Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Зона окисления Олимпиадинского прожилкововкрапленного золото-сульфидного месторождения

ВАК РФ 04.00.11, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Бернатонис, Павел Вилисович, Томск

Томский политехнический университет

На правах рукописи

Бернатонис Павел Вилисович

ЗОНА ОКИСЛЕНИЯ ОЛИМПИАДИНСКОГО ПРОЖИЛКОВО -ВКРАПЛЕННОГО ЗОЛОТО-СУЛЬФИДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Специальность 04.00Л 1 - геология, поиски и разведка рудных и нерудных

месторождений; металлогения

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук, профессор Коробейников А.Ф.

Томск - 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................................4

1. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.......................................................................11

1.1. Опробование......................................................................................................................11

1.2. Обработка проб..............................................................................................................14

1.3. Лабораторные работы..............................................................................................16

1.4. Обработка результатов исследований на ЭВМ..............................26

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОЛОГИЧЕСКОМ СТРОЕНИИ ВЕРХНЕ-ЕНАШИМИНСКОГО РУДНОГО УЗЛА И ОЛИМ-ПИАДИНСКОГО ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ... 28 2.1. Краткий очерк геологического строения Верхне-Енаши-

минского рудного узла......................................................................................................28

2.2. Краткая характеристика геологического строения

Олимпиадинского месторождения................. .V;-,;.; у.:....................30

3. ВТОРИЧНАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ ОЛИМПИАДИНСКОГО ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ......................................................36

3.1. Современное состояние проблемы............................................................36

3.2. Минералого-геохимические особенности первичных руд... 40

3.3. Минералого-геохимические особенности окисленных руд. 50

3.4. Гипергенная зональность рудных тел месторождения............66

4. ПОВЕДЕНИЕ ЗОЛОТА И ОСНОВНЫХ ПОПУТНЫХ КОМПОНЕНТОВ РУД ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ЗОНЫ ОКИСЛЕНИЯ..............................................................................................................................119

4.1. Золото......................................................................................................................................119

4.2. Серебро..................................................................................................................................128

4.3. Сурьма....................................................................................................................................129

4.4. Вольфрам..............................................................................................................................130

4.5. Мышьяк................................................................................................................................131

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РУД ЗОНЫ

ОКИСЛЕНИЯ..............................................................................................................................147

5.1. Минералого-геохимические особенности продуктов переработки окисленных руд......................................................................................148

5.1.1. Питание сорбционного выщелачивания..............................................148

5.1.2. Хвосты сорбционного выщелачивания................................................151

5.1.3. Ионообменные смолы..........................................................................................153

5.1.4. Продукты электролиза........................................................................................154

5.1.5. Лигатурное золото..................................................................................................154

5.1.6. Шлаки плавки золота..........................................................................................155

5.1.7. Продукты газоочистки отжига катодного материала и

его плавки......................................................................................................................................155

5.2. Поведение золота и основных элементов-спутников при гидрометаллургической переработке окисленных руд........................156

5.3. Технологические особенности первичных руд попутной добычи..............................................................................................................................................162

5.3.1. Получение товарных концентратов шеелита................................162

5.3.2. Совершенствование технологии бактериального

окисления сульфидных концентратов..................................................................163

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................................180

ЛИТЕРАТУРА..........................................................................................................................184

з

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Зоны окисления золоторудных месторождений, являющиеся объектами эксплуатации с глубокой древности, не потеряли своего значения и в настоящее время. Это обусловлено тем, что в последние годы открыты значительные запасы золота в окисленных рудах на ряде месторождений США, Канады, Австралии, Турции, России и других стран. К их числу принадлежит и уникальное по запасам золота «болыпеобъемное» Олимпиа-динское месторождение, в зоне окисления которого сосредоточено около 40% учтенного балансом количества металла.

