Spośród metali, które znacząco wpłynęły na losy ludzkości, złoto zajmuje pozycję szczególną, już w okresie najstarszych cywilizacji uważane było za metal magiczny. Historia użytkowania złota liczy około 10 tys. lat i należy do najdłuższych wśród metali. Ze względu na podwójną rolę złota – surowca i miernika wartości – można wiarygodnie ocenić wielkość jego produkcji już od 8000 r. p.n.e. Przypuszczalnie z całkowitej ilości wydobytego kruszcu (około 150 tys. ton) do tej pory w obiegu znajduje się 85% tej wielkości.

Złoża i zasoby rud złota

Złoto jest jednym z najrzadszych metali w skorupie ziemskiej. Jego średnia zawartość wynosi 0,004 ppm (0,0000004%) i jest porównywalna ze średnią zawartością platyny (0,005 ppm). Średnie zawartości pozostałych metali szlachetnych – srebra i palladu są o rząd wielkości wyższe i wynoszą odpowiednio 0,07 ppm i 0,01 ppm. Stąd koncentracje złota na skalę złożową są niezwykle rzadkie. Przy aktualnej minimalnej brzeżnej zawartości złota w rudach wynoszącej 1 ppm, złoto musi ulec wzbogaceniu w wyniku różnorodnych procesów geologicznych około 250 razy, aby mogło dojść do jego ekonomicznych koncentracji. Na początku XX w. zawartość złota w eksploatowanych złożach w USA wynosiła około 12 ppm. Z końcem XX w. spadła do 1 ppm. Współczynnik koncentracji w pierwszym przypadku wynosił 3000, w drugim – 250. Wielkość współczynnika koncentracji zależna jest od ceny metalu i postępu technologicznego. Cena i uzysk technologiczny stymulują także wielkość zasobów, produkcji i nakładów finansowych na prace poszukiwawcze za nowymi złożami. Najważniejszym minerałem złota jest złoto rodzime, tworzące stałe roztwory izomorficzne ze srebrem (elektrum), rtęcią (amalgamaty) i do pewnego stopnia z Cu, Bi i Pd. W typowych rudach złoto rodzime zawiera 2-20% Ag i 0,1-0,5% Cu. W niektórych złożach nośnikami złota są tellurki: calaveryt AuTe2, sylvanit AuAgTe4, nagyagit Pb5Au(Te,Sb)4S5-8 oraz minerały srebra, miedzi i antymonu. Złoto tworzy samodzielne złoża, skupiające około 80-85% zasobów lub współwystępuje w złożach rud innych metali, np. Cu, Cu-Zn-Pb-Ag, Cu-Ni i z platynowcami. Klasyfikację i charakterystykę typów złóż rud złota przedstawiono w polskiej literaturze geologicznej w ksiące [A. Paulo i B. Strzelskiej-Smakowskiej (2000)]. Poniżej scharakteryzowane zostaną ogólnie tylko te typy złóż, które mają największe znaczenie pod względem wielkości zasobów i produkcji (tab.).

Należą do nich złoża:
1) zmetamorfizowanych zlepieńców złotonośnych,
2) hydrotermalne żyły kwarcowe
z Au, Au-Ag lub polimetaliczne,
3) metasomatyczne w skałach osadowych (typ Carlin),
4) porfirowe rud Cu-Au i Cu-Mo-Au,
5) okruchowe.

