ΑΝΩΤΑΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΑΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

Transcript

1 ΑΝΩΤΑΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΑΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ του ΠΑΝΑΓΙΩΤΟΠΟΥΛΟΥ ΔΗΜΗΤΡΗ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Δρ. ΙΟΡΔΑΝΙΔΗΣ ΑΝΔΡΕΑΣ ΚΟΖΑΝΗ ΙΟΥΝΙΟΣ 2004

2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο : ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΧΡΥΣΟΥ ΙΣΤΟΡΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο : ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΧΡΥΣΟΥ ΧΡΥΣΟΣ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο : ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟΣ ΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΩΝ ΧΡΥΣΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο : ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

3 ΓΕΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Ο χρυσός εντοπίζεται κυρίως αυτοφυής και λιγότερο υπό μορφή ενώσεων Ο καθαρός χρυσός είναι ο πιο ελατός και όλκιμος απο όλα τα άλλα μέταλλα και μπορεί εύκολα να κτυπηθεί ή να σφυρηλατηθεί Είναι ένα από τα μαλακότερα μέταλλα (σκληρότητα 2,5 έως 3) και αποτελεί καλός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού Ο χρυσός είναι εξαιρετικά ανενεργός. Είναι απρόσβλητος από τον αέρα, τη θερμότητα, την υγρασία, και τους περισσότερους διαλύτες Ο χρυσός λιώνει στους 1064 ο C (περίπου 1947 o F ), βράζει στους 2808 ο C (περίπου 5086 ο F ), και έχει μια συγκεκριμένη πυκνότητα 19,3 και το ατομικό του βάρος είναι

4 Κρυσταλλικό σύστημα : Ισομετρικό Κατηγορία ( Η Μ ): 4/m 2/m - Εξοκταεδρικό Κατηγορία διαστήματος (Space group) : Fm3m Παράμετροι κυψέλης : a = Z : 4 Μορφολογία : Συνήθως στρογγυλεμένα οκτάεδρο, κύβοι και δωδεκάεδρα σε 2 εκ. Στοιχεία περιθλασιμετρίας σκόνης ακτινών Χ (XRD) : (100) (52) (36) (32) (23) (23) (22)

5 Λάμψη: Διαφάνεια : ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΧΡΥΣΟΥ Μεταλλική Αδιαφανής Χρώμα : Ράβδωση : Πλούσιο κίτρινο καταλήγοντας σε υπόλευκο κίτρινο με αύξηση ασημένιου χρώματος Λαμπερή κίτρινη Σκλήροτητα (Mohs ) : 2 1/2-3 Σκληρότητα (Vickers) : Δεδομένα Σκληρότητας : Αντοχή: Σχισμός: Σπάσιμο: VHN 10 = kg/mm 2 Μετρήσιμα Ελατή Δεν παρατηρείτε - Κανένα Hackly Πυκνότητα (μετρήσιμη) : 15 19,3 g/cm 3 Πυκνότητα (υπολογίσιμη): g/cm 3

6 Τύπος: Ισότροπο Ανακλαστικότητα : 400nmR=24.9% 420nm R=26.5% 440nm R=28.1% 460nmR=31.6% 480nm R=39.0% 500nm R=49.5% 520nm R=57,8% 540nm R=63.4% 580nm R=67.8% 600nm R=71.0% 620nm R=73.8% 640nm R=76.1% 660nm R=78.2% 680nm R=81.9% 700nm R=83.6% Το γράφημα δείχνει τα επίπεδα ανακλαστικότητας σε διάφορα μήκη κυμάτων (σε nm). Η μεγαλύτερη ανακλαστικότητα (peak) είναι στα 83,6%. Χρώμα σε ανακλώμενο φως : Κίτρινο προς άσπρο με αύξηση στο ασημί, υπέρυθρο με χαλκό Εσωτερικές ανακλάσεις : Καμία

7 ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΧΡΥΣΟΥ Αναλυτικά δεδομένα : Ο χρυσός διαμορφώνει μια σειρά με το ασήμι (electrum % Ag και kustelite) Au Ag Cu Fe 0.07 Bi 2.82 Sn 0.28 Pb 0.20 Zn 0.77 Σύνολο Πυκνότητα Εμπειρικός τύπος : Au Συνυπάρχοντα : Ag, Cu, Pd

8 ΙΣΤΟΡΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Βόρεια της Μαρωνείας (Όμηρος) Εχέδωρο (σημερινό Γαλλικό), Παιονία και τα μεταλλεία στο Δίσωρο (Ηρόδοτος Αριστοτέλης) Περιοχή του Στρυμώνα (Στραβώνας) Παγγαίο (Ηρόδοτος, Ευρυπίδης, Θουκιδίδης κ.α.).) Μεταλλεία χρυσού της Θάσου και της Σκαπτής Ύλης (Ηρόδοτος, Θουκυδίδης) Κάθετη μέθοδος προσπέλασης σε αρχαίο μεταλλείο ( Σκαπτή Ύλη)

9 ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΧΡΥΣΟΥ ΧΡΥΣΟΣ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

10 Κατηγορίες κοιτασμάτων Au O λαμβανόμενος χρυσός με φυσικό τρόπο ονομάζεται εγγενής χρυσός. Συναντάται ως υπολειμματικός, σε ελουβιακές και αλλούβιες αποθέσεις και στα κοιτάσματα σουλφιδίων. Μπορεί επίσης να είναι παρών τοπικά σε οξειδωμένα μέρη κοιτασμάτων και σε φλέβες χαλαζία. Ο ελεύθερος χρυσός μπορεί να εμφανιστεί σε μεγέθη που κυμαίνονται από μικροσκοπικούς κόκκους έως ψήγματα που ζυγίζουν μερικά χιλιοστογραμμάρια (mg). Οι καταθέσεις χρυσού, βάση του τρόπου προέλευσης και μεταφοράς, διακρίνονται στις παρακάτω κατηγορίες και υποκατηγορίες:

