Об особенностях определения благородных металлов в золоторудных платиносодержащих месторождениях черносланцевых отложений

Е.М. Никитенко — заместитель директора по науке ОАО «Рудник имени Матросова», к.т.н.
М.Б. Евтушенко — директор ООО «НТЦ «Магнитные жидкости», к.т.н.

В золоторудных месторождениях черносланцевых отложений СевероВостока России известно наличие металлов платиновой группы (МПГ) на уровне 0,01–0,08 г/т [1,2]. К таким месторождениям относятся, например, Дегдеканское, Токичанское, Наталкинское, Омчакское, Павлик, Детринское. Данные месторождения характеризуются невысокими содержаниями золота и большой долей свободного разноразмерного золота, в том числе и крупного, что негативно сказывается на качестве проведения геологоразведочных работ.

Так, геологоразведочные работы на Наталкинском месторождении показали, что пятидесятиграммовая навеска, отобранная для пробирного анализа из материала пробы с содержанием золота менее 2 г/т, из-за изначально неравномерного распределения свободного золота по всему материалу измельченной пробы зачастую является непредставительной и не позволяет получить достоверные данные об истинном содержании золота.

Для повышения достоверности получаемых результатов и корректной оценки содержаний золота в пробах с большой долей свободного, в том числе и крупного, золота на «Руднике имени Матросова» применили нестандартную схему подготовки проб [3]. Измельченный материал геологической пробы обогащали в центробежном концентраторе, получали концентрат обогащения и хвосты, в них пробирной плавкой определяли содержание золота и по материальному балансу с учётом выхода продуктов обогащения рассчитывали содержание золота в пробе.

Предварительное центробежное гравитационное концентрирование несколько усложняет пробоподготовку, но зато при использовании эффективно работающего обогатительного оборудования позволяет из измельченного и представительно отобранного материала геологической пробы весом от 2 до 4 кг выделить практически все свободное золото в небольшой концентрат весом до 50 г, который полностью анализируют пробирной плавкой, позволяет отобрать из хвостов обогащения, в которых свободное золото практически отсутствует, представительную навеску материала для пробирной плавки. В совокупности это минимизирует возможное влияние свободного золота, неравномерно распределенного по материалу пробы, на достоверность получаемых результатов.

Рис. 1. Микрофотографии корточек, содержащих металлы платиновой группы 

При работе же с рудами Дегдеканского месторождения в рамках экспериментальной программы из-за возможного присутствия в пробах крупного золота масса проб была увеличена до 8–10 кг. Для полноты извлечения свободного золота обогащение проводили порционно и с перечисткой хвостов. Это привело к увеличению массы получаемого гравиоконцентрата и не позволило полностью анализировать его пробирной плавкой. Для сокращения массы до приемлемой величины аналитической навески немагнитную фракцию гравиоконцентрата разделяли в псевдоутяжеленной магнитной жидкости в феррогидростатическом (ФГС) сепараторе, получали концентрат, представленный рудными минералами и свободным золотом, и хвосты. Продукты ФГС разделения направляли в пробирную плавку и по полученным результатам с учётом выходов продуктов грави- и ФГС разделения рассчитывали содержание золота в пробе.

По данной методике было проанализировано около 200 геологических проб Дегдеканского месторождения, и во многих случаях при проведении пробирной плавки концентратов ФГС сепарации вместо золотистых получались корточки необычного тёмного цвета, имеющие рыхлое строение (рис. 1, номер 85 и 86).

Рентгенофлуоресцентное изучение состава десяти таких корточек показало присутствие в них платины. В одной из корточек массой 0,094 мг содержания золота и платины были оценены, соответственно, в 95,4 % и 4,6 %.

Наличие платины в корточках тёмного цвета обусловило необходимость проведения исследований того материала, из которых они были получены, то есть золото-серебряных корольков. Для исследований были выбраны продукты гравитационного обогащения проб, из которых при проведении пробирного анализа ранее уже получались корточки тёмного цвета. Из дубликатов этих продуктов гравитационного обогащения повторно были получены концентраты ФГС сепарации и золото-серебряные корольки массой от 1,6 до 39 мг. Последние были проанализированы рентгенофлуоресцентным (РФА) и масс-спектрометрическим (ИСП-МС) методами.