Złoża okruchowe (typ 5) były najwcześniej eksploatowanymi, ze względu na łatwość wykrywania i separowania złota rodzimego z luźnego materiału piaszczystego lub żwirowego osadów rzecznych albo plażowych. Z tych złóż pochodzą samorodki złota o ciężarze przewyższającym niekiedy 10 kg. Złoża okruchowe zapoczątkowały w 1849 r. „gorączkę złota” w Kalifornii doprowadziły ówczesnych poszukiwaczy, w miarę przesuwania się w górę rzeki, do pierwotnych złóż żyłowych.
W ten sposób odkryto m.in. słynne złoże Mother Lode.
Złoża żyłowe (typ 2) cechuje wielka zmienność zawartości złota (od kilku do kilkudziesięciu gramów na tonę)
i miąższości. Odkrycie bogatych partii takich żył (bonanze) prowadziło do gwałtownego rozwoju osadnictwa.
Bogate, lecz stosunkowo niewielkie zasoby tych złóż, dość szybko ulegały wyczerpaniu i powodowały masowe opuszczanie osiedli górniczych, których ślady zachowały się do dziś w zachodnich stanach USA, nad Yukonem, w Australii i in.
Największymi i najsłynniejszymi są odkryte w 1886 r. złoża obszaru Witwatersrandu w RPA (typ 1), unikalne pod względem wielkości zasobów
i składu mineralnego rud,. Przypuszcza się, że powstały one około 2,8-2,3 mld lat temu w warunkach atmosfery beztlenowej. Złoto, piryt i uraninit tkwią w słabo zmetamorfizowanych zlepieńcach. Prawdopodobnie złoto było produktem erozji obszarów przyległych i wynikiem transportu rzekami do płytkiego zbiornika morskiego, w którym osadzały się żwiry.
W latach 60. XX w. odkryto w Nevadzie złoża ubogich rud Au, tzn. zawierających poniżej 3 ppm Au. Ziarna złota rodzimego o średnicy poniżej 0,01 mm rozproszone są w zsylifikowanych dolomitach, wapieniach i mułowcach (typ 3). Wdrożona na złożu Carlin technologia ługowania roztworem cyjanków urobku takich rud pozwoliła na rentowną produkcję złota i na wzrost zainteresowania tego typu rudami. Drugim czynnikiem sprzyjającym rentownej produkcji złota z ubogich rud było uwolnienie w 1968 r. stałej ceny złota w USA utrzymywanej do tej pory przez rząd na stosunkowo niskim poziomie 35 USD/tr.oz., tj. 1,12 USD/g. Nowe możliwości technologiczne i czynnik ekonomiczny spowodowały przekwalifikowanie nieprzemysłowych zasobów rud złota do zasobów przemysłowych, powiększając tym samym dotychczasową bazę zasobową.
Innym typem ubogich rud złota są złoża porfirowe rud miedzi. Mimo niskiej zawartości złota w rudach (typ 4), lecz skupionej w olbrzymich zasobach takich rud i przy wydobyciu rzędu kilkudziesięciu milionów ton rudy rocznie, znaczenie tych złóż jest duże. Obecnie złoże rud Cu-Au-Ag Grasberg w Indonezji jest największym złożem złota na świecie. Zawiera ono około 2,5 mld ton rudy Cu-Au o średniej zawartości 1 g/t Au. Możliwe do uzyskania zasoby złota w tym złożu ocenia się na ponad 2100 t. Charakterystykę ilościową wybranych złóż złota przedstawia tabela.
W Polsce zasoby złota pozostałe w złożu rud As-Au w Złotym Stoku ocenia się na 1,5 t, natomiast mimo produkcji złota przez Wydział Metali Szlachetnych KGHM Polska Miedź S.A., zasoby tego metalu w rudach Cu-Ag monokliny przedsudeckiej, nie są określone ilościowo.

Górnictwo i odzysk złota

Sposoby eksploatacji górniczej zależne są od typu złoża i jego głębokości. Górnictwo rud złota w czasach starożytnych prowadzone było głównie ze złóż okruchowych. Polegało na ręcznym wybieraniu samorodków złota. Skonstruowanie panwi do przemywania osadów pozwoliło już wówczas na odzysk mniejszych ziaren metalu, a amalgamacja w rtęci na zwiększenie uzysku złota. Dno panwi pokrywano niewielką ilością rtęci, w której przy wstrząsaniu tonęły cięższe ziarna złota. Po zlaniu amalgamatu z panwi, rtęć oddzielano od złota przez przeciskanie jej przez sukno albo przez podgrzanie amalgamatu i jej odparowanie. W XIX w. w USA i Chile zmieloną rudę rozsypywano na miedziane blachy pokryte rtęcią. Ze względu na szkodliwe działanie rtęci na układ nerwowy człowieka oraz zagrożenia dla środowiska naturalnego, amalgamacja współcześnie jest stosowana tylko nielegalnie. Pozostałością po tej powszechnej praktyce jest podwyższona zawartość rtęci w osadach rzecznych w wielu obszarach górniczych z XIX/ XX w. Pomimo zakazu rządu brazylijskiego i peruwiańskiego, liczni, drobni górnicy (garimpeiros) nadal stosują ten sposób pozyskiwania złota w dorzeczu Amazonki. Ocenia się, że co najmniej 1 kg Hg na 1 kg wydobytego Au jest wprowadzane do środowiska naturalnego Amazonii. Na przestrzeni ostatnich 10 lat daje to ilość ponad 2000 t rtęci!
Złoża typów 1 i 2 eksploatowane są w kopalniach przekraczających głębokość 3000 m., a nawet 4000 m (Kolar w Indiach czy Western Deep Levels
w RPA). Przewiduje się zejście do głębokości 4500 m. O opłacalności eksploatacji z takich ekstremalnych głębokości decydować będą możliwości techniczne, bezpieczeństwo pracy i cena
złota.

