Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Комплексная методика морфометрического изучения россыпного золота природных и техногенных объектов

ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации по теме "Комплексная методика морфометрического изучения россыпного золота природных и техногенных объектов"

На правах рукописи

АХАПКИН Алексей Александрович

КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА МОРФОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ РОССЫПНОГО ЗОЛОТА ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

Специальность: 25.00.11 - геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых; минерагения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Московском государственном геологоразведочном университете имени Серго Орджоникидзе (МГГРУ)

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Бойцов В.Е.

доктор геолого-минералогических наук, профессор Фролов А.А. (ВИМС)

доктор геолого-минералогических наук, профессор Белов СВ. (МПР) Институт геохимии, минералогии и петрографии рудных месторождений (ИГЕМ РАН)

Защита состоится 10 июня в 13®® часов на заседании специализированного диссертационного совета Д. 212.121.04 по защите диссертаций при Московском государственном геологоразведочном университете по адресу: 117997, Москва, ГСП-7, ул.Миклухо-Маклая, д.23 в аудитории 5.48.

Отзывы и замечания на автореферат в 2-х экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по адресу: 117873, Москва, ГСП-7, ул.Миклухо-Маклая, д.23, геологоразведочный факультет, ученому секретарю А.А.Верчебе.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТРУ.

Автореферат разослан «28 » апреля 2004года.

Ученый секретарь специализированного совета доктор геолого-минералогических наук, профессор

А.А.Верчеба

Актуальность работы. Россия относится к странам, где еще недавно (до конца 80-ых годов) основу золотодобычи составляли россыпные месторождения золота. Они давали 85% драгоценного металла от общего объема добычи. В последние годы появилась, в определенной мере обоснованная, точка зрения о том, что при поддержании современного уровня добычи металла из россыпей, оцененных запасов хватит на 10-12 лет и что необходимо переходить на вовлечение в освоение рудных месторождений золота, так как россыпи по целому ряду причин теряют свое значение в качестве ведущего источника драгоценного металла.

В то же время, в последние 10 лет появились новые данные об уровне содержаний и особых свойствах россыпного золота, а также ряд практически важных экспериментов, проведенных с веществом гале-эфельных отвалов и хвостохранилищ, образующихся после отработки россыпей. Эти эксперименты свидетельствуют о недоизученном потенциале комплекса отвальных пород, оставшемся на отработанных полигонах, разрезах, в хвостах подземной добычи россыпного золота. В качестве объекта исследований было выбрано месторождение погребенной россыпи р.Б.Куранах.

Месторождение р.Б.Куранах детально разведано подземными горными выработками, разведочными и эксплуатационными скважинами. К настоящему времени достаточно хорошо изучен вещественный и гранулометрический состав песков россыпи и определены основные параметры обогатимости металла. Но, несмотря на это, многие важные вопросы, такие как: корректное определение содержаний, особое свойство россыпного золота - потеря в весе, которое характерно для данного месторождения, влияние плотности жидкости, в которой ведется промывка на обогатимость золота, раскрыты пока недостаточно полно.

Комплексное изучение частиц золота с анализом его форм и геометрических параметров, а также исследование закономерностей движения золотин в потоке при обогащении и характера концентрации металла в отвалах являются актуальной научной и прикладной задачами, решение которых позволит выявить особенности гидродинамики частиц золота, поведение его в отвалах и, в итоге, оценить ресурсы всего комплекса отвальных пород на примере месторождения р.Б.Куранах.

Объектом исследования служили пески, а также отвалы гравитационного обогащения Куранахской погребенной россыпи, расположенной в северной части Алданского нагорья.

Цели и задачи исследований. Основная цель исследований - изучить особенности комплекса отвальных пород, образованных в ходе добычных работ, с целью дальнейшего использования отвалов в качестве дополнительных источников золота.

В процессе выполнения настоящей работы автором решались следующие задачи:

1. Обобщение ранее проведенных работ по изучению литологического состава и содержаний шлихового золота в комплексе отвальных пород, образованных в ходе отработки Куранахской россыпи и россыпей Куларского района;

2. Проведение экспериментов по обработке проб из отвалов и хвостохранилищ с использованием методики, минимизирующей потери шлихового золота в процессе обработки проб;

3. Изучение формы и размеров тонкого и мелкого золота методом детальной гранулометрии и морфоскопии;

4. Определение содержаний свободного шлихового золота в отвалах и золота, связанного с минералами «тяжелой» (рудная часть) фракции;

5. Оценка ресурсов золота комплекса отвальных пород.

Методы исследования и фактический материал.

В ходе работы по теме автором использовался комплекс полевого опробования и лабораторного изучения проб включавший: литологическое изучение смешанных рыхлых пород, шлихо-минералогический, детальный гранулометрический, пробирный, электронно-микроскопический, микрозондовый анализы, компьютерную обработку данных массовых измерений золотин и других минералов шлихов и концентратов из комплекса отвальных пород.

Фактический материал для настоящей работы собран в ходе полевых работ в Якутии (Куранах), изучения коллекции шлихов и концентратов из коллекции кафедры КЭРММ МГГРУ (МГРИ), сравнительного изучения шлихов лотковой промывки проб и обработки проб разработанным методом, измерения частиц золота под микроскопом, анализа микрозондовых, микроскопических и пробирных экспериментов, выполненных в ИГЕМе и ЦНИГРИ по пробам автора.

