09 Мая 2021, Воскресенье07:59 МСК
Курсы на 09.05.2021
73,79 -0,18
Au 1 832 +0,90%
Ag 27,55 +0,49%
89,73 +0,34
Pt 1 257,10 +0,16%
Pd 2 931 -0,70%

Актуальные вопросы оценки и освоения техногенных месторождений золота

О ряде отходов горного производства, содержащих полезные компоненты и исследованиях последних лет.

В.А. Макаров —  д.г.-м.н., профессор, директор Института горного дела, геологии и геотехнологий, зав. кафедрой геологии месторождений и методики их разведки Сибирского федерального университета
П.Н. Самородский —  к.г.-м.н, доцент кафедры геологии месторождений и методики их разведки Сибирского федерального университета

Состояние проблемы

Разработка месторождений полезных ископаемых приводит к формированию на поверхности Земли значительного объема отходов. В ряде случаев отходы горного производства содержат полезные компоненты в количествах, близких к промышленному значению, и могут быть рентабельно вовлечены в повторную переработку. В этом случае они классифицируются как техногенные месторождения. К последним могут быть отнесены и коренные месторождения в той части, где произошло антропогенное воздействие. Появление в горном массиве открытых полостей и систем трещин, связанных с ведением разведочных и очистных работ, является причиной повышения притока воды и воздуха, что обуславливает геохимические изменения пород и руд, а также перегруппировку рудного вещества, т.е., по существу, приводит к формированию нового класса геологических объектов, требующих особого подхода к их изучению, геолого-экономической оценке и освоению. 

Исследования последних лет показывают, что объекты вторичного золотосодержащего сырья разнообразны по своей природе, содержанию металла, масштабам накопления и экономической значимости. В общей структуре ресурсов и запасов золота России на долю техногенных объектов приходится около 7–12 % (Беневольский, 1998). Вторичные золотосодержащие ресурсы, несмотря на большие объемы, характеризуются относительно низким содержанием золота. Формы его нахождения в техногенном сырье таковы, что сырье является упорным для переработки с использованием традиционных технологических схем. Появление новых технологий в золотодобыче предопределило рост интереса промышленности к техногенным золотосодержащим объектам. При этом себестоимость извлечения золота из техногенных месторождений иногда бывает ниже, чем при обогащении исходных руд и песков, поскольку из технологической цепочки исключаются дорогостоящие операции, связанные с добычей, дроблением и классификацией. 

Учитывая все возрастающее количество видов золотосодержащего техногенного сырья и широкое разнообразие условий его формирования, а также последующего хранения, для успешной ревизии такого сырья на золото представляется целесообразным решение трех задач: 1) разработка систематики техногенных золотосодержащих объектов; 2) выявление условий их формирования; 3) выработка методических основ для геолого-технологического изучения техногенного сырья и ускоренной его оценки и освоения.

Изучение и оценка техногенного золотосодержащего сырья, помимо решения важной народохозяйственной проблемы — ресурсосбережения и расширения сырьевой базы золота —важно с экологической точки зрения. В этой связи особенно актуальны для техногенных объектов знания о распределении и последующей миграции утраченных в процессе золотодобычи токсичных компонентов (ртуть, цианиды, мышьяк и др.). Это весьма важно при повторном освоении техногенных месторождений и постановке работ по экологической реабилитации районов активной золотодобычи. 

Цель настоящей статьи — предложить систематику техногенного золотосодержащего сырья, показать разнообразие условий формирования техногенных золотосодержащих объектов, отразить основные факторы, влияющие на морфологию тел, распределение и формы нахождения золота в техногенных месторождениях и предложить методические рекомендации по их геолого-техно-логической оценке и освоению. 

Материалы статьи базируются на многолетнем (более 20 лет) опыте работы одного из авторов настоящей статьи в составе Центра геотехнологических исследований «Прогноз» и исследованиях кафедры Геологии месторождений и методики разведки Красноярского института цветных металлов (с 2007 года в составе Сибирского федерального университета). Фактический материал собран в процессе полевых исследований, проведенных на техногенных золотосодержащих объектах Енисейского кряжа (техногенные россыпи, хвосты Советской и Олимпиадинской ЗИФ), Восточного Саяна (техногенные россыпи и хвосты ЗИФ Артемовского рудника), Кузнецкого Алатау (Саралинский рудник, бывшие Юлинский и Маинский рудники и др.), Западного Саяна (Абаканский рудник, Мало-Шушенская ЗИФ бывшего Майского рудника) и ряде других объектов. В пределах Красноярского края и Хакасии оценена золотоносность всех ныне разрабатываемых месторождений песчано-гравийных смесей (ПГС), а также продуктов и отходов их переработки. 

При изучении золотоносных техногенных россыпей и хвостов обогащения коренных руд золота, помимо традиционных технологий, для обогащения проб и оценки содержания мелкого и тонкого золота применялась полевая экспресс-лаборатория на базе концентратора Knelson-7,5 с комплектом оборудования для доводки концентрата. Кроме того, для оценки содержания и текущих потерь золота осуществлялась врезка промышленных и полупромышленных обогатительных аппаратов в технологические цепочки действующих производств. В частности, при изучении золотоносности месторождений ПГС расположенных в долине р. Енисей, а также при оценке золотоносности песчано-гравийного материала, перемещаемого при дноуглубительных работах, применена врезка в технологическую схему землечерпательных снарядов специальных золотоизвлекающих шлюзов. Реализована методика экспрессной оценки техногенного золотосодержащего сырья с использованием специально разработанных одним из авторов в содружестве с конструкторами АО «Краслесмаш» мобильных проходческих комплексов на базе самоходного гусеничного шасси (Патент РФ).

Систематика техногенных золотосодержащих объектов

В литературе, посвященной проблемам комплексного использования минерального сырья и освоения отходов горного производства, ряд горно-геологических терминов и категорий трактуется неоднозначно. Поэтому, предваряя изложение вопросов систематизации техногенного золотосодержащего сырья, авторы считают необходимым пояснить, какое содержание нами вкладывается в используемые ниже понятия: «техногенные минеральные образования (объекты)», «техногенные месторождения», «природно-техногенные объекты».

Техногенные минеральные образования (объекты) — скопления минеральных веществ на поверхности Земли или в горных выработках, образовавшиеся в результате их отделения от массива и складирования в виде отходов горного, обогатительного, металлургического и другого производства.

Техногенные месторождения — техногенные образования, по количеству и качеству содержащегося минерального сырья пригодные для эффективного использования в сфере материального производства. Первое и второе определение наиболее близки к пониманию К.Н. Трубецкого с соавторами (Трубецкой и др., 1989).

Природно-техногенные объекты — минеральные объекты, представленные неотделенным от массива природным веществом в виде целиков, вскрытых недоработанных (оставленных) блоков на отрабатываемых ранее месторождениях (Секисов и др, 1988).

Вопросы классификации техногенного минерального сырья, горнопромышленных отходов и техногенных месторождений затрагиваются в многочисленных публикациях (Трубецкой, Уманец, Никитин, 1987; Шегай, 1990; Наркелюн, 1996; Барский, 1985 и др.). Как правило, это целевые классификации, создаваемые для учета и анализа потерь и отходов в различных производственных отраслях. Так, Л.Ф. Наркелюн (1996), проводя типизацию горно-технологических отходов, разделяет их по месту образования — коренные или россыпные месторождения, обогатительные фабрики, металлургические заводы, теплоэлектростанции, и типу отходов (породы вскрыши, шлаки, золы, кеки и т.д.). Л.А. Барский (1981) отходы и потери горно-металлургического цикла классифицирует по нескольким признакам: а) по производственным отраслям —угольная, черная и цветная металлургия, химическая промышленность, стройиндустрия, производство ядерных материалов; б) по фазовому составу — твердые, жидкие, газообразные; в) по производственным циклам — при добыче (вскрышные и другие безрудные породы), при обогащении (хвосты, шламы, сливы), при гидрометаллургии (растворы, кеки), при пирометаллургии (шлаки, возгоны).