11 1. Κοιτάσματα πρωτογενούς χρυσού σε περιβάλλον ηφαιστειογενών και συμπλέγματα ηφαιστειακών ιζηματογενών πετρωμάτων υποθαλάσσιας ηφαιστειότητας 1.1 Κοιτάσματα πρωτογενούς χρυσού με μορφή φλεβών σε ηφαιστειογενή πετρώματα 1.2 Κοιτάσματα πρωτογενούς χρυσού διάσπαρτα σε ηφαιστειογενή πετρώματα 1.3 Κοιτάσματα πρωτογενούς χρυσού σε συμπλέγματα ηφαιστειακών ιζηματογενών πετρωμάτων 2. Κοιτάσματα χρυσού σε περιβάλλον ιζηματογενών πετρωμάτων 2.1 Ελλουβιακά και αλλουβιακά κοιτάσματα χρυσού 2.2 Κοιτάσματα χρυσού σε χαλαζιακά κροκαλοπαγή και χαλαζίτες 2.3 Κοιτάσματα πρωτογενούς χρυσού σε σειρές κλαστικών ιζημάτων 2.4 Κοιτάσματα πρωτογενούς χρυσού σε χημικά ιζήματα 3. Κοιτάσματα πρωτογενούς χρυσού συνδεόμενα με κερατίτες 4. Κοιτάσματα πρωτογενούς χρυσού σε περιβάλλον πλουτώνιων πετρωμάτων χερσαίας ηφαιστειότητας

12 2.2.1 Ελλουβιακά και αλλουβιακά (προσχωματικά) κοιτάσματα χρυσού Τα κοιτάσματα χρυσού της κατηγορίας αυτής εντοπίζονται σε περιοχές με ομαλή σχετικά τοπογραφία που χαρακτηρίζεται απο εκτεταμένες δευτερογενής κοιλάδες με κλιμακωτή διάταξη και αποστρογγυλεμένους λόφους του αυτού σχεδόν ύψους που έχουν υποστεί έντονη αποσάρθρωση. Ωστόσο, εκτεταμένα κοιτάσματα προσχωματικού χρυσού (placer gold) έχουν εντοπισθεί σε περιοχές με έντονα αλπικά στοιχεία καθώς και σε κοιλάδες που έχουν υποστεί επίδραση παγετώνων. Επίσης σε εκτεταμένες πεδιάδες μακριά απο συστήματα οροσειρών και των συνδεδεμένων λόφων. Προσχωματικός Χρυσός

13 Τα ορυκτά που συγκεντρώνονται στα κοιτάσματα προσχωματικού χρυσού διακρίνονται σε ελαφρά και βαριά. Τα ελαφρά ορυκτά περιλαμβάνουν: χαλαζία, μοσχοβίτη, αμφιβόλους, πυρόξενους, τουρμαλίνη, γρανάτες, αδάμαντα, χρωμίτη, ρουτίλιοβαρύτη, κορούνδιο, λειμονίτη και ζιρκόνιο. Τα βαριά ορυκτά περιλαμβάνουν: χαλαζία, μοσχοβίτη, αμφιβόλους, πυρόξενους, τουρμαλίνη, γρανάτες, αδάμαντα, χρωμίτη, ρουτίλιο, βαρύτη, κορούνδιο, λειμονίτη και ζιρκόνιο. Τα βαριά ορυκτά περιλαμβάνουν: μοναζίτη, μαγνητίτη, ιλμενίτη, κασσιτερίτη, βολφραμίτη, σεελίτη, κινάβαρι, χρυσό και λευκόχρυσο. Άλλα μέταλλα που συνοδεύουν το χρυσό είναι χαλκός και χρυσός. Ο τρόπος σχηματισμού των κοιτασμάτων χρυσού της κατηγορίας αυτής είναι συνδυασμός χημικών και μηχανικών διεργασιών. Ωστόσο ο κύριος μηχανισμός του σχηματισμού τους είναι η χημική αποσάθρωση, που περιλαμβάνει μια σειρά από σύνθετες χημικές αντιδράσεις. Η σύσταση τους ποικίλλει ανάλογα με το χαρακτήρα των αρχικών ορυκτών και την απόσταση τους από την πηγή που προέρχονται. Οχρυσόςαπαντάσεκράματααπό άργυρο και χαλκό και σπανιότερα με άλλα μέταλλα. Επειδή, τόσο ο άργυρος όσο και ο χαλκός είναι περισσότερο διαλυτά από το χρυσό, διαχωρίζονται από το κράμα κατά τη διάρκεια της μεταφοράς λόγω έκπλυσης, με αποτέλεσμα ο χρυσός να είναι καθαρότερος από ότι ήταν στην πηγή από όπου προέρχεται. Επίσης, κατά τη διάρκεια της μεταφοράς το μέγεθος των κόκκων του χρυσού ελαττώνεται εξαιτίας των συνεχών φαινομένων τριβής.