Всего автором изучено свыше 50 проб (из них более 30 проб из комплекса

отвальных пород), проведено более 4500 измерений под микроскопом (МБС-10),

4

выполнено более 20 микрозондовых анализов (растровый микроскоп Jeol и микрозонд Line ISIS, ИГЕМ РАН), а также проведено 15 пробирных анализов в лаборатории «Пробирного анализа» ЦНИГРИ.

Научная новизна защищаемых положений

1. Предложена новая методика опробования россыпных месторождений золота, а также отвалов промывки и обогащения.

2. Получен новый аналитический материал по особенностям россыпного золота, который позволил уверенно разделить его на три технологических класса.

3. При разведке россыпей предложено исследовать тяжелую (рудную) фракцию, в связи с ее повышенным содержанием, на наличие связанного золота. Обработка проб на шлиховое золото показала наличие связанного золота в тяжелой (рудной) фракции в промышленных концентрациях.

4. Впервые для Куранахской погребенной россыпи установлено более высокое, чем это представлялось раньше, общее содержание золота.

Практическое значение полученных результатов. Результаты исследований могут быть использованы на любом этапе, начиная от геологоразведочных работ и заканчивая эксплуатационным опробованием. Предложенные методики дают возможность получить корректные данные по содержаниям золота, как в пласте россыпи, так и в отвалах гравитационного обогащения песков месторождения.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на IV и VI Международных конференциях « Новые идеи в науках о Земле», а также на Второй международной научно-практической конференции «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже XX - XXI веков».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в которых раскрываются основные теоретические положения и результаты проведенных исследований.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору В.И.Бойцову и главному научному консультанту доценту А.В.Суркову за постоянную поддержку и всестороннюю помощь в написании данной работы. В процессе работы автор пользовался ценными советами профессора Г.Н.Пилипенко и доцента Л.А.Дорожкиной. Большая помощь в аналитических работах была оказана В.А.Коваленкером (ИГЕМ), Э.П.Здоровой (ЦНИГРИ), а также коллективом лаборатории физических методов исследования руд (МГГРУ) М.Ю.Гурвичем и Е.Г.Павловым. За полезные критические замечания и оказанную техническую помощь автор благодарит доцента С.В.Тимошенко и Я.И.Штейна.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и приложения. Содержит 139 страниц машинописного текста, 15 рисунков и 21 таблицы.

Во введении обосновывается актуальность проводимых исследований; представлены цели, задачи и методика исследований.

Первая глава посвящена истории добычи россыпного золота в России.

Во второй главе проанализирован современный опыт золотодобычи в стране и описаны основные причины, приводящие к потерям золота в ходе обогатительных работ.

В третьей главе диссертационной работы приведены данные по геологии района и месторождения.

В четвертой главе предложена новая методика обработки проб, позволяющая наиболее полно определить содержания золота в песках и отвалах обогащения; представлены результаты обработки серии проб, рассчитаны возможные ресурсы россыпного золота в отвалах обогащения. Формулируется первое защищаемое положение.

В пятой главе приведена классификация россыпного золота на три технологических класса, основанная на методике прямых измерений частиц золота, описаны особые свойства россыпного золота, приводящие к его потерям при обогащении. Формулируется второе защищаемое положение.

Шестая глава посвящена изложению разновидности новой методики, ориентированной на корректное определение содержаний тяжелой (рудной) фракции, содержащей золото в связанном виде. Рассчитаны возможные ресурсы связанного золота в отвалах обогащения россыпи. Формулируется третье защищаемое положение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Месторождение погребенной россыпи располагается в пределах днища долины р.Б.Куранах (рис.№1.), где в составе рыхлой толщи в уплощенном виде выделяются (сверху вниз):

Современные отложения. Техногенные перемытые эфельные, глинисто-песчаные и валунно-галечные отложения. Мощность 4-12м.

Голоцен. Сероцветные пески, галечники и дресвяно-глыбовые глинистые

пески.

Плейстоцен. Древний аллювий. Ржаво-бурые, охристо-желтые глинистые пески с гравийно-галечным материалом. Максимальная мощность 70м.

Каолиновая кора выветривания карбонатных пород. Незолотоносные серые и желтовато-серые тугопластичные суглинки со щебнем выветрелых доломитов и известняков, постепенно переходящие в трещиноватые коренные породы.

Плотик представлен трещиноватыми доломитами и доломитизированными известняками. Мощность зон трещинноватости не превышает 1-2м, а проявлений карста в пределах ложа не зафиксировано. Рельеф поверхности плотика носит следы многократных разноориентированных тектонических подвижек, приведших к обособлению отдельных участков долины и накоплению на них мощной толщи рыхлых отложений в условиях меняющейся климатической обстановки.

Поперечный профиль долины корытообразный с неровным днищем, изобилующим впадинами и выступами, крутизна склонов которых достигает 10-20°. Правый борт обычно более крутой, а левый относительно пологий.

По простиранию россыпи, с юга на север поверхность плотика погружается с уровня 330-350м до 315-320м. В плане, на уровне 310-320м отчетливо наблюдается центральное осевое погружение шириной 120-150м с волнистым продольным, профилем являющимся, предположительно, древним руслом р.Б.Куранах.