Złoża pozostałych typów eksploatowane są odkrywkowo, różnymi metodami. Złoża okruchowe eksploatuje się zwykle w płytkich wyrobiskach odkrywkowych, a duże, silnie zawodnione złoża tego typu – przy użyciu czerparek (drag). Wyrobiska odkrywkowe na złożach porfirowych rud miedzi sięgają nawet do głębokości 1000 m.

Odzysk złota z urobku górniczego prowadzi się obecnie metodą cyjanizacji. Wykorzystuje się w tej metodzie łatwość rozpuszczania złota w roztworach cyjanków. Metoda cyjanizacji pozwala na odzysk złota nawet z ubogich rud, w których średnica ziaren Au nie przekracza 0,01 mm. Ze względu na silnie trujący charakter cyjanków i związane z tym niebezpieczeństwo dla ludzi
i środowiska naturalnego, zmieloną rudę układa się w formie hałdy na grubych warstwach folii plastikowej. Hałda spryskiwana jest roztworem wodnym zawierającym 0,05% cyjanku sodu. Podczas ługowania utrzymywane jest pH powyżej 10 w celu uniemożliwienia powstawania trujących gazów. Roztwór ługujący rozpuszcza złoto, które w postaci NaAu(CN)2 jest kierowane w roztworze na filtry z węgla aktywowanego. Zaabsorbowane na filtrach złoto jest rozpuszczane i wytrącane elektrolitycznie. Roztwór cyjanków jest ponownie wykorzystywany lub unieszkodliwiany. Proces ługowania trwa kilka miesięcy. Powszechniej stosowana obecnie odmiana tej metody polega na zmieszaniu rudy z węglem aktywowanym i ługowaniu mieszaniny roztworem cyjanku sodu
w specjalnych zbiornikach. Mieszanina jest wstrząsana w celu przyspieszenia ługowania złota, które sorbowane jest przez węgiel. Sposób ten jest droższy, lecz proces ługowania skrócony zostaje do kilku godzin. Zastosowanie zbiorników umożliwia przeprowadzenie ługowania na obszarach zabudowanych, na których niemożliwe byłoby usypywanie urobku w formie dużych hałd.

