20 Октября 2021, Среда19:10 МСК
Курсы на 20.10.2021
70,90 +0,03
Au 1 785 +0,91%
Ag 24,32 +2,61%
82,57 -0,08
Pt 1 052,60 +1,00%
Pd 2 061 -1,36%

Геологический анализ техногенно-минеральных образований Au-Ag эпитермального месторождения Купол (Чукотский АО)

Актуальность работы. В ближайшие годы компания Kinross Gold Corp., которая ведет разработку золото-серебряных месторождений Купол и Двойное, исчерпает экономически оправданные запасы. 
По мнению авторов, одним из путей продления срока службы рудника и рентабельности производства должна стать добыча техногенно-минеральных ресурсов. В процессе отработки золоторудных месторождений (в том числе обогащения) образуются многочисленные технологические продукты («хвосты» обогащения) или техногенно-минеральные образования (ТМО), которые являются основным источником изменения состава окружающей среды, появления повышенных концентраций несвойственных среде элементов и тяжелых металлов. ТМО рассматриваются многими исследователями как крупные комплексные техногенные месторождения, содержащие значительные запасы полиметаллов, редких и благородных металлов. 
Целью исследования является выделение основных типов ТМО месторождения Купол в твердой и гидроминеральной форме, а также оценка возможности их промышленного освоения для продления срока службы рудника и снижения экологической нагрузки на территорию района.
Результаты. На основании анализа геологических особенностей месторождения, технологии обогащения и свойств руд месторождения Купол выделены ТМО двух генетических типов: горнодобывающего и обогатительного производства. Определены полезные компоненты содержащиеся в них. Показаны результаты теоретического моделирования физико-химических параметров гипергенного минералообразования твердой части ТМО. Приведены источники образования технологических вод. Оценены условия концентрации в них золота и других металлов. 
Выводы. Переоценка минеральных ресурсов с учетом твердой и жидкой части ТМО месторождения Купол, разработка технологических решений к вовлечению неучтенных ресурсов в хозяйственный оборот принесет существенный экономический и экологический эффект. Информация для статьи взята из открытых источников.

Ключевые слова: месторождение Купол, Kinross Gold, обогащение полезных ископаемых, техногеогенез, золото-серебряные руды, эпитермальные месторождения, Охотско-Чукотский вулканический пояс.

В.Н. Голдырев —  инженер Естественнонаучного института Пермского государственного национального исследовательского университета
В.А. Наумов —  Директор Естественнонаучного института Пермского государственного национального исследовательского университета, д.г.-м.н., доцент по специальности

Введение

Месторождение Купол расположено в Анадырском районе (Чукотский АО) в 298 км к юго-востоку от пос. Билибино. Оно было открыто в 1997 г. Анюйским государственным горно-геологическим предприятием при проведении геохимической съемки. С 1998 по 2002 г. предприятием велись поисково-оценочные работы, которые были завершены в 2003 г. [1]. Запуск рудников «Купол» и «Двойное» был совершен 2008 и 2013 годах соответственно. 
Их разработку ведут структурные подразделения компании Kinross Сorp., ЗАО «Чукотская ГГК» и ООО «Северное золото».

В 2018 году был запущен рудник «Морошка». Месторождение Морошка, запасы которого в 2017 году определены в 6,86 т золота и 60–70 т серебра, расположено в 5 км от Купола. Компания будет отрабатывать месторождение в течение 2019–2020 гг. Годовой объем добычи составит 3,4 тыс. кг [2].

По прогнозам министерства природных ресурсов и экологии РФ [3] компания Kinross Gold Corp. уже к 2022 г. отработает запасы золото-серебряных месторождений Купол и Двойное, из которых по состоянию на 01.01.2019 г. добыто около 185 т золота и 1,7 тыс. т серебра. Состояние минерально-сырьевой базы золота Kinross Gold corp. приведено в таблице 1.

Месторождение Запасы категорий, т Добыча в 2018 г., т
А+В+С1 С2
Купол 16,2 23,2 10,9
Двойное 0,96 12,5 4,8
Табл. 1. Состояние минерально-сырьевой базы золота Kinross Gold (01.01.2019 г.) [3]

Приоритетным путем решения проблемы ограниченной ресурсной базы является подземная разработка месторождения Двойное и/или освоение слабоизученных золото-серебряных объектов, находящихся в непосредственной близости от рудников. 