Образование древнего аллювия проходило в условиях дифференцированных тектонических движений, в процессе переотложения рыхлого материала из верхних участков долины, с боковых притоков и склонов на погружающиеся блоки.

Баланс количества рыхлого материала свидетельствует о преобладании накопления над выносом в течение более 2млн.лет и преимущественно аллювиальном генезисе отложений, о чем свидетельствует мощность толщи, ее вещественный состав степень окатанности и выветрелость материала, а также характер распределения золота в плане и в разрезе, и его типоморфные особенности.

Состав аллювия практически повсеместно постоянен и отличается большим присутствием мелких фракций (доля частиц менее 1мм составляет 52-83% и из них глинистых частиц 10-60%). Для отложений характерны: значительная мощность; желто-бурая окраска; высокая глинистость отложений;

неравномерное распределение глинистого материала по мощности и простиранию, отсутствие какой-либо закономерности в порядке или чередовании напластований;

сравнительная непрочность гальки изверженных пород; неровный плотик россыпи;. мелкое, пылевидное золото.

Древний аллювий Куранахской россыпи выполняет участок древней долины,

сохранившийся благодаря погружению Куранахского грабена в кайнозойский этап

тектогенеза. Последующие поднятия привели к почти полному размыву древних

8

отложений и образованию террас 20-30м высоты, сложенных древним аллювием и иногда перекрытым делювием и коллювием (р.р.Б.Куранах и Селигдар).

В последующем вся толща древних отложений была перекрыта серым голоценовым аллювием, который в результате дражных отработок почти полностью замещен техногенной толщей. Она залегает в средней части долины, перекрывая все остальные осадки. Для отложений характерна грубая сортировка и грубая слоистость. Верхняя поверхность неровная, бугристая, сохранившая дуговидные валы и впадины дражных отвалов. В нижней части долины, за пос.Нижний Куранах у подножия правого склона, месторождение частично перекрыто также и осадками хвостохранилища Куранахской ЗИФ, сформированным за счет переработки материала коренных месторождений золота и представляющими собой песчано-илистую толщу с ленточной слоистостью.

Золото в россыпи содержится в трех видах:

свободное, гравитационно извлекаемое золото (до 45% от общего); свободное тонкое золото, неизвлекаемое современными методами (до 27% от общего);

золото кристаллически связанное с рудообразующими минералами (до 33% от общего).

Промышленную ценность месторождения определяет только свободно извлекаемое гравитационными методами золото, доля которого в отложениях колеблется до 51% в верховьях россыпи до 44,8% в средней части. Среднее содержание золота по россыпи составляет 450- 600 мг/м3.

Проведенные исследования позволили сформулировать следующие защищаемые положения:

Первое защищаемое положение. Разработана методика обработки проб, позволяющая наиболее полно определить содержания золота в песках, по сравнению с данными существующего опробования, а также в отвалах промывки и обогащения.

Методика обработки, подготовки и анализа проб при определении содержания россыпного золота исключает промывку золота на лотке и последующую отдувку металла из шлихов. Она может быть адаптирована к любой россыпи и отвалам обогащения песков после соответствующих экспериментов.

Методика обработки проб заключается в последовательном проведении всех этапов (операций) с особой точностью и аккуратностью. Схема обработки приведена на рис.2.

Этап 1. Для эксперимента отбиралась проба, объем которой измерялся с точностью до 10 мл. Затем материал подвергался «мокрой» расситовке на сите с размером ячейки 2,0мм. Эта операция не только значительно сокращает объем материала, взятого для эксперимента, но она также позволяет дезинтегрировать (раздавить, растереть руками) глинистые комки, которые могут содержать частицы свободного золота. Фракция +2,0мм (гравийная) просматривается на наличие крупных частиц золота и определение петрографического состава обломков.

Этап 2. На этом этапе полученная фракция -2,0мм проходила отмучивание от глинистых частиц с декантацией (отстаиванием) по времени. Слив взвеси проводился через 60 секунд отстаивания с уменьшением времени каждого последующего отстаивания на 5 секунд. Это необходимо для того, чтобы тонкие частицы золота, наличие которых вполне возможно, не были потеряны.

Этап 3. После первых двух этапов на дальнейшую обработку материал поступает классифицированным и, в основном, отмытым от глинистых частиц. На этом этапе полученный материал предварительно обогащается (ручная отсадка).

Обогащение производится вручную с использованием пластиковых емкостей объемом 500мл3 в неподвижной воде. Этот процесс основан на принципе гравитации - осаждении тяжелых частиц в воде. Главной особенностью данного метода является то, что при ручном обогащении, в отличие от промышленного, есть возможность более качественно отслеживать тот материал, который в виде концентрата остается в емкости и тот, который попадает в хвосты обогащения. В результате этой операции образуются два продукта: первый - хвосты первичного обогащения (легкая фракция) и второй - «серый» концентрат (тяжелая фракция)

Этап 4: Высушенный концентрат перед магнитной сепарацией расситовывался на ситах с размером ячейки 1,0 и 0,5мм. Фракция -2,0+1,0мм содержит более 95% рудных минералов, позднее эта фракция присоединялась к специально формируемой рудной части концентрата.