Классификации техногенных месторождений детально рассмотрены также в работах К.Н. Трубецкого, В.Н. Уманца, М.Б. Никитина (1987, 1989), Г. И. Шигая (1990), В.Т. Борисовича, В.В. Чайникова (1991).

Краткий обзор классификаций объектов техногенного сырья показывает, что большинство их носит общий характер, и направлены они на ревизию и паспортизацию техногенного минерального сырья отдельных горно-добывающих регионов. Специальных классификаций техногенного минерального сырья для нужд конкретных отраслей, за исключением стройиндустрии, не создавалось. 

Учитывая все возрастающий интерес к техногенному сырью в золотодобыче, представляется целесообразной разработка специальной классификации, которая, по возможности, охватывала бы все многообразие видов вторичного золотосодержащего сырья и являлась бы основой для ревизии и оценки техногенных минеральных объектов на золото.

В предлагаемой нами систематике техногенных золотосодержащих объектов выделены две группы — «литотехногенные» и «остаточные» (табл. 1).

Группы Классы Виды Подвиды
Экзогенные (объекты, сформированные при переработке руд, песков и пород, отделенных от массива) Техногенные россыпи Мускульной отработки / Дражной отработки / Гидромеханической отработки / Гидравлической отработки Элювиальные / Аллювиальные / Склоновые / Гетерогенные
Хвосты обогащения коренных руд Гравитации / Флотации / Цианирования / Магнитной сепарации / Комбинированные Золотокварцевые / Золотосульфидные / Золотосодержащие / Медно-никелевые / Железорудные / Полиметаллические / Медноколчеданные
Отвалы забалансовых руд и вскрышных пород Раздельного складирования / Смешанные
Золоотвалы  
Продукты переработки нерудного сырья  
Металлургические шлаки и кеки  
Штабеля кучного выщелачивания  
  Оставленные целики и вскрытые блоки забалансовых руд Открытой отработки / Подземной отработки
Остаточные (месторождения и их части, испытавшие техногенное воздействие в горном массиве)
Блоки подземного выщелачивания Скважинными системами / Шахтными системами
Сульфидные горельники  

Табл. 1. Систематика техногенных золотосодержащих объектов

В первую группу включены классы объектов, сформированных при переработке руд (песков) и пород, отделенных от массива: техногенные россыпи, хвосты обогащения, отвалы забалансовых руд и вскрышных пород, золоотвалы, остаточные кучи после цианирования и др. К группе «остаточных» отнесены месторождения и их части, испытавшие техногенное воздействие в горном массиве — целики и вскрытые забалансовые руды, сульфидные и угольные горельники, блоки подземного выщелачивания (природно-техногенные объекты по Г.В. Секесову и др., 1987). Виды и подвиды техногенных золотосодержащих объектов выделяются внутри классов в соответствии технологией переработки руд и их составом. 

Перспективы экономического освоения техногенного сырья напрямую зависят от ресурсного потенциала и технологических особенностей конкретных объектов. И то и другое для различных классов сырья изменяется в очень широких пределах и заслуживает отдельного рассмотрения.

Ресурсный потенциал и условия образования техногенных россыпных месторождений 

Техногенные россыпи золота в последние годы в россыпной золотодобыче России приобретают все большее значение. Так, в структуре активных запасов золота Красноярского края на начало XXI столетия, доля россыпей составляла 9,4 %. Из них 85 % приходилось на техногенные россыпи. Для запасов и ресурсов ближайшего резерва это соотношение составляет, соответственно, 11,4 и 70 % (Васильев и др., 1997). Такая тенденция характерна не только для Красноярского края, но и для большинства золотодобывающих регионов Сибири и Дальнего Востока (Мамаев и др., 1995). О распределении ресурсов золота по видам техногенных россыпей можно косвенно судить по объемам добычи металла тем или иным способом. На территории Сибири в различное время получили распространение мускульный, дражный, гидравлический и гидромеханический способы отработки золотоносных россыпей. Применение тех или иных способов определялось сочетанием горно-геологических, географо-экономических и политических факторов (рис. 1).

Рис. 1. Развитие способов отработки россыпей золота и коренных руд.png

Рис. 1. Развитие способов отработки россыпей золота и коренных руд на территории Сибири

Чаще всего россыпные объекты испытывали неоднократную отработку. Повторная и последующие разработки россыпи, как правило, осуществлялись с применением более совершенных и производительных технологий. Соотношение тех или иных типов техногенных россыпей для конкретных регионов различно. Так, для Енисейского кряжа — ведущей провинции Сибири россыпного золота, получили развитие все способы отработки россыпей, за исключением гидравлического. Последний наибольшее распространение имел в южных районах Сибири — Западном и Восточном Саянах (Анзас-Кизасском и Ольховско-Чибижекском рудном узлах), Кузнецком Алатау (Коммунаро-Знаменитовский рудный узел) и др. Ресурсы (запасы) отдельных техногенных россыпей могут изменятся от первых десятков килограммов до первых сотен. Распре деление металла внутри техногенной россыпи имеет свои особенности. 

Как показывает опыт ревизионных работ на россыпное золото в старых золотодобывающих районах для геологической переоценки техногенных россыпей и локализации остаточных запасов необходимы знания условий их формирования и особенностей строения (Макаров, Шрайнер, 1998). В техногенной россыпи золото локализуется в оставленных забалансовых песках, нетронутых целиках, отвалах, то есть, по существу, представляет геологические и технологические потери. Оценке геологических потерь должен предшествовать тщательный анализ способов отработки россыпи (рис. 2).

Рис. 2. Схемы строения техногенных россыпей гидромеханического....png

Рис. 2. Схемы строения техногенных россыпей гидромеханического(а), дражного (б) и гидравлического (в) способов отработки  
1 — эфель; 2 — илы; 3 — галя; 4 — пески; 5 — плотик; 6 — торфа; 7 — отвалы вскрыши

Важно иметь представление о существовавших на момент отработки кондициях и применяемых технических средствах, особенно для дражного и гидромеханического способов. Уровень кондиций определяет содержание металла в отвалах вскрыши и бортах россыпи. От применяемых при отработке технических средств зависит глубина взятия пласта, а также качество зачистки плотика и, соответственно, потерь золота на нем. Так, для дражного способа отработки установлены закономерности формирования вторичных концентраций золота (технологических потерь) в отвальном комплексе (рис. 3.).

Рис. 3. Особенности формирования вторичных концентраций золота (технологических потерь) в отвальном комплексе при дражной.png

Рис. 3. Особенности формирования вторичных концентраций золота (технологических потерь) в отвальном комплексе при дражной разработке (по данным анализа потерь на драгах Южно-Енисейского золотороссыпного района)

Очень сильно на структуру потерь золота влияет содержание глины в песках и, соответственно, характер их промывистости. Для россыпей золота с высоким содержанием глины значительная часть золота уходит с глинистыми окатышами. Содержание металла в них нередко превышает исходное содержание золота в песках. Для россыпей золота с низким содержанием золота и хорошо промывистыми песками значительная часть металла просаживается в «карманы» или неровности плотика. Содержание потерянного золота в песках приплотикового слоя нередко кратно превышает его среднее содержание в пласте.

