Arany: a felhasználás története, bányászat, kutatás, esszé és termelés

Tartalom

• Az arany felhasználása az ókori világban
• Ősi aranyforrások
• Arany mint csereközeg
• Aranyár-szabályozás és változékonyság
• Az arany tulajdonságai
• Arany amálgám
• Finomság, Karats és Troy uncia
• Elsődleges aranybetétek képzése - Arany Lode
• Az arany koncentrációja a betétekben
• Placer betétek kutatása
• Aranykönyvek és pásztázási kellékek
• Ingyenes aranyvizsgálat
• Korai aranykeresések és termelés
• Arany fogyasztás
• Diszeminált betétek és melléktermék-arany
• A geológus szerepe az aranykutatásban

Egyiptomi arany: Az ókori civilizációk kézművesei pazarul használtak aranyat a sírok és a templomok díszítéséhez, és Egyiptomban találtak több mint 5000 évvel ezelőtt készült aranytárgyakat. Kép szerzői jog iStockphoto / Akhilesh Sharma.

Az arany felhasználása az ókori világban

Az arany volt az első bányászatban lévő fémek között, mivel általában natív formájában fordul elő, azaz nem kombinálható más elemekkel, mert szép és elpusztíthatatlan, és mivel ebből finom tárgyak készülhetnek. Az ókori civilizációk kézművesei pazarul használtak aranyat a sírok és a templomok díszítéséhez, és Egyiptomban találtak több mint 5000 évvel ezelőtt készült aranytárgyakat. Különösen figyelemre méltóak az aranytárgyak, amelyeket Howard Carter és Lord Carnarvon 1922-ben fedeztek fel Tutanhamon sírjában. Ez a fiatal fáraó uralta Egyiptomot a XIV. Században. Ezen tárgyak némelyik kiállítása, „Tutanhamon kincsei” néven több mint 6 millió látogatót vonzott hat városban, az Egyesült Államok 1977–79-es turnéja során.

A nemesek sírjai, amelyeket a görögországi Nauplion melletti ősi Mycénában találtak, Heinrich Schliemann fedezte fel 1876-ban, sokféle aranyfigurát, maszkot, csészét, diademot és ékszert hoztak létre, valamint száz díszített gyöngyöt és gombot. Ezeket az elegáns műalkotásokat több mint 3500 évvel ezelőtt képzett kézművesek készítették.

Ősi aranyforrások

Úgy tűnik, hogy az ősi civilizációk az aranykészleteket a Közel-Keleten található különféle betétekből szerezték meg. A Felső-Nílus térségében, a Vörös-tenger közelében és a Núbiai sivatagban található bányák táplálták az egyiptomi fáraók által használt arany nagy részét. Amikor ezek a bányák már nem tudták kielégíteni igényeiket, máshol, esetleg Jemenben és Afrika déli részén fekvő lerakókat kihasználták.

A mezopotámiai és palesztin kézművesek valószínűleg Egyiptomból és Arábiából szerezték be áruikat. A Szaúd-Arábia jelenlegi Királyságában a Mahd adh Dhahab (azaz "arany bölcső") bánya legutóbbi tanulmányai azt mutatják, hogy az arany, ezüst és réz ebből a régióból származik Salamon király (961-922 B.C.) uralkodása alatt.

A mexikói és perui azték és inkák kincstárában az arany Kolumbiából származik, bár kétségtelenül más forrásokból származtak. A Conquistadorek az Új Világ felfedezése során megragadták e civilizációk kincstárát, és sok arany- és ezüst tárgyat megolvasztottak és érmékbe és rudakba öntötték, elpusztítva az indiai kultúra felbecsülhetetlen értékét.

Arany érme: Mint nagyra értékelt fémet, az aranyat pénzügyi standardként használták, és évezredek óta használják pénzérmékben. Az Egyesült Államok tíz dolláros aranyérme 1850-ből. Kép ​​szerzői jog iStockphoto / Brandon Laufenberg.

Arany mint csereközeg

A világ nemzetei manapság az aranyat használják pénzváltási eszközként a monetáris ügyletekben. Az Egyesült Államok aranykészleteinek nagy részét a Fort Knox veretlen letéteménye tárolja. A Kentucky állambeli Louisville-től kb. 30 mérföldre délnyugatra található letétkezelő a pénzverde igazgatója felügyelete alatt áll.

