Оценка контрастности золотосодержащих руд в недрах как способ обоснования целесообразности их крупнокускового обогащения

Методика оценки контрастности руд в недрах включает в себя сбор данных геологического опробования, в том числе планы, разрезы и карты опробования с результатами аналитических исследований рядовых и групповых проб и их привязкой к месту отбора, которые в сочетании с особенностями геологического строения минерально-сырьевого объекта и параметрами корреляционной связи между основными компонентами служат информационной основой определения показателя контрастности (М) изучаемого месторождения, его участков и блоков, а также обоснования возможности получения технологических сортов добытой руды в результате крупнокускового обогащения, что в конечном итоге и определяет крупнокусковую обогатимость руд с оценкой прогнозных технологических показателей при различных режимах разделения.

Уточненные данные о распределении ценного компонента по технологическим сортам можно получить при ранжировании выборки по содержанию ценного (попутного) компонента. Изменение содержаний в каждой фракции от наиболее бедной до самой богатой и наоборот позволяет определить прогнозные технологические показатели крупнокускового обогащения при различных вариантах разделения выборки на заданное количество продуктов. Для графической иллюстрации результатов фракционного разделения предложены так называемые кривые контрастности, построенные по принципу широко используемых технологами кривых обогатимости [2].

Более подробно о методике оценки контрастности руд в недрах можно узнать в научных публикациях О.А. Архипова [3], Б.С. Лагова [4], Е.Н. Гулина [5] и др. В данной статье рассматривается алгоритм обоснования целесообразности включения в испытательный цикл технологических исследований золотосодержащих руд этапа изучения их крупнокусковой обогатимости.

На рисунке 1 показаны кривые контрастности по содержанию золота в недрах одного из золоторудных месторождений. Показатель контрастности (М) для него составил 1,12, то есть руды месторождения являются высококонтрастными по содержанию золота, и изучение крупнокусковых методов обогащения целесообразно.

При этом не следует забывать о том, что содержание золота в рудах слишком мало для его устойчивой регистрации в процессах крупнокусковой сепарации. Поэтому, помимо достаточной степени контрастности в недрах, в руде должны присутствовать хорошо определяемые (детектируемые) компоненты с устойчивой зависимостью их содержаний с содержанием золота, так как золото как химический элемент не детектируется применяемыми в промышленности аппаратами для крупнокускового обогащения. Например, присутствие связанных с золотом мышьяка или сурьмы является благоприятным фактором для ведения рентгенорадиометрической сепарации. Если золото связано с жильным кварцем, то это может оказаться благоприятным фактором для использования фотометрической сепарации [6]. Таким образом, в процессе оценки контрастности руд в недрах дается обоснование не только целесообразности изучения крупнокусковой обогатимости руд, но и наиболее перспективным методам и аппаратам исследовательского и испытательного циклов.

Возможность применения крупнопорционной сортировки и кусковой сепарации в соответствии с требованиями ГКЗ РФ [7] должна быть определена на различных стадиях изучения полезных ископаемых по данным геологического опробования и геофизических определений содержания ценных компонентов в горных выработках, так как включение операции крупнокускового обогащения в технологическую схему может оказать существенное влияние на уровень рентабельности полного цикла переработки руд на горнодобывающем предприятии. В этом случае данные сведения о прогнозных результатах крупнокускового обогащения должны быть получены на стадии геологоразведочных работ и использованы при обосновании разведочных кондиций.

Для иллюстрации перспективности использования знаний, полученных из предварительного анализа геологической информации (то есть без отбора технологических проб), рассмотрим примеры оценки контрастности руд в недрах некоторых золотосодержащих месторождений полезных ископаемых.

При изучении руд одного из комплексных золотосодержащих месторождений, по запасам металлов относящегося к категории мелких, была установлена нерентабельность металлургической переработки на промплощадке действующего предприятия получаемого флотационного концентрата из-за его некондиционности вследствие высокого содержания мышьяка.