Технологические потери золота при гидромеханической отработке россыпных месторождений напрямую зависят от крупности металла и применяемой на момент отработки россыпи технологии. До 1992 г. обогащение песков на шлюзах велось с использованием ртути, что уменьшало долю потерь тонкого и мелкого золота, но приводило к загрязнению ртутью эфельных отвалов (рис. 4). Из рисунка видна тесная пространственная корреляция содержаний золота с концентраций тяжелого шлиха (магнетита) проявленного повышенным магнитным полем, а также концентрацией паров ртути. 

Рис. 4. Распределение содержаний золота (а), паров ртути (б), значений магнитного.png

Рис. 4. Распределение содержаний золота (а), паров ртути (б), значений магнитного поля в эфельном отвале россыпи. Партизанская терраса, Южно-Енисейский золотороссыпной район

Максимальные потери золота и ртути в конечном итоге концентрировались в хвостах шлихообогатительных фабрик (ШОФ) крупных золотодобывающих районов, куда для окончательной доводки свозился тяжелый шлих с золотом и ртутью со всех драг и участков гидромеханической добычи. Пример оценки такого объекта — хвосты Южно-Енисейской ШОФ, отражен на рисунке 5. В хвостах, оцененных с помощью большеобъемного опробования и обогащением проб на концентраторе Кнельсон-7,5, установлены аномально высокие концентрации золота (более 10 г/м3) и металлической ртути (более 400 г/м3). Как видно из рисунка, данное хвостохранилище, находясь в черте поселка и в долине р. Удерей, является объектом серьезной экологической опасности.

Рис. 5. Ситуационный план (вверху) и характер распределения ртути (в центре) и.png

Рис. 5. Ситуационный план (вверху) и характер распределения ртути (в центре) и золота (внизу) на хвостохранилище Южно-Енисейской ШОФ

Вещественный состав песков и самородное золото при формировании техногенной россыпи испытывают определенные изменения. В силу того, что россыпные месторождения являются гипергенными образованиями и их минеральные парагенезисы на поверхности Земли находятся в относительном равновесии, изменения первичного вещества (песков) при техногенном воздействии для них менее значительны, чем для коренных объектов. Изучение этих изменений важно как с научной точки зрения, так и с практической — для целей геоло-готехнологической оценки и повторной отработки техногенных россыпей. В последние годы, в связи с ростом практического интереса к техногенным россыпям, данная проблема стала освещаться в печати (Фельдбарг, Захарова, 1984; Наумов, 1994; Парий, Амосов, 1998; Мязин, Татауров, 2000; Альков и др., 2000; Гореликова и др., 2000). 

Минеральный состав и минералого-геохимические особенности техногенных россыпей, как правило, наследуются от первичной россыпи, но в процессе техногенеза изменяются.

Собственно техногенное (антропогенное) воздействие на первичную россыпь в процессе освоения протекает достаточно кратковременно. Масштаб антропогенного вмешательства зависит от применяемой технологии. Дальнейшее преобразование техногенного россыпного объекта — эволюционное изменение сформированных отвальных комплексов и ассоциаций элементов в самой верхней части зоны гипергенеза под воздействием экзогенных процессов. Масштаб и скорость этих преобразований зависят главным образом от ландшафтно-климатических условий. В соответствии с этим в формировании вещественного состава техногенной россыпи можно выделить два этапа — технологический и геоло-гогеохимический (табл. 2).

Этап Минералы, элементы, соединения Физико-химические процессы
Привнос Вынос
Технологический Ртуть, металлический лом, хлорное железо, органическое вещество Золото, минералы тяжелой фракции, глинистые тонко-дисперсные минералы Амальгамация, гравитационная дифференциация, сегрегация и др.
Геолого-химический   Железо, сера, ртуть, мышьяк, сурьма, цинк, коллоидное золото и др. Растворение, сорбция, переход в коллоидное состояние, окисление, замещение и др.

Табл. 2. Характер преобразования вещественного состава исходных россыпей золота в процессе техногенеза

Из таблицы 2 видно, что на технологическом этапе, наиболее значительном по влиянию, хотя и скоротечном по времени, изменения вещественного состава природной россыпи идут по пути изменения количественных соотношений минералов. При переработке песков происходит вымывание глинистого материала, изменение соотношения минералов легкой и тяжелой фракции. Последние нередко образуют локальные скопления, обусловленные особенностями той или иной технологии. Так, для намывных эфельных отвалов в области слива пульпы отмечается скопление минералов тяжелой фракции — магнетита, гематита, золота, окисленных сульфидов и др. Здесь же, на технологическом этапе идет накопление мелкого металлического лома — гвоздей, проволоки, метеоритного железа, окалины и пр. Концентрация металлов и железосодержащих минералов может быть высока настолько, что такие участки хорошо фиксируются магнитометрической съемкой. В пределах намывных эфельных отвалов аномалии магнитного поля совпадают с повышенными содержаниями золота. Это позволяет в определенных случаях использовать данные магнитометрической съемки для выявления богатой головной части отвала. 

Аналогичная ситуация отмечается с распределением ртути в эфельных отвалах. В большинстве случаев она имеет техногенную природу, поскольку до 1992 года использовалась на шлюзовых установках для улавливания мелкого и тонкого золота. В процессе промывки песков ртуть сносилась с промывочных приборов в металлическом виде и в виде амальгам. Золотые амальгамы техногенных россыпей характеризуются очень широкими вариациями соотношения золота и ртути. Они отличаются по цвету, агрегатному состоянию, составу минеральных примесей и химических соединений. Наряду с амальгамами отмечается жидкая металлическая ртуть в виде сферических и полусферических частиц. Растворением такой ртути в азотной кислоте установлено присутствие в ней золота от 0,5 до 3 %. Техногенная ртуть обычно является причиной слипания (срастания) природных золотин и изменения их микрорельефа — появления каверн и ажурных наростов, а также обрастания золотом металлических предметов (медной проволоки, гвоздей, свинцовой дроби и др.) Величины потерь золота и ртути в эфельном отвале тесно коррелируют между собой, что видно из распределения золота и паров металлической ртути (эфельные отвалы Надеждинской террасы в верхнем течении р. Удерей) (рис. 4). Там, где извлечение золота осуществлялось без применения ртути концентрация ее паров в почвенном воздухе невысоко, пространственная корреляция содержания ртути и золота отсутствует. 

Микрозондовым анализом установлено, что в золотинах из гале-эфельных отвалов россыпей, отрабатывавшихся с применением ртути, содержания ее в кайме золотин относительно центральной части увеличивается в десятки раз. При изучении поверхности золотин из наиболее загрязненных ртутью эфельных отвалов Надеждинской террасы под электронным микроскопом сканирующего типа отмечено, что поверхность «чистого» золота и металла, имевшего на поверхности примазки амальгамы, отличаются. Отличия заключаются в том, что участки золотин, испытавшие амальгамацию, имеют, как правило, пористую (губчатую) поверхность (рис. 6).

Рис. 6. Характер преобразования золота в галле-эфельных отвалах, хвостах ЗИФ и ШОФ.png

Рис. 6. Характер преобразования золота в галле-эфельных отвалах, хвостах ЗИФ и ШОФ

Считается, что при определенных условиях на золотосодержащих отвалах могут отмечаться не только процессы высвобождения золота, но и укрупнение его, а также перераспределение на геохимических барьерах. Высказываются предположения о возможности относительно быстрой естественной регенерации отработанных россыпей (Freise, 1931; Смирнов, 1955). При этом указывается на положительное влияние органики и бактерий (Маракушев, 1997). Масштабы и механизм этих процессов детально не раскрыты. Нами при изучении золота в отвальных комплексах более чем 30 техногенных россыпей в ландшафтно-климатических условиях Центральной Сибири укрупнения золота вне связи с процессами амальгамации отмечено не было. 