A letétkezelő arany olyan rudakból áll, amelyek nagysága körülbelül egy átlagos építési tégla (7 x 3 5/8 x 1 3/4 hüvelyk), amelyek egyenként körülbelül 27,5 fontot (kb. 400 troy uncia; 1 troy uncia egyenlő körülbelül 1,1 avoirdupois unciával.) Csomagolás nélkül tárolják a boltozatos rekeszekben.

A monetáris felhasználástól eltekintve az aranyat, mint az ezüstöt, használják ékszerekben és rokonárukban, elektromos-elektronikus alkalmazásokban, fogászatban, a repülőgép-űriparban, a művészetben, valamint az orvosi és kémiai területeken.

Aranyláz: Az arany felfedezése számos aranycsúcsot váltott ki az Egyesült Államokban és a világ minden tájáról. Kép szerzői jog iStockphoto / Duncan Walker.

Aranyár-szabályozás és változékonyság

Az aranykereslet és a hazai bányák kínálatának változása az elmúlt két évtizedben az árváltozásokat tükrözi. Miután az Egyesült Államok 1971-ben visszavont az aranyból, az ár jelentősen megnőtt, 1980-ban rövidesen elérte a több mint 800 dollárt / trójai uncia. 1980 óta az ár 320 és 460 dollár / troy uncia között marad. Az 1970-es évek gyorsan növekvő árai mind a tapasztalt felfedezőket, mind az amatőr kutatókat arra ösztönözték, hogy újítsák meg aranykeresésüket. Erőfeszítéseik eredményeként az 1980-as években számos új bánya nyílt meg, amelyek az aranykitermelés jelentős részét képviselik. A fogyasztás hirtelen csökkenése 1974-ben és 1980-ban az ékszerek (az előállított arany fő felhasználása) és a befektetési termékek iránti igények csökkenése miatt következett be, ami viszont az ezekben az években tapasztalható gyors áremelkedéseket tükrözte.

Arany rögök: A pásztázással nyert kis arany rögök. A kutatók üledékeket dolgoztak fel, hogy apró rögöket találjanak, amelyeket értékesítenek vagy árucikkeket keresnek.

Az arany tulajdonságai

Az aranyat "nemes" fémnek (alkimista kifejezés) nevezzük, mert rendes körülmények között nem oxidálódik. Az Au kémiai szimbóluma az „aurum” latin szóból származik. Tiszta formában az arany fémes fényű és napsárga, de más fémek, például ezüst, réz, nikkel, platina, palládium, tellúr és vas keverékei az aranydal különböző színárnyalatokat hoznak létre, ezüstfehérjétől zöldig és narancsvörös.

A tiszta arany viszonylag puha - körülbelül penny keménységgel rendelkezik. Ez a fémek legömbölyíthető és elasztikus képessége. A tiszta arany fajsúlya vagy sűrűsége 19,3, míg a higany esetében 14,0 és az ólom esetében 11,4.

A tiszta arany - mivel ez általában előfordul a betétekben - sűrűsége 16-18, míg a hozzá kapcsolódó hulladékkő (gangue) sűrűsége körülbelül 2,5. A sűrűségkülönbség lehetővé teszi az arany koncentrálását a gravitációval, és lehetővé teszi az arany elválasztását agyagtól, iszaptól, homoktól és kavicsuktól különböző keverő- és gyűjtőberendezésekkel, például az arany serpenyő, a szikla és a zsilipegység.

Nevada aranybánya: A nevadai Fortitude Mine mintegy 2 millió uncia aranyat termelt 1984 és 1993 közötti lode-lerakódásból. USGS kép.

Arany amálgám

A higanynak (quicksilver) kémiai affinitása van az aranyhoz. Amikor higanyt adnak az aranytartó anyaghoz, a két fém amalgámot képez. A higanyt később retortálás útján választják el az amalgámtól. Az arany és más nemesfémek ércéből történő extrakcióját higanyos kezeléssel összeolvadásnak nevezik. Az arany feloldódik az aqua regia-ban, sósav és salétromsav keverékében, valamint nátrium- vagy kálium-cianidban. Ez utóbbi oldószer képezi a cianid-eljárás alapját, amelyet az arany alacsony minőségű ércből történő kinyerésére használnak.