14 Τα προσχωματικά κοιτάσματα χρυσού διακρίνονται σε δύο υποκατηγορίες: τα ελλουβιακά, που εντοπίζονται σε υπολείμματα αποσάθρωσης υπερκείμενα ή κοντά σε πρωτογενή κοιτάσματα χρυσού, και τα αλλουβιακά που εντοπίζονται σε ζώνες ή ρεύματα ποταμών, λατυπών και άμμου. Ελλουβιακό κοίτασμα χρυσού Το κύριο οικονομικό μέταλλο των κοιτασμάτων της κατηγορίας αυτής είναι ο χρυσός και σε μικρότερες ποσότητες ο άργυρος. Ο χρυσός συνδέεται με έναν αριθμό βαριών ορυκτών, όπως μαγνητίτης, ιλμενίτης, κασσιτερίτης, σεελίτης, βαρύτης και ζιρκόνιο. Ορισμένα κοιτάσματα περιέχουν επίσης και αξιόλογες ποσότητες στοιχείων της σειράς του λευκόχρυσου, και κύρια παλλάδιο. Η ταξινόμηση των προσχωματικών κοιτασμάτων φαίνεται στον παρακάτω πίνακα.

15 Περιβάλλοντα σχηματισμού, τεχνικές εξερεύνησης και μέθοδοι εξόρυξης των μεταλλοφόρων προσχωματικών κοιτασμάτων Περιβάλλον Υποπεριβάλλον Ελλούβιο (eluvial) Κύρια Προϊόντα Au, Pt, Sn, Ta, Nb, πολύτιμοι λίθοι Διεργασίες Διήθηση υδάτων, χημικές και βιολογικές δράσεις, ζέστη, αέρας και βροχή Τεχνικές Εξερεύνησης Δείγματα εδάφους, μικρού βάθους γεωτρήσεις Μέθοδοι Εξόρυξης Ανοιχτή εμετάλλευση, υδραυλική πλημμύρα, εξόρυξη με τα χέρια Ηπειρωτικό Κολλουβιακό (colluvial) Ποτάμιο (fluvial) Έρημός (Desert) Παγετώδη (glacial) Ακτογραμμή (strandline) Au, Pt, Sn, Ta, Nb, πολύτιμοι λίθοι Au, Pt, Sn, σπάνια Ta, Nb, πολύτιμοι λίθοι Au, Pt, Sn, Ta, Nb, πολύτιμοι λίθοι Au (σπάνια) Ti, Zr, Fe, ReO, Au, Pt, Sn Ξύσιμο επιφανείας, αέρας, πλύσιμο βροχής, Τρέχοντα ρεύματα ποταμών Αέρας με ροή δευτερευόντων ρευμάτων, ζέστη και κρύο Κινούμενα ρεύματα των υδάτων πάγου και λειωμένων μετάλλων Κύματα, ρεύματα, αέρας, παλίρροια Δείγματα εδαφών και ποταμών, μικρού βάθους γεωτρήσεις και τάφροι. Δείγματα ποταμών, γεωφυσικά, διαβρώσεις, γεωτρύπανα Ρηχή διάβρωση, γεωτρύπανα, γεωφυσική Δείγματα ρευμάτων και κοιτης Χειροκίνητα τρυπάνια, διαχωρισμός δειγμάτων Υδραυλικ ή πλημμύρα, εκσκαφείς και χειροκίνητοι φορτωτές εξόρυξης Εκβάθυνση κάδων σε ενεργές κοίτες, εκβάθυνση κάδων, υδραυλική πλημμύρα, και διαδικασίες από εκσκαφείςφορτωτές σε παλαιές κοίτες ρευμάτων Ποικίλες συνδυασμένες κινήσεις της γης Υδραυλική πλημμύρα Εκβάθυνση με τη μέθοδο της αναρρόφησης-κοπής, εκβάθυνση κάδων με τροχό Μεταβατικό Παραλιακά Aιολικά (Coastal Aeolean) Δελταϊκό (deltaic) Ti, Zr, Fe, ReO Ti, Zr, Fe, ReO Αέρας και παφλασμός κυμάτων Κύματα, ρεύματα, αέρας, παλίρροια και κ ανάλια ροής Τρυπάνια δύναμης (κοίλα), διαχωρισμός δειγμάτων Χειροκίνητα τρυπάνια, διαχωρισμός δειγμάτων Εκβάθυνση με τη μέθοδο της αναρρόφησης-κοπής, εκσκαφείς και φορτωτές Ειδικά σχεδιασμένοι ρηχοί βυθοκόροι μικρού βάθους που έχουν μεγάλη κινητικότητα Θαλλάσιο Πνιγμένα Μεταλλοφόρα Κοιτάσματα (drowned placers) Au, Pt, Sn, διαμάντια, λίγο Ti, Zr, Fe, ReO, βιομηχανική άμμο και αμμοχάλικο ευστατική, ισοστατική, και τεκτονική μετακίνησηκαθαρή άνοδος της στάθμης της θάλασσας δειγματοληψία βάθους γεωφυσικής μεθόδου (σεισμικές διαθλάσεις και αντανάκλασεις), τηλεπ ισκόπ ηση, σφυριά, αεροπ λάνο, vibro και banka τρυπ άνια, π ροσδιορισμός θέσης Γραμμές κάδων εκβάθυνσης, jetting, clamshell, σπάνια εκβάθυνση αναρρόφησης-κοπής

16 Κοίτασμα ερήμου πλούσιο σε Au Εκμετάλλευση κοιτάσματος παραλίας πλούσιο σε Au

17 Σχεδιάγραμμα δευτερογενών κοιτασμάτων χρυσού ηπειρωτικού περιβάλλοντος.