Золото отвального комплекса техногенных россыпей отличается от металла исходных объектов морфологическими особенностями и гранулометрическим составом. Для количественной оценки этих отличий был проведен анализ золота объектов Партизанского и Южно-Енисейского золотороссыпных районов. Для корректного сравнения типоморфных особенностей золота различных россыпей использованы данные, полученные по единой методике — обогащение крупнообъемных проб на концентраторе Knelson-7,5, расситовка концентрата, раздельная доводка каждой фракции в лабораторных условиях. 

Для Нижне-Таловского месторождения прослежена изменчивость характеристик металла в ряду: кора выветривания — целиковая россыпь — гале-эфельные отвалы. Здесь в коре выветривания 52 % всего металла относятся к классу -0,25 мм. В одноименной россыпи, возникшей за счет перемыва коры, доля мелких и тонких классов снижается до 38 %. В эфельном отвале возникшем при отработке целиковой россыпи доля металла фракции 0,25 мм возрастает до 66 %. Кроме того, происходит увеличение среднего веса золотин во всех классах. Данная закономерность свойственна и другим россыпям района (рис. 7). 

Рис. 7. Гранулометрический состав и весовые характеристики золота в песках.png

Рис. 7.Гранулометрический состав и весовые характеристики золота в песках целиковых россыпей и эфельных отвалах. Цифры в прямоугольнике—средний вес золотин в классе, мг

Для галечных отвалов характерен тот же гранулометрический состав и весовые характеристики золота, что и в целиках исходных россыпей. Это связано с тем, что основная часть золота здесь представляет собой потери с глинистым материалом и не испытала дифференциации по гидравлической крупности в водном потоке промывочного прибора, как это имеет место в отвалах эфелей. 

Важным параметром золота, влияющим на снос его со шлюзов и накопление в эфельных отвалах, является морфология золотин. В эфелях происходит значительный рост доли пластинчатого металла. Особо контрастно это проявляется при промывке песков с малым содержанием глины. Так, для эфельных отвалов малоглинистых россыпей р. Большая Пенченга и среднего течения р. Удерей установлено, что металл в эфелях на 80–90 % представлен золотом пластинчатых форм, тогда как в исходных песках доля пластинчатых золотин не превышает 20 %.

Хвосты обогащения коренных руд металлических полезных ископаемых — ресурсный потенциал и особенности распределения золота

Данные образования в нашей систематике выделяются в самостоятельный класс. Некоторые исследователи относят их к техногенным россыпям (Спорыхина, 2000), что на наш взгляд не вполне обосновано. 

Техногенные месторождения, представленные хвостами обогащения, являются достаточно специфическими образованиями, отличающимися от других техногенных объектов вещественным составом, условиями накопления и хранения, набором остаточных реагентов и влиянием микроорганизмов определенных видов. Сведения о промышленном содержании золота и других благородных металлов в хвостах обогащения руд различных металлических полезных ископаемых многочисленны. Это хвосты обогащения руд месторождений золота различных геологопромышленных типов (Макаров, 1999; Алгебраистова и др., 2000; Armada gold …, 1994), месторождений цветных и редких металлов (Черных, 1980; Стехнин и др., 1995, Демидов, 1983; Бортникова и др. 1996), месторождений черных металлов (Кузнецов, Шелехов, 1990; Лапухов и др., 1998; Афанасенко и др., 1999) и алюминиевого сырья (Сазонов и др., 1999; Брагин, Добровольская, 2000). 

Масштабы, уровень содержания золота и значимость данных техногенных объектов для золотодобывающей отрасли различны. За рубежом хвосты собственно золоторудных месторождений с содержанием золота от 0,5 до 1,5 г/т активно вовлекаются в повторную переработку. Запасы золота на отдельных хвостохранилищах в ЮАР составляют десятки тонн, а годовая производительность вновь созданных предприятий по извлечению золота из хвостов достигает 3–5 т. В Сибири, по опубликованным данным, наиболее значимым объектом такого рода являются хвосты ЗИФ Олимпиадинского ГОКа (Макаров и др., 2017), а также обогатительных фабрик объединения Балейзолото. По результатам разведочного бурения масса хвостов здесь оценена в 42 млн т, а запасы золота в 37 т (Armada gold …, 1994). Объемы золотосодержащих хвостов на других действующих и законсервированных золотодобывающих рудниках Сибирского региона — золотоизвлекающие фабрики Северо-Енисейского и Артемовского рудников, Майского рудника (Малошушенское месторождение), Туманной, Ивановской и Приисковой ЗИФ Саралинского руд-ника, а также современного хвостохранилища этого предприятия, значительно меньше. Запасы золота в них составляют первые тонны, при уровне содержания металла 1–2 г/т, редко более. 

Большой интерес, как источник благородных металлов, представляют хвосты обогащения руд цветных и редких металлов. Уровни накопления золота здесь сопоставимы с отходами переработки руд собственно золоторудных месторождений. Причем о повышенных концентрациях золота и других благородных металлов иногда не было известно, либо уровень их содержания в исходной руде на момент отработки не представлял экономического интереса. Так, после отработки некоторых ртутных месторождений в США было установлено, что содержание золота в отвалах составляет около 5 г/т, а запасы его в хвостохранилищах достигают 30 т (Степанов, Моисеенко, 1993). Близкая ситуация отмечается для хвостохранилищ Норильского горно-металлургического комбината, где при переработке сульфидных медно-никелевых руд сформировано крупное по запасам (первые сотни тонн) техногенное месторождение благородных металлов (Стехнин и др., 1995; Додин, Додина, 1999). Уровень содержания суммы платиновых металлов и золота в отдельных разновидностях хвостов здесь достигает нескольких граммов (иногда — десятков граммов) на тонну. Высоко, по предварительным данным более сотни тонн, оцениваются ресурсы золота и других благородных металлов в шламах Ачинского глиноземного комбината. Концентрация золота и платиноидов здесь достигает первых граммов на тонну (Сазонов и др., 1999). 

Значительны запасы золота в хвостах обогащения железных руд. В хвостах мокрой магнитной сепарации Мундыбашской и Абагурской обогатительных фабрик присутствует около 30 т золота при содержании около 1 г/т. Запасы золота в хвостах сухой магнитной сепарации Абаканского рудника составляют около 20 т. Отходы обогащения железистых кварцитов повсеместно содержат золото в количестве 0,5–0,6 г/т. Ресурсы его, учитывая огромные объемы хвостохранилищ, могут составить сотни тонн (Беневольский, 1995, Шелехов и др., 1999). 

Анализ материалов по условиям формирования хранилищ золотосодержащих хвостов обогащения коренных руд показывает, что на распределение золота в них решающее влияние оказывает механическая миграция минералов-носителей полезного компонента в гидродинамических потоках. Характер миграции золота с отвальными хвостами определяется целым рядом технологических и минералогических факторов, а именно: характером намыва хвостов, формой нахождения золота (свободное или связанное), гидравлической крупностью зерен минералов-носителей полезного компонента, гранулярным составом материала хвостов, обводненностью хранилища, климатическими условиями и др. В размещении участков повышенных концентраций золота в хвостохранилищах выявляется ряд закономерностей, не зависящих от вида золотосодержащих хвостов. Таковыми являются: 
  • устойчивое повышение содержаний золота в придонной части хранилищ; 
  • равномерное снижение содержания золота от головной части хранилища (места излияния пульпы) к тыльной; 
  • наличие сезонной ритмичности в распределении полезных компонентов.
Закономерным для ряда хвостохранилищ является то, что механическая миграция золота продолжается после заполнения хранилища. Механическое перемещение золота отмечается как внутри контура хвостохранилища, так и вне его. Последнее связано, как правило, с деятельностью ливневых и паводковых вод, а также водотоков, дренирующих хвосты. Иллюстрацией тому может служить хвостохранилище ЗИФ Артемовского рудника, где вдоль русла реки Ольховка в результате перемыва хвостов и выноса легкого обедненного материала происходит формирование обогащенных золотом струй. Содержание металла в контуре струй в 2–4 раза выше, чем в среднем по хвостохранилищу (рис. 8). 