Hidraulikus helymeghatározó bányászat a Lost Chicken Hill bányában, az alaszkai Chicken közelében. A tűzoltó tömlő felrobbantja az üledéket, és elmossa a homokot, agyagot, kavicsot és aranyrészecskéket. Az anyagot azután eltávolítják az arany eltávolításához. USGS kép.

Finomság, Karats és Troy uncia

A natív arany, veretlen arany (rúd vagy finomítatlan arany rúd) és a finomított arany tisztaságát az aranytartalomban adják meg. A "finomság" ezer részben határozza meg az aranytartalmat. Például egy olyan arany rögök, amelyek 885 rész tiszta aranyat és 115 rész más fémeket tartalmaznak, mint például ezüst és réz, 885 finomnak tekinthetők. A "Karat" az ötvözetben a szilárd arany arányát jelzi, összesen 24 részre vonatkoztatva. Így a 14 karátos (14K) arany 14 rész arany és 10 rész más fémek összetételét jelzi. Mellesleg, a 14K aranyat általában használják az ékszergyártásban. A "Karat" -ot nem szabad összetéveszteni a "karát" -mal, a drágakövekhez használt súlyegységgel.

Az arany kezelésében használt alapvető súlyegység a trójai uncia. Egy trócia uncia 20 troy pennysúlynak felel meg. Az ékszeriparban a közös mértékegység a pennyúly (dwt.), Amely 1,555 grammnak felel meg.

Az "aranygal töltött" kifejezés nem nemesfémből készült ékszerekre vonatkozik, amelyeket egy vagy több felületre borítanak egy aranyötvözetréteg. Minőségi jel felhasználható az aranyötvözet mennyiségének és finomságának feltüntetésére. Az Egyesült Államokban egyetlen olyan árucikkre sem lehet ragasztva, amely 10 karátnál kisebb finomságú aranyötvözet-bevonattal rendelkezik. Az alsó határértékek egyes országokban megengedettek.

Azon árucikkek, amelyeknek az aranyötvözet része kevesebb, mint egy huszadik tömegszázalék, nem jelölhetők "aranygal töltött" jelöléssel, de a cikkeket "hengerelt aranylemez" jelöléssel lehet ellátni, feltéve, hogy az arányos frakció és a finomság megnevezése is feltüntetésre kerül. Az olyan galvanizált ékszereket, amelyek legalább 7 milliárd hüvelyk (0,18 mikrométer) aranyat hordoznak jelentős felületeken, "galvanizálás" jelzéssel lehet ellátni. Az ennél kisebb vastagságú lemezeket fel lehet tüntetni "aranyvagy" vagy "aranymosott" jelzéssel.

Arany zsilip: Hordozható arany retesz. A bányászok a zsilipet a patakba helyezik, és az üledékeket az upstream oldalra dobják. Az áram az üledékeket a zsilipen keresztül szállítja, és a nehéz arany részecskék a zsilipbe rakódnak. Egy bányász sokkal több üledéket képes feldolgozni egy zsilipen keresztül, mint egy arany serpenyőn keresztül. Kép szerzői jog iStockphoto / LeeAnn Townsend.

Elsődleges aranybetétek képzése - Arany Lode

Az arany viszonylag kevés a földön, de sokféle kőzetben és sok különböző geológiai környezetben fordul elő. Noha az aranyat geológiai eljárásokkal koncentrálják, két fő típusú kereskedelmi betétet képeznek: lode (primer) és placer (másodlagos) betétek.

A Lode-lerakódások a célpontjai annak a „hardrock” kutatónak, aki aranyat keres az ásványosító oldatok lerakódásának helyén. A geológusok különféle hipotéziseket javasoltak annak magyarázata érdekében, hogy az ásványi alkotóelemek közül melyik kicsapódik az üledékben.

