В последние десятилетия мировое развитие золотодобывающей отрасли определяют крупные золоторудные объекты. В России, где ранее до 50% золотодобычи определяли россыпи, они также заняли лидирующие позиции и обеспечивают значительное поступление финансов в бюджет. Разработка максимально эффективных способов изучения и добычи золота из таких месторождений чрезвычайно востребована и актуальна.

На объектах ЗАО «Южуралзолото» исследования провели сотрудники Естественнонаучного института Пермского университета по методике, разработанной в ПГНИУ. Объектами исследований служили два типа техногенных осадков, образованных при отработке золоторудного месторождения чановым выщелачиванием первичных руд: складированные отвалы и текущие осадки, накапливающиеся в шламонакопителе. Пробы из текущих «хвостов» отобраны вблизи от устья трубы, подающей шламы в накопитель.

Исходный вещественный состав шламов и растворов в накопленном отстойнике (шламохранилище), динамика извлечения золота из маточных растворов свидетельствуют о протекании в них процессов разложения неустойчивых рудных минералов и переходе золотоносных фаз из твердого в жидкое (растворимое) состояние в слабоциановом растворе. Источником золота в составе шламов являются неразложившиеся при чановом выщелачивании сульфиды, свободное мелкое золото и золото в сростках. Судя по данным анализа концентрата (инф. № 336 Кочкарской ПАЛ от 26.12.96), 70% золота находится в свободном виде и в сростках. Таким образом, необходимо было выяснить соотношения состава минеральных фаз и формы нахождения в них золота, факторы изменения, динамику и кинетику его поведения в шламохранилище.

На степень извлечения золота из растворов влияют сезонные колебания температуры, насыщенность оборотных растворов. Наш опыт работы на золотоносных россыпях и рудных объектах показывает, что в кислой водной среде протекают процессы разложения сульфидов тяжелой фракции россыпей и первичных руд [1-7] . Этот процесс активизирует растворение, а затем укрупнение, агрегацию золотоносных фаз или усиливает диспергацию золота. Таким образом, в техногенных россыпях протекают два взаимосвязанных техногеогенных процесса: 1) диспергация и растворение частиц золота; 2) укрупнение, агрегация золотоносных фаз, покрытие частиц золотыми пленками. Это ведет к преобразованию золота в шламохранилище.

Результаты наших исследований (табл. 1) показывают многообразие минерального состава их легкой (табл. 2) и тяжелой фракции (табл.3), особенности распределения вещества. Значительная доля кварца и сульфидов показывают возможные направления перераспределения качественного состава осадков и изменений параметров среды в отвальных комплексах.

В текущих «хвостах» шламохранилища и отвалах установлены повышенные концентрации свободного золота. Значительная доля золота класса более 0,25 мм оказалась в свободном виде. Выявлены минералого-технологические особенности частиц такого золота. Металл был закрыт пористыми пленками оксидов и гидрооксидов железа и марганца, иными пленочными минеральными образованиями. Пленки оксидов и гидроксидов металлов установлены на частицах золота размером более 0,25 мм. Они образуются в период чанового выщелачивания в результате интенсивного окисления сульфидов. Частицы золота теряют металлический блеск и внешне выглядят как обычные шлиховые минералы.

Повышение содержания кислорода в оборотных растворах шламохранилища приводит к частичному разложению пленок, высвобождению золота из-под пленок, растворению золота и переводу его в раствор. Особенно значительное высвобождение золота происходит в период таяния снега, после зимней проморозки вещества шламохранилища.

Полученные данные минерального состава отложений и обнаружения пленок на золоте позволили нам сделать заключение о вариантах повышения извлечения золота путем интенсификации процессов разложения золотосодержащих сульфидов, высвобождения золота от пленок и перевода его в раствор, с одной стороны, создания условий для укрупнения золота на пассивных закладках, с другой стороны.

По нашим представлениям, процессы, протекающие в шламах и отвалах, имеют черты сходства установленные на изученных ранее других объектах Урала [1-7]. Анализ полученных данных позволяет сформулировать основные позиции, направленные на повышение эффективности освоения вещества шламохранилищ, извлечение из них золота и улучшение экологической ситуации.

Таблица 1

Реестр проб, отобранных на отвалах и шламохранилище

в г. Пласт (ЗАО «Южуралзолото»)

Таблица 2

Минеральный состав легкой фракции отвалов и шламохранилища, %

Таблица 3

Минеральный состав тяжелой фракции отвалов и шламохранилища, %

Примечание. Жирным шрифтом выделены потенциально золотоносные сульфиды, разложение которых способствует повышению кислотности растворов, высвобождению золота и переводу его в раствор или формированию металлических фаз на геохимических барьерах

Выявленные закономерности перераспределения золота в процессе выщелачивания его в шламохранилище, стадиальный процесс преобразований, позволяют определить различные направления использования полученного результата. Разнообразие физико-химических и биохимических преобразований золота в процессе техногеогенеза раскрывает новые возможности управлять составом и качеством вещественных комплексов руд (Наумов, 2010), разработать эффективные пути повышения извлечения золота в раствор.

Пути повышения золотодобычи на шламохранилищах. Шламохранилища могут рассматриваться как крупные резервуары (чаны), предназначенные для более масштабного, чем в чанах выщелачивания, где процессы разложения золотоносных фаз растянуты во времени. Управление процессами разложения сульфидов и перевода золота в раствор или укрупнения частиц золота возможно по следующим направлениям.