Полученная после расситовки фракция -1,0мм разделялась при помощи многополюсного магнита Сочнева на четыре фракции:

- 1-я фракция - магнитная (магнетит, гематит, ильменит, пирротин, пироксены)

- 2-ая фракция - электромагнитная I (гематит, лимонит, ильменит, шпинель, гранат, монацит)

- 3-ая фракция - электромагнитная II (ксенотим, пироксены, гранат, амфиболы, ильменит, эпидот, КПШ, гематит, циркон, ожелезненный кварц)

- 4-ая фракция - немагнитная (кварц, рутил, циркон, апатит, ставролит, лейкоксен, КПШ, касситерит, топаз, золото)

Первые три фракции формируют рудную часть концентрата. Сюда же присоединяется фракция -2,0+1,0 мм. После тщательного перемешивания всех компонентов рудной части концентрата, из нее отбирается стандартная навеска массой 50гр. для пробирного анализа.

Этап 5. После всех операций остается тяжелая немагнитная фракция -ультраконцентрат. Если объем материала, взятого для эксперимента равен 8-10 литрам, то объем ультраконцентрата будет равен и 60-80мл, если объем пробы 12-28 литров, то концентрата получается до 150-250мл. Для просмотра под бинокулярным микроскопом с целью выделения частиц свободного золота это достаточно большой объем и поэтому для его сокращения проводится дополнительная микроотмывка. Для этой цели используются емкости меньшего объема - фарфоровые химические чашки

с пологими стенками (У=250мл). В ходе этой отмывки в хвосты удаляется более половина ультраконцентрата.

Полученный суперультраконцентрат высушивается, дочищается магнитом и просматривается под бинокулярным микроскопом МБС-10 с целью выделения частиц свободного золота. Следует отметить, что на всех этапах обработки материала, полученные хвосты проходят контрольную отмывку и просматриваются на наличие потерянного металла.

В ходе просмотра суперультраконцентратов под бинокулярным микроскопом, из них с помощью специальной иглы отбирались все частицы самородного золота. Затем эти частицы измерялись по трем взаимно перпендикулярным осям (Л-длина, В-ширина, С-толщина). По этим цифровым данным построены гистограммы распределения золота. Гистограммы были построены в программе, разработанной к.т.н. Тимошенко СВ. (Рис.3) После проведения измерений и зарисовок все золотины взвешивались на ультрамикровесах UMX фирмы Mettler-Toledo (Switzerland) с точностью до 10''гр. Результаты взвешивания пересчитывались на содержания золота в кубическом метре (табл.№1).

Таблица 1. Содержание шлихового золота, выделенного под микроскопом МБС-10

№ пробы Объем пробы, л Общая масса. золота, мг Содержание шлихового золота, мг/м3

1 16 9.23 576,9

2 22,6 10.00 442,5

3 17.5 17.62 1006,9

4 11 4.33 393,6

Среднее 604,9

Таким образом, среднее содержание золота по первым трем пробам, то есть по отвальному комплексу пород, составляет 675мг/м3, что почти в два раза выше содержаний в песках россыпи (проба№4).

Для пробирного анализа отбирались стандартные навески массой 50гр. каждая из рудной части концентрата и из исходного материала. Содержания золота по пробирному анализу пересчитывались на содержания золота на кубические метры породы с учетом того, что плотность исходного песка 1700кг/м3, а плотность рудной части концентрата 2400кг/м3. Исследования проводились в лаборатории «Пробирного анализа» ЦНИГРИ. Все данные приведены в табл.2.

Из таблиц №№ 1 и 2 видно, что содержания золота в исходных песках отличаются в зависимости от применяемого метода исследования; причем содержания определенные после извлечения золота под микроскопом, в среднем в 3 раза ниже содержаний, определенных пробирным анализом.

Табл.2. Содержание золота по пробирному анализу

№ пробы Объем пробы, л Сод. золота в исх. песке, мгАг Сод. золота в рудн. фр-ции, мг/т Сод. золота в рудн. фр-ции, мг/м3

1 16 56 131 1340

2 22,6 109 874 2097

3 17.5 790 860 2064

4 11 - 2620 6288

Средн ее 1834

Одной из главных причин этой разницы является объем проб, отбираемых для каждого из анализов. Если для определения содержаний золота при помощи микроскопа берется вся имеющаяся проба («20л.) и далее с ней проводится весь комплекс мероприятий для получения концентрата, то для пробирного анализа отбирается стандартная навеска массой 50гр. И хотя масса навески регламентирована инструкциями, по результатам исследований видно, что такая навеска не вполне представительна. Для того, чтобы содержания золота, посчитанные по результатам пробирного анализа, изменились на сотни миллиграммов (или даже первые граммы) достаточно того, чтобы в навеску попала или, наоборот, не попала всего лишь одна золотина. Таким образом, пробирный анализ хорош лишь тогда, когда требуется провести большое количество исследований для определения качественного анализа • на наличие золота в пробах. Еще одной важнейшей причиной высоких содержаний драгоценного металла по данным пробирного анализа - наличие дисперсного золота и золота в рудных минералах.

Также в ходе обработки проб была исследована глинистая компонента отвалов россыпи. Просмотр показал наличие глинистых агрегатов, имеющих сложное строение и состав. После раздавливания этих агрегатов в воде с использованием резинового пестика и отмучивания глины, среди частиц кварца, полевого шпата и мелких обломков пород были обнаружены золотины размером (мм):0,44х0,21х0,02; 0,31x0,16x0,01; 0,14x0,08x0,005; 0,28хх0,14х0,01;

0,32x0,12x0,03; 0,07x0,07x0,02; 0,22x0,13x0,04; 0,17x0,15x0,06; 0,08x0,05x0,01; 0,1x0,06x0,02; 0,04x0,03x0,005; 0,11x0,09x0,02; 0,02x0,01x0,005; 0,12x0,1x0,04 (см. рис.№3).