Цель работы — на основе известных материалов по изучению геолого-структурного положения, вещественного состава, принятой технологии разработки и обогащения руд месторождения Купол выделить основные типы техногенно-минеральных образований (ТМО) в твердой и гидроминеральной форме, оценить возможность их промышленного освоения для продления срока службы рудника и снижения экологической нагрузки на территорию района.

На основе практики проведения подобных работ мы знаем, что для достижения этой цели нам надо учесть геологические условия формирования месторождения; формы нахождения полезных компонентов; способ разработки и технологии обогащения руд; типы, состав и условия формирования техногенно-минеральных образований (ТМО); особенности изменения состава ТМО в новых условиях геологической среды [12].

Геологические особенности

Геолого-структурное положение

Купольский рудный узел приурочен (рис. 1) к Верхнеяблонской металлоге-нической зоне Центрально-Чукотского сектора Охотско-Чукотского вулканического пояса (ОЧВП) и имеет золото-серебряный металлогенический профиль [4].

Рис. 1. Положение месторождения Купол.png

Рис. 1.  Положение месторождения Купол в рамках Охотско-Чукотского вулканического пояса [19]

Месторождение Купол рассматривается [1] как крупный объект сульфосолевого минерального типа золото-серебряной формации. Приурочено оно к Мечкеревской вулкано-тектонической депрессии, выполненной преимущественно кислыми и средними вулканогенными породами мелового возраста общей мощностью около 1,3 тыс. м. Вулканиты прорваны малыми интрузиями, субвулканическими телами и дайками габбро, диоритов, диоритовых порфиритов, андезитов, базальтов, дацитов и риолитов, основная часть которых приурочена к краевым частям Мечкеревской вулкано-структуры. 

Потенциально продуктивными на золото и серебро являются малосульфидные кварцевые и адуляр-кварцевые жилы, прожилки и околорудные метасоматиты, образующие прожилково-жильную зону субмеридионального простирания протяженностью не менее 4,5 тыс. м и шириной от первых метров до 50 м. Строение зоны осложнено разрывными нарушениями и пострудными дайками риолитов. Протяженность отдельных жил 50–2700 м, мощность изменяется от первых десятков сантиметров до 5–7 м, а в раздувах — до 20,7 м. Морфология жил сложная, характерно ветвление по падению и простиранию. Мощность прожилковых ореолов, сопровождающих жилы, варьирует от первых десятков сантиметров до 10–50 м [1]. 

Всего выделено 16 рудных тел. Их мощность варьирует от 0,2 до 20 м, протяженность от 50 до 2300 м, распространение оруденения на глубину (по падению) — не менее 430 м [1].

Вещественный состав руд 

Руды месторождения относятся к убого- и малосульфидному сульфосолевому минеральному типу, по составу — адуляр-кварцевые; количество рудных минералов, представленных пиритом, арсенопиритом, халькопиритом и сульфосолями серебра, не превышает 1–5 %. Промышленную ценность имеют золото и серебро, причем содержание последнего возрастает с глубиной. Отношение золота к серебру меняется от 1:1,6 до 1:50. Преобладает тонкое и тонкодисперсное золото (размер менее 0,074 мм) с пробностью 610–730, находящееся в срастании с кварцем и сульфидами. Содержание золота варьирует от 0,02 до 154,3 г/т, серебра — от 0,02 до 2196,1 г/т. Золото находится преимущественно в самородном виде, а также в виде кюстелита и электрума. Серебро широко представлено самородными включениями, сульфидами серебра и сульфосолями [5].

Фазовый анализ благородных металлов является необходимым для понимания возможности его извлечения из первичных руд и хвостов обогащения. Исходя из сходства условий образования, геологического строения и состава жильных руд, аналогом были выбраны Валунистое и Горное золото-серебряные месторождения (Амгуэмо-Канчаланская металлогеническая зона), которые также расположены на северо-востоке ОЧВП. Жильные руды Купола и обоих месторождений представляют собой эпитермальный НС-тип оруденения. Эти факты дают основание предположить, что фазовый анализ золота будет близким [7, 8]. Преобладающая форма нахождения золота — в свободном виде и открытых сростках (цианируемые) составляет более 90 %.

