Bevezetés
Az elmúlt években a környezetünkért érzett felelősségből adódóan, míg,
különösen napjainkban, a gazdasági problémák kapcsán is egyre nagyobb
figyelmet kapnak ismét a nyersanyagok, ezek közül is kiemelten a
nemesfémek, ritkaföldfémek kutatása, kitermelése, előkészítése és
feldolgozása. Az arany, a „misztikus” fém, amelynek birtoklása
gazdagságot jelent, évezredeken át felkeltette, és ma is felkelti az
emberek érdeklődését, megmozgatja fantáziájukat. Naponta hallunk az
aranyár emelkedéséről, de érdeklődve figyeljük azt is, hogy földrajzi
régiónkban, a Kárpát-medencében tervezett aranybányászat milyen
terhelést jelenthet a környezetre (tíz évvel ezelőtt már
megtapasztalhattuk), a civilizáció emlékeinek megőrzésére, és nehezen
tudunk eligazodni az egymásnak sokszor ellentmondó hírek között.
Ajándék vagy átok az arany? Veszélyes vagy nem veszélyes az arany
bányászata és előkészítése? Természetesen nem egyszerű a válasz, erre
a tanulmány sem vállalkozik, csak az arany bányászatával, az
alkalmazott kinyerési technológiával kapcsolatos ismereteket próbálja
összegyűjteni, és közérthető formában közreadni. ű
Gazdasági menedék és tartalékvaluta
Az arany az egyik legősibb felhasznált természetes anyag, amelynek
felkutatását és kitermelését az ember már az írásos történelem előtti
időkben megkezdte. Ehhez valószínűleg több tulajdonság együttesen
járult hozzá: kihívó sárga fénye az ékszerek fontos jellemzője,
ellenáll a korróziónak, ez a tartósság, értékállóság biztosítéka;
könnyen kohósítható és formázható, ez a sokoldalú felhasználás egyik
alapja; nagy fajsúlya miatt kis helyen is elrejthető. Ehhez a modern
időkben újabb tulajdonságok kerültek előtérbe, például az igen jó
elektromos vezetőképesség és a különböző hullámhosszú elektromágneses
hullámok nagyfokú visszaverő képessége.
Mindezek ellenére az arany nem került volna az
állandó figyelem és érdeklődés középpontjába, ha nem volna hagyományos
kincsképző, értékmérő szerepe is. Ennek köszönhető, hogy igen hosszú
ideig – az ezüsttel és rézzel együtt – az arany volt a legtöbb
kultúrában a pénzrendszer alapja és biztosítéka. Birtoklásáért – akár
napjainkban az energiaforrásokért – háborúk folytak. A XX. század
közepéig az arany fedezet volt a papírpénzre áttérő gazdaságok által
kibocsátott pénzjegyre. Ezt a fontos értékmérő szerepet erősítette meg
az IMF alapítását is előíró 1944-es Bretton Woods-i egyezmény, amely
akkor az USA dollár és az arany árparitását is rögzítette 35 USD/uncia
értéken. Ettől a paritástól 1971-ben szakadt el az Egyesült Államok,
ettől kezdődően az aranyár dollárban folyamatosan emelkedett, s a
csúcsot a második olajválság hatására 1980-ban érte el, 850 USD/uncia
szinten. A politikai és gazdasági helyzet
megszilárdulásával az arany iránti kereslet, így az ár is tartósan
visszaesett, a kisebb fellendüléseket – körülbelül öt-nyolcéves
ciklusokban – visszaesések követték.
2002-től az arany USA dollárban mért ára monoton
emelkedik, és ez az emelkedés a 2008-as gazdasági válság hatására
szinte exponenciális üteműre váltott, mára beteljesítve az arany
tartalékvaluta és tőkemenedék szerepét. Érzékeltetésül az arany
árváltozásának tízéves menetét mutatjuk be az 1.
ábrán, a BUX-index arányos változása mellett.
Érc és fém –
az arany megjelenési formái és dúsulása
Az arany a természetben alapvetően két típusban fordul elő: kőzetekben
kialakult dúsulásokként, illetve ezek lepusztulása után keletkezett
folyóvízi hordalékokban, ún. torlatok formájában. Az aranytartalmú
telérekben gyakran termésfém ásványként jelenik meg. Az így előforduló
aranyszemcsék mérete a néhány milliméterestől a mikrométeres
tartományig terjed. A szabad szemmel is látható nagyobb szemcsék
alkotta dús ércek kitermelése már évezredek óta tart, a felszínközeli
zónákban mára ezek a lelőhelyek már világszerte kimerültek. A ma is
működő legjelentősebb kitermelőhelyeken az érctermelés a mikrométeres
szemcseméretű aranyércekből folyik.