Руды Олимпиадинского месторождения относятся к прожилково-вкрап-ленному типу. Они представлены слюдисто-кварц-карбонатными и углерод -содержащими кварц-карбонатными метасоматитами с редкой (3-5%) вкрапленностью сульфидов: арсенопирита, пирротина, пирита, антимонита, бертьерита и др. Кроме золота в промышленно значимых концентрациях в рудах установлены серебро, ртуть, сурьма и вольфрам, которые уже являются (Ag, Н§) или могут являться в будущем (8Ь, \¥) элементами попутной добычи.

Прожилково-вкрапленные руды золота стали объектами повышенного геолого-промышленного интереса лишь в последние годы в связи с открытием целого ряда «болыпеобъемных» месторождений. Поэтому различные аспекты формирования кор выветривания таких месторождений, в отличие от зон окисления сульфидных и кварцево-жильных рудных тел, изучены слабо. Большинство исследователей указывает на отсутствие отчетливо проявленной гипергенной минералогической зональности в рудных телах прожилково-вкрапленного типа. Повышенная золотоносность зоны окисления обусловлена обычно только изменением плотности руд в процессе их выветривания. Горизонты вторичного золотого обогащения установлены лишь на некоторых месторождениях Урала, Казахстана и других регионов (Нестеренко, 1991; Новгородова и др., 1985; Чекваидзе и др., 1995 и др.).

На Олимпиадинском месторождении развита уникальная по мощности зона окисления, прослеживающаяся до глубины 440 м от дневной поверхности. Это первый для России пример совмещения «болыиеобъемных» прожилково-вкрапленных месторождений и мощных зон окисления (Генкин и др., 1994). Поэтому «Олимпиада» является эталонным объектом для изучения зоны окисления комплексных прожилково-вкрапленных месторождений, залегающих в карбонатсодержащих породах.

Олимпиадинское месторождение, на котором в настоящее время открытым способом отрабатываются руды зоны окисления, вышло на лидирующее место в России по объемам добычи золота. При проведении детальной разведки месторождения окисленные руды были отнесены к одному технологическому типу без подразделения на сорта. Опыт первых лет работы золото-извлекатель-ной фабрики (ЗИФ) показал технологическую неоднородность окисленных руд по извлечению золота. Установлено также очень низкое попутное извлечение серебра при существующем гидрометаллургическом процессе переработки руд золота. «Технологическим сюрпризом» стало накопление ртути в продуктах электролиза, что потребовало модернизации системы газоочистки для обеспечения техники безопасности работ и охраны окружающей среды. Поэтому детальное изучение окисленных руд месторождения является актуальным и с технологической точки зрения.

И, наконец, недропользователем составлен проект на проведение поисковых и оценочных работ на рудное золото в пределах горного отвода площадью ~ 1500 км на период до 2002 года. В связи с этим материалы диссертации могут быть использованы для оценки месторождений по выходам, а также для корректировки методики и направлений поисковых и оценочных работ.

Целью работы является изучение основных закономерностей строения зоны окисления для выяснения возможного перераспределения золота и основных попутных компонентов в ее пределах, а также для оценки технологических особенностей минералогических разновидностей окисленных руд.

Основные задачи исследований:

1. Изучение минералого-геохимических особенностей окисленных и первичных руд и продуктов технологического цикла их переработки.

2. Выявление гипергенной минералогической зональности рудных тел месторождения.

3. Установление закономерностей распределения золота и основных попутных компонентов руд в зоне окисления месторождения.

4. Определение группового и видового состава микрофлоры в зоне гипер-генеза рудных тел.

5. Исследование поведения золота, серебра, ртути, сурьмы, вольфрама и мышьяка при гидрометаллургической переработке окисленных руд.

Основные защищаемые положения сводятся к следующему:

1. Залегающие в карбонатсодержащих породах прожилково-вкрапленные рудные тела Олимпиадинского месторождения характеризуются слабо выраженной вертикальной гипергенной зональностью (сверху вниз): мощная подзона полного окисления (до 440 м) через маломощную подзону выщелачивания (0,05-24 м) сменяется первичными рудами.