Az egyik széles körben elfogadott hipotézis szerint sok aranylerakódás, különös tekintettel az éghajlati és üledékes kőzetekre, olyan keringő talajvízből képződik, amelyet a földkéregbe behatolt magmák (olvadt kőzet) hőjének hatására behatoltak a felszínre, körülbelül 2–5 mérföldnyire. Az aktív geotermikus rendszerek, amelyeket az Egyesült Államok egyes részeiben természetes forró víz és gőz céljára használnak fel, modern analógot nyújtanak ezeknek az arany-lerakódó rendszereknek. A geotermikus rendszerekben a víz nagy része esőként származik, amely a törések és a kéreg hűvösebb részein áteresztő ágyak révén lefelé mozog, és oldalirányban húzódik a magma fűtött területeire, ahol a törések révén felfelé vezetik. A víz felmelegedésekor feloldja a fémeket a környező kőzetekből. Amikor a melegített víz a sekélyebb mélységben eljut a hűvösebb sziklákhoz, a fém ásványok kicsapódnak, és erek vagy takarószerű érctestek képződnek.

Egy másik hipotézis azt sugallja, hogy az aranytartalmú oldatok kihullhatók a magmából, mivel lehűl, és az érc anyagokat kicsapják, amikor a hűvösebb környező kőzetekbe mozognak. Ez a hipotézis különösen az aranylerakódásokra vonatkozik, amelyek gránitkőzet tömegében vagy annak közelében helyezkednek el, amelyek megszilárdult magmát képviselnek.

A harmadik hipotézist főként az aranyhordozó vénákra alkalmazzák a metamorf kőzetekben, amelyek a hegyvidéki övekben fordulnak elő a kontinentális szélén. A hegyépítési folyamat során az üledékes és a vulkáni kőzetek elmélyedhetnek vagy a földrész alá tolódnak, ahol magas hőmérsékletnek és nyomásnak vannak kitéve, és olyan kémiai reakciókat eredményezve, amelyek a kőzeteket új ásványi együttesekké változtatják (metamorfizmus). Ez a hipotézis azt sugallja, hogy a víz kiürül a sziklákból és felfelé vándorol, érc anyagokat kicsapva, amikor a nyomás és a hőmérséklet csökken. Az ércfémek úgy gondolják, hogy azok a kőzetek származnak, amelyek aktív metamorfizmuson mennek keresztül.

A kőolaj-lerakódás iránt érdeklődő kutató vagy bányász elsődleges szempontja az, hogy meghatározzák az ásványi kőzet tonnánkénti átlagos aranytartalmát (tenorát) és a betét méretét. Ezen adatok alapján becslések lehetnek a betétek értékéről. A mineralizált kőzetek arany- és ezüsttartalmának meghatározására az egyik leggyakrabban alkalmazott módszer a tűzvizsgálat. Az eredményeket trójai uncia arany vagy ezüst formájában, vagy mindkettőnként egy rövid avoirdupois érctonna vagy gramm / metrikus tonnányi érc jeleníti meg.

Arany kotrás: A búvár vándorol az üledékből, amelyet egy hordozható arany kotróval kell feldolgozni. A búvárfelszerelés lehetővé teszi a kutató számára, hogy óvatosan hozzáférhessen a patak repedéseihez és réseihez, ahol arany rögök helyezhetők el. Kép szerzői jog iStockphoto / Gary Ferguson.

Az arany koncentrációja a betétekben

A tányér lerakódások az arany koncentrációit jelentik, amelyek a záró kőzet eróziója, szétesése vagy bomlása során keletkező lode lerakódásokból, majd az ezt követő gravitációs koncentrációból származnak.

Az arany rendkívül ellenálló az időjárási viszonyoknak, és a körülzáró kőktől megszabadulva fémszemcsékként kerül továbbadásra, amelyek „porból”, pelyhekből, szemcsékből vagy rögökből állnak. A pataklerakódásokban lévő aranyrészecskék gyakran az alapkőzetre vagy annak közelében koncentrálódnak, mert a magasvizes időszakokban lefelé mozognak, amikor a homok, kavics és sziklák teljes ágyterhelése megváltozott, és lefelé halad. A finom aranyrészecskék bemélyedésekben vagy zsebekben gyűlik össze a homokba és a kavicsba, ahol a patak áramlása megszakad. A kavicsos aranykoncentrációkat "fizetési csíkoknak" nevezzük.

Arany szárítógép: Egy hordozható, száraz mosógép, amelyet arany rögöknek a talajból szitálására használnak, ahol nincs víz. A talajt a felső serpenyőbe dobják, és az alsó serpenyőn át rázják. A nehéz arany rögök mechanikusan elválaszthatók a könnyebb anyagoktól. Kép szerzői jog iStockphoto / Arturo M. Enriquez.