A gazdaságosan kibányászható aranyércek minimális
fémtartalma számos tényezőtől együttesen függ: a lelőhely méretétől,
az arany ásványtanától, a fémpiaci kereslet-kínálat alakulásától. Ma
akkor tekintünk egy kőzetet gazdaságosan bányászható aranyércnek, ha
szilárd kőzet esetén aranytartalma tonnánként néhány gramm (ppm).
Folyóvízi hordalékokban ez az érték köbméterenként néhány tized gramm
arany.
Az aranynak húsznál több szulfid, tellurid,
szelenid ásványa is van, és bizonyos szulfid ásványok (például pirit)
kristályrácsába beépülve is megtalálható. Savakban nem oldható, a
természeti folyamatokban klorid komplexként való mobilitásának van
jelentősége. Technológiai folyamatokban más komplexképző anyagokhoz
kapcsolódva mozgatható (cianid, tiourea, tioszulfát, tiocianát).
A világon ma kb. 2500 tonna fémaranyat termelnek
évente. A legjelentősebb termelő országok jelenleg: Kína, Egyesült
Államok, Ausztrália, Oroszország és Dél-Afrika, amelyek együttesen a
világtermelés kb. 50%-át adják. Az európai országok (Oroszország
nélkül) aranytermelése a világranglistán nem jelentős (1,2%), de az
elmúlt évtizedben dinamikusan, 250 %-kal emelkedett (1. táblázat).
A tradicionális európai termelők – Spanyolország, Franciaország –
lelőhelyein megszűnt a bányászat, de más országok léptek be.
Ezek közül ki kell emelni Törökországot, ahol
korábban több mint egy évtizedig folyt a vita az aranyérctermelés
engedélyezéséről, illetve Svédországot és Finnországot, ahol az
aranyérc termelése és feldolgozása egyúttal Európa legmagasabb
színvonalú környezetgazdálkodásába illeszkedve folyik.
ország |
tonna fém |
Törökország |
26,3 |
Svédország |
11,1 |
Bulgária |
4,2 |
Finnország |
4,1 |
Lengyelország |
0,9 |
Románia |
0,5 |
Szlovákia |
0,2 |
összesen |
47,3 |
1. táblázat • 2008. évi termelési adatok
(forrás: URL3)
Hazai aranyérctermelésünk a recski ércbánya 1979-es
leállítása óta nincs. Számos lelőhelyünk ismert (2.
ábra), kettő közülük (Recsk mélyszint, Recsk Lahóca)
bányászatra kész ismeretességi állapotban van.
A recski Lahóca ásványvagyonának fém összértéke ma
meghaladja az 500 Md forintot, így a hazai aranyérctermelésre
vonatkozó döntések nem csupán a környezetgazdálkodás elvi jelentőségű
kérdéseit, de a nemzetgazdaság stratégiai lehetőségeit is komolyan
érintik.
Ércből fém –
aranyérc-feldolgozási technológiák
Az arany közvetlenül használható formában nagyon ritkán fordul elő. A
történelmi időkben a Kárpát-medencében és Erdélyben Verespatak
környékén is találtak néha több tíz kilogrammos aranyrögöket. Korábban
a termésarany-tartalmú telérek és szabadarany-tartalmú torlatok
kitermelése jelentette az aranytermelést, de mára ezek a telepek
kimerültek. Ma a világ termelésének több mint 90%-át alacsony (0,5–10
ppm) aranytartalmú érctelepek bányászati kitermelése és feldolgozása
adja.
A termésarany-tartalmú telérek, aranytorlatok
előkészítése egyszerű fizikai módszerekre épült. Az érces kőzetet
előbb aprították, majd az arany szemcseméretétől függően 0,5–0,2 mm
alá őrölték. A felőrölt ércből az aranyat a kísérőkőzet eltérő
sűrűsége alapján (ρAu=19,3 kg/dm3, ρkőzet=2,7–3,2 kg/dm3) széreken,
csatornákon leválasztották. A leválasztás során nyert „nehéz”
féltermékből az aranyat higany felhasználásával, amalgamálással
választották ki, majd az arany–higany amalgámból a higany
elgőzölésével nyerték ki a színaranyat.
Szulfidokhoz kötött aranyat flotációs eljárással
előállított ásványkoncentrátumból (főleg rézszulfidok, illetve pirit)
tűzi kohászati módszerekkel nyerik ki, és tisztítják.