На рисунке 2 (с. 102) с помощью когнитивной графики представлены результаты ранжирования данных геологического опробования по содержанию мышьяка от минимального до максимального значения, показывающего характер изменчивости руд в недрах данного месторождения по содержанию сурьмы, серебра, золота и мышьяка. Из гистограмм видно, что для руд характерна высокая степень изменчивости содержаний компонентов. Значения показателя контрастности (М) руды по сурьме, серебру, золоту и мышьяку равны 1,00; 0,96; 0,89 и 0,71 соответственно, что позволяет отнести руду к категории контрастных по указанным металлам.

По результатам анализа когнитивной графики установлено присутствие на месторождении двух технологических типов руд: тип 1 — золото-мышьяковый, тип 2 — серебро-сурьмяный, а также наличие корреляционной связи между содержаниями золота и мышьяка.

Разделение исходной золотосодержащей руды на технологические типы и их обогащение в раздельных циклах может позволить получать на месте товарную продукцию с более высокой добавленной стоимостью из руды золото-мышьякового типа, а при глубоком обогащении руды серебро-сурьмяного типа — кондиционный по мышьяку флотационный концентрат, что повысит его рыночную стоимость.

Таким образом, в данном случае особенности геологического строения (3-я группа сложности по классификации ГКЗ), корреляционная связь золота и мышьяка, возможность получения товарной продукции на месте, неравномерное распределение полезных компонентов в недрах свидетельствуют о целесообразности изучения и реализации крупнокускового обогащения руд месторождения.

Оценка контрастности руд в недрах нескольких минерально-сырьевых объектов может помочь инвестору принять решение об участии в том или ином проекте, их ранжировании по времени начала освоения, технологам — обосновать массу навесок и методы испытательного цикла, недропользователю — оценить целесообразность и параметры шихтования руд в случае совместного освоения.

В настоящее время компьютерная графика (КГ) — одно из наиболее бурно развивающихся направлений новых информационных технологий. Так, в научных исследованиях, в том числе и в фундаментальных, характерный для начального этапа акцент с иллюстративной функции КГ (визуальное оформление того, что уже известно) всё более смещается в сторону использования средств компьютерной когнитивной графики (ККГ) [8].

Функция ККГ состоит в том, чтобы с помощью некоего графического изображения — когнитивного образа — получить новое знание или, по крайней мере, способствовать интеллектуальному процессу логического получения этого знания. В данном исследовании когнитивные образы использованы для графического изображения распределения ценных компонентов в недрах месторождения.

Разработан новый научно-методический подход, способствующий оптимизации всего цикла изучения недр, направленный на повышение эффективности их освоения и включающий следующую последовательность операций: обработка данных геологического опробования методом построения ККГ по основным компонентам; сравнение ККГ исследуемого объекта с ККГ объектов с известными качественно-количественными и морфометрическими характеристиками минеральных комплексов. В случае выявления неравномерного характера изменчивости оруденения могут быть приняты решения об увеличении массы проб для технологических исследований, включении в исследовательский цикл гравитационного концентрирования для руд с низким содержанием ценного и тяжелого компонента, в первую очередь для золоторудных месторождений. Сравнение ККГ по основным компонентам исследуемого объекта и анализ уровня их содержаний позволяет повысить степень обоснованности применения крупнокускового обогащения, графически подтвердить наличие на месторождении технологических типов и сортов руд.

Вариация массовой доли золота в недрах одного из золоторудных месторождений, показывающая частоту выделения золота и среднюю величину его содержания, представлена в виде гистограммы (рис. 3), на оси абсцисс которой приведено общее количество проанализированных геологических проб, на оси ординат — содержание золота в геологических пробах. Как видно из гистограммы, максимальное содержание золота достигает 44 г/т. Графическая интерпретация параметров оруденения отражает крайне неравномерный характер изменчивости, что косвенно указывает на присутствие в руде крупных частиц самородного золота и необходимость проведения исследований на технологической пробе руды большей массы, чем для руд с мелким самородным золотом.

