, то есть к дробленой руде, которая уже прошла через амальгамационные и суконные столы. Хвосты помещают в чаны и подвергают воздействию растворов цианида калия различной концентрации, вплоть до 0,2 процента. Они растворяют золото, которое выщелачивается из хвостов и пропускается через ящики, в которых оно осаждается либо с помощью цинковой стружки, либо электричества, либо другого осадителя. Раствор доводят до прежней концентрации и снова пропускают через свежие хвосты. Когда хвосты содержат количество разложившегося пирита, частично окисленного, кислотность, вызванную высвободившейся серной кислотой, необходимо нейтрализовать щелочью, обычно используя каустическую соду.
При «зачистке» цианидный раствор в ящиках для осаждения на цинк заменяют чистой водой. После тщательной промывки в ящике, чтобы все чистое золото и цинк осели на дно, цинковую стружку вынимают. Затем осадки собирают и после прокаливания в специальной печи с целью окисления цинка переплавляют обычным способом.
Следующее описание электролитического метода осаждения золота из цианидного раствора было представлено г-ном А. Л. Элтонхедом перед Инженерным клубом Филадельфии.
Описание процесса следующее: «Руда измельчается до определенной тонкости, зависящей от характера пустой породы. Затем ее помещают в выщелачивающие чаны с фальшдном для фильтрации, аналогично другим выщелачивающим установкам. Раствор цианида калия и других химикатов известной концентрации пропускают через пульпу и оставляют стоять на определенное количество часов, зависящее от количества извлекаемого металла. Затем его сливают и используют другую порцию того же раствора, но меньшей концентрации, которую также сливают. Теперь пульпу промывают чистой водой, которая вымывает все золото и серебро и оставляет хвосты готовыми к выгрузке либо в вагонетки, либо к смыву водой, если она имеется в изобилии».
«Химическая реакция цианида калия с золотом, согласно Эльснеру, выглядит следующим образом:—
2Au + 4KCy + O + H2O = 2KAuCy2 + 2KHO.
«То есть образуется двойной цианид золота и калия».
«Все отфильтрованные растворы и промывные воды из выщелачивающих чанов собираются и пропускаются через осадительный „ящик“ новой конструкции, который может состоять из стекла, железа или дерева и быть изготовлен любой формы: овальной, круглой или прямоугольной — если последней, то он будет около 10 футов в длину, 4 футов в ширину и 1 фута в высоту — и разделен вдоль на пять отсеков. Под каждой перегородкой, на внутренней стороне или дне „ящика“, могут быть прорезаны канавки глубиной от четверти до половины дюйма, идущие параллельно перегородкам, чтобы служить резервуаром для амальгамы и придавать вращательное движение раствору по мере его прохождения через четыре отсека. Центральный отсек используется для размещения свинцового или другого подходящего анода и электролита».
«Анод поддерживается на подвижной раме или кронштейне, поэтому его можно перемещать вверх или вниз по желанию, работая при этом барашковыми винтами на каждом конце».
«Электролит может состоять из насыщенных растворов растворимых щелочных металлов и земель. Боковые стороны или перегородки каждого отсека погружаются в ртуть, которая должна равномерно покрывать дно „ящика“ на глубину около половины дюйма».
«Амальгамированные медные полоски или диски помещаются в контакт со ртутью и выступают над ней, чтобы позволить раствору цианида золота и серебра вступить в контакт».
«Электроды соединяются с динамо-машиной; свинцовый анод является положительным, а ртутный катод — отрицательным. Динамо-машина запускается, и генерируется ток высокой силы и низкого напряжения, обычно от 100 до 125 ампер, с достаточным давлением для разложения электролита между анодом и катодом».
«По мере выделения газа на аноде в жидкости создается волнение, которое подводит свежий и насыщенный раствор электролита между электродами для электролиза и делает процесс непрерывным».
«Раствор двойного цианида золота, серебра и калия, слитый из выщелачивающих чанов, пропускается над ртутью в осадительном „ящике“, когда происходит разложение электролита электрическим током; золото и серебро высвобождаются и соединяются со ртутью, а также осаждаются на медных пластинах или дисках, образуя амальгаму, которую собирают и делают товарной с помощью хорошо известных и проверенных методов. Вышеуказанный раствор регенерируется цианидом калия за счет высвобождения металлов при прохождении над „ящиком“».
«При повторном использовании этого раствора для свежей порции пульпы его подкрепляют до желаемого процентного содержания или усиливают цианидом калия и другими химикатами, и он всегда находится в хорошем состоянии для продолжения операции растворения».
«Калий, воздействуя на воду в растворе, создает зарождающийся водород и гидрат калия; зарождающийся водород высвобождает металлы (золото и серебро), которые осаждаются в ртуть и образуют амальгаму, оставляя синильную кислоту; последняя соединяется с гидратом калия от предыдущей реакции, таким образом образуя цианид калия. Существуют и другие реакции, для которых у меня в настоящее время нет химических формул».
«По мере прохождения раствора над ртутью центральный отсек „ящика“ медленно перемещается в продольном направлении, что распределяет ртуть; раствор перемешивается и входит в идеальный контакт со ртутью, а также с амальгамированными медными пластинами или дисками, обеспечивая идеальное осаждение».