— Как работает ваша установка?
— Аппарат состоит из двух установок, которые обычно применяются при очистке выбросов, загрязняющих атмосферу, и очистке сточных вод от промышленных отходов. Он работает исходя из формы и специфики содержания золота в угле. Драгметалл появляется ещё на стадии образования торфа и, соответственно, попадает в уголь. Из-за того, что частицы золота очень мелкие, трудно было определить, сколько же его содержится. А вообще идее, что в угле может быть золото, уже около ста лет.
В последние годы началась работа над проблемой извлечения металлов из продуктов сгорания угля. Основные продукты — это дым, зола и шлак. Когда мы поняли, что в угле находятся микрочастицы, даже наночастицы золота, мы разработали установку, которая «отбивает» их от дыма. Чем хорошо извлекать золото в процессе получения тепловой энергии — уголь при сжигании используется как топливо, то есть уже приносит пользу. К тому же при сгорании углерода первичное содержание золота увеличивается по концентрации в 10 раз.
Тонкое мелкое золото высвобождается с потоком дыма, скорость которому придаёт специальное устройство — дымоотсос. Он отбрасывает тяжёлую фракцию, после чего дым попадает в устройство, которое используется при очистке от атмосферных загрязняющих газов. В этом устройстве — оно называется абсорбер — поток дыма с частичками наноразмерного золота сталкивается со встречным потоком воды. Мы не исключаем, что, возможно, там есть ещё и какие-то соединения золота, но это ещё только предстоит исследовать.
Вода насыщается всеми компонентами, которые содержались в дыме, — мы её как бы загрязняем. Дым из этого устройства выходит уже очищенный не только от металлов, но и от газов и токсичных веществ. Далее загрязнённые промывочные воды поступают в систему фильтров, где происходит их очищение. На этом этапе и извлекается золото.
- Андрей Конюшок
— О каких объёмах золота идёт речь?
— Обычная концентрация в тонне руды — грамм, может быть, несколько граммов. В массе угля это ничто, это выглядит как пыль, которую мы стряхиваем с покрывала: собрать её невозможно. А установка всю эту пыль собирает в себя. Абсорбенты вытягивают всё, что вода накопила. И чем больше угля мы жжём, чем больше веществ проходят через установку, тем больше нужного нам вещества остаётся на фильтрах.
То есть, если в одной тонне угля содержится до одного грамма золота, а маленькая муниципальная котельная, которая отапливает посёлок на 5-10 тыс. человек, сжигает за сезон 8-10 тыс. тонн угля, это около 10 тыс. граммов — или почти 10 килограммов золота.
Мы остановились на муниципальных котельных, потому что в этом случае установка не будет слишком дорогой: её стоимость будет сопоставима со стоимостью самой котельной. О муниципальной сфере речь идёт потому, что у нас действительно инновационный проект — подобных установок никто ещё не делал. Я как специалист по инновациям могу утверждать, что воплощение проекта в жизнь — это многоступенчатый процесс. На первых этапах, пока нет активного финансирования, пока идёт доработка, использование аппарата в таких котельных поможет экологии и принесёт дополнительные доходы. Компания, которая будет следить за работой установки, будет часть денег платить муниципалитетам за работу в их котельных. А это, в свою очередь, — приведёт к удешевлению тепловой энергии, которую будут производить.
— Сколько длилась разработка установки?
— Наш председатель, Анатолий Сорокин, работает над этой темой уже 17 лет. За эти годы он обследовал порядка 30 месторождений на Дальнем Востоке, в Красноярском крае, на севере Алтайского края. Он исследовал условия образования угольных бассейнов. Стоит отметить, что речь идёт о буром угле. Это уголь плохого качества в смысле топлива. В нём много примесей, в отличие, скажем, от антрацита, который сгорает почти полностью. Так вот, за годы работы Сорокин с коллегами разработал и запатентовал метод точного определения золота в различных видах угля. Когда учёные с помощью этого метода стали анализировать количество золота в угле и шлаках, они увидели, что баланс не сохраняется: золото куда-то исчезает. Так появилась идея, что золото просто улетучивается при сгорании.
В 2011—2013 годах был разработан способ улавливания этого золота. На этом мы и хотели остановиться, потому что наша академия не занимается промышленными разработками: это довольно сложно в плане наличия и средств, и необходимой инфраструктуры.
— Как появилась надежда реализовать проект на практике?
— Открылось дальневосточное отделение фонда «Сколково», и его представители попросили нас рассказать о разработках. Они сказали, что предлагаемый метод вполне укладывается в тематику фонда. Мы подготовили два варианта решения этой задачи, которые прошли экспертизу с участием международных экспертов. Проект был утверждён год назад, но только сейчас, подключив местных специалистов-теплотехников, мы готовы представить необходимые чертежи для подготовки опытно-промышленного прототипа.
Если найдутся заинтересованные промышленные компании, они могут выделить нам мини-гранты, и мы приступим к исследованиям, чтобы повысить коэффициент полезного действия установки. Сейчас, благодаря СМИ, у нас уже есть несколько предпринимателей, которые готовы присоединиться к работе. Возможно, в 2017 году удастся получить международный патент и выйти на промышленный уровень — например, в Китае, где много угольных котельных и проблема экологии стоит очень остро.
— Можно ли говорить о промышленном производстве золота таким методом?