Placer betétek kutatása

Az aranytartó országban a kutatók olyan aranyat keresnek, ahol durva homok és kavics halmozódtak fel, és ahol a "fekete homok" koncentrálódott és elszámolt az aranynal. A magnézet a leggyakoribb ásvány a fekete homokban, de más nehéz ásványok, például kasziterit, monazit, ilmenit, kromit, platina-csoport fémek és bizonyos drágakövek is jelen lehetnek.

A tányérok lerakódása hasonló módon alakult ki a Föld története során. Az időjárási és eróziós folyamatok felületi placer lerakódásokat hoznak létre, amelyeket el lehet temetni a kőzet törmelék alá. Noha ezeket a "fosszilis" behelyezőket később kemény kőzetekbe ragasztják, a régi folyócsatornák alakja és tulajdonságai továbbra is felismerhetők.

Aranykönyvek és pásztázási kellékek

Aranyat keresel? Több mint 50 különféle arany könyv és arany térkép található, amelyek megmutatják, hol találtak aranyat a múltban, és útmutatást nyújtanak az aranykutatás módszereiről. Rendelkezésre állnak különféle méretű arany serpenyők és arany serpenyők is, amelyek mindent tartalmaznak, amire szüksége lesz.

Ingyenes aranyvizsgálat

A helyettesíthető szabad arany tartalmát a helyettesítő betétekben a szabad arany vizsgálati módszer határozza meg, amely magában foglalja a kotrással, hidraulikus bányászattal vagy más helyettesítő bányászati ​​műveletekkel összegyűjtött aranytartó koncentrátum összeolvadását. Abban az időszakban, amikor az arany árát rögzítették, az általános gyakorlat az volt, hogy a vizsgálati eredményeket az arany értékének (centben vagy dollárban) egy köbméter anyagú udvarában jelentették. Az eredményeket most gramm / köbméter vagy gramm / köbméter értékben adják meg.

Laboratóriumi kutatások révén az USA Geológiai Szolgálata új módszereket dolgozott ki a sziklák és a földkéreg talajának aranytartalmának meghatározására. Ezek a módszerek, amelyek detektálják és mérik az egyéb elemek mennyiségét, valamint az aranyat, magukban foglalják az atomabszorpciós spektrometriát, a neutron aktiválást és az induktív kapcsolású plazma-atomemisszióspektrometriát. Ezek a módszerek lehetővé teszik gyors és rendkívül érzékeny elemzéseket nagyszámú mintából.

Korai aranykeresések és termelés

Az aranyat Dél-Apálachiai régióban termelték már 1792-ben, és talán már 1775-ben Dél-Kaliforniában. Az arany felfedezése a kaliforniai Sutters malomban 1849–50-es évek aranyforrását idézte elő, és bányászati ​​táborok százai éltek életre, amikor új betéteket fedeztek fel. Az aranytermelés gyorsan növekedett. Az 1860-as években fedezték fel a kaliforniai Anya Lode és a Grass Valley kerületi és a nevadai Comstock Lode betéteket, és a Colople Creek-i betétek Coloradóban 1892-ben kezdtek aranyat termelni. 1905-re. betéteket fedeztek fel, és az Egyesült Államok aranytermelése először haladta meg az évi 4 millió trójai unciát - ezt a szintet 1917-ig tartják fenn.

Az I. világháború alatt és az azt követő néhány évben az éves termelés kb. 2 millió uncia volt. Amikor az arany árát 1934-ben 20,67 dollárról 35 dollárra felemelték, a termelés gyorsan növekedett és 1937-ben ismét meghaladta a 4 millió uncia szintet. Röviddel a második világháború kezdete után a háború termelési testülete bezárta az aranybányákat. és 1945-ig nem nyitható meg újra.

A II. Világháború végétől 1983-ig a hazai bányászati ​​termelés évente nem haladta meg a 2 millió unciát. 1985 óta az éves termelés évi 1 millióval 1,5 millió uncira nőtt. 1989 végére az Egyesült Államokban az 1792 óta elhelyezett betétek halmozott kibocsátása elérte a 363 millió unciot.

