CC BY
93
------------------------------- © Т.С. Банщикова, В.С. Литвинцев,
Л.Н. Шокина, 2007
УДК 622'17:622.7
Т.С. Банщикова, В.С. Литвинцев, Л.Н. Шокина
ПРОБЛЕМЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ ИЛОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ТЕХНОГЕННЫХ РОССЫПЕЙ*
у уаметившаяся в последние годы тенденция истощения
Д рентабельных запасов россыпного золота предопределяет интенсивность поиска новых малоотходных технологий золотоизв-лечения из техногенных россыпных месторождений.
Академик В.А. Чантурия, отмечая серьёзные противоречия между изменением характера минерально-сырьевой базы и состоянием техники, технологии и организации переработки минерального сырья, пишет: «Переоценка месторождений с учётом мировых цен на готовую продукцию показала, что руды ряда месторождений должны перейти в категорию забалансовых. В этих условиях повышение полноты и комплексности обогащения полезных ископаемых, создание высокоэффективных, экологически безопасных технологий приобретают первостепенное значение. Эти меры должны основываться на интенсификации действующих и создание новых способов извлечения компонентов из труднообогатимых руд и техногенных месторождений на базе новейших достижений фундаментальных наук, комбинировании обогатительных и хими-ко-метал-лургических процессов с применением современных пи-ро- и гидрометаллургических технологий [1].
Илисто-глинистые отложения отстойников - особый вид техногенных образований, золотоносность которых до настоя-щего времени плохо изучена, отсутствует объективная количе-ственная оценка технологических свойств материала илово-глинистых фракций. Согласно известным исследованиям, со-держания металла в иловых фракциях в большей части техно-генных объектов россыпей незначительны, при этом чёткой картины потерь тонкого золота нет. Однако, есть техногенные месторождения, где содержа-
*Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 06-05-64490-а
ние золота в илово-глинистых накоплениях хвостохранилищ составляет в среднем десятки г/т, например, руч. Встречный (Запад-но-Сихотэ-Алинская зона), участок Иликан (Верхнее Приамурье) и др.[2]. Использование развёрнутых технологических схем и тонких технологий извлечения золота применительно к илам, как моносырью на золото, имеет перспективу в случае содержаний более 2 г/т, либо переработкой очень больших объёмов. Создание пионерных технологий для извлечения золота из данных образований требует детального изучения их минералогического состава и распределения золота во всех классах крупности, включая нанофракции.
Извлечение золота из иловых фракций связано с большими трудностями вследствие того, что металл в них представлен, в основном, дисперсными, коллоидными частицами и сорбируется на радикалах силикатов и алюмосиликатов, составляющих пылевидные илы. Частицы металла таких классов крупности требуют разработки особых технологий их извлечения, в том числе и нанотехнологий: методов ионной флотации, сепарации (фото- и радиометрической, электромагнитной) и сорбции реагентов на поверхности минералов.
Россыпи р. Нагима (Верхнее Приамурье) и руч. Гайфон (Нижнее Приамурье) относятся к высокоглинистым. При отработке в них накоплен большой объём иловых фракций, при среднем содержании золота в геогенной россыпи в пределах 0,1-
0,29 г/т.
Из трех хвостохранилищ отрабатываемой россыпи р. Наги-ма отобраны четыре пробы песчано-иловых фракций, в которых определены содержания золота (табл. 1), его морфологические и гранулометрические характеристики.
Проведённые седементационные исследования определили, что по классу крупности 1 мкм содержание золота колеблется в пределах от 0,162 до 0,29 г/т; в классе крупности 71 мкм - от 6,51 до 24,2 г/т.
Образцы иловых фракций (класс -0,05 мм) проанализированы на предмет потерь воды при прокаливании методом дериватогра-фии с целью определения их глинистой составляющей.
Установлено, что потери воды при прокаливании минимальны: они составляют 2,57 % в иловой фракции хвостохранилища № 2 и 3,14 %, в илах хвостохранилища № 1. В отстойнике № 3 их вели-
чина равна соответственно 4,06 % и 3,57 %. Основу иловой фракции составляют не глины, как таковые, а смесь тонкоизмельченной пылевидной массы породы и минералов, в частности, анализ термических кривых, дает основание предполагать, что это переходная разность от гидрослюд (основа) к каолиниту.
Пробы песково-иловых фракций массой по 2,0 кг обогащались на концентрационном столе с получением следующих продуктов: головка стола, концентрат и хвосты. Содержание золота в головке стола определялось минералогическим методом анализа, в концентрате и хвостах - химическим методом. Результаты анализов приведены в табл. 2.