Руда на 91 % сложена породообразующими минералами, основным из которых является кварц (58 %) и глинисто-гидрослюдистые образования (31 %). Из рудных минералов присутствуют сульфиды (3,6 %) и гидроксиды железа (5,7 %), в основном пирит и лимонит [6]. По химическому составу основную массу руды составляют оксид кремния (73,86 %) и оксид алюминия (9,45 %). Сумма оксидов щелочных металлов незначительна — 2,09 %, при этом основная их масса (1,94 %) приходится на К2О. Основными элементами, составляющими рудную часть пробы, являются железо (5,10 %) и сера (1,4 %). Большая часть железа находится в оксидной форме (3,75 %), а сера — в сульфидной (1,4 %). Содержание меди в руде — 0,49 %, других элементов — сотые и тысячные доли процента. Степень окисления руды по железу ~70 %, что позволяет отнести ее к типу смешанных руд [6]. 

Технология разработки и обогащения руд

Особенность залегания рудного тела месторождения предопределила необходимость в первые годы работы рудника вести добычу преимущественно открытым способом и лишь в небольшом количестве — подземным. 
Руда, добытая на месторождении, автомашинами доставляется на открытые рудные склады. Они расположены рядом с северным и южным «порталами» и на площадке перед ЗИФ. 

На складе руда складируется в соответствии с содержанием металлов по данным геологического опробования при добычных работах. Материал, привезенный с различных добычных блоков, усредняется для получения содержания золота, оптимального для системы обогащения, около 5–10 г/т. 
Со склада руда погрузчиком или бульдозером подается в приемный бункер дробильного отделения. Частично окисленная руда из карьера была «богатой» по содержанию золота и серебра. Извлечение металлов находилось на высоком уровне. Однако запасы в карьере истощились в течение первых трех лет, и в настоящее время добыча осуществляется только подземным способом [15].

Технологическая схема обогащения руд на золотоизвлекательной фабрике (ЗИФ) предусматривает следующие операции [15]: 1) грохочение руды на колосниковом грохоте с размером отверстий 500×700 мм; 2) дробление на щековой дробилке до крупности 150 мм; 3) двухстадиальное измельчение в мельнице ПСИ «Kopper» и шаровой мельнице до содержания 80 % частиц в классе минус 75 мкм; 4) гидроциклонирование продукта разгрузки шаровой мельницы и сгущение пульпы; 5) гравитационное обогащение на центробежных концентраторах 
«Knelson» с интенсивным выщелачиванием гравитационного концентрата в реакторах ConSep Acacia CS 4000; 6) сгущение хвостов гравитации, аэрация и шестиступенчатое цианирование (общее время выщелачивания 95 часов); 7) противоточная декантация в пятиступенчатых циклах на последовательных каскадных сгустителях D.O.L./ Eimco; 8) очистка насыщенного раствора в автоматических осветлителях; 9) деаэрация насыщенного раствора в установке Мэррил-Кроу и цементация благородных металлов цинковой пудрой; 10) фильтрация продуктивного раствора на трех рамных пресс-фильтрах с получением серебро-золотосодержащего цинкового осадка и обезметаленного фильтрата, используемого в цикле противоточной декантации; 11) сушка в сушильном шкафу и плавка цинкового осадка в индукционной печи Ajax с получением слитков сплава Доре; 12) обезвреживание хвостовой пульпы методом щелочного хлорирования с использованием гипохлорита кальция. 

Далее пульпа (обезвреженные хвосты) подается насосом по трубопроводу в цех фильтрации в накопительную емкость. Из этой емкости пульпу центробежными насосами подают поочередно в каждый фильтр-пресс [18]. До момента ввода в эксплуатацию цеха фильтрации (январь 2017 г.) пульпа с ЗИФ поступала в хвостохранилище.

По мере продвижения горных выработок вглубь месторождения содержания золота и серебра в руде, как и извлечение металлов, неуклонно снижается. С учетом требований к технологическому процессу руду с месторождений Купол и Двойное перерабатывают раздельно (последовательно 10 дней в месяц — руды «Двойного», 20 дней — руды «Купола»). 

Добытые руды месторождений перерабатываются на ЗИФ рудника «Купол» с суточной производительностью по руде в 4,5 тыс. т. В 2016 г. на фабрике было переработано 1710 тыс. т руды с содержанием золота 12,72 г/т, серебра 103,4 г/т и получено 20,7 т золота и 153,8 т серебра [15]. Установлено, что со временем постепенно снижается содержание металла в исходной руде и одновременно снижается их извлечение (рис. 2). Повышение процента извлечения связано с вводом в схему обогащения реактора интенсивного цианирования и дополнительной емкости для чанового выщелачивания.