Рис. 8. Распределение золота в плане и на разрезах хвостохранилища.png

Рис. 8. Распределение золота в плане и на разрезах хвостохранилища Артемовской ЗИФ

Интенсивное химическое перераспределение золота наблюдалось нами в хранилище хвостов золотоизвлекательной фабрики Олимпиадинского ГОКа, которое является гидротехническим сооружением — накопителем жидких промышленных отходов наливного типа (Макаров и др., 2017, Попова и др. 2018). На протяжении более чем 20 лет здесь складировались хвосты флотации и гидрометаллургии, сформированные при переработке золотых руд месторождений Олимпиадинское, Тырадинское, Оленье и Титимухта.  Разнообразие минерального состава руд месторождений, а также присутствие на отдельных объектах нескольких природных и технологических типов золотых руд, предопределило разнообразие хвостов как по составу, так и по уровню плановых потерь золота в них. Основание хвостохранилища сформировано хвостами обогащения окисленных руд Олимпиадинского месторождения, на которые в последующие годы намывались хвосты переработки упорных первичных руд этого же объекта. В различные годы в хвостохранилище дополнительно поступали хвосты переработки окисленных и первичных руд месторождения «Тырадинское», «Оленье» и «Титимухта». 

Исходя из суммарного объема складированных хвостов и плановых (проектных) уровней содержания золота в хвостах можно констатировать, что хвостохранилище представляет собой наиболее крупный техногенный золотосодержащий объект в России, сопоставимый по запасам со средним золоторудным месторождением. Кроме золота, из полезных компонентов в хвостах обогащения концентрируются сурьма и вольфрам, содержание которых в исходных рудах Олимпиадинского месторождения были близки к промышленным, и данные металлы учитывались государственным балансом.

Распределение золота и сопуствующих элементов в разрезе хвостов корреспондирует с последовательностью отработки и складирования различных типов руд от окисленных к смешанным и далее сульфидным. Для слоя хвостов переработки окисленных руд характерны минимальные концентрации золота и тесная его пространственная корреляция с сурьмой и вольфрамом. Концентрация этих элементов здесь в 2 и более раз превышает таковые в хвостах переработки первичных руд. Пробы, отобранные в верхней части разреза, по хвостам переработки смешанных и первичных руд характеризуются содержаниями золота в среднем в два раза выше, чем по окисленным рудам. Тесную корреляцию с золотом здесь обнаруживают сера, мышьяк и углерод. 

Среднее содержание золота по пробам, отобранным методом драгирования с ложа отстойника оборотных вод фабрики, существенно выше, чем по скважинам. В наиболее углубленной части хранилища (от 8 м и глубже) содержание золота и основных сопутствующих компонентов в донных пробах повышается в разы. С золотом коррелирует содержание серы, мышьяка, сурьмы, серебра и железа. При этом значительную роль в концентрации металлов в придонных илах (хвостах) играют новообразованные минеральные формы. В частности, в отдельных пробах драгирования содержание новообразованного гипса достигает 14 % (Попова и др., 2018).

Результаты изучения вещественного состава материала хвостов демонстрируют прямую связь содержания золота с содержанием сульфидов (в первую очередь — арсенопирита) и обратную — с продуктами их окисления. Поскольку окисление изученных сульфидов происходит уже в хвостохранилище (рис. 9), предполагается переход золота из окисляющихся сульфидов в растворённую форму и его дальнейшая миграция.

Рис. 9. «Рубашка» вторичных минералов (гётит, арсенолит, ....png

Рис. 9. «Рубашка» вторичных минералов (гётит, арсенолит, скородит) вокруг кристалла арсенопирита

Самородное золото отмечено в виде единичных частиц размером менее 0,1 мм в шлиховом материале и в срастании с арсенопиритом, как правило, замещаемым пирротином (рис. 10). Очевидно, процесс замещения приводит к перегруппировке «невидимого» золота в арсенопирите и появлению более крупных частиц. Пробность золота варьирует от высокой (934) до низкой (693), основная примесь — ртуть, серебро практически отсутствует.

Рис. 10. Самородное золото в арсенопирите, замещаемом.png

Рис. 10. Самородное золото в арсенопирите, замещаемом пирротином. Длина частицы около 25 мкм

То, что активизированное техногенными процессами золото подвижно и может переноситься водотоками на десятки километров, отражается данными региональной геохимической съемки в северной части Енисейского кряжа. Интенсивный техногенный поток рассеяния золота от ЗИФ Советского рудника прослеживается в донных отложениях р.р. Енашимо и Тея на 130 км, вплоть до впадения последней в р. Вельмо. На техногенную природу потока рассеяния золота указывает тесная пространственная корреляция его с серебром, мышьяком и сурьмой — основными элементами-спутниками в коренных рудах Советского месторождения и компонентами отвальных продуктов хвостохранилища (рис. 11 и рис. 12).

Рис. 11. Уровни содержания золота в техногенном потоке рассеяния....png

Рис. 11.Уровни содержания золота в техногенном потоке рассеяния от хвостохранилища ЗИФ Советского рудника

Рис. 12.  Техногенные геохимические потоки золота и мышьяка от хвостохранилища.png

Рис. 12. Техногенные геохимические потоки золота и мышьяка от хвостохранилища ЗИФ Советского рудника

Среднее содержание золота в донных пробах по 40-километровому отрезку от хранилища хвостов по р. Енашимо составило 0,354 г/т. По р. Тея от впадения в нее р. Енашимо до р. Вельмо содержание золота превышает 0,1 г/т. Общая протяженность техногенного потока рассеяния золота составляет около 132 км. Кларк концентрации золота относительно местного геохимического фона в головной части потока (сразу после хвостохранилища) достигает 108, в тыльной (у впадения р. Тея в р. Вельмо) — 22. Количество рассеянного золота в 20-сантиметровом слое пойменных отложений водотоков, расположенных ниже хвостохранилища ЗИФ Советского рудника, в сумме превышает 1,2 т. 

Факт развития интенсивных геохимических ореолов от техногенных объектов, несомненно, должен учитываться при геохимических поисках, поскольку протяженность и интенсивность техногенных аномалий очень высока. Интенсивный поток рассеяния мышьяка и зараженность донных отложений этим элементом ландшафтов, прилегающих к рекам Енашимо и Тея, необходимо оценить также с точки зрения экологии. 

Известны другие примеры значительной механической миграции золота в водных потоках от хранилищ хвостов обогащения золотосодержащих руд. Техногенный поток рассеяния золота и ртути в донных отложениях протяженностью до 12 км описывался ранее Т. Т. Тайсаевым (1991). По его данным, большая часть золота от хранилища хвостов амальгамации переносится в виде взвеси и принадлежит классу –23+3 мкм. Учитывая наличие биогеохимического ореола золота и тесную его пространственную корреляцию с ореолом, выявленным в донных осадках водотока, очевидна также миграция золота в растворенной форме. 