— Фактически да. Но речь идёт о попутном извлечении золота. На установке получается углеводородный концентрат с золотом, который надо подвергнуть металлургической обработке. То есть заинтересованной компании не нужна будет лицензия на извлечение золота, потому что не придётся непосредственно его добывать. Местные власти готовы содействовать размещению таких установок. Нам посоветовали разрабатывать проект так, чтобы установка была автономной и не требовала дополнительных сотрудников. Совместно мы, можно сказать, разработали общую концепцию.
В установке появляется заметное накопление золота, правда, оно распределяется пока почти по всему аппарату. Но это можно решить, заменив металлы её покрытия. Важно, что фактически мы подтвердили исследования Сорокина, доказали, что золото в угле есть, и нашли условия, при которых его можно концентрировать.
— Получится ли таким же способом добывать другие драгоценные металлы?
— С золотом всегда идёт серебро, так что — не исключено. Вообще в различных корпоративных лабораториях по всему миру идут работы по извлечению скандия и германия. В Китае построили завод, на котором извлекают алюминий из угля низкого качества. Ведутся работы по извлечению галлия. Тут также имеет значение географическое положение. Например, для Дальнего Востока актуально именно извлечение золота — из-за определённого состава угля.
Так получилось, что развитые страны давно ушли от небольших котельных. У них очень крупные агрегаты, и они тратят много средств на очистку выбросов от вредных, ядовитых компонентов газа. Так что, возможно, аналогичная установка заинтересует их с этой точки зрения. Однако они должны быть абсолютно уверены, что игра стоит свеч.
Другое дело — мелкие котельные, которые есть в развивающихся странах — в Индии, Китае. У нас, в России, тоже такие есть. Эти страны составляют наш основной потенциальный рынок сбыта. Говорят, по прогнозам уголь будет важным источником энергии ещё несколько десятилетий, может, до конца столетия. Этим и определяются наши перспективы. Ради золота, конечно, специально уголь жечь никто не будет.
— Проявляли ли интерес к этой разработке зарубежные учёные?
— Большой интерес к теме проявляют Канада и США, а также австралийцы и китайцы. В сфере добычи золота из угля мы оказались пионерами — это исключительно российская разработка. Инструментальные методы извлечения пока разрабатывались только на уровне микросодержаний. Так что теоретический интерес есть. Интерес к промышленным разработкам ниже. Пока активный интерес проявлял Китай, оттуда уже приезжали посмотреть на аппарат. Так что не исключено, что китайцы что-то и у себя уже разработали. Но из двух экономических выгод, которые даёт наша установка, первая — очистка дыма от вредных компонентов — была очевидна давно. А вторая — добыча золота — пока только наметилась.
Анна Одинцова
Слова из знаменитой песни Владимира Семеновича Высоцкого, вынесенные в заголовок статьи, знакомы, наверное, большинству жителей России старшего поколения. Еще бы, ведь песня посвящена шахтерам. Эта профессия в Советском Союзе была окружена почетом и уважением. Завораживающая статистика цифр постоянно присутствовала на полосах газет, сообщавших об очередных миллионах тонн добытого под землей продукта, так нужного стране.
Давно уже такого внимания угольная промышленность России не удостаивается. В новостных лентах доминируют нефть и газ, но никак не уголь. Что же произошло? Неужели недра России обеднели настолько, что угля в них больше не осталось? Или мы настолько стали богатыми, что перестали нуждаться в угле?
Судьба России, периоды экономических рывков и годы лихолетья часто были связаны в прошлом с динамикой добычи именно угля, а не нефти. Уголь по праву называют «хлебом промышленности». Когда в середине XIX века после поражения в Крымской войне был взят курс на модернизацию России, добыча угля стала стремительно расти. Если в 1860 году в империи добывалось 121 тысяча тонн угля, то на рубеже ХХ века – 12 миллионов тонн, а уже в 1916 году – 34,5 миллиона тонн. Металлургия, железнодорожный и морской транспорт нуждались в угле. Угольные шахты строились в Донбассе, на Урале, в Подмосковном и Кузнецком бассейнах, на Дальнем Востоке.
Разруха гражданской войны резко снизила добычу угля, но в годы индустриализации развитие угольной промышленности стало одним из приоритетов. Мощность шахт существенно возросла. Уже в 20-х годах появились в СССР первые обогатительные фабрики, началась разработка угольных месторождений открытым способом.
Только за период 1928–1937 годов было построено более двухсот шахт с общей годовой производственной мощностью около 100 миллионов тонн. К началу Великой Отечественной войны в эксплуатации находилось 542 шахты, на которых ежегодно добывалось около 160 миллионов тонн угля. Оккупация фашистами значительной части территории страны привела к потере более 60% мощностей по добыче угля. Однако титаническими усилиями работников тыла эти потери удалось компенсировать интенсивным развитием угольной промышленности в Кузбассе, Печорском бассейне, на Урале и в других регионах востока России. В годы войны шахтеры смогли обеспечить страну коксующимися углями, необходимыми при производстве стали. Большую роль в увеличении угледобычи во время войны сыграло внедрение открытого способа добычи. В 1945 году на разрезах было добыто 17,8 миллиона тонн — 11,9% общего объема угледобычи.
В 1947 году в СССР был учрежден всенародный праздник — «День шахтера». Однако на рубеже 60-70-х годов стали проявляться негативные тенденции в развитии угольной отрасли. Интерес к ней у руководства страны стал снижаться. Главная причина этого была связана с открытием гигантских нефтегазовых месторождений в Западной Сибири, что привело к курсу на приоритетное развитие нефтегазового комплекса.