Рис. 2. Изменение извлечения.png

Рис. 2. Изменение извлечения (1) и содержания (2) золота (а) и серебра (б) в исходной руде в зависимости от времени работы ЗИФ «Купол» [15]. Красная линия — момент запуска реакторов интенсивного выщелачивания

Техногенно-минеральные образования 

Помимо производства основного конечного продукта (сплава Доре) в процессе отработки и обогащения вещества месторождения образуются многочисленные продукты технологического передела («хвосты» обогащения) или техногенно-минеральные образования (ТМО). Нами они рассматриваются как неоцененный минеральный ресурс, который находится в твердом и жидком виде. Это отвалы вскрышных пород, хвосты гравитационно-цианистого обогащения и разнообразные жидкие стоки. Среди ТМО выделены следующие типы.

ТМО горнодобывающего производства 

Отвалы вскрышных пород
На площадке хвостохранилища размещается отвал пустых пород. Химический и минеральный состав коренных пород, попавших в отвалы, отличается от состава руды только низким содержанием в них благородных металлов. Отвал вскрышных пород имеет высокий потенциал разложения сульфидов и кислотообразования.

С учетом принятого при отработке бортового содержания концентрации условного золота в отвалах могут достигать 3 г/т. 

Шихтосклад
Зона расположения рудного двора, промплощадка, где размещаются руды, не является собственно отходом производства, но тем не менее она формирует самостоятельный тип ТМО. 

Руда, добытая на месторождении, автомашинами доставляется на открытые рудные склады. Они расположены рядом с северным и южным «порталами» и на площадке перед ЗИФ (рис. 3). Под воздействием атмосферных осадков происходит разрушение первичных руд, в результате чего образуются обогащенные золотом технологические воды. 

Рис. 3. Расположение рудного склада ЗИФ.png

Рис. 3. Расположение рудного склада ЗИФ 

ТМО обогатительного производства

Осадки хвостохранилища
Осадки хвостохранилища по минеральному и химическому составу практически аналогичны вещественному составу исходного материала. Руда была раздроблена и истерта до состояния 80 % выхода класса менее 75 мкм. Отличием ТМО является то, что из осадков существенно извлечены благородные металлы и сокращено содержание минералов пониженной твердости (низкой гипергенной устойчивости), «перетертых» в процессе истирания и вынесенных водой в виде взвеси.

Хвостохранилище рудника запущено в эксплуатацию в апреле 2008 г. Оно находится в 2-х км к югу от ЗИФ в долине руч. Третий. Емкость накопителя составляет 14,8 млн м3, площадь накопителя — 800 тыс. м2 [18]. Первоначально проектировалось подводное складирование хвостов обогащения в виде пульпы. Хвостовая пульпа транспортировалась гидротранспортом до 2017 г. За это время было добыто около 13500 тыс. т руды и произведено около 140 т золота.

Хвостохранилище сформировано путем гидронамыва шламов, ограждено каменно-набросной дамбой из вскрышных пород, отсыпанных на мерзлое основание. Верховой откос ограждающей дамбы выстелен водонепроницаемой битуминозной геомембраной толщиной 4,8 мм, закрепленной в траншее блокировки инфильтрации в основании плотины. Битуминозная геомембрана покрыта защитным экраном от воздействия льда в зимний период из пленки высокой прочности [17]. 

Накопление твердой части пульпы (хвостов ЗИФ) в хвостохранилище подчиняется законам механической дифференциации, формируется намывная техногенная фация [12]. Намыв пляжей осуществлялся вдоль фронта насыпной дамбы хвостохранилища для увеличения ее гидроизолирующей способности. Поэтому основная часть неизвлеченных при добыче свободных частиц металлов будет концентрироваться в зоне «боя» и на удалении до 25 м от места слива пульпы (рис. 4). Исходя из среднего значения потерь с пульпой и содержания компонентов в руде, осадки хвостохранилища содержат не менее 7,4 т золота, 425 т серебра, 5950 т меди. Содержание золота достигает 1 г/т, серебра — 42 г/т.

Рис. 4. Схема расположения хвостохранилища.png


Рис. 4. Схема расположения хвостохранилища рудника «Купол»

Отвалы кеков
С 2017 года вместо гидронамыва хвостов применяется технология сгущения и сухого складирования хвостов. 

После извлечения благородных металлов при гидрометаллургической переработке золотосодержащей руды отходом является рудный материал близкий по минеральному составу исходной руде. Обезвоженный после фильтрации (на пресс-фильтрах) твердый материал направляется на конвейер, по которому транспортируется на приемную площадку, откуда вывозится на специальный полигон, расположенный на площадке хвостохранилища. Площадь полигона составляет 29,7 га [17].