Из приведенных в табл. 2 данных видно, что в головку стола из песково-иловых фракций извлекается от 7,2 % (хвостохранили-ще № 3) до 11,4 % (хвостохранилище № 2), в концентрат стола - до 4,5 % металла, но основное золото смывается в хвосты, где накапливается иловая часть, являющаяся основным сорбентом золота.
Свободное гравитационно-улавливаемое золото имеет крупность не более 0,5 мм, весьма редко 0,7-0,8 мм (хвостохранилище № 3 - низ). По морфологическим признакам преобладает золото в виде тонких пластинок с рваными краями и покрытиями из гидроокислов металлов (ржавые рубашки). В классе крупности -0,25 мм появляются утолщенные пластинки, угловатые и таблитчатые зерна. В классе -0,1+0,05 мм обнаружено золото в виде палочек и комочков, а в классе -0,05 мм - каплевидные индивиды чистого золотисто-желтого цвета с красноватым оттенком. Аналогичными морфологическими признаками обладает свободное золото и Гайфонской россыпи.
По гранулометрическому составу видимое золото из иловых отложений описываемых россыпей несколько различно. Если в россыпи р. Нагима во всех анализируемых фракциях фиксируются пластинки металла размером 0,3 мм и даже 0,5 мм, то в илах Гай-фона такие частицы отмечаются в единичных случаях. Размерность видимого золота в илах Нагимы в среднем составляет 0,3-0,1 мм, в илах Гайфонской россыпи это значение ниже - 0,1 мм, и 0,071 мм.
В водо-илоотстойниках и дражных котлованах накапливается золото мелких и пылевидных классов, вплоть до дисперсного, которое при гравитационном обогащении даже в лабораторных условиях на 85-90 % уходит в хвосты. Тонкодисперсное и часть пылевидного металла собирается на радикалах гидрослюд, глин и дру-
гих алюмосиликатов, и извлечь его не представляется возможным даже самыми современными гравитационными аппаратами.
Для извлечения золота из иловых фракций были применены два способа. Первый способ основан на применении активного собирателя тонкодисперсного золота (ртути). Исследования проводились на основе иловых фракций хвостохранилищ глубокозалегаю-щей россыпи р. Нагима, крупность частиц металла менее 50 мкм. Исследовано три пробы.
Предварительно химическим методом анализа определено содержание металла в исследуемых образцах. Из каждой пробы отбиралась сухая навеска с фиксируемой массой, добавлялась вода до получения вязкой консистенции. Введением бикарбоната натрия устанавливалась pH среды 10-12. В полученную смесь в закрытой емкости вводился универсальный собиратель в количестве 0,05 мл на 10,0 г пробы, масса тщательно перемешивалась с элементами втирания собирателя в глинистую массу в течение 40 минут. После этого обработанный ил промывался большим количеством воды до получения шарика амальгамы. Амальгама растворялась в азотной кислоте, после промывки раствора получали видимое золото.
Из образца № 1, где иловая фракция представляет собой материал хвостохранилища № 1 россыпи р. Нагима, получено золото в виде пористых шаровидных зерен размером 0,2-0,1 мм, из навески 10,0 г выделено 0,017 мг чистого металла. Из образца № 2 (ил хво-стохранилища № 2) получены кружевные, очень хрупкие золотин-ки класса -0,1+0,05 мм весом 0,015 мг.
Из образца № 3 (хвостохранилище № 3) получены шаровидные зерна размером 0,3 и 0,1 мм, аналогичные таковым в опыте №
1, но более плотной консистенции, вес металла - 0,03 мг.
Данные экспериментов по концентрированию золота из иловых фракций размерностью менее 50 микрон приведены в табл. 3. Таблица 3
Результаты опытов по концентрированию тонкодисперсного золота из иловых хвостов дражных котлованов (отстойников) россыпи р. Нагима
Номер хвостохра- нилища Рабочая навеска илов, г Получено золота, мг Процент извлечения золота Содержание иловой фракции в котловане (—50 микрон), % Содержание золота в илах крупностью менее 50 микрон, г/т
1 10,0 0,017 85,0 72,6 2,0
2 10,0 0,015 30,0 55,2 5,5
3 10,0 0,03 75,0 70,4 4,0
Поскольку в экспериментах в качестве собирателя применялась ртуть, то её загрязняющий эффект сводился к минимуму за счёт условий концентрирования, а именно: агитация в закрытой системе (возможно применение для данного процесса ультразвука) и соблюдение pH среды, равной 10-12, что позволяет всей ртути прореагировать с золотом с образованием амальгамы, без явления пемзования.