Тем не менее со второй половины 1970-х годов начинается освоение гигантского Канско-Ачинского угольного бассейна, где сосредоточены энергетические каменные угли высокого качества, и Южно-Якутского бассейна, призванного обеспечить углем электростанции Дальнего Востока и новые промышленные районы Якутии.
Однако в условиях плановой экономики приоритет нефтегазового комплекса означал сокращение денежных поступлений в угольную отрасль. Социальная сфера угледобывающих регионов все больше отставала, горная техника производились в недостаточном количестве. Происходило падение доли угля в топливном балансе страны с 66% в 1955 году до 19% в 1990 году.
В 1988 году угледобыча в РСФСР достигла наивысшей точки — 425,4 миллиона тонн (в СССР максимум добычи равнялся 748 миллионов тонн). По времени это совпало с началом масштабного кризиса, вызванного шараханиями М.Горбачева. Стали рваться хозяйственные связи между республиками распадавшегося СССР. Началось падение угледобычи, ухудшалось и качество добываемого угля. Большинство шахт перестали модернизироваться, аварии с человеческими жертвами стали обычным явлением. Производительность труда в угольной отрасли упала до уровня 1947 года. В правительстве России появилось множество «специалистов», утверждавших, что российские угольные шахты нужно вообще ликвидировать, ссылаясь на опыт Великобритании. Позднее к этим высказываниям стали добавляться призывы заменить уголь на возобновляемые источники энергии.
Последнее было явным прожектерством. Ведь достаточно упомянуть следующий факт: еще в рамках Советского Союза - в 70-80-е годы предпринимались усилия по активному вовлечению в топливно-энергетический баланс различных нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Например, были построены пилотные установки с использованием в энергетике геотермальных вод на Камчатке, солнечной энергии в Крыму, были выполнены проекты по использованию глубинного тепла пород Земли, ветровой энергии, биомассы, изучались возможности использования энергии приливов – отливов океанов и морей. Тем не менее в настоящее время доля возобновляемых источников в российском топливно-энергетическом балансе составляет менее 0,1 %. Бум же на использование биотоплива, созданный несколько лет назад, очевидно, сходит на нет, особенно в условиях обострившейся проблемы нехватки продовольствия.
Сегодня появляются условия для того, чтобы руководство России опять обратило свое внимание на уголь как один из серьёзных природных ресурсов нашей страны. Уголь остаётся важнейшим элементом современной промышленной цивилизации. В среднем уголь занимает порядка 40% в мировом топливно-энергетическом балансе. Это весьма солидная величина. В России она существенно меньше – 17-18%. Впрочем, доля угля в выработке российской электроэнергии составляет 28%. В мире же более 23% первичной энергии и около 40% электроэнергии приходится на уголь.
Необходимо отметить одно весьма принципиальное обстоятельство: главные геополитические конкуренты России на мировой арене планируют не снижать, а увеличивать добычу угля. Сегодня в мире добывается 6,4 миллиарда тонн угля в год. По мнению экспертов, годовая добыча этого сырья в ближайшие 15-25 лет может увеличиться до 7,5 миллиарда тонн. В том числе в США – до 2 миллиардов тонн, а в Китае – до 2,9 миллиарда тонн. В Китае, равно как и в Польше, более 90% вырабатываемой электроэнергии получают из угля. В Соединенных Штатах, Германии, Индии и Казахстане – более 50%. Но уголь – это не только топливо для генерации электроэнергии. 66% мирового производства стали основано на использовании угля.
Новый гигант современного мира – Китай не считает зазорным делать ставку на уголь. За последние четверть века Китай увеличил добычу угля в 4,1 раза. Сегодня на долю Поднебесной приходится почти 40% всей мировой добычи – 2550 миллионов тонн (первое место в мире). В разы растет добыча и в Индии (уровень добычи – 480 миллионов тонн), Австралии (уровень добычи – 390 миллионов тонн), ЮАР (уровень добычи – 255 миллионов тонн). В США в 1980 году добывали 753 миллиона тонн угля, а в 2007 году – 1118 миллионов тонн (второе после Китая место в мире).
Россия, претендуя на статус великой энергетической державы, может и должна разумно использовать не только свои нефть и газ, но и уголь. Ведь Россия располагает огромными – вторыми в мире после США доказанными запасами углей, которые составляют 157 миллиардов тонн, в том числе коксующихся – 41,3 миллиарда тонн. Прогнозные запасы угля России оцениваются в 4450,7 миллиарда тонн. Добыча же сегодня в Росси составляет около 300 миллионов тонн в год, то есть порядка 2/3 от того, что было в конце советского периода отечественной истории. Принятая в 2002 году «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года» предполагает лишь небольшой количественный рост добычи угля, но не повышение его доли в топливно-энергетическом балансе. Многие считают, что это оправдано, ведь в сознании обывателя уголь ассоциируется с паровозной топкой и вечно испачканным угольной пылью и сажей кочегаром. В частности, поэтому уголь и уступает по объему потребления природному газу, нефти, опережая при этом другие виды топлива.
Другая причина кроется в географии. Подавляющая часть разведанных угольных месторождений России расположена в Сибирском и Дальневосточном округах. Центральный округ располагает лишь 1,7% общих запасов, Северо-Западный – 4,2%, Приволжский – 0,6%, Уральский – 0,5%, Южный – 3,3%. Зато Сибирский округ располагает 79,6%, а Дальневосточный – 10,1%. Сейчас основной прирост объемов добычи угля в России происходит в Кузнецком бассейне. Кузбасс добывает более 50% российского угля и 80% наиболее ценных марок коксующихся углей, используемых для нужд металлургии.