Основными конструктивными элементами полигона являются основание полигона и водоотводная канава. 
Кек складируется на полигоне насыпью в форме террасированного отвала. Отвал формируется слоями мощностью 10 м, ширина бермы — 10 м. Техно-логия укладки кека предусматривает его разгрузку, планировку, уплотнение, изоляцию слоем предварительно подготовленного скального грунта (крупностью до 75 мм) и финальную изоляцию скальным грунтом (крупностью до 500 мм). Планировка и уплотнение кека происходят сразу же после разгрузки его на полигоне. В связи с уплотнением кека на горизонтальных участках, пыления с горизонтальных поверхностей кека, даже при отсутствии первичного изолирующего слоя скального грунта, не происходит [17]. 

Общее количество кека, подлежащего размещению на полигоне, за весь период эксплуатации 6,5 лет составит 10,33 млн т (7,35 млн м3). Мощность полигона — 1,65 млн т/год (1,176 млн м3/год) [17]. Расчетная плотность складируемых сухих хвостов (кека) — 1,4 т/м3, влажность — не более 15 % (табл. 2).

Гранулометрический состав, % по массе Влажность, % Плотность, г/см3 Число пластичности, % Степень морозной пучинистости, %
-2+0,05 мм -0,1 мм
< 40 > 80 ≤ 20 > 2,4 7 < IP ≤ 12 < 1

Табл. 2. Основные физические характеристики кека [18]

Судя по ранее проведенным нами работам для шламохранилищ, образованных при разработке золоторудных месторождений, характерно сохранение гипергенно устойчивых минералов, которые с трудом поддаются истиранию. Среди минералов легкой фракции преобладающими будут кварц, частично полевые шпаты и глинисто-гидрослюдистые минералы. Среди минералов тяжелой фракции — магнетит и пирит. Здесь же находятся не извлеченные при цианировании благородные металлы.

Установлено [16], что при измельчении руды с содержанием золота и серебра порядка 5,2 и 106,3 г/т соответственно до 80 % класса менее 75 мкм, нижним пределом содержания золота в хвостах ЗИФ будет диапазон 0,32–0,52 г/т, для серебра — 10,3–15,8 г/т (табл. 3)

Размер, мкм Выход, % Содержание, г/т Извлечение в операции выщелачивания, %
Фракции Ячеек сита В питании выщелачивания В хвостах выщелачивания
Au Ag Au Ag Au Ag
150 150 0,81 3,4 38,85 1,31 22,91 61,5 41
-44 106 5,89 3,1 39,37 0,79 18,44 74,6 53,2
-31 75 13,56 2,95 40,85 0,59 15,81 80 61,3
-22 53 12,97 2,99 47,51 0,52 15,68 82,6 67
-15 38 10,75 3,69 80,31 0,47 18,53 87,3 76,9
-38 0 56,02 6,78 148,82 0,32 10,28 95,3 93,1
Итого   100 5,19 106,33 0,43 13,2 91,7 87,6
Табл. 3. Гранулярный состав продуктов питания и хвостов выщелачивания ЗИФ рудника «Купол», извлечение золота и серебра по фракциям крупности [16]

Исходя из среднего содержания в хвостах ЗИФ, к концу эксплуатации отвалы кека будут содержать до 4,4 т золота и 136,4 т серебра.

На основании результатов рационального анализа [16] (табл. 4) можно сделать вывод, что в хвостах ЗИФ практически отсутствует свободное золото, даже при измельчении до 100 % класса менее 71 мкм. В цианируемой форме присутствует 31,8 % золота, большая часть которого (30,3 %) — это сростки с породообразующими минералами. Половина неизвлеченного золота находится в связи с сульфидами в виде взвеси, часть сорбирована и восстановилась на карбонатах, часть сохранилась образовала химические соединения с гидроксидами железа (табл. 4). 

Формы нахождения золота Массовая доля, %
Свободное (амальгамируемое) Следы
Свободное (амальгамируемое) после доизмельчения до 98 % -71 мкм 1,5
Сростки с рудными и породообразующими компонентами (цианируемое в присутствии сорбента) 30,3
Всего в доступной сорбционному цианированию форме 31,8
Ассоциации с сульфидами (извлекаемое цианированием после обработки азотной кислотой) 34,8
Ассоциации с гидроксидами железа, карбонатами и пр. (с минералами растворимыми в соляной кислоте) 15,2
Тонковкрапленное в породообразующие минералы 13,6
Покрытое поверхностными пленками (извлекаемое после обработки щелочью) 4,6
Табл. 4. Формы нахождения золота в хвостах обогащения (кеках цианирования) месторождения Купол [16]

Существенная доля (до 90 %) золота этих форм может быть извлечена в гравитационный концентрат. 
Часть металла находится в растворенном состоянии.