1. Обеспечение циркуляции растворов для перемешивания и выведения золота из насыщенных растворов.

В пределах шламохранилищ существует латеральная и вертикальная зональность распределения концентраций золота, которая зависит от формы нахождения золота. Определение основных закономерностей распределения позволит интенсифицировать процесс высвобождения золота и его извлечение. После выяснения закономерностей распределения концентраций золота в отвале следует пробурить сеть скважин. Скважины могут быть использованы как для режимных наблюдений, так и для организации откачек и закачек. Могут быть опробованы приемы подземного выщелачивания.

2. Усиление процессов разложения сульфидов.

Разложение золотосодержащих сульфидов в техногенных шламах способствует высвобождению золота. Основной путь разложения - окисление. Интенсификация окисления решается путем усиления взаимодействия сульфидов с кислородом. Окисление может осуществляться путем кислородного (озонового) барботажа осадков непосредственно в отвале посредством закачки воздуха через сеть скважин в отвалы; интенсификации деятельности бактерий класса Т. Ferrooxidantes; некоторых видов растений. Целесообразно также проводить зимой кислородные продувки под слоем льда.

Другой путь - выделение гравитационного золотосульфидного концентрата и раздельное накопление сульфидных концентратов и безсульфидных хвостов. В безсульфидных хвостах останется только часть золота в сростках с кварцем, не поддающихся гравитационному разделению. Их выщелачивание можно продолжить в отвалах и проводить традиционное выделение золота (необходимость продолжения выщелачивания следует обосновать на основе баланса распределения золота в технологических типах). Не исключено, что безсульфидные хвосты по содержанию золота окажутся бесперспективными для дальнейшего выщелачивания и их можно будет вывести из цианового процесса, превратив часть из них в товарный продукт. Сульфидные концентраты после обжига или другой обработки могут быть вновь цианированы или использованы в других целях, для чего требуются специальные исследования.

3. Ликвидация старых отвалов и шламохранилищ. На территории г. Пласт проводилась оценка пригодности шламохранилищ в качестве строительного сырья (Кораблев и др., 1991). После оценки вещественного состава отвалов и определения их качественного состава, гравитационный концентрат может быть использован для извлечения золота. Из песков в результате принудительной дифференциации получены средне- и мелкозернистые пески, высококачественный товарный продукт.

4. Проектирование новых шламохранилищ. При проектировании новых шламохранилищ учитываются закономерности распределения полезных компонентов, выявленные в имеющихся шламохранилищах. Рассчитывается сеть скважин, в основании размещаются барботажные трубопроводы, известковые и пассивные закладки. Рассматривается возможность создания раздельных сульфидных и безсульфидных шламов путем гравитационной дифференциации поступающих на шламохранилище песков.

Реализация предложений предполагает:

1. Изучение закономерностей распределения вещества в шламохранилищах. Исследование гранулометрического и минерального состава, содержаний и технологических свойств золота (формы нахождения, фазовый состав), поровых и поверхностных растворов (химический состав, водные вытяжки, содержание компонентов, pH и Еh среды, микробиологические особенности). Потребуется пробурить ряд скважин с отбором вещества и вод; оценить разные типы отвалов.

2. Минералого-технологическое картирование отвалов с целью выделения отдельных блоков отвалов с различными технологическими характеристиками руд и обоснования системы управления качественным составом отвальных руд. Картирование проводится путем обоснования системы опробования отвалов; разработки схемы обработки малых и технологических проб; выбора аналитических методов исследования; составления банков данных по результатам исследований. Далее последует визуализация данных минералого-технологического картирования отвалов путем создания 3D-моделей. Проведенные мероприятия приведут к организации системы управления качеством отвальных руд.

3. Результаты исследований должны быть использованы при ликвидации и переорганизации хвостов чанового выщелачивания на объектах Южного Урала.

Проблема преобразования рудного золота в процессе техногеогенеза возникает при разработке россыпей, в основании которых залегают первичные рудоносные комплексы. Преобразование первичных сульфидов, высвобождение золота и формирование россыпных концентраций может быть в пределах перемещенного материала кор выветривания. Часто повышенные концентрации золота образуются в пределах глинистого субстрата.

При разработке россыпей золота на Северном Урале нами установлено, что глинистые фракции в отстойнике и на пути транспортировки глинистой пульпы к отстойнику обогащены сорбированным или связанным золотом. По результатам атомно-адсорбционного анализа, выполненном в Пермском университете, в глинистой фракции установлены повышенные концентрации золота - от 0,5 до 1,0 г/т. Глинистая фракция иловых отложений может рассматриваться в потенциале как порода, из которой золото может быть извлечено выщелачиванием. Проблемы и решения присущие рудным объектам могут быть реализованы и для намывных техногенных отвалов россыпей.

Работа выполнена при финансовой поддержке и в рамках государственного контракта 14.515.11.0061 ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» Министерства образования и науки Российской Федерации и гранта РФФИ № 13-05-96009 .

Рецензенты:

Лунев Б.С., д.г.-м.н., профессор кафедры поисков и разведки полезных ископаемых Пермского государственного национального исследовательского университета, г.Пермь.

Ибламинов Р.Г., д.г.-м.н., зав. кафедрой минералогии и петрографии Пермского государственного национального исследовательского университета, г.Пермь.