Produkcja złota na świecie

Wielkość produkcji złota jest rejestrowana najwcześniej ze wszystkich metali, dlatego można ją oszacować wiarygodnie w okresie liczącym 8000 lat. Ocenia się, że od początków dziejów ludzkości do 2005 r. wyprodukowano 155 tys. t tego metalu (World Gold Council, 2006). Około 40% z tej ilości wydobyto w ostatnich trzydziestu latach, natomiast 85% od 1900r. Gwałtowne przyrosty produkcji złota w ciągu dziejów spowodowane były trzema wydarzeniami historycznymi: odkryciem Ameryki w 1492 r., kalifornijską „gorączką złota” w 1849 r., w czasie której produkcja złota w USA wzrosła ponad 100-krotnie i uwolnieniem ceny złota w 1968 r. Obecnie złoto wydobywane jest w ponad 90 krajach. Do największych producentów światowych zalicza się 8 państw. Chiny są największym światowym producentem złota już trzeci rok z rzędu. Chińska produkcja złota wzrosła z 285 do 300 ton złota od 2008 do 2009, co stanowi wzrost o 62% od 2001 r., zaś światowa produkcja spadła o 9,6% w tym samym okresie. Australia jest drugim największym producentem złota na świecie z 215 tonami. Produkcji spadła o 2,3% w porównaniu do 2008 roku. Australia awansowała z czwartej do drugiej pozycji a jej produkcja spada wolniej niż w Republice Południowej Afryki i USA. Republika Południowej Afryki straciła miejsce nr 1 w produkcji złota w 2007 roku. To trzeci największy na świecie producent na równi ze złotem produkowanym w USA. W RPA produkcja złota jest niższa od produkcji w 2008 (213ton) do 210 ton złota produkcji bieżącej i jest to produkcja o prawie połowę mniejsza niż w 2001 r.(402 ton złota). Spadek produkcji złota w 2009 r. częściowo można przypisać problemom wytwarzania energii, ale od 39 lat południowoafrykańska produkcja złota spada z powodu wyczerpania złóż. USA zajął trzecie miejsce z produkcją 215 ton złota. Produkcja złota w USA spadła w stosunku od szczytu 1998 roku. Największa produkcja pochodzi ze stanu Nevada i wynosi 3/4 produkcji złota w USA. Peru wyprodukowano 180 ton złota w 2009 r. ponad połowa pochodzi z dwóch województw północnej części Peru. Produkcja w Peru wzrosła o 21% od 2001 r. i 0% od 2008 roku. Rosyjskie kopalne złota wyprodukowały 185 ton złota w 2009 r., wzrost o 5,1% w ciągu 2008 r. i 21% od 2001 roku. Kanada posiada nie tylko obfite zasoby, ale także dlatego, że połowa kopalni na świecie, znajduje się w Kanadzie. Uważa się, że jest to kraj , który posiada geologów i inżynierów górnictwa należących do najlepszych na świecie. Niemniej jednak, produkcja złota spadła o 43% od 1991 r., 30% od 2001 r. , a ostatnio wzrosła o 5,2% od 2008 roku. Kanada produkuje 95 ton złota. Dwie główne prowincje produkujące złoto to Ontario i Quebec, które produkują ponad ¾ produkcji złota w Kanadzie.

Indonezja jest również znaczącym producentem złota ze 100 tonami złota wyprodukowanego w 2009 r., co stanowi wzrost o 66% w ciągu 2008 r. i w dół 23% w porównaniu do roku 2001.
Główną przyczyną spadku produkcji w poprzednich latach były wysokie koszty produkcji złota związane ze wzrostem głębokości eksploatacji, pogorszeniem się warunków geologiczno-górniczych i obniżeniem jakości rud w kopalniach podziemnych np. RPA, wzrostem płac i cen energii spowodowały spadek produkcji złota także u innych dotychczasowych dużych producentów – Rosja, USA i Australii . Jedynie w Kanadzie zaobserwowano w ostatnich latach spadek kosztów produkcji o 11 USc/tr.oz. Jedną z przyczyn była prawdopodobnie fuzja dwóch dużych producentów Goldcorp. Inc. z Wheaton River Minerals Ltd., w wyniku której nowa kompania spodziewa się stać najtańszym producentem złota w Ameryce Północnej. Średnie koszty produkcji na świecie wzrastały w ostatnich latach o 13% rocznie. Z pośród wielu krajów o niewielkiej produkcji najważniejsze są: Argentyna, Boliwia, Brazylia, Chile, Kolumbia, Ghana, Kazachstan, Mali, Maroko, Meksyk, Uzbekistan, Papua, Filipiny i Tanzania. Rosnąca cena uncji złota ma większy wpływ na produkcję małych produkujących złoto kraju i wielki. Wzrost produkcji w 2009 r. wynika
z kilku czynników sprzyjających: rekord ceny uncji złota w okresie dwóch ostatnich lat, względna stabilizacja kosztów produkcji i wreszcie rekordy produkcji metali polimetalicznych takich jak, miedzi, molibdenu, srebra, cynku i ołowiu. Jeśli w dalszym ciągu np. do 3 lat jest możliwe utrzymanie się tak wysokiego poziomu tych czynników, to produkcja wzrośnie.

Jeśli interesujesz się złotem, koniecznie przeczytaj ten artykuł o próbach złota.

dr inż. Jerzy Nowakowski