Наименование продукта	Масса королька, мг	Метод анализа	Содержание, %
			Золото	Платина	Палладий	Родий
Шлам 3А	1,615	РФА	4,45	0,65	<0,3	не опр.
		ИСП-МС	4,38	0,48	0,04	0,003
Концентрат 661151 (2)	39,332	РФА	1,38	1,10	<0,3	не опр.
		ИСП-МС	1,67	1,34	0,003	0,054
Концентрат 2 ДН-29	29,596	РФА	0,90	<0,08	<0,3	не опр.
		ИСП-МС	0,81	0,02	<0,001	<0,001
Хвосты 1 ДН-29	23,963	РФА	0,92	0,41	<0,3	не опр.
		ИСП-МС	0,98	0,46	0,001	0,001
Хвосты 2 ДН-29	19,653	РФА	0,10	<0,08	<0,3	не опр.
		ИСП-МС	0,19	0,011	<0,001	<0,001

Табл. 1. Результаты РФА и ИСП-МС анализа корольков пробирного анализа (Анализы выполнены в ФГУП ЦНИГРИ. Анализ ИСП-МС — Т.В. Пучкова, анализ РФА — А.П. Кузнецов)

Результаты исследований представлены в таблице 1. Приведенные данные показывают, что в корольках пробирной плавки, полученных способом гравитационного концентрирования с ФГС разделением из проб массой 8–10 кг, уверенно фиксируются металлы платиновой группы как рентгенофлуоресцентным, так и масс-спектрометрическим методами. Сходимость полученных результатов подтверждает достоверность возможного присутствия МПГ в исходных исследуемых пробах Дегдеканского месторождения. Причем количество платиноидов, зафиксированное в корольках, может быть сопоставимо с количеством золота, чего не наблюдается в корточках темного цвета, полученных из подобных корольков. Так, отношение золота к платине в «Концентрате 661151(2)» по результатам как РФА, так и ИСП-МС достигает значений 1/0,8, а в указанной выше единично проанализированной корточке оно составило только 1/0,048.

Полученные результаты позволяют предположить, что при определении содержаний золота стандартным пробирным анализом с гравиметрическим окончанием платина, в случае ее присутствия в корольке, по каким-то причинам не остается в корточке и, по всей вероятности, теряется на стадии разваривания королька.

Для оценки возможных потерь были проведены эксперименты на четырех искусственно подготовленных пробах, содержащих МПГ на уровне содержаний золота. Из материала каждой пробы были получены по два параллельных концентрата ФГС сепарации и после проведения пробирной плавки по два королька. Один королек каждой пробы разварили в азотной кислоте и получили 4 корточки, которые совместно со вторыми корольками проанализировали методом ИСПМС. Результаты анализов представлены в таблице 2.

Эксперименты показали, что сконцентрированные гравитационным предобогащением и скупелированные в золотосеребряном корольке платиноиды на стадии разварки действительно на 90–99% переходят в раствор азотной кислоты, не фиксируются как МПГ и идентифицируются, в лучшем случае, как серебро.

При этом корточки с оставшимися в них платиноидами различаются по цвету в зависимости от содержаний МПГ (рис. 1). Если в корточке количество платиноидов по отношению ко всей сумме благородных металлов (БМ) не превышает примерно 1,0 %, то она имеет желтую окраску и не отличается от чисто золотых корточек (опыты 1 (87) и 2 (88)). При суммарном же содержании МПГ выше примерно 4,5 % корточки приобретают сероватобелую окраску, рыхлую структуру и рассыпаются на множество фрагментов (опыты 3 (85) и 4 (86)).

Таким образом, проведенные эксперименты показывают, что при определении золота пробирная плавка с гравиметрическим окончанием практически не фиксирует присутствующие в корольке МПГ. Причем платиноиды не фиксируются даже при анализе всей тяжелой фракции, полученной из пробы массой от 5 до 10 кг. Этим фактом частично объясняется безрезультативность выявления форм нахождения платиноидов в золоторудных месторождениях черносланцевых отложений Северо-Востока России до настоящего времени, хотя о присутствии МПГ в рудах этих месторождений на уровне 0,01–0,08 г/т известно достаточно давно [1,2].

Выше было отмечено, что присутствие платины в корольках пробирной плавки концентратов ФГС сепаратора, полученных из гравиоконцентратов при обогащении проб массой 8–10 кг, устойчиво фиксируется аналитическими методами. На основании этого было сделано предположение, что формы нахождения платиноидов могут быть выявлены в результате детального изучения гравитационных концентратов, получаемых из геологических проб большой массы.

Для большинства золоторудных объектов, приуроченных к черносланцевым отложениям, таким как Дегдеканское, Токичанское, Наталкинское, Омчакское, Павлик, Детринское, характерно наличие кварц-карбонатных жил и прожилков мощностью от 1 мм до 10 см, сульфидной минерализации преимущественно пирит-арсенопиритового состава в количестве 1–3 масс. % и углеродистого вещества в количестве 2–4 масс. %. Учитывая указанный вещественный состав, для проверки сделанного предположения была разработана технологическая схема, позволяющая выводить в получаемые концентраты минералы тяжелой фракции разного удельного веса.