Основные потребители энергии в России находятся в европейской части нашей страны, доставка же угля потребителям стоит довольно дорого. Сторонники развития угольной отрасли предлагают поэтому следующий шаг: увеличить экспорт природного газа, а дотации, шедшие внутренним потребителям, пустить на снижение железнодорожных тарифов по перевозке угля. Это стимулировало бы спрос на уголь.
Потребность в энергетических углях будет расти во всем мире. До 2025 года она будет увеличиваться в среднем на 1,5% в год. В Германии, Бельгии, Индии, Вьетнаме, Индонезии, Австралии запланировано строительство множества электростанций на угле. В США число таких проектов насчитывает 77.
В России добыча угля растет с 1998 года, в последнее время темпами 3,5% в год. Причем до четверти добытого объема коксующихся углей экспортируется. Однако реально Россия добывает пока только 1,5 тонны угля на душу населения в год, что в 2 - 8 раз меньше, чем в Австралии, Польше или в США. А ведь уголь является одной из статей российского экспорта. Россия занимает 12% мирового рынка, третье место в мире по экспорту. В количественных объемах это составляет примерно 90 миллионов тонн экспортируемого угля. Российский уголь хорошо покупают в Европе, где он уже занял 35% общего европейского импорта. Хорошие перспективы есть и у экспорта в направлении АТР.
Важно отметить, что добыча угля может и должна сочетаться с эффективным использованием угольного метана. Запасы метана в угольных пластах составляют во всем мире 260 триллионов кубометров – гигантскую цифру. В США уже добывают более 50 миллиардов пластового метана. Газпром тоже намеревается в этом году начать товарную добычу метана в Кузбассе.
Кроме этого уже давно разработаны технологии получения из угля синтетического жидкого топлива. Уголь может быть основой получения множества продуктов переработки. В ЮАР, например, фирма «Сасоль» получает из угля 240 наименований продуктов, в том числе пластмассы, полипропилен, взрывчатые вещества и высококачественный бензин.
Конечно, развитие угольной отрасли обязательно должно включать в себя и компонент безопасности. Если в США 1 шахтер гибнет при добыче каждых 40 миллионов тонн угля, то в России – каждых 4 миллионов тонн. Нас не должно утешать, что на Украине этот показатель в 9 раз выше, а в Китае – в 14 раз выше.
Уголь, наравне с нефтью и природным газом, - это уникальное богатство России, которое может послужить и нам, и нашим внукам, и даже правнукам, поскольку запасы углей в России по расчетным периодам эксплуатации выше нефтяных. При инновационном подходе разработка российских угольных ресурсов способна многократно обогатить нашу страну. Не случайно Высоцкий называл именно уголь, а не нефть черным золотом.
Изобретение относится к извлечению золота из природного органического сырья, в частности, к способу извлечения золота из бурых и каменных углей Способ включает их сжигание с получением дымовых газов с золотосодержащими возгонами, улавливание возгонов и сорбцию золота При этом улавливание золотосодержащих возгонов осуществляют смешиванием дымовых газов с водяным паром с последующим охлаждением образовавшейся парогазовой смеси в три стадии с понижением температуры на каждой стадии. На первой стадии понижают температуру от 110-120°С до 50°С, на второй - от 50°С до 30°С, на третьей - от 30°С до 10°C с получением концентрированных по содержанию золота конденсатов на второй и третьей стадиях, из которых сорбируют золото. Техническим результатом изобретения является обеспечение высокой концентрации золота в конечных продуктах и полнота улавливания золота, и повышение эффективности. 1 ил.
Изобретение относится к горному делу, а именно к способам извлечения золота из бурых и каменных углей.
Известен способ извлечения золота из золотосодержащих природных бурых и каменных углей, в котором дымовые газы, получающиеся при сжигании углей в кварцевой трубке с поддувом воздуха и с подогревом электрической спиралью, пропускают последовательно через емкость с водой и колонку с сорбентом / патент РФ №2249054, опубл. 27.03.2005, БИ №9/. Данный способ используется в качестве прототипа.
Недостатком указанного способа является то, что он не обеспечивает полноты извлечения золота, и поэтому содержание золота в конечных продуктах улавливания недостаточно для эффективного использования способа.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа для извлечения золота из природных бурых и каменных углей, который обеспечил бы высокую концентрацию золота в конечных продуктах и полноту улавливания золота, что позволит повысить эффективность использования способа.
Сущность изобретения состоит в том, что в способе извлечения золота из природных бурых и каменных углей, включающем их сжигание с получением дымовых газов с золотосодержащими возгонами, улавливание возгонов и сорбцию золота, улавливание золотосодержащих возгонов осуществляется смешиванием дымовых газов с водяным паром с последующим охлаждением образовавшейся парогазовой смеси в три стадии с понижением температуры на каждой стадии, на первой - от 110-120°С до 50°С, на второй - от 50°С до 30°С, на третьей - от 30°С до 10°C с получением концентрированных по содержанию золота конденсатов на второй и третьей стадиях, из которых сорбируют золото.