Второй способ извлечения дисперсного золота применен для исследования иловых фракций глубокозалегающей россыпи руч. Гайфон. Для этой цели отобраны пробы из шести выходов (сливов) технологического цикла, в которых определены содержания золота минералогическим и химическим методами анализа. Как и образцы Нагиминского месторождения, илы руч. Гайфон обогащались на концентрационном столе с получением головки, концентрата и хвостов стола. Результаты анализов приведены в табл. 4.
Установлено, что основное количество металла песково-иловых фракций Гайфонской россыпи при гравитационном обогащении также концентрируется в хвостах, и выход этого продукта колеблется от 63,4 до 95,9 %. Просматривается снижение содержаний металла в иловых фракциях от котлована, в районе целика, к дамбе, то есть от начальных этапов технологического цикла к его завершению.
Данные силикатного анализа иловых фракций россыпи руч. Гайфон показывают, что они целиком состоят из силикатов и алюмосиликатов, с небольшой долей глинозёма - от 2,24 до 5,0 %, при этом практически отсутствуют рудные минералы.
В иловых фракциях россыпи р. Нагима минеральный состав более сложный: наряду с породообразующими распространение имеют тонкоизмельчённые магнетит, титаномагнетит, гранат, циркон, частично пирит.
Для извлечения золота из илистых фракций россыпи руч. Гайфон крупностью -0,1 мм (слив промприбора № 2, содержание золота -3,0 г/т) был применён второй метод, основанный на сорбции золота из раствора, полученного в процессе хлорирования [3]. Освобождение дисперсного и коллоидного золота с радикалов сили-
катов и алюмосиликатов осуществляется органическим сорбентом ("ноу-хау"), преимущество которого, перед известными, состоит в том, что он вносится сразу в иловую суспензию, что исключает операцию фильтрования смеси. Сорбент эффективен тем, что максимально сорбирует дисперсное золото (в данном случае из кислых сред) и в экономическом плане достаточно дешёвый.
Процесс извлечения золота проводился следующим образом: сухую навеску исследуемого материала (слив со шлюзов промпри-бора, фракции крупностью -0,05 мм) массой 10,0 г выщелачивали 4 часа без подогрева при постоянном перемешивании в кислой среде [3]. Затем в суспензию добавляется сорбент определённой крупности, и смесь агитируется дополнительно ещё 20 минут. После сорбции суспензия с сорбентом направляется на сито и промывается водой. На сите остаётся только сорбент с небольшой примесью глинистых частиц, который затем сжигается, и из зольного остатка выделяется золото. По второму методу выполнено 10 экспериментов, результаты которых следующие: в четырёх опытах извлечение золота составило 73-75 %, в двух опытах - 85 %, в одном опыте - 35 % и в трёх опытах - 100 %, в среднем 80 %.
Предлагаемый способ получения золота из такого труднообо-гатимого сырья как илы или золотосодержащие глины достаточно прост, не требует дорогого оборудования и больших энергетических затрат. Для окружающей среды метод практически безвреден, так как в итоге получаются продукты, которые можно применять в строительстве и сельском хозяйстве.
Таким образом, предлагаемые методы поисков концентрирования золота из иловых фракций высокоглинистых россыпей (в том числе и техногенных), состоящих в основном из тонкоизмельчён-ных алюмосиликатов и силикатов, в том числе и породы в виде глинистых сланцев, аргеллитов, углистых сланцев, являющихся сорбентами для всех видов дисперсного золота, коллоидов и возможно ионных форм, позволяют получить чистый металл с довольно высоким процентом извлечения. Поскольку в хвостохрани-лищах отрабатываемых россыпей накапливается от 50 до 70 % и более иловых фракций крупностью менее 0,071 мм с содержанием золота до 3 г/т и более, повторная переработка их гравитационными способами невозможна.
Полученные результаты извлечения дисперсного золота с применением органического сорбента позволяют продолжать ис-
следования с целью создания опытно-промышленной технологии разработки илово-глинистых структур техногенных россыпных месторождений.
------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чантурия В.А. Современные проблемы обогащения минерального сырья в России // Обогащение руд. - 2000. - № 6. - с 3-8.
2. Мирзеханова З.Г., Мирзеханов Г.С. Ресурсный потенциал техногенных образований отработанных россыпей // Горный журнал. - 2005. - № 1. - с 37-43.
3. Лодейщиков В.В. Техника и технология извлечения золота из руд за рубежом. - М.: Металлургия, 1973. - 247 с.
— Коротко об авторах --------------------------------------------------
Банщикова Т.С. - старший научный сотрудник,
Литвинцев В.С. - зам. директора института по научным вопросам, доктор технических наук,
Шокина Л.Н. - научный сотрудник,
Институт горного дела ДВО РАН.