Рис. 2. Образования амальгамного типа в пирите Дегдеканского месторождения 

Схема включала в себя обогащение материала крупностью -1 мм на концентрационном столе СКО-0,5, измельчение продуктов обогащения до крупности -0,074 мм, обогащение измельченных продуктов на винтовом сепараторе и трехкратное обогащение его хвостов в центробежном концентраторе. Концентрат винтового сепаратора и концентраты центробежной сепарации разделяли в ФГС сепараторе.

По данной схеме были переработаны представительные пробы массой 30–50 кг, отобранные из руд месторождений Дегдеканское, Токичанское, Детринское, Омчакское. Получаемые по схеме продукты обогащения исследовались атомно-абсорбционным и пробирно-масс-спектрометрическим методами в аналитической лаборатории Дальневосточного геологического института ДВО РАН.

В результате проведенных исследований было установлено, что платина присутствует во всех ФГС концентратах, полученных из продуктов обогащения СКО-0,5. Отмечена тенденция увеличения её содержания от 1,8–1,9 г/т в ФГС концентратах, полученных из хвостов и шламов, до 4,0 г/т в ФГС концентратах, полученных из тонких сульфидных фракций, и до 6,4 г/т в ФГС концентратах, полученных из зернистых сульфидных фракций среднего удельного веса.

На основании полученных результатов было сделано предположение, что поиск обособленных фаз платины необходимо проводить в ФГС концентратах зернистых фракций среднего удельного веса. Из одного такого концентрата были подготовлены препараты для исследований. Под бинокуляром из концентрата выбрали зёрна тяжёлых минералов, в том числе сульфидов, которые затем «вмонтировали» в шашки из эпоксидной смолы и отполировали.

Исследования проводились в Институте геологии Карельского НЦ РАН (в.н.с. Куликова В.В.) на сканирующем электронном микроскопе «VEGA П LSH» (TESCAN, Чехия), оснащенном системой энерго-дисперсионного микроанализатора «INCA Energy 350» (Оxford, Англия). Автоматизированная система обеспечивает получение количественных статистически достоверных, воспроизводимых минералогических параметров.

№ опыта	Содержание БМ в искусственной пробе по анализу королька/корточки, г/т				Доля МПГ в БМ, %
	Au	Pt	Pd	Rh	Королёк	Корточка
Опыт 1 (87)	1,49/1,36	0,93/0,01	0,014/0,004	0,25/ 0,000	44,5	0,8
Опыт 2 (88)	4,24/4,48	1,92/0,05	0,027/0,005	0,43/0,001	35,9	1,2
Опыт 3 (85)	2,36/2,24	1,16/0,11	0,11/0,001	0,17 /0,002	37,9	4,7
Опыт 4 (86)	2,63/1,94	2,07/0,19	0,09/0,001	0,25/0,002	47,8	9,1

Табл. 2. Результаты ИСП-МС анализа корольков и корточек, представленных на рисунке 1 

В результате исследований платина была обнаружена в образованиях амальгамного типа в виде микровключений состава Au-Ag-Pt-Hg. Выявленные образования приурочены к пириту, имеют слегка вытянутую неправильную форму, заполняют микротрещинки и дефекты в кристаллах, наследуют форму трещин и пустот. Размер микровключений колеблется от 0,3 до 10 мкм. Микрофотографии данных образований представлены на рисунке 2. Необходимо отметить, что платина фиксируется не в каждом выявленном образовании, что, по нашему мнению, возможно связано с недостаточной аппаратурной чувствительностью использованного метода.

На основании проведенной работы можно сделать следующие выводы.

Анализ золотосодержащих руд, в которых присутствуют металлы платиновой группы, стандартным пробирным методом с гравиметрическим окончанием не позволяет выявить МПГ и оценить их запасы как попутных полезных компонентов. Поэтому гравиметрическое окончание целесообразно заменить на масс-спектрометрическое, атомно-абсорбционное или РФА.

Глубокое гравитационное обогащение позволило сформировать продукты среднего удельного веса, в которых удалось зафиксировать образования амальгамного типа с присутствующей в них платиной. Использование ФГС обогащения позволило существенно увеличить степень концентрации полезного компонента, благодаря чему платиноиды стали доступны для надёжного их определения аналитическими методами.

1. Михалицына Т.И., Горячев Н.А., Бердников Н.В., Авдеев Д.В. «Особенности распределения элементов платиновой группы и золота в пермских породах юговосточного фланга Яно-Колымского пояса»// Тезисы докладов Международного горногеологического форума. Магадан. СВКНИИ. 2008 г. С.212–214.
2. Гончаров В.И., Ворошин С.В., Сидоров В.А. Наталкинское золоторудное месторождение. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2002 г. 250 с.
3. Казимиров М.П., Никитенко Е.М., Лукиных В.Е., Новикова Т.М. «Применение технологических методов пробоподготовки для оценки большеобъёмных золоторудных объектов на примере Наталкинского месторождения». Бюллетень Золотодобыча. 2008 г. № 119. С.16–21.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 4 (26)/декабрь 2014 г.