Рис-У»3. Строение глинистых агрегатов, выделенных из глинистой компонеты отвалов (размеры золотины в мм).

1 - кварц; 2 - магнетит; 3 - золото; 4 - лимонит; 5 - полевой шпат.

Таким образом, из-за недостаточной дезинтеграции песков, вместе с глинистыми агрегатами песчано-гравийного размера в отвалы обогащения сносится шлиховое золото.

Второе защищаемое положение. Изучение форм и геометрических параметров частиц россыпного золота методом прямых измерений трех габаритов, позволяет уверенно разделить россыпное золото, для всех без исключения россыпей, на три технологических класса: гравитационное, транзитное из категории видимого («плывущее») и невидимое (дисперсное).

Проведена серия экспериментов по детальному изучению размеров россыпного золота по пробам одного из объектов Сусумана (Магаданская область) и Кулара (Якутия). Получены реальные размерные характеристики шлихового золота, определена структура распределения металла по размеру в концентратах, эфелях, а также в шламовых отстойниках и пласте россыпи.

Наиболее полным и всесторонним является изучение содержаний золота и размеров золотин, если по одному и тому же объекту отобраны пробы из песков, эфельных отвалов и шламовых отстойников. В рассматриваемом случае пробы были отобраны: с борта полигона из недоработанного целика (20 л), из эфельных отвалов (20 л) и отстойника (10 л). После обработки, минимизирующей потери металла, и извлечения золотин (из песков изучено 65, из эфелей 284, из отстойника 165), каждая из которых была измерена под бинокуляром по трем взаимно перпендикулярным

1,0-2,0мм 2,0-3,0мм 3.0-5.0мм

7/ -1 »-2 ; -3 »-4 о-5

осям: А, В, С (длина, ширина, толщина), было получено большое количество цифровых данных по реальным размерам металла в технологической цепочке промытых песков. Установлено, что золотины из концентратов имеют более простые формы, чем металл, полученный из отвалов отработанных россыпей (рис. №4).

1 ! | Металл из концентратов 1 Металл из эфельных отвалов

0,2x0,16x0,08 0,19x0,15x0,01 чу"

I | 0,15x0,12x0,06 0,12x0,08x0,02

0,31x0,23x0,05 0,11x0,05x0,005

| 0,42x0,16x0,06 (Ф 0,33x0,18x0,03 /МЭ)

0,18x0,13x0,05 I 1 I & 0,22x0,2x0,02 &тР>

Рис.№ 4. Формы золотин в плане (размеры даны в мм)

Затем данные измерений вручную вынесены на три графика (рис.№4): А — длина всех золотин в изученном массиве, В — их ширина, С — их толщина. Для графиков А, В, С сохранен один и тот же шаг — 0,01 мм. На вертикальной оси отмечены частоты встречаемости п (рис.№4).

Под графиком В - распределения золотин по ширине - проведена линия, показывающая ширину (в миллиметрах) стандартных классов крупности, использующихся на производстве. Как видно, распределение частиц металла на данном графике неравномерное. Последовательно анализируя интервалы размеров золотин в каждом классе крупности (0,05—0,1; 0,1—0,25 и т.д.), видно не только их различную ширину, но также неравномерное, а иногда прерывистое распределение золотин по частотам встречаемости в каждом из стандартных. Результаты изучения россыпного золота методом детальной гранулометрии, позволяющим по каждой пробе выявить максимальные, минимальные и средние размеры золотин, а также

интервалы размеров, где золото распределяется непрерывно, приведены в табл.№ 3. Все размеры снимаются с графиков (рис. №5).

Кроме того, общий облик графиков детальной гранулометрии позволяет показать количество детальных классов крупности золота по каждой измеренной оси для всего массива изученных золотин с шагом 0,01 мм. Если графики по осям А и В сходны по спектрам размеров, то золотины в изученном массиве в плане близки к изометричным. Когда спектры по оси А значительно шире, чем по оси В, то золотины в общей массе,. удлиненные. На графике С (толщина золотин) можно увидеть количество классов крупности по толщине и рассчитать содержание (в процентах) каждого класса. По каждой пробе можно точно определить параметры золотин по каждому из размеров и полный спектр размеров - от минимального до максимального. На графиках детальной гранулометрии видно, что по оси размеров реально существует непрерывное распределение частиц металла на определенном

16

интервале. Это иллюстрирует одно из важнейших свойств распределения реальных золотин по размеру — непрерывность, а определенный интервал представляет собой интервал непрерывности. Если обрабатывать пробу методом ситового анализа, то эта непрерывность нарушится. После изучения размеров извлеченный из проб металл взвешивают, а затем, соотнеся количество металла из проб и их объем, рассчитывают содержания золота в песках, эфелях и шламовом отстойнике. Также в таблице №3 приведены параметры золота по результатам детальной гранулометрии и содержания металла в пробах. Из ее данных видно, что наиболее интересные материалы получены по эфелям и шламовым отстойникам. Реальные спектры размеров, интервалы непрерывности, количество классов крупности (по соответствующим осям) и, наконец, содержания золота, которые достаточно высоки для отвального комплекса пород.