Фильтрат (жидкая составляющая пульпы) выходит из пресс-фильтров и вместе с промывной водой направляется в хвостохранилище. 

Анализ изучения ТМО месторождения-аналога (Валунистого Au-Ag) со схожей схемой обогащения и близким содержанием золота в цианируемых рудах позволяет сделать вывод, что на жидкие продукты — технологические воды ЗИФ приходится около 10 и 40 % общего количества потерянного золота и серебра соответственно [7]. По приблизительным подсчетам в 2016 г. в хвостохранилище вместе с фильтратом поступило 90 кг (0,5 % добычи) золота и 9,5 тыс. кг (5,2 % добычи) серебра. Воды хвостохранилища используются в технологическом процессе.

Теоретический годовой баланс распределения металлов на ЗИФ с использованием данных 2016 года приведен в таблице 5. 

Продукт Выход, тыс. т/год Au Ag
Содержание, г/т Извлечение, % Объем, т/год Содержание, г/т Извлечение, % Объем, т/год
Поступает
Исходная руда 1710 12,72 100 21,75 103,4 100 176,81
Выход полезного продукта
Лигатурное золото 95,1 20,7 86,9 153,8
Выход ТМО до 2017г.
Хвостовая пульпа 1710 0,62 4,9 1,05 13,55 13,1 23
Выход ТМО с 2017г.
Кек 1710 0,56 4,4 0,96 8,17 7,9 13,5
Фильтрат 0,5 0,09 5,2 9,5
Табл. 5. Теоретический расчет годового баланса распределения металлов на ЗИФ «Купол»

В таблице 6 приведен приблизительный подсчет количества техногенно-минеральных ресурсов металлов, а также его содержания в техногенно-минеральных объектах обогатительного производства.

ТМО Время формирования Объем, тыс. т Au Ag
Содержание, г/т Количество, т Содержание, г/т Количество, т
Осадки хвостохранилища (без учета фильтрата) 2008–2016 гг. 13500 0,55 7,4 31,5 425
Отвалы кеков 2017–2022 гг. 10330 0,43 4,4 13,2 136
Табл. 6. Техногенно-минеральные ресурсы обогатительного производства рудника «Купол»

Теоретическая модель преобразования осадков и изменения состава технологических вод

В сформированных ТМО шламохранилища, находящегося в зоне гипергенеза, происходит преобразование неустойчивых минералов за счет взаимодействия с атмосферными осадками, технологическими водами, при участии микроорганизмов, грибов, бактерий. Протекает естественный геологический процесс гипергенного (техногеогенного) минерало- и породообразования, «приспособление» осадков к новым условиям геологической среды [12]. 

Твердая часть ТМО

Первичный состав твердой части ТМО после дробления и истирания меняет свою структуру. Часть перетертых и высвобожденных минералов становится неустойчивой к процессам физического, химического и биогенного выветривания. В местах длительного лежания горных пород (осадки хвостохранилища, отвалы вскрышных пород, отвалы кеков, шихтосклад) под воздействием воздуха и атмосферных осадков, благодаря окислению, выщелачиванию, действию бактерий и микроорганизмов образуется технологические воды, обогащенные металлами первичных руд и происходит новое минералообразование. 

Очевидными признаками изменений в сульфидных отходах является наличие новообразованных фаз и присутствие вертикальной и латеральной зональности. Внешне зональность выражается в том, что местами верхняя часть ТМО состоит из тонко-зернистого ярозит-кварцевого материала желтого цвета, который перекрывает серую сульфидную мелкозернистую массу. Новообразованные корки, состоящие из кристаллогидратов сульфатов железа, в жаркую погоду практически полностью покрывают сульфидную массу [11]. Вторичные признаки сульфидной минерализации выражены как продукты разложения сульфидов в виде кристаллогидратов сульфатного железа (розенит, смольнокит, мелантерит, кокимбит) [13]. Эти зоны гипергенного изменения и новообразований интересны для дальнейшего изучения, так как на месте нахождения кристаллогидратов сульфатного железа происходит высвобождение золота и других металлов [14]. Металлы могут выделяться в твердой фазе в виде микро- и нано-частиц, а также переведены в ионную форму и раствор. 