При сжигании угля в дымовые газы возгоняются многочисленные металлы - микроэлементы из угля, включая золото. Количество дымовых газов, получающихся из 1 кг угля, составляет примерно 16 м 3 . Поэтому происходит сильное разубоживание золота по объему. Вновь сконцентрировать золото в жидкой фазе можно при охлаждении смеси из дымовых газов и пара - парогазовой смеси. При этом образуется конденсат. Мельчайшие капельки пара при охлаждении парогазовой смеси собирают золото, находящееся в дымовых газах в виде возгонов. Таким образом, за несколько стадий конденсации парогазовой смеси в конденсат переходит до 50% первоначально содержащегося золота в исходном сырье.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Для получения дымовых газов в печи сжигают уголь. Дымовые газы поступают в смеситель, где происходит смешивание дымовых газов с паром, получаемым в парогенераторе. Затем парогазовая смесь последовательно проходит через несколько стадий конденсации при помощи конденсаторов-охладителей со снижением температуры конденсации на каждой стадии. Конденсат от каждой стадии охлаждения поступает в отдельные емкости для дальнейшего осаждения благородных и цветных металлов. Дымовые газы после очистки выбрасываются в атмосферу с помощью вентилятора-дымососа.
Пример. Для проверки эффективности предлагаемого изобретения была использована установка, изображенная на чертеже - установка для извлечения золота.
Установка состоит из печи для сжигания угля 1, смесителя дымовых газов и пара 2, парогенератора 3, конденсаторов-охладителей 4, 5, 6, вентилятора-дымососа 7, труб 8, образующих герметичную систему. Конденсатор-охладитель состоит из корпуса и полости, между которыми налита жидкость, а в полость опущена труба. В полость из труб собирается конденсат, который при помощи вентиля 9 сливается.
Предварительным анализом устанавливаем содержание золота в сжигаемом угле - 6 г/т. Сжигание угля проводим порциями по 1 кг. Нагрев до температуры зажигания угля проводим карборундовыми нагревателями. С началом горения угля нагреватели выключаем и включаем дымосос и парогенератор. Дымовые газы в смесителе 2 смешивались с паром из парогенератора 3 и далее по трубам 8 поступали на конденсатор-охладитель 4 первой стадии охлаждения, где происходило охлаждение парогазовой смеси от 110-120°С до 50°С. Вторая стадия охлаждения парогазовой смеси происходила на конденсаторе-охладителе 5, где парогазовая смесь охлаждалась от 50°С до 30°С. Третья стадия охлаждения парогазовой смеси осуществлялась на конденсаторе-охладителе 6, где парогазовая смесь охлаждалась от 30°С до 10°С.
Конденсаты с каждой стадии охлаждения собирали отдельно. При сжигании 1 кг угля получается в сумме 4 л конденсата. В конденсате первой стадии (примерно 2 л) сосредоточиваются в основном каменноугольные смолы и следы золота. В конденсате второй стадии (примерно 1 л) содержание золота 1 мг/л. В конденсате третьей ступени (примерно 1 л) содержание золота 1,5 мг/л. Таким образом, извлечение золота во второй и третий конденсаты составляет 41,7%.
Затем золото из конденсата осаждали сорбентом.
Техническим результатом использования изобретения является возможность получения высококонцентрированных продуктов возгона дымовых газов и более полное и эффективное извлечение золота из золотосодержащего бурого и каменного углей.
Формула изобретения
Способ извлечения золота из бурых и каменных углей, включающий их сжигание с получением дымовых газов с золотосодержащими возгонами, улавливание возгонов и сорбцию золота, отличающийся тем, что улавливание золотосодержащих возгонов осуществляют смешиванием дымовых газов с водяным паром с последующим охлаждением образовавшейся парогазовой смеси в три стадии с понижением температуры на каждой стадии, на первой - от 110-120 до 50°С, на второй - от 50 до 30°С, на третьей - от 30 до 10°C с получением концентрированных по содержанию золота конденсатов на второй и третьей стадиях, из которых сорбируют золото.
Технологию обработки отходов угольных электростанций в драгоценные металлы разработала группа ученых Дальневосточного федерального университета. Методика позволяет получать из переработанной золы золото, платину и несколько разновидностей стройматериалов: кирпич, кровельную черепицу, утеплитель, стеновые блоки, брусчатку, сообщает
Научная группа установила, что в среднем в каждой тонне отходов горючего камня, сжигаемого в электростанциях и котельных дальневосточного региона, содержится 2,5 грамма золота. По промышленным меркам это средний показатель. На сегодняшний день основные богатые рудные месторождения выработаны, и при содержании (е) 2−3 граммов золота на тонну месторождение относят к рентабельным.
«Мы разработали экспериментальную технологию, основные переделы которой предусматривают фракционное разделение, измельчение сырья и комплексное извлечение ценных элементов с помощью сочетания гравитационного, электромагнитного, вибрационного, ультразвукового воздействия и флотации. Полученный концентрат поступает на химическую обработку широко применяемыми не опасными реагентами. А «чистый хвост», который остается, направляется на производство стройматериалов. В процессе также выделяются пески и несгоревший уголь. Первые опять же идут в строительную переработку, второй - возвращается на электростанции в виде топлива», - говорит заместитель руководителя проекта, главный специалист отдела развития промышленной кооперации ДВФУ Андрей Таскин.
Метод позволяет решить основную проблему извлечения драгоценных металлов из золошлаков, нерешаемую с помощью стандартного гравитационного метода, из-за их малого размера и сложной формы частиц. Кроме того, до недавнего времени экологически чистых технологий извлечения ценных ингредиентов из золошлаков не существовало.
«Способы, известные ранее, не решают первостепенную задачу утилизации отходов, после их применения все равно оставался большой «техногенный хвост», который необходимо было перерабатывать. Золоотвалы - хранилища отходов угольных предприятий занимают огромные территории. Только во Владивостоке золы и шлаков складировано порядка 30 млн тонн, на площади около 150 гектаров. Мы предлагаем комплексную переработку техногенных отходов с положительной экономической эффективностью крупнотоннажного промышленного производства», - уверен Андрей Таскин.