18 Σχεδιάγραμμα δευτερογενούς κοιτάσματος χρυσού σε θαλάσσιο περιβάλλον

19 Τυπική τομή μεταβατικού περιβάλλοντος των προσχωματικών κοιτασμάτων.

20 Κοιτάσματα Χρυσού στην Ελλάδα Τα κοιτάσματα χρυσού στην Ελλάδα βρίσκονται κυρίως στο χώρο της Μακεδονίας και Θράκης. Στην υπόλοιπη Ελλάδα έχουμε μεμονωμένες εμφανίσεις στα νησιά Εύβοια, Σίφνο, Μήλο, Σάμο και Λέσβο. Στην Αν. Μακεδονία έχουμε χρυσό στον Ποταμό Νέστο, στις περιοχές Παλιάς Καβάλας - Φιλίππων, στη νήσο Θάσο, στο όρος Παγγαίο, στον Αγγίτη ποταμό, στο Μενοίκιο (Αλιστράτη), στην περιοχή Στρυμόνα (Νιγρίτα- Χείμαρρο), Βροντού και Αγκιστρο. Ποιο συνοπτικά οι περιοχές στις οποίες απαντάται ο πρωτογενής χρυσός στην Ελλάδα είναι οι ακόλουθες : Παγγαίο, Ανατολική Μακεδονία : Απαντάται μέσα στις χαλαζιακές φλέβες μαζί με σιδηροπυρίτη και αρσενοπυρίτη, με μία περιεκτικότητα 0,7-2 g/t Άγγιστρο : Απαντάται μέσα σε φλέβες σιδηροπυρίτη, αρσενοπυρίτη και μαγνητοπυρίτη, με μία περιεκτικότητα 0,02-8 g/t. Μεταλλεία Κασσάνδρας : Ο χρυσός εμπεριέχεται στο πλέγμα του αρσενικούχου σιδηροπυρίτη σε περιεκτικότητα που μεταβάλλεται από 7-20 g/t, ιδιαίτερα στο κοίτασμα Ολυμπιάδας.

21 Ποντοκερασιά Κιλκίς : Ο χρυσός απαντάται στα μικτά θειούχα μεταλλεύματα της περιοχής σε ποσότητες κυμαινόμενες από 1-2 g/t, ενώ στις αντίστοιχες ποσότητες έχουν εντοπισθεί σε χαλαζιακές φλέβες στην οροσειρά των Κρουσίων. Ο χρυσός ως δευτερογενής απαντάται στις περιοχές : Νιγρίτα Σερρών : Κατά μήκος της ροής του ποταμού Στρυμώνα ως αποθέσεις του Τεταρτογενούς. Λαγκαδά Θεσσαλονίκης : Προσχωματικός χρυσός μέσα σε άμμο στα χωριά Κολχικό, Άσηρος και Χρυσαυγή. Γαλλικός Ποταμός : Ο χρυσός απαντάται σε προσχώσεις κατά μήκος του ρουν του ποταμού και σε ακτίνα 60 Km. H εκτίμηση της περιεκτικότητας σε χρυσό των προσχώσεων είναι περίπου 0,35 g/t. Σέρβια Κοζάνης : Εμφανίσεις χρυσού σε νεογενή ιζήματα, κορήματα και προσχώσεις, με αναφερόμενες περιεκτικότητες κυμαινόμενες από ,5 g/t.

22 Γνωστές εμφανίσεις χρυσού στον Ελλαδικό χώρο

23 ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟΣ ΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΩΝ ΧΡΥΣΟΥ

24 Ο στόχος της επεξεργασίας των μεταλλευμάτων χρυσού είναι να ανακτηθεί ο χρυσός με το υψηλότερο οικονομικό κέρδος. Για να ανακτηθεί η μέγιστη ποσότητα χρυσού, το μετάλλευμα πρέπει να αλεστεί καλά, προκειμένου να ελευθερωθούν οι κόκκοι χρυσού για τον καλύτερο διαχωρισμό με τη μέθοδο της βαρύτητας και / ή με χημική εξαγωγή. Μεταλλεύματα αποδεκτά, είναι εκείνα, που παράγουν μια ανάκτηση χρυσού άνω του 88%.

25 ΛΕΙΟΤΡΙΒΙΣΗ Η σκληρότητα και ευθραυστότητα της απόθεσης, η κατανομή του χρυσού, και οι εκτιμήσεις δαπανών είναι οι βασικές παράμετροι που υπαγορεύουν την επιλογή του βέλτιστου μηχανισμού τεμαχισμού Ευρείες διακυμάνσεις στις ιδιότητες τεμαχισμού μπορούν να εμφανιστούν μέσα σε μια μεγάλη απόθεση χρυσού Πολυάριθμα δείγματα μεταλλεύματος πρέπει να εξεταστούν προκειμένου να σχεδιαστούν οι βέλτιστες εγκαταστάσεις τεμαχισμού. Το μέγεθος και ο απαραίτητος αριθμός δειγμάτων μεταλλεύματος πρέπει να καθοριστούν λαμβάνοντας υπόψη το κόστος του προγράμματος διάτρησης-γεωλογικής δειγματοληψίας και την ασφάλεια του σχεδίου εγκαταστάσεων

26 Οι τρεις βασικοί τύποι κυκλωμάτων τεμαχισμού είναι : Συμβατική τριών επιπέδων κλειστού κυκλώματος σύνθλιψης και λείανσης με ραβδόμυλους και σφαιρόμυλους Αρχική σύνθλιψη και αυτογενής λείανση Η αρχική συντριβή με τον αυτογενή μύλο που ακολουθείται με τη λεπτή λείανση σε έναν σφαιρόμυλο