После анализа полученной информации проведены исследования по обогащению пробы золото-кварцевой руды данного месторождения массой 50 кг гравитационными методами. Крупных частиц самородного золота в концентрате обнаружено не было, максимальная крупность визуализированных частиц — 70 мкм. На основе сравнения ККГ исследуемого объекта (рис. 3) с ККГ золоторудного объекта той же формации (рис. 4), в котором установлено присутствие крупного самородного золота, принято решение о включении операции гравитации перед флотационным обогащением на стадии укрупненно-лабораторных испытаний.

В ходе укрупненно-лабораторных испытаний этой же руды на пробе массой 500 кг в «золотой головке» гравитационного концентрата визуализированы частицы самородного золота крупностью до 3 мм (рис. 5), что позволило рекомендовать гравитационно-флотационную схему для обогащения руды с низким исходным содержанием ценного металла, обусловленным его весьма редко встречающимися выделениями. Данное решение способствовало снижению уровня потерь золота с хвостами флотации и повышению степени устойчивости предлагаемой технологической схемы к изменениям вещественного состава перерабатываемой руды. 

Двумя научно-исследовательскими организациями независимо проведены исследования руды одного из золото-сурьмяных месторождений. Одним коллективом выполнена оценка контрастности руды в недрах по данным геологического опробования, другим — полупромышленные испытания технологической пробы массой более 100 т.

Среднее содержание компонентов в золото-сурьмяной руде по данным геологического опробования составляет 2,19 г/т золота и 0,53 % сурьмы. По содержанию золота руды относятся к категории контрастных (прогнозный показатель контрастности М = 0,85), по содержанию сурьмы — к категории особоконтрастных руд (М = 1,54). Значение коэффициента корреляции между содержаниями золота и сурьмы составляет величину, близкую к нулю, что указывает на отсутствие корреляции между данными компонентами, поэтому в ходе оценки контрастности руды в недрах рассмотрена возможность выделения обогащенного по сурьме продукта с минимальным содержанием в нем золота (табл. 1), позволяющего получить кондиционный кусковой сурьмяный продукт и снизить расход реагентов при последующем выщелачивании золота из руды золотосодержащего сорта.

Анализ полученных данных позволил сделать вывод о том, что в процессе предварительного обогащения золото-сурьмяных руд возможно выделение обогащенного по сурьме продукта с содержанием 15,09 % Sb и 1,64 г/т Au (продукт не соответствует техническим требованиям к концентрату штуфному) при извлечении 24,08 и 0,63 % соответственно и выходе крупнокускового продукта — 0,84 %. 

При проведении полупромышленных испытаний рентгенорадиометрической сепарации золото-сурьмяной руды этого же месторождения на пробе массой более 100 т, содержащей 0,3 % сурьмы и 1 г/т золота, получен обогащенный сурьмой продукт с содержанием 17,4 % Sb и 1,3 г/т Au при извлечении 44,1 и 1 % соответственно и выходе продукта 0,7 %, что подтвердило сходимость результатов оценки контрастности руды в недрах, выполненных по данным геологического опробования без отбора технологических проб.

Важно отметить, что, кроме обоснования целесообразности изучения крупнокусковых методов обогащения и расчета при их реализации прогнозных технологических показателей, анализ результатов оценки контрастности руд в недрах, выполняемый по данным рядового геологического опробования, позволяет:
 • решать задачи по селективному удалению вредных компонентов на стадии предконцентрации;
 • обосновать эффективность шихтования руд месторождения;
 • создать первичную модель обогатимости руд месторождения с дифференциацией обогащенных и обедненных фракций;
 • оптимизировать технологическое опробование на всех этапах геолого-экономической оценки руд месторождения.

Потенциал оценки контрастности руд в недрах и приведенные примеры наглядно показывают перспективы реализации оценки контрастности руд в недрах для получения достоверных технологических знаний и оптимизации последующих этапов технологических исследований, что особенно важно при вовлечении в переработку бедного, труднообогатимого и комплексного золотосодержащего минерального сырья.

Опубликовано в журнале "Золото и технологии" № 1/март 2025 г.