Сейчас ведутся исследования проб, отобранных с золоотвалов электростанций Приморского края. Их результаты помогут точнее оценить «золотоносность» каждого хранилища угольных отходов и определить рациональное сочетание технологий по их переработке.
Для поисков россыпей не требовалось больших затрат и сложного оборудования. Кайло да лопата, ковш или деревянный лоток - вот и все что нужно, плюс упорный, тяжелый труд. Рой ямы, промывай грунт слой за слоем, старайся, терпи и, может быть, поймаешь жар-птицу.
Простота дела определила то, что старателями (тогда, по-видимому, и возник этот термин) становились в основном люди "подлого" звания, как именовали в отличие от благородных тех, кто платил подати.
Поэтому мало сохранилось имен первооткрывателей, слава, как и доходы, почти всегда доставались не им, а владельцам земель.
Относительно россыпи, открытой в долине Верхней Нейвы - притока Исети (примерно в 50 километрах к западу от Свердловска), некоторые подробности сохранил известный историк Урала Н. К. Чупин.
Летом 1813 года "...малолетняя дочь заводского жителя Катерина Богданова нашла в этой долине тяжелый, блестящий камень и принесла его заводскому приказчику Ив. Ефтеф. Полузадову". Впоследствии в связи с этим она получила известность и даже была представлена Александру Гумбольту, когда он в 1829 году посетил Урал, но тот день, когда она нашла тяжелый камень, закончился для нее печально: была она "...высечена со строгим приказом молчать о своей находке". Как отметил историк Ключевский, "донос тогда служил главным агентом контроля", поэтому утаить самородок Полузадову не удалось, и владелец завода корнет Яковлев поступил с ним примерно так же, как он сам с девочкой Катей. А относительно происхождения самородка решили, что он выпал из расположенной в борту долины золотоносной жилы, работы на которой были прекращены "за убогостью руд".
Когда же существование россыпей на Урале стало очевидным, об этом самородке вспомнили и в 1819 году начали разведку долины, которая завершилась большим успехом. При изучении россыпи заметили, что местами золоту сопутствуют какие-то серые металлические зерна.
Осенью 1821 года около фунта (1 фунт = 96 золотников = 409,51 грамма, 1/40 пуда - или 16,380 килограмма) зерен переправили горному начальству в Екатеринбург (ныне Свердловск), где было установлено, что у этого металла "...относительный вес такой же или почти такой же, как и золота, ибо он получается на вашгердах вместе с сим последним, и иначе не мог быть от него отделен, как механическим разбором. Хотя по наружному виду, а более по относительному весу и по нерастворимости в сильных минеральных кислотах можно бы почитать сей металл платиной, но поелику при ближайшем рассмотрении зерна оного оказались различного вида и блеска, иные цвета почти серого, чугунного или свинцового с малым блеском, другие цветом похожие на серебро, ярко блестящие, как бы полированные; притом иные были неправильно угловаты, другие казались окристаллизованными, то назвали его просто белым металлом, пока химическое розыскание точно не покажет, что металл сей есть действительно платина".
Осторожное это заключение свидетельствует о хорошей наблюдательности и осведомленности уральских специалистов.
Розыскание было поручено аптекарю Гельму и казенной химической лаборатории, которая в Екатеринбурге еще только создавалась. И все же единственный сотрудник двадцатипятилетний Иов Игнатович Варвинский - "из воспитанников Горного корпуса, выпущенных практикантами и отличивших себя перед прочими отменными способностями, хорошими познаниями, похвальным поведением и усердием" - преодолел все трудности и опередил аптекаря.
Интерес к находке был так велик, что известие "об особливых металлических веществах, открытых близ Екатеринбурга", "Новый магазин Естественной истории, Физики, Химии и Сведений Экономических, издаваемый Иваном Двугубским в Москве, в Университетской типографии" опубликовал еще до окончания исследования в конце 1822 года.
В этом известии Варвинский дал подробную и очень точную характеристику физических и химических свойств металлических зерен, "сообщенных ему для исследования". Свойства явно указывали на то, что на Урале открыты металлы платиновой группы. И все же Варвинский воздержался от окончательного заключения, сославшись на "недостаток орудий и реагенций", необходимых для точного определения. Он заверил, что все относящееся до познания сих металлов сообщено будет по мере производства опытов.
В примечании к статье издатель, профессор Двугубский усерднейше поблагодарил автора и сообщил, что вместе со всеми любителями минералогии нетерпеливо ожидает открытия, которое прославит и обогатит Россию. Пока любители ожидали, а Варвинский и независимо от него аптекарь Гельм изучали, уральские горняки обнаружили белый металл во многих местах по долинам притоков Нейвы.
Вынужденные кропотливо отбирать белые зерна от золота, они придумали им хорошее применение - в качестве дроби для охотничьих ружей. Свинец-то в магазинах денег стоил!
Сохранился след и еще одного применения. Как сообщил "Горный журнал", какой-то "Невьянец" (вероятно, житель поселка Невьянский завод) скупал белый металл "по 5 коп. за золотник". Он научился его золотить и сбывал "воровское" золото. "Невьянца" ловили, но не поймали, и осталось неизвестным имя этого изобретательного человека, по-видимому самостоятельно открывшего секрет.
Много истратить белого металла на такие применения не успели.
