改編自第 3 版職業健康與安全百科全書。
個體探礦者(例如在中國和巴西)進行小規模的金礦開採,在地下礦山(例如南非)和露天礦(例如美國)進行大規模開採。
最簡單的金礦開採方法是淘金,其中包括將含金沙子或礫石裝滿圓形盤子,將其放在水流下並旋轉。 較輕的沙子和碎石逐漸被洗掉,留下金顆粒靠近鍋的中心。 更先進的水力金礦開採包括將強大的水流引向含金礫石或沙子。 這會粉碎材料並通過特殊的水槽將其沖走,黃金在其中沉澱,而較輕的礫石則被漂浮。 對於河流採礦,使用電梯挖泥機,由平底船組成,這些船使用一連串的小桶從河底挖出材料並將其倒入篩分容器(滾筒篩)中。 當水直接作用在材料上時,材料在滾筒篩中旋轉。 含金砂通過滾筒篩的孔眼下沉,落在振動台上進一步濃縮。
從礦石中提取金有兩種主要方法。 這些是過程 合併 和 氰化. 汞齊化過程基於金與金屬汞形成合金的能力,形成從固態到液態的不同稠度的汞齊。 通過蒸餾掉汞,可以相當容易地從汞合金中去除金。 在內部混汞中,金在礦石被破碎的同時在破碎設備內被分離。 從設備中取出的汞合金在特殊的碗中用水沖洗掉任何雜質。 然後將剩餘的汞從汞合金中壓出。 在外部混汞中,黃金在破碎設備外的混汞器或閘門(覆蓋有銅板的傾斜台)中分離。 在去除汞合金之前,添加新鮮的汞。 然後壓制純化和洗滌的汞齊。 在這兩個過程中,汞都是通過蒸餾從汞合金中去除的。 出於對環境的考慮,如今除了小規模採礦外,合併過程很少見。
氰化法提取金是基於金能夠形成穩定的水溶性複鹽 KAu(CN)2 當與氰化鉀與氧氣結合時。 金礦石破碎後的礦漿由較大的結晶顆粒(稱為砂)和較小的無定形顆粒(稱為淤泥)組成。 較重的沙子沉積在設備底部並允許溶液(包括淤泥)通過。 黃金提取過程包括將磨細的礦石送入浸出桶,然後過濾氰化鉀或氰化鈉溶液。 通過添加增稠劑和真空過濾將淤泥與氰化金溶液分離。 堆浸,將氰化物溶液倒在水平的粗碎礦石堆上,正變得越來越流行,尤其是低品位礦石和礦山尾礦。 在這兩種情況下,金都是通過添加鋁粉或鋅粉從氰化金溶液中回收的。 在單獨的操作中,將濃酸添加到消化反應器中以溶解鋅或鋁,留下固體金。
在碳酸、水和空氣以及礦石中存在的酸的影響下,氰化物溶液分解並釋放出氰化氫氣體。 為了防止這種情況,添加鹼(石灰或燒鹼)。 當加入酸以溶解鋁或鋅時,也會產生氰化氫。
另一種氰化技術涉及使用活性炭去除金。 在用活性炭漿化之前,將增稠劑添加到氰化金溶液中,以保持活性炭懸浮。 通過篩選去除含金木炭,然後使用濃縮的鹼性氰化物酒精溶液提取金。 然後通過電解回收金。 木炭可以通過焙燒重新活化,氰化物可以回收再利用。
混汞法和氰化法都會產生含有大量雜質的金屬,純金含量很少超過每密耳 900,除非進一步電解精煉以產生高達 999.8 每密耳甚至更高的純度。
黃金還作為冶煉銅、鉛和其他金屬的副產品回收(參見本章中的“銅、鉛和鋅冶煉和精煉”一文)。
危害及其預防
深部金礦是通過地下開採提取的。 這就需要採取措施防止礦井作業中粉塵的形成和擴散。 從含砷礦石中分離金會導致礦工接觸砷,並導致含砷粉塵污染空氣和土壤。
在黃金的汞提取過程中,當水銀被放入水閘或從水閘中取出時,當汞合金被純化或壓制時,以及當汞被蒸餾掉時,工人可能會接觸到空氣中高濃度的汞; 據報導,汞齊化和蒸餾工人中有汞中毒。 在遠東和南美洲的幾個國家,汞齊化的汞暴露風險已經成為一個嚴重的問題。
在混汞工藝中,必須將汞放在水閘上,並以確保汞不接觸手部皮膚的方式去除汞合金(通過使用長柄鏟、不透水銀的防護服和很快)。 汞合金的加工和汞的去除或壓制也必須盡可能完全機械化,手不可能接觸到汞; 汞合金的加工和汞的蒸餾必須在單獨的隔離場所進行,該場所的牆壁、天花板、地板、設備和工作表面都覆蓋有不會吸收汞或其蒸氣的材料; 必須定期清潔所有表面,以清除所有的汞沉積物。 所有擬用於涉及使用汞的操作的場所都必須配備一般和局部排氣通風設備。 這些通風系統在汞被蒸餾掉的場所必須特別有效。 汞庫存必須保存在特殊排氣罩下的密封金屬容器中; 必須為工人提供從事汞工作所需的個人防護裝備; 必須對用於合併和蒸餾的場所的空氣進行系統監測。 還應該進行醫學監測。
氰化工廠中氰化氫對空氣的污染取決於氣溫、通風、處理材料的體積、使用的氰化物溶液的濃度、試劑的質量和開放裝置的數量。 對提金廠工人進行的體檢發現,除了高頻率的過敏性皮炎、濕疹和膿皮病(一種急性炎症性皮膚病,伴有膿液形成)外,還有慢性氰化氫中毒的症狀。
正確組織氰化物溶液的製備尤為重要。 如果打開裝有氰化物鹽的桶以及將這些鹽送入溶解槽的過程不是機械化的,則氰化物粉塵和氰化氫氣體可能會造成大量污染。 氰化物溶液應通過自動配比泵通過封閉系統加入。 在黃金氰化廠,所有氰化設備都必須保持正確的鹼度; 此外,氰化設備必須密封並配備 LEV,並由充分的全面通風和洩漏監測提供支持。 所有氰化設備和處所的牆壁、地板、空地和樓梯必須用無孔材料覆蓋,並定期用弱鹼性溶液清洗。
在金泥加工過程中使用酸分解鋅可能會釋放出氰化氫和胂。 因此,這些操作必須在專門配備和隔離的場所進行,並使用局部排氣罩。
應禁止吸煙,並應為工人提供單獨的飲食設施。 應備有急救設備,其中應包含可立即清除與工人身體接觸的任何氰化物溶液的材料和氰化物中毒的解毒劑。 必須為工人提供不受氰化物影響的個人防護服。
環境影響
有證據表明在自然界中暴露於金屬汞蒸氣和汞的甲基化,特別是在黃金加工的地方。 在一項針對巴西金礦區的水、定居點和魚類的研究中,當地消費魚類的可食用部分中的汞濃度幾乎超過巴西建議人類消費水平的 6 倍(Palheta 和 Taylor 1995)。 在委內瑞拉受污染的地區,淘金者多年來一直使用汞從含金沙子和岩粉中分離黃金。 受污染地區表層土壤和橡膠沉積物中的高汞含量構成了嚴重的職業和公共衛生風險。
廢水中的氰化物污染也是一個很大的問題。 氰化物溶液在釋放前應進行處理或應回收再利用。 例如,在消化反應器中排放的氰化氫氣體在從煙囪排出之前用洗滌器處理。