Криогенные процессы промораживания и оттаивания ТМО способствуют разложению сульфидов и высвобождению золота. Установлено, что при единичном цикле промерзания и оттаивания до 20 % первичных сульфидов переходят в сульфатные фазы в виде кристаллогидратов металлов. А частицы золота служат подложкой, на которой кристаллизуются сульфаты, образуя скорлупу-пленку толщиной 2–3 мм. На частицы золота оседают мелкие частицы сульфидов и других сульфатов железа [13].

Гидроминеральная часть ТМО

При разработке рудников открытым и подземным способом нарушается рельеф, вскрываются горизонты невыветрелых пород, изменяются условия формирования водного стока. 

Водоприток карьерного водоотлива формируется за счет притоков подземных вод, поверхностных стоков от дождей и ливней, а также таяния снежного покрова. Подземные воды,  циркулируя внутри месторождения, растворяют сульфиды, в результате чего формируются кислые сульфатные воды, несущие большие количества Fe, Al и рудных элементов. Атмосферные воды, попадая на системы горных выработок (карьеры, канавы, траншеи, расчистки, отвалы некондиционных руд), в большом объеме выносятся за пределы карьера. Эти воды попадают в объекты гидросферы, создавая природно-техногенную систему. Вероятные пути миграции гидроминеральной части ТМО изображены на рисунке 5.

Рис. 5. Направления и пути миграции.png

Рис. 5. Направления и пути миграции минерализованных техногенных вод (гидроминеральной части ТМО) на руднике «Купол»

Наличие многолетнемерзлых пород обуславливает широкое развитие криогенных процессов: пучения, морозобойного трещинообразования, термокарста, наледей, солифлюкции, что способствует выносу и миграции металлов. 

В сернокислом процессе золото и сопутствующие металлы интенсивно перераспределяются, мигрируя из одних горизонтов и накапливаясь в других, что контролируется, прежде всего, сульфидностью первичных руд, рН и Eh гипергенных растворов. 

Важное значение для распределения золота имеет совокупность различных геохимических барьеров [10]: биогенного, восстановительного, электрохимического, щелочного, кислого, сорбционного. Наиболее благоприятными условиями для вторичной концентрации золота являются нейтральные и слабощелочные среды. Слабокислые и щелочные окислительные условия способствуют активной миграции золота [9]. Определяющими условия среды компонентами в составе ТМО будут сульфиды (кислая среда) и карбонаты (щелочная среда). В исходных рудах карбонаты составляют 0,2 % [6], поэтому техногенные воды буду иметь слабокислую среду.

Заключение

Анализ состояния минерально-сырьевой базы Kinross Gold corp. на месторождении Купол позволяет сделать вывод, что одним из путей продления срока службы рудника является грамотное использование и переработка техногенно-минеральных ресурсов.

В результате изучения вещественного состава руд, методики добычи, технологических схем обогащения и производства продукции на эпитермальном месторождении Купол были выделены различные типы ТМО, которые содержат широкий спектр полезных компонентов.

Использование вещества ТМО Купол месторождения возможно в различных областях промышленности и народного хозяйства. А на полигоне хвостохранилища следует провести специальный комплекс исследований для обоснования производства дополнительного спектра ликвидной продукции как в твердом, так и жидком виде. Извлечение металлов из материала хвостохранилищ, использование техногенных вод как гидроминерального сырья с попутным извлечением растворенных металлов, управление процессами разложения сульфидов обеспечат снижение экологической нагрузки на территорию. Переоценка минеральных ресурсов с учетом твердой и жидкой части ТМО месторождения Купол, разработка технологических решений к вовлечению неучтенных ресурсов в хозяйственный оборот принесет существенный экономический и экологический эффект. 

Дополнительный доход предприятию обеспечат мероприятия в рамках «наилучших доступных технологий» по уменьшению выбросов, снижению платы за количество отходов, доход с продажи других полезных компонентов, увеличение извлечения золота и серебра, налоговые льготы и государственную финансовую поддержку.  