27 Το μετάλλευμα πρέπει συχνά να συντριφθεί πρώτα στο ορυχείο, ειδικά εάν εξορύσσεται υπόγεια. Ένας μεγάλος θραυστήρας σαγονιών (48 "Χ" 36") ή ένας μεγάλος gyratory θραυστήρας μπορεί να παραγάγει κόκκους 5 ιντσών. Αυτό μεταφέρεται και αποθηκεύεται, κατά προτίμηση σε ένα σωρό αδρόκοκκου μεταλλεύματος, μπροστά από το δευτεροβάθμιο θραυστήρα ή τον αυτογενή μύλο άλεσης. Εάν η απόθεση περιέχει αρκετό σκληρό πέτρωμα, ένα αυτογενές ή ημι-αυτογενές κύκλωμα άλεσης επιλέγεται και ένας ενιαίος μεγάλος θραυστήρας μπορεί να είναι επαρκής (σχήμα).

28 Κύκλωμαλείανσηςμεημι-αυτογενείς (SAG) μύλους

29 Η εταιρεία Nordberg Inc. (1989) έχει αναπτύξει ένα υγρό σύστημα σύνθλιψης αποκαλούμενο Τεχνολογία Waterflush (WF). Το σύστημα ενσωματώνει έναν κωνικό θραυστήρα με ειδικές ασφάλειες, συνθετικά, και λιπαντικά ικανά να λειτουργήσουν με τις μεγάλες ροές του νερού. Η υγρή σύνθλιψη έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα : Μείωση μέχρι 25% της ενέργειας που καταναλώνεται από τα κυκλώματα τεμαχισμού Αύξηση μέχρι 50% τουρυθμούαπόδοσης τωνθραυστήρων Μέγιστη απολέπιση των συνθλιμμένων μεταλλευμάτων, με αξιοσημείωτη βελτίωση του αλέσματος με σφαίρες

30 Το νερό προστίθεται στον WF κωνικό θραυστήρα σε μια αναλογία που παράγει έναν πολφό στερεών 30-50%. Ο σημαντικός όγκος του ύδατος ξεπλένει τον υψηλής ποιότητας χρυσό (π.χ. χρυσός 22 καρατίων) μέσω του θραυστήρα και αποτρέπει οποιαδήποτε συγκέντρωση στις γραμμές παραγωγής. Οι εγκαταστάσεις σύνθλιψης πρέπει να περιλαμβάνουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά σχεδιασμού, προκειμένου να διατηρηθεί ένα υψηλό ποσοστό παραγωγής : Μια οθόνη μεταξύ των αρχικών και δευτεροβάθμιων θραυστήρων, για να λύσουν τα προβλήματα μιας πιθανής πλημμύρας Μαγνητικό διαχωριστή για την αφαίρεση του σιδήρου που βρίσκεται σε ελεύθερη κατάσταση Κεκλιμένα πατώματα και φρεάτια αντλιών για τον εύκολο καθαρισμό Φίλτρα σκόνης για να κρατήσουν το εργασιακό περιβάλλον καθαρό και να συμμορφωθούν με περιβαλλοντικούς κανονισμούς για την εκπομπή της σκόνης

31 Εκτός από τις εγκαταστάσεις τεμαχισμού, οι μύλοι χρυσού περιλαμβάνουν τα εξής: Το κύκλωμα διαχωρισμού των μεταλλικών ενώσεων κυανιδίου Τομέας διαχωρισμού υγρών στερεών και / ήσύστημα ανάκτησης χρυσού από διάλυμα Τομέας τήξης και καθαρισμού του χρυσού Τομέας εντοιχιζόμενων τμημάτων

32 ΑΝΑΚΤΗΣΗ ΧΡΥΣΟΥ Για την ανάκτηση του χρυσού ή άλλων πολύτιμων μετάλλων από το πλέγμα των ορυκτών και ιδιαίτερα των σουλφιδίων απαιτείται φρύξη, οξείδωση ή κυάνωση. Η επιλογή μεθόδου κατεργασίας και ο βαθμός διαχείρισης των αποβλήτων καθορίζουν τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της μεταλλουργίας Au. Το συμπύκνωμα σιδηροπυρίτη / ήκαι αρσενοπυρίτη που παράγεται κατά την κατεργασία είναι αυτό που κύρια περιέχει τον εκμεταλλεύσιμο χρυσό, το οποίο όμως είναι δυσκατέργαστο και επιβάλλεται έτσι η διάσπαση του πλέγματος των ορυκτών με στόχο την απελευθέρωση και ανάκτηση του Au του οποίου το ποσοστό κυμαίνεται, με τη μέθοδο της οξειδωτικής κατεργασίας από 4 έως 99%.

