Если обогатительными методами или их комбинацией не удается получить кондиционные концентраты, применяется гидро- или пирометаллургическая доводка. Гидрометаллургическая доводка — это выщелачивание вредных компонентов из черновых концентратов, например фосфора или кремнезема из железных, марганцевых, вольфрамовых концентратов. Комбинированные схемы, в которых последовательно применяются различные методы, позволяют наиболее полно извлекать ценные компоненты из минерального сырья; комбинированные процессы дают наиболее высокую чистоту концентратов.
Технологию переработки соответствующих руд, схему минералургии определяют история образования месторождения, химия и физика процессов кристаллизации рудного тела — как говорят геологи, генезис месторождения — и связанный с этим парагенез минералов и элементов. Более того, генезис руды определяет концентрацию минералов, их взаимное прорастание, вкрапленность, а следовательно, схему рудоподготовки, последовательность методов обогащения, всех технологических операций.
По существу, природные и технологические процессы подчиняются одним и тем же физическим и химическим законам с той разницей, что в природе они могут протекать тысячелетиями до установления термодинамического равновесия, а в технологических процессах время зависит от производительности аппаратов.
Различным генетическим типам месторождения присущи определенные процессы природной концентрации элементов и минералов.
Гравитационные свойства минералов играют решающую роль при образовании осадочных месторождений — россыпей всех видов. Магматические процессы являются некоторым аналогом пирометаллургических, по происходят при высоких давлениях. К собственно магматическим относятся процессы непосредственной кристаллизации минералов из магмы.
Концентрация элементов в природе связана главным образом с процессами гравитации, выщелачивания, фильтрации, осаждения, сорбции, сублимации (возгонки), плавления и кристаллизации. Эти процессы имеют определенные технологические аналоги, но их значение существенно различно в геологии и минералургии.
Из большого числа известных в природе минералов в промышленных месторождениях встречаются лишь несколько сот. Для технологии обогащения руд представляют интерес минералы, содержащие ценные компоненты, и минералы вмещающих пород. Таких минералов (не считая разновидностей) насчитывается около 250.
При переработке минерального сырья существенны не только отдельные свойства минералов, но и их сочетания, а также крупность частиц. Далее мы покажем, какие физические свойства можно использовать при обогащении смеси минералов, в каком диапазоне крупности «работают» те или иные обогатительные процессы и аппараты.
Люди гибнут за металл
Твой блеск и жадный, и усталый,
Металл проклятый, символ зла!
Э, благородные металлы,
Неблагородные дела!
Самородки
Подцарство самородных минералов, состоящих из атомов одного сорта металлов или неметаллов, самое малочисленное. Из металлов промышленное значение имеют благородные — золото, серебро, платиноиды и их сплавы. Самородное железо встречается в метеоритах. Из неметаллов важнейшими являются модификации углерода: уголь, графит и алмаз. До сих пор добывается и самородная сера.
Когда люди освоили огонь и научились плавить металл, на смену каменному веку пришел бронзовый. Самородки меди и золота встречались во многих местах земного шара, сравнительно легко извлекались из россыпей и обладали многими ценными для человека свойствами. Из них можно было выковывать оружие и другие предметы. Потребность в них быстро росла. Особую ценность приобрело благородное, нержавеющее золото, которое на многие века стало предметом неистовой страсти и раздора людей. Сколько пота и крови было пролито ради золота, ставшего эквивалентом всех ценностей. «Золотая лихорадка», время от времени трясущая целые государства, бросала на поиски золота десятки тысяч людей. Буквально по зернышку были выбраны более или менее заметные крупинки желтого металла. Сначала его собирали вручную. Жители Африки, например, складывали крупинки золота, найденного в низовьях Голубого Нила, в трубочки перьев. Особенно богаты крупнозернистым золотом были нынешние территории Перу и Колумбии в Южной Америке.
Золото инков
Империя инков существовала к западу от Аид в XIII–XVI вв., не зная ни торговли, ни денег. Инки поклонялись своим богам и императору «Великому Инке», которого считали сыном Солнца. Золото не имело никакой цены — оно было священно, принадлежало Великому Инке и собиралось в храмах.
Великий Инка Хуайна-Капак перед смертью разделил свою империю на две части: южную со столицей Куско отдал сыну Хуаскару, северную с городом Кито сыну Атауальпе. Между братьями немедленно вспыхнула яростная вражда. Атауальпа предательски напал на Хуаскара, взял его в плен и заковал в цепи. Он ждал подхода своего полководца Руминьяуи, чтобы во главе объединенных войск войти в поверженную Куско.
Именно в это время на побережье высадился со своими солдатами Франциско Писарро, испанский конкистадор, «рыцарь золотого меча», назначенный испанским королем Карлом V губернатором Перу.
Писарро пригласил Великого Инку Атауальпу на пир. Атауальпа, подчеркивая свое миролюбие и доверие, прибыл в золотых носилках на главную площадь города Кахамарки, занятого конкистадорами. Великий Инка и его вельможи явились без оружия. Испанцы сразу набросились на гостей, перебили свиту. Атауальпа был заключен коварными завоевателями в собственном дворце в Кахамарке. У дверей комнаты Атауальпы встали испанские стражники.
— Дай мне свободу, чужеземец, — просил Великий Инка. — Я не сделал тебе ничего плохого.
— Свободу покупают, Ипка, — ответил однажды Писарро, — Я освобожу императора Атауальпу, когда он наполнит эту комнату золотом.
— На такую высоту? — Инка поднял руку. Красной линией, которая очерчивала стены комнаты на уровне его вытянутых вверх пальцев, обозначился объем около 30 кубических метров.
Посланцы Великого Инки понесли по всей империи цветные шнурки с узелками — приказ Атауальпы собирать золото.
Никто не оспаривал воли правителя. Груда драгоценного металла росла, но через два месяца комната еще не была заполнена золотом.
— Подожди еще, — умолял Ипка, — уже все дороги, ведущие в Кахамарку, забиты носильщиками! Они сгибаются под тяжестью золота.
— А ты знаешь, Инка, что твой брат Хуаскар тоже не отказался от своих прав на перуанский трон? Его послы обещали выкупить трон за цену более высокую. Они хотят заполнить эту комнату до самого потолка, если мы освободим Хуаскара…
Несколько дней спустя Хуаскар был убит в тюрьме Куско по приказу Атауальпы. А комнату Инки заполнили золотом, как было обещано. Писарро стал владельцем сокровища, какое не снилось ни одному европейскому монарху.