Известен случай, когда водоток, перемывающий золотосодержащие хвосты формирует аллювиальную рос-сыпь с промышленными запасами благородных металлов. Такая россыпь возникла в бассейне р. Щучья, в верховьях которой складированы отвальные хвосты Норильской обогатительной фабрики раннего периода ее деятельности (Самойлов и др., 2000). Хвосты обогатительной фабрики с содержанием платиноидов 1,7 г/т и золота 0,27 г/т находятся на левом берегу вблизи современного русла и практически сплошным чехлом прослеживаются на расстоянии 3,5 км вдоль реки. В долине р. Щучья разведочными работами изучена и поставлена на баланс россыпь благородных металлов протяженностью 9 км (запасы + ресурсы МПГ и золота — 2,6 т). Продуктивный горизонт россыпи (пласт песков) представлен перемытым и переотложенным материалом отвальных хвостов, частично смешанным с естественными аллювиальными отложениями. В результате перемыва техногенного материала в водном потоке концентрации полезных компонентов в россыпи в среднем в 2–3 раза выше, чем в исходных хвостах, и достигают ураганных значений (Pt — 66,65; Pd — 77,8; Au — 18,56 г/м3). Россыпь представляет собой лентообразную, вложенную преимущественно в русловые и пойменные отложения залежь шириною 10–60 м, с мощностью песков 2–6 м при полном отсутствии торфов. Распределение ценных компонентов в разрезе и плане россыпи неравномерное, подчиняющееся следующим закономерностям: содержание благородных металлов уменьшается сверху вниз по течению реки; наиболее богатые пески свойственны верхней части продуктивного горизонта. Минеральный состав песков совпадает с составом пород и руд Норильских месторождений. Полезные компоненты представлены изоферроплатиной, тетраферроплатиной, таймыритом, сперрилитом, рустенбургитом, самородным золотом, кюстелитом и др. Благородные металлы встречаются в классах песков до 0,4 мм. В классе +0,25 мм их содержится 10 %, в классе -0,1 мм — 60%. В тонких классах более 90 % благородных металлов находятся в свободном виде. Содержание сульфидных минералов в россыпи достигает 10 %. Из сульфидов преобладает пирротин, в подчиненном количестве присутствует халькопирит. 

Без сомнения, техногенная россыпь р. Щучья является уникальным объектом в силу уникальности питающего ее источника благородных металлов — отвальных хвостов Норильской фабрики. В отличие от классических аллювиальных россыпей благородных металлов, техногенная россыпь р. Щучья характеризуется повышением концентраций полезных компонентов к верхней части разреза, что сближает ее с россыпями косового типа. Материалы по разведке россыпи показали, насколько велики интенсивность и дальность механического переноса благородных металлов — менее чем за тридцать лет на отрезке в 9 км их вынесено и переотложено около 2,6 т. По прогнозным оценкам, оставшийся отрезок реки протяженностью 21 км может содержать еще около 3,6 т платиноидов и золота (Самойлов и др, 2000).

Отвалы забалансовых руд и вскрышных пород

Истощение сырьевой базы золотодобывающих предприятий, так или иначе, заставляет ставить вопрос о вовлечении в переработку извлеченных и складированных забалансовых руд и минерализованных пород вскрыши. За рубежом решение этой проблемы началось в массовом масштабе после появления дешевых технологий извлечения золота из бедных руд. В частности, в переработку методом кучного выщелачивания стали активно вовлекаться отходы горного производства с содержанием металла 0,8–1,5 г/т. В России к решению этой проблемы подошли несколько позже, хотя в переработку по традиционным схемам обогащенные золотом породы отвального комплекса вовлекались давно. В Сибири такие отвалы переработаны на Саралинском, Артемовском и Коммунаровском рудниках. В настоящее время активно осваивается отвальный комплекс ООО «Соврудник». Для ряда большеобъемных золоторудных объектов со штокверковым типом руд актуальным, на наш взгляд, является раздельное складирование пустых и слабоминерализованных пород и направленное формирование техногенного объекта благоприятного для последующего освоения методом кучного выщелачивания.

Золотосодержащие продукты переработки нерудного сырья и отходы горно-химического производства и топливно-энергетического комплекса

Из нерудного сырья наиболее интересны техногенные образования, связанные с продуктами и отходами переработки месторождений песчано-гравийных смесей (ПГС), учитывая, что объемы добычи и переработки ПГС значительно превышают суммарный объем переработки руд черных и цветных металлов и то, что кларк концентрации золота в них повышен относительно всех горных пород на порядок.

Проблема изучения распределения золота в месторождениях ПГС и продуктах их переработки, а также комплексного освоения, в частности, попутного извлечения из ПГС благородных металлов, ставилась и решалась многими исследователями (Комплексная…, 1983; Макаров, 2000). Для сибирского региона данный вопрос изучен автором при ревизионной оценке на золото ряда месторождений ПГС Красноярского края и Хакасии в бассейнах рек Енисея (Песчанское, Сымское, Холоватовское, Ташебинское) и Чулыма (Урюпское, Ачинское). Исследованиями установлено, что:
  • содержание золота в исходных ПГС изменяется от первых миллиграмм до 60 мг/м3;
  • в отложениях ПГС преобладает тонкий металл (класс менее 0,15 мм) пластинчатых и уплощенных форм с очень низким весом отдельных золотин;
  • ПГС Сымского месторождения содержат кроме золота платиновые металлы.
Говоря о перспективах извлечения золота из песчано-гравийных смесей и отходов их переработки, можно рассматривать 3 возможных варианта.
1. Врезка аппаратов гравитационного обогащения в технологическую схему при «мокрой» переработке ПГС на дробильно-сортировочных фабриках и попутное извлечение благородных металлов. 
2. Формирование обогащенных золотом участков на картах намыва и в шламоотстойниках и их последующая переработка с использованием традиционных гравитационных технологий извлечения тяжелых металлов.
3. Глубокая комплексная переработка ПГС с извлечением всех сопутствующих компонентов.

Наш опыт работ по включению аппаратов гравитационного обогащения (шлюзов мелкого наполнения) в технологическую схему при «мокрой» переработке ПГС на дробильно-сортировочных фабриках (ДСФ), полученный на Песчанской ДСФ и землечерпательном снаряде ПЧС-609, показал сложность решаемой задачи. При полупромышленных испытаниях устройств шлюзового типа уровень извлечения металла не превысил 6 %. Низкое извлечение золота обусловлено малой гидравлической крупностью подавляющей части золотин, а также трудностью ввода золотоизвлекающего устройства в оптимальный режим работы без ущерба для основной технологии обогащения песков. Представляется, что и более совершенные аппараты гравитационного обогащения, способные извлекать тонкое и мелкое золото (концентратор Knelson, Итомак и др.), не смогут обеспечить рентабельного извлечения металла из ПГС из-за его низкого содержания (первые десятки миллиграммов) и больших объемов перерабатываемой смеси (Михнев, Рюмин, 1998; Полькин, 1987). Проблема может быть решена с использованием высокопроизводительных предконцентраторов, т.е.  устройств, позволяющих концентрировать большую часть золота в малом объеме промежуточного продукта и непрерывно выводить его из основной технологической цепи для переработки на более эффективных аппаратах. Роль предконцентраторов, вероятно, могли бы выполнять отсадочные машины, винтовые сепараторы и гидроциклоны. К сожалению, все это значительно усложняет технологическую схему переработки песков и может свести к минимуму рентабельность работ по попутному извлечению золота из ПГС.

Предварительная концентрация золота при добыче и переработке золотоносных ПГС может быть осуществлена и без применения специальных устройств. Такой процесс отмечен при добыче ПГС земснарядами и складировании их на картах намыва на месторождениях Ачинского речного порта (р. Чулым), Урюпском месторождении, а также изученном нами Защитнинском месторождении на р. Иртыш, разрабатываемом Усть-Каменогорским комбинатом нерудных материалов. Во всех случаях головные части карты намыва, где происходит излияние пульпы, многократно, а иногда и в десятки раз больше относительно исходного содержания, обогащались золотом. Карта намыва при этом работает как естественный шлюз. Такой механизм обогащения объясняется теоретическими посылками и экспериментальными работами и неоднократно отмечался нами на эфельных отвалах россыпных месторождений, складируемых самотеком (Макаров, 1997). Поскольку процесс формирования карт намыва управляем, для золотоносных ПГС возможно направленное обогащение головных частей и их последующая селективная переработка на предмет извлечения золота.