Было опубликовано "Заключение о химическом испытании металлических зерен, кои были отделены при промывке золотоносного песка Хребто-Уральских россыпей, учиненном аптекарем Гельмом", в котором он подтвердил выводы Варвинского.
Вскоре данные уральских специалистов проверили в столице профессор университета Д. Соколов и управляющий лабораторией Горного корпуса В. Любарский, В марте 1823 года "Магазин" Двугубского, а вслед за ним и другие издания сообщили "об открытии платины, иридия, осмия в России".
Сомнений не осталось. Началось ликование!
Подсчитали, что выстрел белым металлом стоит гораздо больше, чем самая крупная дичь!
О важной находке министр финансов доложил царю. Последовало высочайшее повеление всем горным начальникам "стараться о приобретении платины и извлечении оной из песков в казенную и частную выгоду" и срочно специальными курьерами доставлять платину в столицу.
Тут уже рьяно взялись за дело, стали подбирать каждую серебристую крупинку и на казенных, и на частных приисках.
И все же в 1823 году с ранней весны до поздней осени, пока была возможна промывка песков, получили всего два фунта белого металла. Какие уж тут курьеры!
К тому же выяснилось, что платины в "белом металле" из россыпей долин Исети, Пышмы, Нейвы значительно меньше, чем осмия и иридия, в которых нужды в России еще не было.
И пришлось главному уральскому горному начальнику уведомить министра, что ликование началось преждевременно, что во всех известных россыпях "белый металл содержится в столь малом количестве, что заслуживал внимания только по своей новости".
Получилось, что платина вроде бы и есть в России и нет ее.
Было отчего прийти в уныние! И не только тем, кто ожидал от платины доходов. Выявление платины в золотых россыпях Урала, как станет ясно из дальнейшего, очень затруднило решение вопроса, одинаково важного как для теории, так и для практики: как попали в наносный слой драгоценные металлы?
Пока же со всей определенностью стало ясно, что догма о принадлежности россыпей только солнечным странам несправедлива. Скептицизм, привитый веками неудачных поисков, растаял, и многие впали в иную крайность. Например, журнал "Сын отечества" напечатал статью под названием "Где нет золота?", в которой доказывалось, что оно в песках имеется почти везде, надо лишь уметь найти.
Внушительно звучала при этом ссылка на известного немецкого профессора Вернера и его последователей-"нептунистов", утверждавших, что зерна драгоценных металлов попали в наносный слой из "минерально-геогностического раствора" первозданного моря. Споры между нептунистами ("все из воды!") и плутонистами ("все из огненных недр!") к этому времени уже почти завершились и отнюдь не в пользу нептунистов, но открытие россыпей в России неожиданно содействовало восстановлению их популярности, и вот почему. Россыпи на Урале были найдены в Березовском золоторудном районе, вблизи коренных месторождений, и это, казалось бы, должно было укрепить представление о их взаимосвязи, подтвердить слова Ломоносова о том, что россыпи возникают там, "где золотые зерна из рудной жилы каким-нибудь насильством натуры оторвали и меж песком рассеяны".
Однако этого не произошло. Более того, в печати утверждалось, что "представление о происхождении россыпей в результате разрушения окрестных гор, вместе с жилами в оных заключенными, вызывает недоверие, которое у многих горных специалистов по мере накопления данных обратилось уже в совершенное отвержение".
К этому добавлялось, что коль не верна "разрушительная теория", значит, верна противостоящая ей, морская, "созидательная". В качестве важного аргумента указывалось, что ее сторонниками выступают как раз те, кто лучше всего знает дело, рудоискатели-практики. И один из важнейших их аргументов - присутствие платины в золотых россыпях.
В Петербургском минералогическом обществе в начале 1823 года состоялась дискуссия о происхождении россыпей.
Тех, кто разделял представления Ломоносова, возглавил Дмитрий Иванович Соколов - один из самых ярких геологов той поры. Ему, сыну слесаря, повезло: его отец работал в Горном училище. Там обратили внимание на выдающиеся способности мальчика и после внезапной смерти отца помогли - допустили к экзаменам в восемь лет вместо установленных двенадцати, а затем зачислили "на полное казенное обеспечение".
Училище Соколов закончил с большой золотой медалью, был оставлен в нем преподавателем - в то время ему было всего-то 17 лет! В дальнейшем он стал профессором Горного института, а с 1822 года и университета. Человек широкого круга интересов, он был близко знаком с Пушкиным и за заслуги в создании словаря русского языка избран почетным членом отделения словесности Академии наук.
Соколов начинал как нептунист, но оставался им недолго и, глубоко проанализировав накопленные данные, стал последователем Ломоносова, Севергина и Геттона - главы школы плутонистов.
В ходе дискуссии Соколов отметил, что замечания его противников конкретны и свидетельствуют о хорошей наблюдательности. Так, их утверждение о том, что золото уральских россыпей пробой и цветом несколько отличается от расположенных поблизости рудных жил, верно. Такая особенность уже давно была подмечена и в других странах. Но еще Кай Плиний Старший в своей 37-томной "Истории природы" отметал, что это не может служить доказательством различного их происхождения и более вероятно, что золото "от влечения и обтирания в реках пресветлый получает облик". (Лишь в наше время точнейшими анализами доказано, что золотые песчинки, постепенно теряя серебро и другие примеси, становятся высокопробными).
