Золото. Когда гравитация не работает⁠⁠

Шлиховое золото крупностью -0.25 мм.

Природное шлиховое (россыпное) самородное золото благодаря своей высокой плотности (14,5-19,2 г/см3), резко контрастирующей с плотностью породообразующих (2,6-3,5 г/см3) и большинства рудных (4,0-7,0 г/см3) минералов, эффективно отделяется от последних как на простых, так и на весьма сложных обогатительных устройствах (начиная от старательского лотка и заканчивая концентрационным столом) общий принцип работы которых основана на разделении свободных частиц по плотности в жидкой среде (водно-гравитационная схема).

Если все предельно упростить, то это Закон Стокса, известный из школьного курса физики в действии: при прочих равных условиях скорость погружения частицы шарообразной формы в жидкости (в данном случае в воде) под действием гравитации (или движения под действием центробежной силы в центробежных концентраторах) тем больше, чем больше квадрат ее радиуса и плотность слагающего ее материала (тут конкурент у золота только металлы платиновой группы).

На практике, золотосодержащие «пески» (на самом деле песчано-гравийно-галечные с глиной отложения), содержащие частицы золота (шлиховое золото) дезинтегрируются в водной среде, а полученная пульпа подается на устройство в котором с помощью конструктивных ухищрений создается неоднородный поток, с участками как турбулентного, так и ламинарного течения. В потоке происходит очень эффективная сепарация частиц по размеру и плотности - легкие минералы песчано-гравийной размерности уносятся потоком во взвешенном состоянии, легкая же галька путем перекатывания (сальтации), а тяжелые минеральные частицы, включая золото, накапливаются, образуя тяжелый концентрат. Доводка концентрата после предварительной классификации по крупности (помним, Закон Стокса – квадрат радиуса!) на лотке, концентрационном столе, центробежном концентраторе, спиральном классификаторе etc. позволяет получить практически чистое от механических примесей тяжелых минералов шлиховое золото, при условии что крупность его превышает 40 микрон (0,04 мм).

Оцените эффективность процесса – за смену в промывочный прибор с самым простейшим шлюзовым узлом обогащения экскаватором или погрузчиком ковш за ковшом подают 1,5 тыс. м3 породы и в конце смены «снимают» полведра или полтора куба концентрата из которого в ходе не очень обременительных манипуляций получают от 0,5 до 3,0 кг шлихового золота.

И все бы хорошо, но есть один нюанс (с). Частицы тяжелых минералов (силикатов, оксидов, сульфидов) имеют, в своем большинстве, субизометричную форму. А частицы золота, вследствие разных причин, в том числе не в последнюю очередь уникальной мягкости и ковкости – уплощенную, в т.ч. до тонких пластинок и чешуек. К ним закон Стокса не применим. Поэтому обогатители оперируют таким понятием, как гидравлическая крупность или «равнопадаемость». Иными словами, тонкая пластинка золота размером 1 мм в поперечнике будет тонуть в воде с меньшей скоростью, чем кубик пирита с ребром в тот же 1 мм, хотя плотность его всего 5,0 г/см3.

Отсюда возникает проблема так называемых труднообогатимых или «черных» концентратов – самое уплощенное, «рваное» или находящееся в сростках с легкими минералами золото, которое в большем или меньшем количестве присутствует в любой россыпи на определенной стадии обогащения/доводки образует с тяжелыми минералами смесь, принципиально не разделимую водно-гравитационным способом: