Anwendung der Geowissenschaften auf Australiens wichtigste Herausforderungen

Einführung

Stapel rechteckiger goldener Barren

Goldbarren. Quelle: Geoscience Australia

Gold ist eine sehr seltene Substanz, die nur ~ 3 Teile pro Milliarde der äußeren Erdschicht ausmacht (stellen Sie sich 1 Milliarde Smarties an einem Ort vor und nur 3 davon waren aus Gold!). Seine Seltenheit und seine physikalischen Eigenschaften haben Gold zu einer der wertvollsten natürlichen Ressourcen der Erde gemacht.

Wenn Gold in Gesteinen gefunden wird, ist es fast immer in einem reinen Zustand. Große Goldstücke werden Nuggets genannt und winzige Stücke werden als Goldstaub bezeichnet. Die gebräuchlichste Maßeinheit für Gold ist die Feinunze. Eine Feinunze Gold wiegt 31,1 Gramm.

Auch heute noch werden Erfolge mit Goldmedaillen belohnt und wir verbinden das Wort Gold mit Größe – wie in ‚golden rules‘ oder ‚good as gold‘. Gold war und ist ein sehr wichtiges Metall.

Eigenschaften

Ein Gestein, das hauptsächlich aus Goldmetall besteht

Natives Gold, R30017. Quelle: Geoscience Australia

Gold ist wie Eisen, Kupfer, Blei und Zinn ein Metall. Gold ist das einzige gelbe Metall und chemisch sehr stabil. Es verbindet sich nicht leicht mit anderen Substanzen und korrodiert oder trübt daher nicht. Aufgrund dieser Eigenschaft kommt es in der Natur fast immer als reines Gold vor. Dies wird als ’native Gold‘ bezeichnet. Dies bedeutete, dass die frühen Menschen das Gold sammeln und verwenden konnten, ohne das Metall aus einem Mineral schmelzen oder verfeinern zu müssen.

Ein Blatt Goldfolie in einem Rahmen, an eine Wand gelehnt

Ein Goldnugget von 5 mm Durchmesser kann durch Hämmern in eine Goldfolie von etwa 0,5 Quadratmetern expandiert werden. Quelle: Wikimedia Commons

Gold ist schwer – es wiegt über neunzehnmal mehr als Wasser und ist fast doppelt so schwer wie Blei. Wenn Sie genug Gold hätten, um einen Ein-Liter-Milchkarton zu füllen, würde er 19,3 Kilogramm wiegen. Das gleiche Milchvolumen wiegt nur ein Kilogramm.

Gold ist ziemlich weich. Es ist etwas härter als ein Fingernagel, aber nicht so hart wie eine Münze oder ein Glas. Gold kann, wie die meisten Metalle, in dünne Bleche gehämmert (formbar) oder in dünne Drähte gezogen (duktil) werden. Dies hat Gold für eine Vielzahl von Anwendungen, wie Schmuck und Elektronik, begehrt gemacht. Blattgold zum Beispiel ist Gold, das zu einem Blatt mit einer Dicke von weniger als einem Zehntel Millimeter geschlagen wurde. Es wird dann zum Beschriften von Ehrenrollen in Schulen oder zum Aufbringen von Gold auf Bilderrahmen und Ornamente verwendet. Eine Unze (31 Gramm) Gold kann zu einem durchsichtigen dünnen Blech von neun Quadratmetern geschlagen oder zu einem 80 Kilometer langen Draht herausgezogen werden!

efunden als natives Metall

Die Eigenschaften von Gold

Chemisches Symbol

Au (aus dem Lateinischen: aurum)

Relative Dichte

19,3 g/cm3

Härte

2.5-3 auf Mohs-Skala

Formbarkeit

Hoch

Duktilität

Hoch

Schmelzpunkt

1064° C

Siedepunkt

2970°C

Weiße Fliese mit braunen Streifen neben einem goldfarbenen Gestein mit Chalkopyrit.

Chalkopyrit-Streifen. Quelle: Geoscience Australia.

Es gibt eine Reihe von Mineralien, die häufig mit Gold verwechselt werden; sie werden oft ‚Fools Gold‘ genannt. Dazu gehören Pyrit (FeS2) und Chalkopyrit (CuFeS2). Sie können durch Kratzen von Gold unterschieden werden – das erzeugte Pulver (Streifen) ist schwarz. Wenn Gold zerkratzt wird, hat das Pulver eine goldene Farbe.

Verwendung

Verwendung Beschreibung

Geld

Gold wird seit jeher als Münze verwendet, aber nur sehr wenige Münzen werden heute aus Gold hergestellt. Mehr als die Hälfte des weltweiten Goldes wird von Regierungen und Banken gelagert. Institutionen und Einzelpersonen nutzen Gold auch als Vermögensspeicher. Um den Goldpreis heute zu überprüfen, siehe http://www.goldprice.com.au/

Schmuck

Obwohl reines Gold selten verwendet wird, da es zu weich ist, wird Gold oft mit anderen Metallen gemischt (legiert). Der Begriff ‚Karat‘ wird verwendet, um die Reinheit von Gold zu beschreiben und basiert auf insgesamt 24 Teilen. Reines Gold (100% Gold und sonst nichts) wird als 24 Karat bezeichnet. Bei 18 Karat Gold sind beispielsweise 18 der 24 Teile Gold und die restlichen 6 Teile sind ein anderes Metall wie Silber, Nickel oder Kupfer. Weißgold ist eine Legierung aus Gold mit Silber, Palladium, Nickel und Kupfer. Gelb-, Grün- und Rotgold werden durch Legieren von Gold mit Kupfer und Silber in unterschiedlichen Anteilen hergestellt.

Dekoration

Da Gold sehr dünn gewalzt werden kann und langlebig ist, wird es häufig zum Beschichten von Metall- oder Glasobjekten verwendet. Kleine Blattgoldblätter werden auch häufig für dekorative Buchstaben, Vergoldungen von Buchrändern und Bilderrahmen sowie zur Beschichtung religiöser Statuen verwendet.

Elektronik

Da Gold Strom leitet und duktil ist, wird es für die Verkabelung in Computern verwendet – von Mobiltelefonen bis zu Raketenwerfern. Gold ist sehr nützlich für Verkabelungen, die schwer zu reparieren sind, z. B. unter Wasser und im Weltraum, da es nicht korrodiert oder sich schnell abnutzt. Eine wichtige und wachsende Anwendung findet der Mechanismus und die Schaltung von Sicherheitsairbags in Kraftfahrzeugen.

Abschirmung

Lichtstrahlen passieren Gold nicht leicht, so dass es als Schutzschild gegen Hitze und Licht nützlich ist. Gebäude in tropischen Ländern haben manchmal einen transparenten Goldfilm an den Fenstern. Düsentriebwerke, Raumanzüge und Raumfahrzeuge sind oft mit Gold beschichtet, um Hitze und Blendung zu reduzieren. Aufgrund der wärmereflektierenden Eigenschaften von Gold wurde es als Filmbeschichtung auf der Mondlandefähre Apollo 14 verwendet, dem Fahrzeug, mit dem der Mensch zuerst auf dem Mond landete.

Gesundheit

Gold wird verwendet, um Zähne zu ersetzen oder zu reparieren und bei der Behandlung von Arthritis und anderen Krankheiten. Laser in Industrie und Medizin fokussieren mit goldbeschichteten Reflektoren die Lichtenergie.

Geschichte

Gold hat einen ganz besonderen Platz in der Geschichte der Menschheit. Es wurde seit der Antike geschätzt und war das erste Metall, das von Menschen verwendet wurde, mit einfachen Goldornamenten unter den frühesten bekannten Metallobjekten. In der Antike verbrachten Alchemisten ihr ganzes Leben damit, andere Metalle in kostbares Gold zu verwandeln. Im Jahr 5000 v. Chr. fanden die Ägypter Gold im Bett des Nils und verwendeten Tausende von Jahren lang Gold für Schmuckgegenstände. Als König Tutanchamun starb, war sein mumifizierter Körper teilweise mit Gold bedeckt, das noch glänzte, als es über 3000 Jahre später von Archäologen entdeckt wurde!

Reich verziertes, meist gold- und blaufarbenes, gestreiftes ägyptisches Kopfstück

Grabmaske von Tutanchamun. Quelle: Wikimedia Commons

Gold ist in vielen Mythen und Legenden vertreten. König Midas, König Salomo und Jason und die Argonauten waren alle legendäre Goldsucher. Sogar Märchen erwähnen oft goldene Gegenstände wie Eier oder Harfen, und die meisten Menschen haben vom goldenen Topf am Ende des Regenbogens gehört.Christoph Kolumbus war auf der Suche nach Gold, als er Amerika im 15.Jahrhundert entdeckte.

Gold spielte in Australien eine bedeutende historische Rolle. Im Jahr 1823 fand James McBrien Spuren von Gold in der Nähe von Bathurst, NSW. Frühe Goldfunde in Australien wurden jedoch von den Behörden vertuscht, aus Angst, dass alle Sträflinge, Soldaten und Beamten ihre Arbeit einstellen würden, um nach ihrem Vermögen zu suchen. Im Jahr 1841 fand Rev. WB Clarke ein Goldnugget in der Nähe von Cox’s River in den Blue Mountains, NSW. Als er Gouverneur Gipps das Gold zeigte, sagte der Gouverneur: „Legen Sie es weg, Mr. Clarke, sonst wird uns allen die Kehle durchgeschnitten!“. Erst zehn Jahre später, 1851, fanden Edward Hargraves (der gerade von den Goldfeldern in Kalifornien zurückgekehrt war) und seine Kollegen Gold in der Nähe von Bathurst. Diesmal wurde der Fund veröffentlicht und innerhalb eines Monats suchten tausend Männer nach Gold. Das Gebiet wurde Ophir genannt, nach der biblischen Geschichte über König Salomos Goldstadt.Dem Goldrausch in Bathurst folgten Entdeckungen in Victoria. Das Goldfieber zog Zehntausende von Einwanderern aus vielen Teilen der Welt in die australischen Kolonien. Ballarat und Bendigo in Victoria wurden zu wichtigen Goldstandorten. Im Jahr 1854 waren Goldgräber auf den Ballarat Diggings wütend auf das unfaire Bergarbeiterlizenzsystem. Sie kämpften gegen Soldaten in der berühmten Eureka Stockade Battle, der einzigen bewaffneten Rebellion in der Geschichte Australiens. In den frühen 1890er Jahren wurden in Coolgardie und Kalgoorlie in Westaustralien großartige Funde gemacht. Innerhalb von 10 Jahren nach dem Goldrausch nach Bathurst, Ballarat und Bendigo verdreifachte sich Australiens Bevölkerung auf mehr als eine Million Menschen. Goldfunde beflügelten die Entwicklung von Städten im Landesinneren, Kommunikation, Transport und Außenhandel. Obwohl Gold die Entwicklung Australiens ankurbelte, nahm seine Bedeutung während des größten Teils des 20.Jahrhunderts ab, da andere Mineralien von größerer wirtschaftlicher Bedeutung wurden. Es erlebte in den 1980er und 1990er Jahren ein Wiederaufleben, als die Anwendung neuer Technologien die wirtschaftliche Verarbeitung minderwertiger Erze ermöglichte. Gold hat verändert, wo und wie Menschen leben. Viele Städte wurden durch den Reichtum aus dem Goldabbau entwickelt und Australien hat auch viele Geisterstädte – als der Goldvorrat ausging, Menschen verließen einfach die Gegend.Der Begriff ‚Digger‘, der Spitzname für australische Soldaten, die in Übersee kämpfen, kommt von der Tatsache, dass viele der Soldaten des Ersten Weltkriegs kurz vor dem Krieg buchstäblich Bagger auf den Goldfeldern waren.

Formation

Ein überwiegend weißes Gestein aus Quarz, aus dem etwas Goldmetall herausragt

Gold in Quarz. R30020. Quelle: Geoscience Australia.

Die häufigste natürliche Methode zur Konzentration von Gold ist die uralte Wirkung heißer Flüssigkeit in der Erdkruste. Flüssigkeiten tief in der Kruste werden durch die innere Wärme der Erde erhitzt. Diese Flüssigkeiten haben sich oft großflächig durch das Gestein bewegt und das Gold ‚aufgelöst‘. Wenn diese Flüssigkeiten abkühlten oder mit anderen Gesteinen reagierten, fiel das gelöste Gold aus (kam aus der Flüssigkeit) in Rissen oder Brüchen, die Venen bildeten. Wenn sich die Flüssigkeiten über eine ausreichend große Fläche bewegen und das Gold über einen ausreichend langen Zeitraum auflösen, kann Gold in Mengen in den Teilen pro Tausend oder sogar darüber konzentriert werden. In Australien fand diese Goldkonzentration vor Hunderten von Millionen Jahren in den östlichen Bundesstaaten und vor Tausenden von Millionen Jahren in Westaustralien auf der Erde statt.

Neben Gold können die Flüssigkeiten auch andere gelöste Mineralien wie Quarz enthalten. Deshalb wird Gold oft mit Quarz gefunden. Diese sind als primäre Goldlagerstätten bekannt und um das Gold zu extrahieren, muss das Gestein, das die Goldadern enthält, ausgegraben (abgebaut), zerkleinert und verarbeitet werden.

Ein Haufen kleiner Goldkörner

Alluviales Gold. R04601 Quelle: Geoscience Australia.

Einige Gesteine mit Goldadern wurden an der Oberfläche freigelegt und erodieren. Das Gold, das diese Gesteine enthielten, wurde in Bäche gespült, um alluviale (Placer-) Goldvorkommen zu bilden. Hier wird das Gold durch die Einwirkung von Wasser weiter konzentriert. Da Gold schwerer ist als das meiste Material, das von einem Bach oder Fluss bewegt wird, kann es sich in Mulden konzentrieren und im Flussbett eingeschlossen werden. Diese sind als sekundäre (alluviale) Goldlagerstätten bekannt und können mit einer Goldpfanne oder -wiege bearbeitet werden. Alluviale Goldvorkommen lösten den australischen Goldrausch der 1850er Jahre aus

Ressourcen

Meistens ist Gold in den Felsen und im Boden um uns herum verteilt, aber in so geringen Mengen, dass es sich nicht lohnt, es herauszuholen. Es gibt jedoch einige Orte, an denen es genug Gold gibt, um es wirtschaftlich abzubauen. Das meiste Gold, das heute in Australien abgebaut wird, ist nicht im Gestein zu sehen, es ist sehr feinkörnig und hat meist eine Konzentration von weniger als 5 Gramm pro Tonne abgebautem Gestein. Die Machbarkeit des Abbaus niedriger Goldkonzentrationen hängt weitgehend vom Goldpreis ab. Gold wird täglich auf den internationalen Goldmärkten gekauft und verkauft. Der Preis schwankt je nach Nachfrage der Käufer und der Menge, die von den Verkäufern verkauft wird.

Karte von Australien mit Standorten von Goldlagerstätten und Minen

Goldlagerstätten und Minen in Australien (2016). Quelle: Geoscience Australia.

An einigen Stellen ist Gold im Gestein ausreichend konzentriert, um abgebaut zu werden. Australien (insbesondere Westaustralien) ist einer der weltweit führenden Goldproduzenten. Etwa 60% der australischen Goldressourcen kommen in Westaustralien vor, der Rest in allen anderen Bundesstaaten und im Northern Territory. Praktisch alle Ressourcen kommen in Primärlagerstätten vor, von denen viele eine gewisse Verwitterung erfahren haben. Verwitterte Primärlagerstätten sind für die Goldindustrie wichtig, da sie in der Regel einfacher und billiger abzubauen sind und das Gold leichter zu gewinnen ist.Beispiele für primäre Lagerstätten sind die in Kalgoorlie in der Super Pit abgebauten Lagerstätten Granny Smith, St. Ives, Norseman und Mount Magnet (WA), Gympie und Ravenswood (Qld), Callie (NT), Stawell (Vic), Cadia (NSW), Henty (Tas) und Challenger (SA). Am Olympic Dam (SA) kommt Gold vor und wird mit Kupfer und Uran abgebaut. Sekundäre Lagerstätten sind in Australien keine wichtigen Goldquellen mehr. Gold tritt normalerweise in seinem metallischen Zustand auf, der üblicherweise mit Sulfidmineralien wie Pyrit in Verbindung gebracht wird, aber es bildet selbst kein separates Sulfidmineral. Das einzige wirtschaftlich wichtige Vorkommen von Gold in chemischer Kombination ist mit Tellur als Telluridmineralien.

Großes goldenes Nugget auf einem Sockel

Nachbildung des Welcome Nugget. Quelle: Wikimedia Commons

Das größte jemals gefundene Goldnugget war der ‚Welcome Stranger‘, der 1869 direkt unter der Erde am Fuße eines Baumes gefunden wurde! Es wog 70 kg und wäre nach heutigem Wert über 3 Millionen US-Dollar wert. Ein ziemlicher Fund! Das zweitgrößte jemals gefundene Goldnugget war das Welcome Nugget (68.98 kg), die am 9. Juni 1858 von einer Gruppe von zweiundzwanzig Bergleuten aus Cornwall auf dem Gelände der Red Hill Mining Company in Bakery Hill in Ballarat, Victoria, Australien, entdeckt wurde. Es befand sich auf dem Dach eines Tunnels 55 Meter unter der Erde.

Weitere Ressourcen- und Produktionsinformationen.

Bergbau

In Australien gibt es sowohl Tagebau- als auch unterirdische Goldminen, aber der größte Teil der australischen Goldproduktion stammt aus Tagebauminen. Erdbewegungsgeräte werden verwendet, um Abfallgestein über dem Erzkörper zu entfernen und dann das Erz abzubauen. Abfall und Erz werden gestrahlt, um sie in Größen zu zerlegen, die für die Handhabung und den Transport zu Mülldeponien oder, im Falle des Erzes, zum Brecher geeignet sind.

Untertagebau wird dort eingesetzt, wo die Tiefe des Erzes unter der Oberfläche den Tagebau unwirtschaftlich macht. Vertikale Schächte und Rückgänge (Spiraltunnel) werden verwendet, um Personen und Geräte in und aus dem Bergwerk zu befördern, für Belüftung zu sorgen und das Abfallgestein und das Erz an die Oberfläche zu transportieren. Erweiterungen von Lagerstätten, die mit Tagebaumethoden abgebaut wurden, können später mit unterirdischen Methoden unter dem alten Tagebau abgebaut werden.

Verarbeitung

Die Verarbeitung von Golderz umfasst Zerkleinerung, Behandlung mit Chemikalien, Schmelzen (Schmelzen) und weitere Reinigung. Es wird dann in Formen gegossen, wo es abkühlt und härtet als Goldbarren genannt ‚Bullion‘, die das Gold leicht zu stapeln und zu transportieren machen.

Die erste Stufe der Verarbeitung von Golderz ist das Zerkleinern. Das Gold muss dann vom resultierenden Pulver getrennt werden. Grobes Gold kann durch Schwerkraftkonzentration entfernt werden. Das Pulver wird mit Wasser gemischt, das Gold sinkt und die anderen Abfälle werden weggespült. Feingold in zerkleinertem Erz wird je nach Art des Golderzes selbst unterschiedlich verarbeitet.

Frei mahlendes Erz ist der Name dafür, wenn Gold durch Zerkleinern, Mahlen und Cyanidation (Behandlung mit einer verdünnten Cyanidlösung) ohne zusätzliche Verarbeitung gewonnen werden kann. In feuerfestem Erz ist das Gold in Sulfidmineralien eingeschlossen, so dass vor der Cyanidation eine zusätzliche Verarbeitung erforderlich ist, um ein zufriedenstellendes Maß an Goldgewinnung zu erreichen. Sulfidmineralien in feuerfesten Erzen werden entweder durch Rösten oder biologisches Auslaugen in Oxide umgewandelt, um das Gold freizusetzen. Bei der biologischen Laugung wird die Oxidation durch die Einwirkung spezifischer Bakterien auf das Erz verursacht. Die Tonnage des zu röstenden oder auszulaugenden feuerfesten Erzes wird stark reduziert, indem zunächst ein fein gemahlenes Konzentrat hergestellt wird.

Gemahlenes Erz oder behandeltes Konzentrat wird in eine schwache Lösung von Natriumcyanid gegeben, die Gold löst und eine Aufschlämmung aus goldhaltiger Lösung und anderen Feststoffen bildet. Einige Erze können durch Haufenlaugung behandelt werden. Dabei wird eine schwache Cyanidlösung über einen offenen Erzhaufen gestreut, der auf einer undurchlässigen Unterlage gestapelt ist. Die Lösung sickert durch das Erz, laugt dabei Gold aus und wird an der Basis abgezogen, bevor sie zur Gewinnung des Goldes behandelt wird.

In beiden Fällen wird das Gold aus der goldhaltigen Lösung in einem Prozess gewonnen, bei dem Aktivkohlepellets aus verkohlten Kokosnussschalen zu der Aufschlämmung gegeben und die goldhaltigen Ionen an der Pelletoberfläche adsorbiert werden. Die Pelletladung wird durch eine Anzahl von verbundenen Tanks bewegt, die Gülle in einer der Güllebewegung entgegengesetzten Richtung enthalten. Die mit Gold beladenen Pellets werden entfernt und das Gold wird durch Waschen in einer Lösung von heißem Cyanid von ihnen abgezogen. Der im Prozess verwendete Kohlenstoff wird recycelt und ein elektrischer Strom wird durch die neue Lösung geleitet, wobei das Gold auf einer Stahlwollkathode abgeschieden wird. Die mit Gold beladene Kathode wird mit Salzsäure behandelt, um Stahlreste aufzulösen, und der Goldschlamm wird filtriert und getrocknet, bereit zum Schmelzen. In diesem Stadium kann das goldhaltige Material auch Silber und unedle Metalle enthalten.

Gold wird in einem Tiegelofen geschmolzen, um unraffiniertes Edelmetall herzustellen. Beim Schmelzen werden unedle Metallverunreinigungen oxidiert und absorbiert, so dass die Edelmetalle in Kokillen gegossen werden können. Geschmolzenes Gold wird dann raffiniert. In Australien werden verschiedene Raffinationsprozesse eingesetzt – Chlorierung, Elektrolyse und Königswasser.

Beim Chlorierungsprozess (Miller-Prozess) wird Chlor in einem Tiegelofen in geschmolzenes Edelmetall eingebracht. Das Gas reagiert mit Silber und allen verbleibenden unedlen Metallen unter Bildung von Chloriden, von denen Blasen an die Oberfläche des geschmolzenen Edelmetalls aufsteigen und entfernt werden. Das geschmolzene, raffinierte Gold wird dann in Barren gegossen. Der elektrolytische Prozess (Wohlwill-Prozess) beinhaltet das Lösen von Gold aus dem Edelmetall (Anode) in einer Chloridlösung und das erneute Abscheiden des Goldes auf einer reinen Gold- oder Titankathode. Silber verbleibt an der Anode. Die Kathoden werden geschmolzen und gegossen. Im dritten Verfahren wird das Rohbarren in Königswasser gelöst und Silber als Silberchlorid ausgefällt. Schwefeldioxidgas wird durch die verbleibende Lösung geleitet und Gold wird als feines metallisches Pulver ausgefällt. Das Gold wird dann geschmolzen und gegossen.

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