33 Διάγραμμα κατεργασίας του συμπυκνώματος σιδηροπυρίτη για την ανάκτηση χρυσού και αργύρου με τη μέθοδο της οξειδωτικής εκχύλισης υπό πίεση της Sherritt Gordon

34 Υδατική οξείδωση υπό πίεση: Μετά την οξείδωση υπό πίεση και θερμοκρασία ο πολφός του συμπυκνώματος των ορυκτών οδηγείται στο τμήμα έκπλυσης / πάχυνσης και κατόπιν στο τμήμα κυάνωσης. Η εκχύλιση γίνεται σε ph 10.5 περίπου με αραιό διάλυμα κυανιούχου νατρίου, ενώ ταυτόχρονα προστίθεται ενεργός άνθρακας, που στην επιφάνεια του προσροφά τα κυανιούχα σύμπλοκα του Au και εισάγεται στο τμήμα αποφόρτισης και ηλεκτρολυτικής ανάκτησης του Au. Η αποφόρτιση γίνεται με διαλύματα HCl, NaOH και NaCN. Μετά την αποφόρτιση το διάλυμα υποβάλλεται σε ηλεκτρόλυση για ανάκτηση του Au, ενώ η ρύθμιση του ph γίνεται με προσθήκη πολφού ασβεστόλιθου και ασβέστου, όπου σε ph περίπου 10 επιτυνχάνεται η εξουδετέρωση του αρσενικούχου όξινου διαλύματος στο στάδιο έκπλυσης / πάχυνσης με την καθίζηση ιόντων As σε ενώσεις του Fe (άμορφος σκορδίτης), ενώ ο υπόλοιπος σίδηρος και άλλα μέταλλα καθιζάνουν σαν υδροξείδια. Ένα άλλο τμήμα του As καταβυθίζεται με τη μορφή του κρυσταλλικού σκορδίτη. Ο αποφορτισμένος ενεργός άνθρακας μετά από αναγέννηση της ενεργότητας του επανατροφοδοτείται στο κύκλωμα της κυάνωσης, ενώ η υδατική φάση που αποστραγγίζει στη λεκάνη απόθεσης επιστρέφει στο παραγωγικό κύκλωμα.

35 Φρύξη: Είναι διαδικασία εκείνη κατά την οποία τα θειούχα μεταλλεύματα υποβάλλονται σε σταδιακή θέρμανση η οποία μπορεί να γίνει σε κενό ή σε αδρανή ατμόσφαιρα ή να είναι οξειδωτική, αναγωγική οξειδωτική, θειωτική ή χλωριωτική. Κατά την φρύξη παράγεται Αs2O3 και SO2 γεγονός που επιβάλλει αυστηρό έλεγχο της παραγωγικής διαδικασίας για την ελαχιστοποίηση του κινδύνου ρύπανσης του περιβάλλοντος από τις εκπομπές των παραπάνω αερίων. Η περιβαλλοντική διαχείριση επιβάλλει στην περίπτωση αυτή την χρήση μεθόδων για σταθεροποίηση των ενώσεων του αρσενικού και θείου, τον σχηματισμό με άλλα λόγια ορυκτών αρσενικού και θειούχων ή θειικών ενώσεων.

36 ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΤΗΣ ΒΑΡΥΤΗΤΑΣ Αν και η έκπλυση (extraction) του χρυσού με διάλυμα κυανιδίου είναι μια πολύ αποδοτική διαδικασία, η ανάκτηση όσο το δυνατόν περισσότερου χρυσού από τη συγκέντρωση με τη βοήθεια της βαρύτητας (πριν από την έκπλυση με κυανίδιο) έχει σημαντικά οικονομικά πλεονεκτήματα. Αυτά είναι: Μειωμένο μέγεθος των εγκαταστάσεων έκπλυσης (extraction), δεδομένου ότι το κύκλωμα αποφεύγει τον υπερβολικό χρόνο διάλυσης που απαιτείται για τους μεγάλους κόκκους χρυσού Αποκατάσταση των μη καθαρών κόκκων χρυσού που μπορούν να αντισταθούν ή να επιβραδύνουν τη διάλυση με κυανίδιο Αποταμίευση στην κατανάλωση αντιδραστηρίων Κανένα σημαντικό κλείδωμα του χρυσού πίσω από τη γραμμή παραγωγής των μύλων

37 Σύγκριση του ανακτηθέντος χρυσού με τη διαδικασία της κυανοποίησης ( ) σε σχέση με την ανάκτηση του με τη μέθοδο της βαρύτητας, ακολουθούμενη από κυανοποίηση ( ).

38 ΚΥΑΝΩΣΗ Προαερισμός Ηπροαέρωσητουπολφού(Σχήμα) μπορεί να απαιτηθεί εάν το μετάλλευμα περιέχει ακανόνιστα ποσοστά ενώσεων- καταναλωτών οξυγόνου. Η υπερχείλιση των κυκλώνων πρέπει να πυκνωθεί από 35% στερεά σε 50%, και ο πυκνωμένος πολφός πρέπει να αεριστεί σθεναρά σε ph σε Pachucas* ή σε δονούμενες δεξαμενές. *Pachucas : επίσης γνωστή ως δεξαμενή Brown, είναι αντιδραστήρες διαλυμάτων με χρήση στήλης φυσαλίδων που χρησιμοποιούνται ως αντιδραστήρες έκπλυσης με ανάδευση στην εξαγωγική υδρομεταλλουργία. Τα pachuca είναι μια μεγάλη, κυλινδρική δεξαμενή με κωνικό πάτο (έως 16m συνολικό ύψος και 10m διάμετρο). Ο συμπιεσμένος αέρας εξάγεται από το κάτω μέρος της δεξαμενής για να αναδεύσει το πολφό του μεταλλεύματος και να το διατηρήσει σε δόνηση