2. Особенности распределения в зоне окисления золота и основных попутных компонентов руд обусловлены неравномерным характером первичного оруденения, в меньшей мере относительным обогащением за счет изменения плотности руд в процессе выветривания и лишь отчасти хемогенной миграцией элементов.

3. Современные геохимические процессы в зоне окисления Олимпиадинского месторождения протекают при заметном участии микроорганизмов.

4. Основными минералого-геохимическими особенностями продуктов переработки окисленных руд являются: повышенное содержание остаточного золота в сульфидной фракции хвостов сорбционного выщелачивания, значительная отравленность отрегенерированной ионообменной смолы химическими соединениями, накопление золота и ртути в

продуктах газоочистки, низкая сорбируемость серебра на смолу из цианистых растворов и слабое вовлечение сурьмы, вольфрама и мышьяка в технологический процесс. Научная новизна работы. Получены новые данные, существенно уточняющие и расширяющие представления о строении зоны окисления Олимпиадинского месторождения и о распределении в ней золота и основных попутных компонентов руд. Научная новизна работы определяется тем, что изученное месторождение характеризуется целым рядом специфических черт: прожилково-вкрапленный «болынеобъемный» характер оруденения, комплексный тип руд, карбонатсодержащий состав вмещающих пород, мощная зона окисления верхнемелового-палеогенового возраста, обусловленность современных гипергенных процессов условиями высоких северных широт и т.д. Это позволяет отнести его к числу эталонных объектов для сравнительной характеристики зон окисления месторождений подобного типа. Установлена высокая бактериальная обсемененность зоны окисления, что является несколько необычным при мышьяково-сурьмяно-ртутном характере первичных руд.

Практическая ценность работы. Результаты диссертационных исследований могут использоваться при поисках и оценке золоторудных месторождений района. Установлено, что участки локализованного золотого оруденения в зоне окисления характеризуются пестрой окраской руд. Выявленные в окисленных рудах высокие концентрации ртути создают предпосылки для успешного применения ртутно-газового метода поисков золоторудных месторождений. При оценке золоторудных месторождений по выходам следует учитывать практически полное отсутствие миграции золота в зоне окисления.

Изучение минералого-геохимических особенностей продуктов переработки руд и анализ поведения золота и его элементов-спутников в существующем технологическом процессе позволили сформулировать ряд предложений по совершенствованию технологии переработки руд:

1. Хвосты сорбционного выщелачивания окисленных руд являются потенциальным источником золота.

2. Необходимо решить вопрос о доочистке отрегеиерироваиных ионообменных смол перед их возвращением в процесс, так как они на 3547% от емкости поглощения «отравлены» химическими соединениями.

3. В шламах скруббера и активированном угле фильтров тонкой газоочистки концентрируется золото. Поэтому перед утилизацией этих продуктов из них должен быть извлечен благородный металл.

4. В гравиоконцентратах первичных руд выявлены высокие содержания шеелита. При полном переходе на добычу первичных руд возможно получение свыше 400 тонн попутного шеелитового концентрата.

5. При биоокислении сульфидных концентратов первичных руд целесообразно использовать адаптировавшиеся к условиям As-Sb-Hg руд штаммы микроорганизмов.

Фактическая основа работы. В основу диссертации положены материалы, собранные автором в 1996-1999 годах в составе научной группы кафедры геологии и разведки месторождений полезных ископаемых Томского политехнического университета. Для выполнения задач исследований отобраны 1872 пробы пород, руд и продуктов их переработки. В лабораторных условиях руды, отдельные их фракции, продукты переработки руд, породы и минералы были подвергнуты следующим видам анализа: 1) гранулометрический анализ - 241 проба; 2) минералогический анализ - 190 проб; 3) морфометрический анализ свободного самородного золота - 25 проб; 4) рентгеноструктурный анализ - 8 проб; 5) термический анализ - 8 проб; 6) электронно-микроскопический анализ - 8 проб; 7) микрозондовый рентгеноспектральный анализ сверхтяжелых фракций руд - 5 проб; 8) микрозондовый рентгеноспектральный анализ самородного золота - 108 золотин; 9) полный силикатный анализ - 8 проб; 10) пробирный анализ на золото - 30 проб; 11) химико-атомно-абсорбционный анализ на Аи и Ag- 62 пробы; 12) флюоресцентный рентгенорадиометрический анализ -10 проб; 13) спектроскопический анализ методом ОЖЭ-электронов - 3 пробы; 14) сцинтилляционный эмиссионный спектральный анализ - 168 проб; 15) приближенно-количественный эмиссионный спектральный анализ - 1508 проб;