Следующий тезис противников обломочного происхождения россыпей выглядел более доказательно. На коренных месторождениях Березовского района за долгие годы их разработки значительные самородки ни разу не были найдены, в то время как в россыпях они нередки и, что особенно интересно, некоторые из них встречаются в форме правильных многогранников. Разве могли бы они сохранить такую форму при перемещениях? Следовательно, они образовались на месте. И это относится не только к золоту. В Бразилии найдены платиновые самородки, похожие на сталактиты с их натечным, радиально-лучистым строением - о каком перемещении тут можно говорить!
Соколов согласился с этим, добавив лишь, что такие неокатанные самородки большая редкость, а все остальные, как и более мелкие частицы золота и платины, несут ясные следы истирания и ударов о камни. На его контрвопрос - как же образовались самородки? - нептунисты-теоретики объяснили, что при случайных пожарах, например при возгорании прослоек угля, золотые песчинки плавятся и слипаются воедино.
Соколов посоветовал "сим умствователям" побывать на россыпях, убедиться, что глина, окружающая самородки, мягкая, не спекшаяся.
Возразить на это было нечего, и нептунисты-практики поспешили изменить тему, предъявили эффектный аргумент: в некоторых уральских россыпях, так же как и в колумбийских, золоту сопутствует платина и осмистый иридий, а между тем в расположенных поблизости золотоносных жилах никто не обнаружил даже единичных зерен этих металлов. Следовательно, они, а вместе с ними и золото россыпей к этим жилам отношения не имеют.
Соколов ответил: "Пока платиновые металлы не будут открыты в наших уральских жилах или горных породах, наука не может удовлетворительно решить сей задачи".
Признавая, что "настоящие познания наши не позволяют толковать многие дела природы", Соколов утверждал, что даже если источник платины или происхождение некоторых самородков навсегда останутся для нас загадкой, то и в таком случае теория обломочного образования россыпей будет справедливой: "...ибо многие явления доказывают оную положительно". Обосновал это Соколов результатами тщательного изучения геологии района, показавшими, что в россыпях представлены "те же породы и минералы, из которых состоят уральские золотоносные горы". Особенно доказательным было присутствие в россыпях характерных кубов и двенадцатигранников пирита, а также их сростков с золотом и кварцем, "точно таких же, какие встречаются во всех жилах и служат для них весьма отличительным признаком".
Утверждая, что "главное вещество россыпей произошло от разрушения гор", Соколов допускал, что некоторые минералы "могли и должны были образоваться иными путями, уже в самом веществе россыпи".
В первую очередь он имел в виду уникальные, неокатанные самородки. (Возможность их роста на месте, переотложение золота и платины под воздействием галогенов и органических соединений с образованием и распадом коллоидальных растворов теперь доказана экспериментально.)
С большой объективностью рассмотрев все данные, Соколов показал, что его оппоненты, как говорится, "за деревьями не видят леса", что верно понять происхождение россыпей можно только в комплексе геологических процессов, начиная с внедрения рудоносных магматических расплавов и воздымания горных хребтов и кончая их разрушением, перемещением обломков с континентов в моря, образованием осадочных пород. И в этом непрерывном потоке "металлоносный песок есть шлих, отмытый природой от великого запаса руды, ею же измельченной".
В наши дни, когда все это известно каждому, кто осилил "Природоведение" в 6-м классе, нелегко понять, почему такие, казалось бы, очевидные истины встречали яростное сопротивление. Для этого надо вспомнить, что по святому писанию все сущее было создано в семь дней творения и с той поры остается неизменным.
Поэтому даже непосредственно наблюдаемые процессы изменений - такие, как наводнения или извержения вулканов, - считали божьей карой за грехи местных жителей, ничего в природе существенно не меняющей. В ее неизменности были тогда убеждены не только те, для кого каноны религии были высшим авторитетом. Даже в философской системе Гегеля, оказавшей большое влияние на передовых людей начала XIX века, принцип диалектического развития не распространялся на природу, она признавалась застывшей, чуждой преобразованиям во времени.
Само понятие о геологическом времени и его миллионнолетних масштабах тогда еще не вошло в обиход, и всякое отступление от библейской хронологии грозило суровой карой. Вероятно, поэтому даже такой передовой человек, как Д.И. Соколов, в своих рассуждениях о скорости накопления уральских россыпей исходил из установленного богословами "существования нашей земли в устроенном состоянии в течение 7733 лет".
Признание того, что россыпи образуются при постепенном разрушении коренных пород, вело к перестройке мышления, к отказу от привычного представления, что руда в недрах лежит неподвижно.
Быстрому распространению новых идей содействовали многочисленные лекции Д. И. Соколова, его "Курс геогнозии" и "Руководство по минералогии", статьи "О металлоносных сибирских песках" ("Отечественные записки", №2, 3, 1823), "Мысли об уральских золотоносных россыпях", "О месторождениях платины" ("Горный журнал", № II, 12, 1826) и другие работы. Значительно содействовали этому же видные уральские специалисты, такие, как В.Ю. Соймонов, Н. Р. Мамышев и П. П. Аносов, который оставил в науке след не только как металлург - его "Геогностические наблюдения над уральскими горами", как и предложенные им способы промывки песков, обогатили теорию и практику новой отрасли горного дела.
"Наука выполнила свой долг, установив происхождение россыпей,- сказал Соколов завершая дискуссию,- но это лишь путеводная нить, а дальше допрашивайте землю сами".
Эти "допросы" привели с необычайной для тех лет быстротой к открытию на восточном склоне Урала все новых и новых россыпей, бедных платиной (или вовсе ее не содержащих), но богатых золотом.
Все яснее становилась возможность поправить дела с помощью этого словно с неба свалившегося богатства, выскочить, говоря пословицей того времени, "из грязи в князи".