В других районах, сопредельных изученному, аналогичная картина отмечена для галечных отвалов, в нижней части которых концентрируется металл. По результатам изучения проб нам известны случаи, когда хвосты обогащения дробленой руды (месторождение Школьное в Магаданской области) также содержат свободный металл (несколько десятков и сотен частиц на пробу). Изучение отвального комплекса в Бурятии, Куларе, Монголии показало, что результаты исследования в Сусумане не случайное явление, а общая закономерность для всех освоенных золотодобытчиками районов, как в России, так и за ее пределами.

Таким образом, указанная методика позволяет разделять россыпное золото на три класса по размерам и способности обогащаться: гравитационное, транзитное и дисперсное.

Табл.№3, Результаты изучения золота методом детальной гранулометрии и содержание золотин в пробах

Место отбора пробы Кол-во измеренных частиц, шт Кол-во измерений, шт Длина, мм Кол-во классов по оси "А", шт Ширина, мм Кол-во классов по оси "В", шт Толщина, мм Кол-во классов по оси "С", шт Содержание золота в пробе, г/м5 Размер средней золотины, мм

Полигон (борт) 65 195 0.03-1.42 46 0.02-1.3 37 0.005-0.47 19 0.45" 0.49x0.36x0.07

0.03-0.27 21 0.02-1.13 10 0.05-0.12 13

0.31-0.38 6

Аср=0.49 Вср=0.36 Сср=0.07

Эфель 284 852 0.12-1.37 108 0.08-1.31 79 0.005-0.31 26 1.99 0.56x0.42x0.06

0.12-0.91 76 0.08-0.84 74 0.005-0.23 23

0.94-1.2 26

Аср=0.56 Вср=0.42 Сср=0.06

Отстойник 156 489 0.04-0.54 44 0.02-0.38 31 0.005-0.13 11 1.52 0.19x0.13x0.005

0.04-0.43 39 0.3-0.34 30 0.005-0.13 11

Аср=0.19 Вср=0.13 Сср=0.005

Гравитационное золото - гравитационно-извлекаемый металл, добыча которого обеспечивается (в определенной мере) современными машинами и аппаратами на действующих предприятиях. Металл характеризуется массивными кристаллами близко-изометричными, удлиненными и сложными формами - «толстыми» золотинами (толщина частиц от 0,4 до 5-7мм). Оно включает в себя мелкое, среднее и крупное золото. Расчетная масса золотин близка к массе по результатам взвешивания этих же частиц металла (значение потери массы изменяется от 0,3-0,5 до 3-5%).

Транзитное золото. При современной технике добычи и обогащения сносится в «хвосты» в основной массе и лишь в малой части оказывается в концентратах пористое, Сетчатое, ажурное, с пустотами, с отверстиями разной формы, в сростках с кварцем, в рубашках, с резко изменяющейся толщиной в пределах одной золотины, а также с резко изменяющейся пробностью. Данные экспериментов по изучению показывают, что его соотношение с «гравитационным» металлом в массиве золотин россыпей может меняться в широких пределах. Все эти частицы золота обладают сильно выраженным свойством «потери массы». Включают в себя мелкое, среднее и крупное, по размерам, золото. Толщина частиц от 0,005 до 0,06-0,4мм. «Плавучее» золото входит в эту же группу и имеет толщину от 0,005 до 0,03мм и может иметь разные размеры по осям А и В, в среднем, до 5-7мм. Значение «потери массы» изменяется от 3-5 до 95%.

Дисперсное золото (на 100% сносимое в отвалы обогащения) имеет разнообразные формы, однако, в основном, его размеры находятся почти за пределами видимости под бинокуляром. Размер частиц от 0,01-0,005мм и менее. По сути, это металл мелко-и тонкоалевритовой и пеллитовой размерности с пленочной толщиной, оседающий и переносящийся в одной среде в тонкой взвеси, а также включенный в иные минералы шлиха как примесь. Высокие содержания подобного золота установлены в раде рудных и нерудных минералов концентрата (магнетит, лимонит, пирит и др.). Кроме того, дисперсное золото может сорбироваться на глинистых частицах. Дополнительным источником этого золота может служить магнитная и электромагнитная (рудная) фракции концентратов, а в случае высокого содержания пирита (сложных форм: ромбододекаэдры, пентагондодекаэдры, кубоктаэдры) и тяжелая немагнитная фракция,. получаемая после выделения из нее свободного видимого золота.

Указанное выше, свойство золотин «потеря массы» характерно для всего, без исключения самородного металла, как коренного, так и россыпного и оно является главной причиной сноса драгоценного металла в отвалы гравитационного

обогащения. Различна лишь величина (коэффициент) «потери массы» золотины.

18

«Потеря массы» - это величина, рассчитанная как разность, выраженная в процентах между расчетной массой золотины (объем золотины умноженный на плотность металла данной золотины) и результатом ее взвешивания на весах с точностью 0,001мг. Эта величина оказалась поразительно изменчивой от 5-7% до 6895%. В результате выявления указанного свойства причины сноса драгоценного металла в «хвосты» и отвалы проявились особенно рельефно.

Еще одной иллюстрацией свойства «потери массы» являются результаты зарисовки золотин в профиль (см.рис.№6).

Рис. №6. Профили золотин

Как видно из рисунков толщина золотин (параметр «С») у частиц весьма изменчива. Даже те частицы, которые «на глаз» представляются одномерными по толщине, при изучении под микроскопом, оказывается, что они имеют множество толщин. Раздувы, сужения постепенные и резкие, клиновидность, изгибы плавные и перекрывающиеся отчетливыми изменениями толщины. Иногда на концах золотин в профиль наблюдаются фрагменты граней, что делает профиль идиоморфно-ксеноморфными, то есть сложными. Концы золотин не очень часто скруглены. Внимательное изучение округлых, на глаз, золотин под микроскопом позволяет увидеть мельчайшие, размером 0,005-0,02мм ромбической и треугольной формы грани. На этом рисунке некоторые золотины помещены в серые прямоугольники с той целью, чтобы оценить полноту заполнения пространства частицы самородным металлом и показать, что в измерения при расчете массы золотины необходимо вносить коррективы, чего раньше не делалось.

Третье защищаемое положение. Выделение и изучение минерального состава тяжелой фракции дает возможность получить достоверные данные для определения содержаний дисперсного золота в тяжелой (рудпой) фракции в песках и отвалах обогащения россыпей.

По многочисленным данным исследователей известно, что дисперсное золото в значительных количествах содержится в рудных минералах тяжелой фракции. Однако, определение содержаний этой фракции в песках и отвалах обогащения в настоящее время проводится недостаточно корректно.

В данном случае была применена разновидность новой методики обработки проб. Отличие ее в том, что полезным компонентом в данном случае является не шлиховое золото, а тяжелая компонента (тяжелые минералы и обломки пород) песков и отвалов обогащения россыпи.

Для проведения экспериментов была отобрана отдельная серия проб в полевой сезон 2003г. из отвалов обогащения песков, а также из пласта россыпи погребенной россыпи р.Б.Куранах. Особый интерес исследования отвалов обогащения был вызван тем, что по утверждениям многих исследователей на месторождениях с труднопромывистыми и сильноглинистыми песками в отвальном комплексе под действием атмосферных и прочих факторов происходит дополнительная дезинтеграция глинистых окатышей, приводящая к высвобождению минералов тяжелой фракции и свободного шлихового золота. Перед основной обработкой проб по этапам проводится минералогический анализ материала проб.

Для проведения минералогического анализа из всей полученной тяжелой фракции отбирается стандартная навеска массой 50г., которая поступает на просмотр под бинокулярным микроскопом МБС-10. Данный анализ, проведенный с пробами тяжелой фракции позволил установить процентное соотношение минералов в тяжелой фракции:

- магнетит-38%;

- ильменит-9%;

- лимонит - 5 %;

- пирит - 11 %;

- пирротин - 6 %;

- пентландит - 4 %;

- гранат - 3 %;

- рутил - 2 %;

- монацит - 3 %;

- сфен - 4 %;

- гематит -7 %;

- пироксены - 6 %;

- ожелезненный кварц - 2 %.

Как и разновидность методики обработки проб на золото, эта разновидность также состоит из нескольких этапов.

Этап 1. Определение объема и «мокрая» расситовка на сите с размером ячейки 2,0мм. Эта операция не только значительно сокращает объем материала, взятого для эксперимента, но она также позволяет раздавить и растереть недезинтегрированные глинистые комки и окатыши. Фракция +2,0мм (гравийная) просматривается на наличие крупных частиц золота.

Этап 2. На этом этапе полученная фракция -2,0мм проходит отмучивание от глинистых частиц с декантацией (отстаиванием) по времени. Слив взвеси проводится через 60 секунд отстаивания с уменьшением времени каждого последующего отстаивания на 5 секунд. Это необходимо для того, чтобы по возможности исключить потери полезного компонента (рудных минералов).

Этап 3. После первых двух этапов на дальнейшую обработку материал поступает классифицированным и, в основном, отмытым от глинистых частиц. На этом этапе полученный материал предварительно обогащается (ручная отсадка).

Обогащение производится вручную с использованием пластиковых емкостей объемом 500мл3 в неподвижной воде. Этот процесс основан на принципе гравитации - осаждении тяжелых частиц в воде. Главной особенностью данного метода является то, что при ручном обогащении, в отличие от промышленного, есть возможность более качественно отслеживать тот материал, который в виде концентрата остается в емкости и тот, который попадает в хвосты обогащения. В результате этой операции образуются два продукта: первый - хвосты первичного обогащения (легкая фракция) и второй - «серый» концентрат (тяжелая фракция)

Этап 4. В данном случае высушенный. концентрат перед магнитной сепарацией расситовывался на ситах с размером ячейки 1,0 и 0,5мм. Дело в том, что пески Куранахской погребенной россыпи характеризуются более чем 95% содержанием рудных минералов во фракции -2,0+1,0 и после расситовки эта фракция целиком присоединялись к рудной компоненте.

