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
|