Другим механизмом предварительной концентрации золота при переработке ПГС является формирование обогащенных золотом шламоотстойников. Процесс сортировки ПГС и последовательное удаление из них гальки и гравия, а при производстве бетонных песков алевритовой и глинистой составляющих, приводит к существенному накоплению золота в продуктах мелких и тонких фракций. Такая закономерность хорошо прослеживается на Песчанской ДСФ, где в ПГС отмечается наиболее мелкое золото — более 70 % приходится на класс менее 0,074 мм. При уровне содержания золота в исходной ПГС около 40–60 мг/м3 концентрация его в шламовой составляющей достигает 2 и более граммов на кубический метр. Испытания на обогатимость 16-килограммовой пробы шлама, проведенные на лабораторном концентраторе Knelson-3,5 (Михнев, Рюмин, 1998), показали удовлетворительное извлечение металла. При исходном содержании золота в шла-мах — 1,7 г/т был получен концентрат с содержанием 173 г/т, а извлечение составило 95,5 %. 

В последние годы повышенный интерес проявляется к извлечению золота из отходов сернокислотного производства (пиритных огарков) и переработки калийных солей (Беневольский, 1995). Промышленный интерес в отношении золота могут представлять золоотвалы ТЭЦ.

Повышенные концентрации цветных, редких и благородных металлов установлены для многих месторождений каменных и бурых углей мира. Наибольшее потенциальное значение имеют — германий, уран, галлий, молибден, рений, золото, серебро. Что касается золота и серебра, то их распределение в углях крайне неравномерное — от следов до первых граммов на тонну. Сведения о добыче золота из золы углей немногочисленны. По зарубежным данным в штатах Вайоминг и Южная Дакота (США) добывали золото при среднем содержании его в угле 2,8 г/т, в золах — до 17 г/т. Имеются данные о чрезвычайно высоком содержании золота в золе чешских антрацитов — до 35 г/т. В России повышенные концентрации золота и других благородных металлов установлены для каменных и бурых углей Урала, Сибири и Дальнего Востока (Середин и др., 1994). Так, при обогащении на центробежном сепараторе Нельсона зол и углей Бородинского и Назаровского месторождений (Канско-Ачинский буро-угольный бассейн) содержания золота в концентрате достигали соответственно 4,9 и 6,0 г/т при выходе концентрата 0,33 и 0,37 % (Платиноносность…, 1998). Значительно более высокие концентрации золота установлены в золах и золошлаковых отходах Рефтинской ГРЭС (Свердловская область), сжигающей угли Экибастузского месторождения (Леонов и др., 1998). Установлено, что среднее содержание золота в золошлаковых отвалах этой ГРЭС составляет 100–150 мг/т. Промышленная обогатительная установка на базе центробежного сепаратора Нельсона с производительностью 40 м3/ч позволила получать концентраты с содержанием золота 500–600 г/т. Золото находится, преимущественно, в свободной форме. Крупность зерен 10–300 мкм. Форма золотин сферическая, оплавленная. На характер распределения золота в отдельных зонах золоотвалов влияла сегрегация тяжелых минералов при формировании шламохранилища. В месте разгрузки золото обычно крупнее 0,1 мм, в золе, улавливаемой электрофильтрами, находится только мелкое золото (-0,1 мм). Золото большей частью заключено в шлаке (85 %), выход его составляет 20–25 %, а золы 
75–80 %.

В классе «металлургические шлаки и кеки», наибольший ресурсный потенциал благородных металлов имеет Норильский промышленный район. Наши ревизионные работы на шлакоотвале Никелевого завода позволяют оценить ресурсы благородных метал-лов (золото + элементы платиновой группы) более чем в 20 т (Макаров и др., 2016).

Уровень содержания благородных металлов в шлакоотвалах (суммарное содержание ЭПГ и Au по различным отвалам от 1 до 2,2 г/т) и их ресурсы (около 23 т) позволяют говорить о металлургических отвальных шлаках как потенциальном сырье, в котором кроме благородных металлов заключены Ni — 16 тыс. т (содержание от 0,04 до 0,12 %), Cu — 52 тыс. т (содержание от 0,2 до 0,37 %) и Co — 11 тыс. т (содержание от 0,05 до 0,07 %). Содержание металлов в шлаках крайне неравномерное. Отдельные их разности, несущие включения сульфидов и штейна, характеризуются двухзначным содержанием благородных металлов и первыми (до десятков) процентами Cu и Ni.

Значимая (до прямой) корреляция содержаний цветных и благородных металлов позволяет предлагать технологическую схему и предобогащения шлаков основанную на рентгенрадиометрической сепарации. Полученный концентрат может быть переработан по флотационной схеме. Проведенные технологические испытания показали реальность такого подхода. Возможна переработка предварительно обогащенных шлаков по пирометаллургической схеме, что так же показано испытаниями на малых технологических пробах.

Рентгенрадиометрической сепарации должно предшествовать грохочение шлаков по классу -10 мм. Подрешетный продукт после гравитационного обогащения может быть переработан по пирометаллургической или флотационной схеме. 

Данная технология доизвлечения благородных и цветных металлов должна удачно вписаться в существующее на шлакоотвале производство щебня и материала для подсыпки дорог и наполнителя в бетон.

Мировой опыт показывает, что доиз-влечение благородных металлов из шлаков Cu-Ni производства становится рентабельным при уровне их содержа-ния 0,4–0,6 г/т. В шлаках Никелевого завода этот уровень превышен в 3–4 раза. Не меньшим ресурсным потенциалом обладает и шлакоотвал Медного завода Норильского горно-металлургического комбината.

В группе «остаточных» техногенных месторождений на закономерности распределения металла определяющее влияние оказывают геологические и горно-технические факторы, а также применяемые системы отработки объектов. Так, для отработанных месторождений с крутопадающими рудными телами общей закономерностью в размещении остаточных запасов будет уменьшение их величины с глубиной и снижение содержания металла в них. Верхние горизонты месторождений содержат значительные запасы богатых руд. Повторная отработка их, как правило, затруднена из-за наличия подработанного пространства на нижних горизонтах. Отмеченная тенденция характерна для ряда старых золотых рудников Красно ярского края (Советский, Артемовский) и республики Хакасии (Саралинский, Комунар). В некоторых случаях (Ольховское месторождение) при отработке рудных тел системами с закладкой выработанного пространства в качестве закладки служили бедные или забалансовые на тот период времени руды. Для данного объекта совокупные потери золота на верхних горизонтах по некоторым оценкам составляют более двух десятков тонн. Запасы, потерянные на верхних горизонтах Советского рудника, еще более значительны. В настоящее время предприятие ООО «Соврудник» приступило к повторной отработке этих запасов. 

Несмотря на то, что при формировании остаточных техногенных месторождений влияние экзогенных факторов значительно слабее, антропогенное вмешательство играет определенную роль в изменении вещественного состава коренных руд. Появление в горном массиве открытых полостей и систем трещин, связанных с ведением разведочных и очистных работ, приводит к повышению притока воды и воздуха, что обусловливает геохимические изменения пород и руд, а также может привести к перегруппировке рудного вещества. Наибольшие изменения претерпевают руды с высоким содержанием сульфидов, находящиеся в обстановке повышенного водопритока. Данное обстоятельство должно учитываться при изучении такого рода объектов. 