Полученная после расситовки фракция -1,0мм разделялась при помощи многополюсного магнита Сочнева на четыре фракции:

- 1-я фракция - магнитная (магнетит, гематит, ильменит, пирротин, пироксены)

21

- 2-ая фракция - электромагнитная I (гематит, лимонит, ильменит, шпинель, гранат, монацит)

- 3-ая фракция - электромагнитная II (ксенотим, пироксены, гранат, амфиболы, ильменит, эпидот, КПШ, гематит, циркон, ожелезненный кварц)

- 4-ая фракция - немагнитная (кварц, рутил, циркон, апатит, ставролит, лейкоксен, КПШ, касситерит, топаз, золото)

Первые три фракции формируют рудную часть концентрата. Сюда же присоединяется фракция -2,0 + 1,0мм, о которой, писалось выше. После тщательного перемешивания всех компонентов рудной части концентрата, из нее отбирается стандартная навеска массой 50гр. для пробирного анализа. Немагнитная фракция в дальнейшем в эксперименте участия не принимает. Все результаты разделения материала проб приведены в табл.№1.

Этап 5. Заключительным этапом обработки пробы является контрольная промывка всех хвостов, образовавшихся после обработки пробы, включающая в себя этапы 1-4. В случае, если после контрольной промывки образуется сколько-нибудь весомая тяжелая фракция, она также добавляется к уже сформированной тяжелой рудной фракции. Схема опробования приведена на рис.№2. После того, как рудная часть пробы будет сформирована, из нее отбирается стандартная навеска массой 50г для пробирного анализа.

Как уже писалось выше, для пробирного анализа отбирались стандартные навески массой 50гр. каждая. Причем навески отбирались не только из рудной части концентрата, но и из исходного материала для того, чтобы определить закономерность распределения золота в хвостах береговой обогатительной фабрики. Содержания золота по пробирному анализу пересчитывались на содержания золота на кубические метры породы с учетом того, что плотность исходного песка 1700кг/м3, а плотность рудной части концентрата 2400кг/м3 Исследования проводились в лаборатории «Пробирного анализа» ЦНИГРИ. Все данные приведены в табл.4.

Табл.4. Содержание золота по пробирному анализу

№ пробы Объем пробы, л Сод. золота в исх. песке, мг/т Сод. золота в рудц. фр-ции, мг/т Сод. золота в рудя. фр-ции, мг/м3

1 18 60 537 1288

2 26.1 120 900 2160

3 15.5 840 980 2352

4 10 • 2510 6024

Среднее по пробам №№1-3 1933

Заключение

В заключительной части приведены основные научные и практические выводы работы, выполненной на основе многочисленных данных по месторождениям россыпного золота Кулара, Алдана и др.

Впервые приведены две модификации методики обработки проб, направленные на изучение: в первом случае - свободного шлихового золота, а во втором -содержания и состава тяжелой (рудной) фракции в песках и отвалах обогащения россыпных месторождений золота.

Установлено, что вследствие неполной дезинтеграции песков Куранахской россыпи свободное золото сносится в отвалы обогащения в составе глинистых окатышей.

Впервые для Куранахской погребенной россыпи установлены корректные содержания тяжелой (рудной) фракции, полученные благодаря использованию методики, минимизирующей потери минералов рудной фракции. Также получены данные о содержаниях золота в этой фракции, в значительной степени превышающих минимально промышленные для данного месторождения.

Установлены причины потерь шлихового золота при геологоразведочных и эксплуатационных работах, главными из которых являются: литолого-минералогические, методологические, методические и технологические. Следствием этого является неточное определение запасов россыпи, некорректное определение технологических свойств россыпного золота, приводящего к потерям при освоении месторождения.

Детальное изучение шлихового золота под микроскопом показало, что золотины обладающие ярко выраженным свойством «потери массы» имеют различающиеся значения в пределах одной золотины не только по длине и ширине, но и по толщине.

Опубликованные работы автора по теме диссертации

1. Сурков А.В., Ахапкин А.А. Сравнительная минералогическая характеристика песков и концентратов из россыпей // IV международная конференция « Новые идеи в науках о Земле» Тез. докл., М.МГГА, том 3,1999, стр.66

2. Сурков А.В., Ахапкин А.А. Об изучении россыпного золота методом детальной гранулометрии в эфелях и шламовых отстойниках // Изв. высш. учеб. завед., Геология и разведка., 2000, №5, стр.30-34

3. Ахапкин А.А., Сурков А.В. Некоторые свойства россыпеобразующих минералов и золота, влияющие на обогащение песков россыпей и получение селективных концентратов // II международная научно-практическая конференция «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже XX - XXI веков» Тез. докл., М., МГТА, 2000. стр.66

4. Сурков А.В., Ахапкин А.А. Проблема тонкого и мелкого россыпного золота в связи с вопросами освоения россыпей и техногенных отвалов // Изв. высш. учеб. завед., Геология и разведка., 2002, стр.65-69

5. Сурков А.В., Ахапкин А.А. Проблема извлечения мелкого и тонкого золота при освоении россыпей и техногенных отвалов // Цветные металлы, №1, 2003, стр.13-16

6. Ахапкин А.А. Обоснование применения кучного выщелачивания на отвалах россыпных месторождений // IV международная конференция « Новые идеи в науках о Земле» Тез. докл., М.МГГА, том 3,2003, стр.66

7. Сурков А.В., Ахапкин А.А. Причины и следствия недоизученности россыпного золота, влияющие на оценку его содержания в природных и техногенных объектах// Цветные металлы, №4,2004, стр.21-23

Принято к исполнению 15/04/2004 Исполнено 16/04/2004

Заказ № 133 Тираж: 100 экз.

ООО «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Балаклавский пр-т, 20-2-93 (095)318-40-68 www.autoreferat.ru

p-7 auZ