16) атомно-абсорбционный анализ на ртуть - 28 проб; 17) атомно-абсорбцион-ный анализ на серебро - 46 проб; 18) спектрохимический анализ на W, Bi, Sb и Au - 28 проб; 19) спектрохимический анализ на Au - 209 проб; 20) инструментальный нейтронно-активационный анализ - 32 пробы; 21) микробиологический анализ - 8 проб.

Аналитические исследования выполнены в лабораториях Томского политехнического университета, Западно-Сибирского испытательного центра (г. Новокузнецк), Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН (г. Новосибирск), Института геохимии СО РАН (г. Иркутск), Научно-исследовательского института ядерной физики при Томском политехническом университете, Олимпиадинского ГОКа, ГГП «Березовгеология» (г. Новосибирск). Результаты анализов обработаны статистически с помощью ПЭВМ. В отработанной части рудного тела №4 выполнена трехмерная геометризация золотого оруденения с использованием результатов пробирного анализа 3658 проб эксплуатационной разведки.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях в гг. Новосибирске (1999), Томске (1998, 1999), Красноярске (1999) и Иркутске (1999), а также на научных семинарах в Томском политехническом университете. По теме диссертации опубликовано и сдано в печать 7 статей и тезисов докладов.

Объем работы. Диссертация выполнена на 195 страницах. Она состоит из «Введения», 5 глав, «Заключения», списка использованной литературы, включающего 121 наименование, и содержит 18 рисунков и 70 таблиц.

Искренне признателен автор сотрудникам Томского политехнического университета Ананьеву A.A., Ананьеву Ю.С., Бетхеру М.Я., Боярко Г.Ю., Ворошилову В.Г., Зыкову Ю.Е., Ковалеву М.В., Кудрину К.Ю., Лукьяновой Е.В., Мартыновой H.H., Орехову А.Н., Пшеничкину А.Я., Рудику А.К., Сотникову В.А., Тарасенко В.Н., Трифоновой H.A. и Шевелеву И.А. за большую помощь в проведении исследований и оформлении работы. Особую благодарность автор

выражает своему Учителю и научному руководителю профессору Коробейни-кову А.Ф.

1. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Опробование

Для выполнения задач исследований отобраны штуфные, пунктирные бороздовые, малые лабораторные технологические и точечные геохимические пробы руд и пород, а также аналитические навески из дубликатов геологических проб.

Штуфные пробы весом 0,3-7 кг отбирали из коренного залегания руд и пород с бортов и почвы горизонтов +640 м, +630 м и +610 м карьера Восточного. Всего было отобрано 11 штуфных проб из первичных руд и пород (гор. +640 м - 3 пробы, гор. +630 м - 8 проб) и 70 штуфных проб из окисленных руд (все на гор. +610 м).

Пунктирные бороздовые пробы отбирали из окисленных руд уступа горизонта +610 м в западной части карьера Восточного. Рудный материал отбирали с условной линии пробоотбора в виде точечных проб весом 50-100 г через равные интервалы (20 см) до достижения общего веса пробы 3-7 кг. Всего отобрано 25 пунктирных бороздовых проб.

Малые лабораторные технологические пробы (3 шт.) весом 15-25 кг отобраны на промежуточном рудном складе из окисленных руд, добытых на гор. +610 м. Пробы отбирали способом вычерпывания.

Из малых лабораторных технологических проб в полевых условиях отбирали навески окисленных руд массой 0,1-0,2 кг на микробиологические анализы. Навески взяты (3 про