39 Προαερισμός του πολφού πριν την κυάνωση

40 Το κύκλωμα έκπλυσης (extraction) Ο πυκνωτής πετυχαίνει την απαιτούμενη πυκνότητα του αλεσμένου πολτού του μεταλλεύματος. Μια αντλία, με ένα ελεγχόμενο ποσοστό ροής για να διατηρήσει το περιεχόμενο των στερεών σε ένα εύρος 44-48%, 48%, τροφοδοτεί τον πολφό από έναν καταρράκτη των δεξαμενών έκπλυσης. Η υπερχείλιση πυκνωτή επανατροφοδοτεί το κύκλωμα άλεσης. Ο πολφός από ασβέστη πρέπει να προστεθεί στον πυκνωτή με υποχείλιση για να διατηρηθεί το ph από 10.5 έως 10.6 κατά την διάρκεια της έκπλυσης με κυανίδιο. Τα Pachucas, χρησιμοποιούνται συχνά στους μύλους χρυσού, στα σημεία όπου η ροή του αέρα δημιουργεί διατάραξη και παρέχει οξυγόνο για την αντίδραση της κυάνωσης. Ένα σταθερό ρεύμα αναβράζοντος αέρα διατηρείται κάτω από τους προωθητήρες των δονούμενων δεξαμενών έκπλυσης. Κατά κανόνα, μακράς διάρκειας αντιδράσεις των 24 έως 28 ωρών επιτρέπονται για την διαδικασία της κυάνωσης. Τα δείγματα πολφού που λαμβάνονται από μια δεξαμενή ή ένα Pachuca πριν από το τελευταίο τρίτο του κυκλώματος αναλύονται για να ελέγξουν την πρόοδο του κυκλώματος έκπλυσης.

41 Διαχωρισμός υγρών στερεών Όταν η διαλυτοποίηση του χρυσού είναι πλήρης, το υψηλής ποιότητα διάλυμα πρέπει να χωριστεί από τα διαλυμένα στερεά εάν ο χρυσός πρόκειται να ανακτηθεί με υγροποίηση ψευδάργυρου. Τα διαλυμένα στερεά πρέπει να πλυθούν λεπτομερώς για να ελαχιστοποιήσουν οποιαδήποτε απώλεια διαλυμένου χρυσού. Η αντίρροπη μετάγγιση (CCD : Counter Current Decantation) σε μία σειρά πυκνωτών έχει ως σκοπό να παρέχει μέσω του στερεού-υγρού διαχωρισμού, λεπτομερή πλύση των στερεών (Σχήμα 3.8). Με μια σειρά πυκνωτών, τα στερεά πλένονται καθώς ρέουν από το πρώτο στο τελευταίο πυκνωτή. Τα υπερχειλισμένα διαλύματα αντλούνται και προωθούνται από τον τελευταίο στον πρώτο πυκνωτή

42 Σε ένα σύστημα CCD, τα ακόλουθα χαρακτηριστικά σχεδιασμού πρέπει να παρασχεθούν: Παράκαμψη σωλήνων για να αφαιρεθεί οποιοσδήποτε πυκνωτής, εάν χρειαστεί Μίξη των κιβωτίων που τροφοδοτούν τους πυκνωτές Εφεδρικές αντλίες για όλους τους πυκνωτές Πολλαπλά σημεία προσθήκης ιξώδους σε πυκνωτές που διοχετεύουν εκπλύματα (που εγκαθίστανται με τη μίξη των διαφραγμάτων) Απότομη κλίση των πατωμάτων για τον εύκολο καθαρισμό Η διαδικασία τσιμεντοποίησης ψευδαργύρου Merill Crowe αποτελείται από τέσσερα βασικά βήματα: Καθορισμός του καλύτερου διαλύματος κυανιδίου Εξαέρωση Προσθήκη σκόνης ψευδαργύρου και αλάτων Ανάκτηση χρυσού, σύμφωνα με τη παρακάτω αντίδραση: Zn + NaAu(CN)2 + H2O + 2NaCN Au + NaZn(CN)4 + NaOH + 0.5H2

43 Διάγραμμα άλεσης χρυσού με CCD και Merill Crowe μέθοδο τσιμεντοποίησης ψευδαργύρου.

44 ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΗ ΑΝΑΚΤΗΣΗ ΧΡΥΣΟΥ (Electrowinning, EW) Η ηλεκτρολυτική ανάκτηση του χρυσού, από ένα αραιό χρυσοφόρο διάλυμα που αναπτύχθηκε από την εταιρεία Zadra, η οποία πρότεινε και δοκίμασε ένα θάλαμο καθόδου κατασκευασμένη από ίνες χάλυβα. Η εκτενής επιφάνεια της καθόδου επέτρεψε ένα αποδεκτό ποσοστό χρυσού μέσω ηλεκτρόλυσης από το αραιό χρυσοφόρο διάλυμα. Ένα σύγχρονο κύτταρο EW είναι ορθογώνιο, και έχει διαπερατές καθόδους με ίνες ατσαλιού και ανόδους από ανοξείδωτο πλέγμα ατσαλιού. Τα ηλεκτρόδια είναι τέτοιου μεγέθους έτσι ώστε να μπορουν να εγκατασταθούν άνετα κάτω από τις πλευρές και κατά μήκος του κατώτατου σημείου του κυττάρου, έτσι ώστε ο ηλεκτρολύτης υποχρεωτικά να διατρέξει μέσω των ηλεκτροδίων. Οι φορτωμένες κάθοδοι χρυσού μπορεί να περιέχουν 70-75% Au και 10-15% Ag, ενώ το υπόλοιπο είναι ίνες χαλκού και ατσαλιού. Για να υπάρξει φιλτράρισμα με τη βοήθεια της φωτιάς του ανακτημένου χρυσού, γεμίζεται ένα ρηχό δοχείο με νιτρικό άλας νατρίου 30%, βόρακας (borax) 40%, και πυρίτιο 30% (όλα επί % του βάρους των καθόδων). Το νιτρικό άλας νατρίου (NaNO3) οξειδώνει τα βασικά μέταλλα και συνδυάζεται με το πυρίτιο (SiO2) γιαναχαμηλώσειτηθερμοκρασίατήξηςτουμίγματος. Ο βόρακας (borax) (Na2B4O7) με τη μορφή όξινου διαλύματος διαλύει τα μεταλλικά οξείδια και χαμηλώνει επίσης τη θερμοκρασία της τήξης του μίγματος (charge). Το πυρίτιο συνδυάζεται με το βόρακα (borax) και συμβάλλει στη διάλυση των μεταλλικών οξειδίων.