Arany fogyasztás

Az aranyfogyasztás az Egyesült Államokban évente mintegy 6 millió és több mint 7 millió trójai uncia között volt 1969 és 1973 között, és évente mintegy 4 millió és 5 millió trójai uncia között volt, 1974 és 1979 között, míg az 1970-es években az éves aranytermelés A belföldi bányák körülbelül 1 millió és 1,75 millió trójai uncia között változtak. 1980 óta az aranyfogyasztása majdnem állandó, 3 és 3,5 millió trójai uncia között van. Az aknák termelése 1980 óta gyorsuló ütemben növekedett, 1990-ben évente mintegy 9 millió trójai unciát ért el, és 1986 óta meghaladja a felhasználást. 1986 előtt az ellátás mérlegét másodlagos (hulladék) forrásokból és az importból nyerték. A teljes aranytermelés becslések szerint körülbelül 3,4 milliárd trójai uncia, ebből több mint kétharmadot bányásztak az elmúlt 50 évben. A világ összes aranytermelésének körülbelül 45% -a Dél-Afrikában, a Witwatersrand körzetből származik.

Az Egyesült Államok legnagyobb aranybányája a Homestake bánya, Lead, Dél-Dakota. Ez a 8000 méter mély bánya az Egyesült Államok teljes aranytermelésének csaknem 10% -át tette ki, mióta 1876-ban megnyitották. Összeállította a termelést és körülbelül 40 millió trójai uncia tartalékát.

Diszeminált betétek és melléktermék-arany

Az elmúlt két évtizedben az alacsony minőségű, szétszórt aranybetétek egyre fontosabbá váltak. Több mint 75 ilyen lerakót találtak a nyugati államokban, főleg Nevada-ban. Az első ilyen típusú termelő a Carlin-lelőhely, amelyet 1962-ben fedeztek fel és 1965-ben kezdte meg a termelést. Azóta sokkal több lerakódást fedeztek fel Carlin környékén, és a Carlini terület ma egy nagyobb bányászati ​​körzetet foglal magában, hét működőképes. nyitott gödrök, amelyek évente több mint 1500 000 trójai uncia aranyat termelnek.

Az Egyesült Államokban termelt arany körülbelül 15% -a más fémércbányászatból származik.Ahol az alapfémek - például réz, ólom és cink - lerakódnak, akár erekben, akár szétszórt ásványi szemcsék formájában, általában kisebb mennyiségű arany kerül lerakódásra. Az ilyen típusú lerakódásokat az uralkodó fémekre bányozzák, de az aranyat az érc feldolgozása során melléktermékként is kinyerik. A legtöbb melléktermék-arany olyan porfír lerakódásokból származik, amelyek annyira nagyok, hogy bár csak kis mennyiségű aranyot tartalmaznak egy tonna ércre, annyi kővet bányásznak, hogy jelentős mennyiségű aranyat nyerjenek vissza. A melléktermék-arany legnagyobb forrása az Egyesült Államokban az Utah-i Bingham Canyon porfírlelőhelye, amely 1906 óta körülbelül 18 millió troy uncia aranyat termelt.

A geológus szerepe az aranykutatásban

A geológusok minden olyan tényezőt megvizsgálnak, amelyek befolyásolják az ásványi lerakódások származását és elhelyezkedését, beleértve az aranytartalmú anyagokat is. Azonos és metamorf kőzeteket a terepen és a laboratóriumban tanulmányozzák, hogy megértsék, hogyan jutottak el a jelenlegi helyükre, hogyan kristályosodtak szilárd kőzetre, és hogyan képződtek ásványi anyagokat hordozó oldatok. A sziklaszerkezetek, például redők, hibák, törések és ízületek, valamint a hő és a nyomás hatása a sziklákra arra utal, hogy miért és hol törtek törések, és hol lehetnek erek. Az időjárási folyamatok és a szikla törmelék vízben történő szállításának vizsgálata lehetővé teszi a geológusok számára, hogy megjósolják a placer lerakódások valószínűbb helyét. Az arany előfordulása nem szeszélyes; különböző kőzetekben való jelenléte és eltérő környezeti feltételek mellett történő előfordulása a természeti törvényeket követi. Ahogy a geológusok növelik ismereteiket az ásványosodási folyamatokról, javítják az arany megtalálásának képességét.