книга.png1. Григорьев Н.В., Филонов С.В., Коган В.Б. и др. Отчет о геологоразведочных работах первой очереди на золото-серебряном месторожденни Купол с подсчетом запасов по состоянию на 01.01.2007 г. В 15 книгах, Книга 1, текст отчета, ЗАО «Чукотская ГГК», Магадан, 2008.
2. Kinross Gold Corp. www.kinross.com (дата обращения: 14.05.2020 г.).
3. Государственный доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации» в 2018 г. М., 2019 г. 424 с.
4. Кравцов В.С., Белый В.Ф., Волков А.В., Алексеев В.Ю., Сидоров А.А., Томсон И.Н. Региональная геолого-структурная позиция золото-серебряного месторождения Купол (Чукотка) // Докл. РАН. 2005 г. Т. 404, № 2, с. 216–219.
5. Золоторудные месторождения России / отв. ред.: М.М. Константинов. М.: Акварель, 2010 г. 349 с.
6. Никанюк Т.C., Мальцева Г.Д. Вещественный состав руд золоторудного месторождения Купол //
Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле РАЕН. № 7 (33), 2008 г., с. 50–57.
7. Шептунов А.Н. и др. Отчет о НИР «Разработка технико-экономического расчета переработки руд золотосеребряного месторождения «Валунистое» с годовой производительностью 350 тыс. т с учётом использования существующего оборудования ЗИФ ООО «Рудник Валунистый», Иркутск, Институт «ТОМС», 2016 г., 69 с.
8. Сергеев М.С. и др. Оперативный подсчет запасов месторождения Горное по состоянию на 01.01.2018 г. ООО «Канчалано-Амгуэмская площадь». ООО НПО «АкадемГЕО», Новосибирск, 2018 г., 127 с.
9. Калинин Ю.А., Росляков Н.А., Прудников С.Г. Золотоносные коры выветривания юга Сибири. Новосибирск: Академ. изд-во «Гео». 2006 г., 339 с.
10. Калинин Ю.А., Росляков Н.А., Наумов В.А. Эпигенез самородного золота в активном слое мерзлоты // Россыпи и месторождения кор выветривания: изучение, освоение, экология: материалы XV Международного совещания по геологии россыпей и месторождений кор выветривания. Пермь, 2015 г., с. 89–90.
11. Бортникова С.Б., Гаськова О.Л., Бессонова Е.П. Геохимия техногенных систем / Отв. ред. Г.Н. Аношин. Институт геологии и минералогии СО РАН. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео». 2006 г., 169 с.
12. Наумов В.А. Минерагения, техногенез и перспективы комплексного освоения золотоносного аллювия. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук / Пермский государственный университет. Пермь, 2010 г., 42 с.
13. Наумов В.А., Хусаинова А.Ш. Влияние сезонного промораживания и прогревания сульфидов на частицы золота в техногенно-минеральных образованиях // Цветные металлы и минералы. Сборник докладов Девятого международного конгресса. Красноярск, 2017 г. С. 942–951.
14. Наумов В.А., Наумова О.Б. Признаки сульфидной минерализации базальтов Большого Курейского водопада (плато Путорана) // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского: сборник научных статей. ПГНИУ. Пермь, 2020 г. Вып. 23. С. 32–39.
15. Григорьев Н.В., Маринич М.А., Дудко И.С. Основные причины возникновения сверхнормативных потерь ценного компонента с хвостами обогащения и возможные пути сокращения финансовых рисков добывающих предприятий // Рациональное освоение недр. 2018 г. № 1. С. 54–60.
16. АО «Иргиредмет». Определение целесообразности извлечения золота и серебра из хвостов выщелачивания ЗИФ рудника «Купол» на основании исследований и технико-экономических расчетов: Отчет о НИР. Иркутск, 2012 г.
17. Варчук А.В. Полигон размещения кека рудника Купол. Материалы оценки воздействия на окружающую среду. АО «Чукотская горно-геологическая компания», ООО НИПЭЦ «Промгидротехника», ООО «ВНИИ 1», Анадырь-Магадан, 2015 г., 41 с.
18. Моторов О.В. Техническая документация на суглинок техногенный ТУ 08.12.22-005-58002943-2018. Материалы оценки воздействия на окружающую среду. АО «Чукотская горно-геологическая компания», ООО «ВНИИ 1», Магадан, 2019 г., 38 с.
19. Белый В.Ф. Геология Охотско-Чукотского вулканогенного пояса. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 1994 г., 76 с.

Опубликовано в журнале "Золото и технологии" № 3/сентябрь 2020 г.

Утилизационный сбор экологии не подмога
О применении Арбитражным судом Красноярского края коэффициента Кдл в споре Росприроднадзора и НТЭ
Налоги горного предприятия. Почему их теряет государство?
Включение горноотводного акта в качестве неотъемлемой части к лицензии
^ Наверх