A világ aranytermelésének több mint 90%-át adó
alacsony (0,5–10 ppm) aranytartalmú nem szulfidos ércekből az aranyat
ma mindenhol a világon ciános oldással nyerik ki.
Ma már meg kell említeni a különböző elektronikai
hulladékokból (televíziók, számítógépek, mobiltelefonok,
telefonközpontok) származó aranyvisszanyerést is, amely szintén a
ciános technológiára épül.
Cianid – a hírhedt vegyület
A cián nagyon egyszerű, szén- és nitrogénatomból álló, egy vegyértékű,
negatív összetett gyök. A természetben egyes élettani folyamatok,
mezőgazdasági termelés eredményeként is képződik (például a
kaszavatermesztés során). Gáz formában – HCN, hidrogéncianid – erősen
mérgező, oldott ionos vagy só formában – nátriumcianid (NaCN) és
káliumcianid (KCN) – kevésbé mérgező, veszélyes kémiai anyag. A
világon évente kb. 1,5 millió tonna ciánt állítanak elő, melynek több
mint 80%-át különböző vegyületek formájában a vegyipar (izocianátok,
műanyagok, nylon, akril, növényvédőszerek gyártása stb.) használja
fel. A bányászat az előállított ciántermékek kb. 18%-át használja fel,
döntően nátriumcianid formájában.
A cián talán az egyik legrosszabb hírű vegyület a
világon, elsősorban a II. világháborúban a gázkamrákban is használt
Zyklon-B (HCN) gáz és egyéb, a vegyi hadviselés során történt
alkalmazások miatt.
A sokféle cianidvegyület közül a legkevésbé
oldható, stabil vegyületek a ferricianidok. Kevésbé stabilak, gyenge
savakban disszociálódnak az alkáli és színesfémcianidok (például NaCN,
KCN, Au(CN)2, ún. WAD-cianidok) s a legagresszívebb,
gyorsan ható, mérgező hatásúak (szabad cianidok, pl. HCN).
Cianidot alkalmazó
aranyérc-feldolgozási technológiák
A bányászatban két területen használnak ciánt: kis mennyiségben
szulfidos (réz-, cink-, ólom- stb.) ércek flotációs dúsítása során,
jelentősebb mennyiségben az aranybányászatban, az arany kioldására.
A cián fémekre gyakorolt hatását (fémek oldása)
Johann Konrad Dippel és Heinrich Diesbach fedezte fel 1704-ben
„berlini kék” (vas-ferrocianid) előállításával. Az arany ciános
oldásáról a legkorábbi írásos dokumentum Carl Wilhelm Scheele svéd
kémikus 1783-ban közzétett tanulmányában található. Első ipari
alkalmazására 1889-ben Új-Zélandon került sor. Ezt követően gyorsan
terjedt az egész világon. A világ jelenleg működő 875
aranyérc-feldolgozó üzeme közül 460-ban használnak cianidos
technológiát (Mudder – Botz, 2001). Ez nem az egyetlen kioldásos
eljárás fémek ércből történő kinyerésére. Ismeretesek más
oldatkohászati módszerek is, amikor a vízben nem oldódó fémet a
hasznos ásványból, ércből különböző vizes „oldóközeg” (például
hígított kénsav, salétromsav stb.) alkalmazásával kioldják, és a
hasznosítandó fémet (szelektíven egy-egy fémet vagy több alkotót
egyszerre) a vizes fázisba „átviszik”. Ezt követően a vizes fázisból a
hasznos komponenseket szelektíven, egymást követően, különböző
eljárásokkal (kicsapatás, ioncserélő gyanták és folyadékok,
folyadék-folyadék extrakció, aktív szén stb.) kivonják.
A cianidos aranyérc-kilúgzási technológiák során az
arany az alábbiak szerint cianid komplex (AuCN, aranycianür)
formájában oldódik, más komponensek szilárd fázisban maradnak:
nátrium-cianid alkalmazásával
4Au+8NaCN+O2+H2O–4NaAu(CN)2+4NaOH
(nátrium-aranycianür);
kálium-cianid alkalmazásával
4Au+8KCN+O2+H2O–4KAu(CN)2+4KOH
(kálium-aranycianür).
Hasonlóan oldódik néhány más fém (például Cu, Zn)
is, ezek nagy mennyiségű jelenléte esetében a cianidos technológiát
nem alkalmazzák, vagy a színesfém-szulfidok leválasztása (flotáció)
után kerülhet sor az arany ciános kinyerésére.
A bányászat során kitermelt aranytartalmú érc csak
nagyon ritkán kerül közvetlenül ciánozó
|