45 Κύτταρο electrowinning MINTEC με καθόδους από ίνες ατσαλιού. Το μίγμα (1:1 κάθοδος / ροή) τοποθετείται σε μια χοάνη πυριτίου-καρβιδίου μέσα σε φούρνο γκαζιού, ο οποίος είναι σε κλίση, και θερμαίνεται έως τους 1093 C. Μετά το λιώσιμο, παραμένει εκεί για περίπου 1,5 ώρα και χωρίζεται σε δύο λιωμένες φάσεις, σκουριά και ράβδους. Αφού απομακρυνθεί η σκουριά, η ακατέργαστη ράβδος καθαρίζεται περαιτέρω σε χοάνες αργίλου.

46 ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

47 Παγκόσμια παραγωγή εξόρυξης, αποθέματα, και βασικά αποθέματα : Τα κατ εκτίμηση αποθέματα της Νοτίου Αφρικής έχουν μειωθεί αξιοσημείωτα βάση των πληροφοριών της ίδιας της χώρας. Επίσης, και τα βασικά αποθέματα της Βραζιλίας, Κίνας, Δομινικανική Δημοκρατία, Γκάνα, Καζακστάν, και Περού είχαν αναθεωρηθεί, βάση τελευταίων πληροφοριών. Από τους τόνους χρυσού που συνολικά εξορύχθησαν, το 15% εκτιμάται ότι έχει χαθεί, χρησιμοποιούμενο σε διεργασίες διαλυτικών βιομηχανιών ή αλλιώς μη επανακτήσιμος ή μη υπολογίσιμος. Από τους εναπομείναντες τόνους, υπολογίζεται πως οι είναι επίσημα αποθέματα δεσμευμένα σε κεντρικές τράπεζες και περίπου τόνοι κρατούνται, ιδιαιτέρως, ως νόμισμα, ράβδοι και κοσμήματα Παγκόσμια αποθέματα : Τα συνολικά παγκόσμια αποθέματα χρυσού εκτιμώνται στους τόνους, εκ των οποίων το 15% έως 20% είναι παραπροϊόν. Η Νότιος Αφρική έχει περίπου το μισό ποσοστό του συνολικού παγκόσμιου αποθέματος, και Βραζιλία και Η.Π.Α. έχουν το 9% έκαστος. Μερικοί από τους 9000 τόνους αποθεμάτων,οι Η.Π.Α. τους ανακτά ως παραπροϊόν χρυσού.

48 ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΗ ΤΙΜΗΣ ΧΡΥΣΟΥ ΣΕ $ / ΟΥΓΓΙΑ ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΗ ΤΙΜΗΣ ΧΡΥΣΟΥ ΣΕ $ / ΟΥΓΓΙΑ Διακύμανση της τιμής του χρυσού κατά τα έτη

49 e ΑΠΟΘΕΜΑΤΑ (ουγγιές) ΒΑΣΙΚΑ ΑΠΟΘΕΜΑΤΑ (ουγγιές) 1/ Η.Π.Α / ΑΥΣΤΡΑΛΙΑ / ΚΑΝΑΔΑΣ / ΚΙΝΑ / ΙΝΔΟΝΗΣΙΑ / ΠΕΡΟΥ / ΡΩΣΙΑ / Ν. ΑΦΡΙΚΗ / ΛΟΙΠΕΣ ΣΥΝΟΛΟ Παγκόσμια παραγωγή χρυσού (ουγγιές) κατά τα έτη 2001 και 2002 Υποσημείωση : eκατ εκτίμηση

50 ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ Η.Π.Α. 700 ΑΥΣΤΡΑΛΙΑ ΟΥΓΓΙΕΣ ΧΩΡΕΣ ΚΑΝΑΔΑΣ ΚΙΝΑ ΙΝΔΟΝΗΣΙΑ ΠΕΡΟΥ ΡΩΣΙΑ Ν.ΑΦΡΙΚΗ ΛΟΙΠΕΣ Παγκόσμια παραγωγή χρυσού 2001.

51 ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΠΑ 700 ΑΥΣΤΡΑΛΙΑ ΟΥΓΓΙΕΣ ΧΩΡΕΣ ΚΑΝΑΔΑΣ ΚΙΝΑ ΙΝΔΟΝΗΣΙΑ ΠΕΡΟΥ ΡΩΣΙΑ Ν.ΑΦΡΙΚΗ ΛΟΙΠΕΣ Παγκόσμια παραγωγή χρυσού 2002.

52 Παραγωγή σε εκατομμύρια ουγγιές Χρονική κατανομή παραγωγής χρυσού στο κράτος της Ν.Αφρικής και σε παγκόσμιο επίπεδο

53 Παραγωγή σε εκατομμύρια ουγγιές Χρονική κατανομή της παραγωγής χρυσού στα κράτη των Η.Π.Α., Καναδά και Αυστραλίας.

54 Παραγωγή σε εκατομμύρια ουγγιές Χρονική κατανομή της παραγωγής χρυσού στα κράτη της Κίνας, Ρωσίας και Ουζμπεκιστάν