Блоки подземного выщелачивания. Техногенное вмешательство в результате подземного выщелачивания металлов приводит к необратимому изменению месторождений и трансформации исходного состава руд и вмещающих пород. Примеры использования технологии подземного выщелачивания золота из коренных руд и песков россыпей немногочисленны. Известен опыт скважинного выщелачивания золота из россыпей с использованием цианидной и оксигидрохлоридной технологий (Воробьев, Чекушина, 1999). За два года на многолетнемерзлых россыпях в пойме ручьев Скрытый и Берелех в опытных блоках достигнуто извлечение золота 65 и 70 % соответственно при исходном содержании металла в песках 8,47 и 2,3 г/т. По уровню остаточных содержаний золота объект продолжает оставаться промышленно значимым. 

Примером выщелачивания коренных руд является Гагарское месторождение на Урале. Здесь из зоны обводненных золотоносных милонитизированных метасоматитов золото выщелачивается по оксигидрохлоридной технологии. Литературных данных, позволивших бы охарактеризовать формируемый при этом техногенный объект, пока нет.

Модели формирования техногенных золотосодержащих объектов

Техногенные месторождения — это звено сложной системы, элементами которой являются: природное месторождение полезного ископаемого, горное предприятие (система разработки), обогатительный и металлургический переделы, отходы различных стадий производства. Эти элементы связаны между собой потоками рудной и породной массы, подземных и поверхностных вод (рудничных и отвальных), газов, пыли и аэрозолей. В формировании техногенного месторождения выделяются два этапа — технологический и геолого-геохимический. На первом этапе формирования техногенного месторождения определяющими являются технологические (антропогенные) факторы, на втором — природные горно-геологические и ландшафтно-климатические (табл. 3). 

Группа факторовФакторы
Технологические Система отработки (извлечения) полезного ископаемого из недр
Схема обогащения руд
Технология складирования и захоронения хвостов и отходов горного производства
Геологические и горнотехнические Минеральный и химический состав вмещающих пород и исходных руд, условия их залегания
Гранулометрическая и морфологическая характеристика золота
Физические свойства вмещающих пород и руд (крепость, пористость, кусковатость и др.)

Обводненность пород и руд

Ландшафтно - климатические Климат (количество осадков, температура, наличие многолетней мерзлоты и др.)
Геоморфологический (лог, склон, долина реки и др.)
Биологический (наличие растительности, бактериальный состав и др.)

Табл. 3. Факторы определяющие условия формирования техногенных золотосодержащих объектов

Если рассматривать поведение золота в процессе техногенеза и анализировать факторы, приводящие к появлению промышленных концентраций, следует указать на две противоположные тенденции (модели) их формирования (14, 15). 

На рисунке 13 отражена модель формирования техногенных золотосодержащих объектов с преобладанием процессов рассеяния золота. По такой модели формируются техногенные объекты при разработке золоторудного и золотосодержащего месторождения, где золото является основным полезным компонентом, а хвосты и отвальный комплекс вмещают преимущественно потерянный (рассеянный) металл. Содержание золота в них в 5–10 раз ниже, чем в исходных объектах. В отдельных случаях могут наблюдаться локальные повышенные концентрации, связанные с технологией складирования отвальных пород и отходов обогащения (сегрегация обогащенной рудной мелочи в основании породного отвала, скопление металла в местах слива пульпы и т.д.). Этому типу объектов свойственно перераспределение полезного компонента на геолого-геохимическом этапе под влиянием природных факторов. Данное обстоятельство открывает возможность организации на таких объектах внутриотвального обогащения. Эти объекты приобретают промышленную значимость с течением времени при снижении кондиций на минеральное сырье. 

Рис. 13.  Модель формирования техногенных золотосодержащих объектов с преобладанием рассеяния золота.png

Рис. 13. Модель формирования техногенных золотосодержащих объектов с преобладанием рассеяния золота (результат освоения собственно золоторудных месторождений)

Модель и примеры формирования техногенных золотосодержащих объектов с концентрацией золота отражены на рисунке 14. Промышленные концентрации золота в них формируются главным образом на технологическом этапе. Механизм концентрации определяется минералого-технологическими свойствами исходного сырья, формой нахождения золота и особенностями технологического процесса. При этом металл может концентрироваться как по причине повышенной подвижности (скопление тонкого золота в шламоотстойниках), так и за счет его инертности (накопление в головных частях карт намыва песчаногравийных смесей). То, что главной причиной концентрации золота на таких объектах является технологический фактор, позволяет ставить вопрос о направленном формировании техногенных месторождений с заданными параметрами в процессе отработки объектов и переработки сырья (Уманец, 1992). 

Рис. 14.  Модель формирования техногенных золотосодержащих объектов с преобладанием концентрации полезных  компонентов.png

Рис. 14. Модель формирования техногенных золотосодержащих объектов с преобладанием концентрации полезных  компонентов

Проблемы геолого-технологической оценки техногенного золотосодержащего сырья начали активно обсуждаться в печати в последние два десятилетия. Нормативно-методические основы изучения и оценки техногенных месторождений наиболее полно проработаны для хвостохранилищ, рудных и породных отвалов (Борисевич, Чайников, 1991; Уманец, 1992; Методическое руководство…, 1998; Чайников, 1999). Вопросы методики изучения техногенных россыпных месторождений золота надлежащего освещения в литературе не получили. Из нормативных документов по изучению техногенных россыпей следует отметить составленное ВНИИ-1 «Временное руководство по методике повторной разведки россыпей для дражной отработки» (Временное…, 1959) и рекламируемые в последние годы, но не опубликованные разработки АО «Иргиредмет» — «Временные методические указания по переоценке «остаточных» запасов техногенных россыпей мелкозалегающих дражных полигонов» (Ускоренная оценка…, 1994; Замятин и др., 1997). Вопросы методики оценки остаточных техногенно-целиковых золоторудных объектов, как и проблема их повторной отработки актуальны, но находятся на стадии постановки (Макаров, 1999; Саитов, 1999).
В отличие от природных рудных и россыпных месторождений золота изучение и оценка техногенных золотосодержащих объектов имеет свою специфику (Макаров, 1998). Эта специфика определяется тем, что:
  • техногенные объекты, обладая определенным набором ценных потребительских свойств, одновременно являются мощными загрязнителями окружающей среды;   
  • место локализации и пространственные границы объектов в большинстве случаев известны;   
  • сырье, прошедшее через стадию обогащения упорно для последую-щей переработки, поэтому при технико-экономическом обосновании повторного его освоения требуется проведение углубленных геолого-технологических исследований под новые, более совершенные технологии;
  • по физико-механическим свойствам техногенное сырье хорошо подготовлено для применения геотехнологических методов отработки (скважинной гидродобычи, кучного выщелачивания, внутри-отвального обогащения и др.) и при оценке должно изучаться на предмет возможности их использования.
Очевидно, роль и доля собственно технологических исследований при оценке техногенных месторождений золота весьма высока. Углубленные технологические исследования должны начинаться уже на первой стадии геологической оценки — ревизионно-оценочных работах — для того, чтобы определить весь необходимый перечень оценочных параметров и оптимально выбрать технические средства разведки. При выборе методов геолого-технологической оценки и технических средств разведки необходимо учитывать вероятный способ отработки техногенного сырья (Макаров, 2011). 

За полным списком литературы, использованной в этой статье, обращайтесь в редакцию. 

Опубликовано в журнале "Золото и технологии" № 4/декабрь 2018 г. 




Правовое регулирование вывоза аффинированного драгоценного металла или сырья, содержащего драгоценные металлы, из Таможенного союза ЕврАзЭС
Шестисоткратное увеличение платежей за размещение недропользователями отходов добычи с 1 января 2020 года
Последние изменения в российском законодательстве о пользовании недрами
Особенности приобретения права пользования недрами
^ Наверх