Благородные металлы в графитовых сланцах сутырской толщи и обоснование методов их извлечения Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

----------------------------------- © Т.Н. Александрова, И.Ю. Рассказов,

Н.В. Бердников, А.В. Сорочинская,

2010

УДК 553.411

Т.Н. Александрова, И.Ю. Рассказов, Н.В. Бердников,

А.В. Сорочинская

БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ В ГРАФИТОВЫХ СЛАНЦАХ СУ-ТЫРСКОЙ ТОЛЩИ И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ИХ ИЗВЛЕЧЕНИЯ

Приведены результаты исследований по обогатимости графитсодержащих сланцев Буреинского массива и показана их перспективность как нетрадиционного источника благородных металлов и особенно металлов платиновой группы.

Ключевые слова: графитсодержащи тация, флотация.

последние годы интерес ученых и горнодобывающих компаний к благороднометалльным месторождениям в черносланцевых толщах все возрастает1. Одновременно по мере накопления информации становится очевидной специфичность рассматриваемого оруд-нения, что послужило основанием его выделения в самостоятельную «черносланцевую» или «углеродистую» формацию. Практически во всех золоторудных месторождениях черносланцевой формации в качестве сопутствующих обнаружены металлы платиновой группы (МПГ) в количестве 1-8 г/т и более рентабельных (в принципе, для промышленной добычи, главным образом попутно с золотом). Это не только платина, но и палладий, иридий, осмий, рутений и родий [1]. Можно утверждать, что присутствие в значительных количествах МПГ - типоморфная особенность

1 Исследования по выявлению благородно-металльной минерализации высокоуглеродистых пород выполнялись под руководст-вом академика А.И. Ханчука.

сланцы, металлы благородной группы, гравиСеминар № 10

данных месторождений, подтверждающая не только обоснованность их выделения в качестве самостоятельной «черносланцевой золото-платиноидной формации», но и существенно увеличивающая их практическую значимость и рентабельность освоения, особенно в ближайшей перспективе. Черные сланцы в настоящее время рассматриваются в качестве нового перспективного и нетрадиционного источника платинометалль-ного сырья. Вместе с тем, как справедливо отмечает ряд авторов, степень их изученности пока фрагментарна [2, 3].

Вопросы условий формирования черносланцевых рудоносных толщ и особенно генезиса развитого в них оруденения относятся к разряду остродискуссионных в связи с недостаточной изученностью. До сих пор нет единого мнения о формах нахождения золота и МПГ и выбора методов определения его реальной концентрации в окислах и гидроокислах железа, минералах глин, слюдах, хлоритах, алуните, кварце-халце-доне, ярозите, некоторых других минералах-

носителях, а также в углисто-битумных включениях в сланцах.

При неофициальном общении опытных геологов и в отчетах внутреннего пользования используется термин «скрытое золото», под которым понимают ту его часть, которая может быть обнаружена в некоторых монофракциях руды, выделенных по гранулометрическому или вещественному составу при использовании многоступенчатых схем пробоподготовки и сложном реагентном режиме обработки.

Но поскольку такие методы анализа и тестирования руд не признаются в настоящее время ни государственными ведомствами, ни руководством крупных горнодобывающих компаний (по крайней мере, официально), то при подсчете и учете движения запасов оценивается только та часть золота, которая определяется при стандартизированных методах пробоподготовки и проведения аналитических работ.

Понятие «дисперсное золото и платина» является одним из самых неопределенных в геологической и технологической теории и практике. Под этим термином часто понимают и атомарнокластерный уровень рассеяния золота в минеральном веществе, и его микровыделения (от 10 мкм до сотых долей микрона), сорбированные золото и платина в минералах глин, слюдах, хлоритах в углисто-битумных образованиях, металлоорганические соединения. При этом в большинстве публикуемых научных работ и отчетов не оговариваются ни конкретные размеры, ни формы выделения золота, а эти термины по существу используются как синонимы дисперсного золота в целом.

Выбор рациональной технологии извлечения металлов благородной группы

(МБГ) из углеродсодержащих руд определяется тремя основными факторами: абсолютным содержанием и сорбционной активностью свободного углерода; характеристикой присутствующих МБГ, в частности, крупностью и ассоцирован-ностью с рудными и породообразующими минералами; наличием металлоносных сульфидов (пирит, арсенопирит, халькопирит и др.). Обобщая известный опыт, можно сделать вывод, что в зависимости от перечисленных факторов, переработка углеродсодержащих руд осуществляется по различным технологическим схемам: флотация руды, окислительный обжиг концентрата, цианирование огарка (Аристон, Гана); флотация руды, плавка концентрата на медеплавильных заводах (Кидд Крик, Канада; Саралинская фабрика, Россия); флотация руды, цианирование концентрата в специальном режиме (ЗИФ им Матросова, Россия и др.) [4].

Определяющим аргументом, подтверждающим реальность наличия в руде сложных (скрытых) форм дисперсного золота и МПГ, очевидно, является разработка эффективных методов полноценного перевода их в раствор или расплав. В ЮАР (основной производитель МПГ за рубежом) принята схема обогащения, включающая дробильно-измельчительный цикл и обогатительные операции - гравитацию и флотацию. Полученные концентраты направляют на плавку. Первоначально при разработке окисленных участков месторождений МПГ в ЮАР в качестве основной обогатительной операции использовали гравитацию; в настоящее время по мере углубления зоны добычи МПГ используют флотационные методы [5]. Основным объектом исследования являлись углеродистые сланцы на левобережье р.

Сутырь правого притока р. Тырма (Верхнебуреинский район). Основная цель исследования: минералого-

петрографические, технологическое исследования графитизированных сланцев для обоснования методов обогащения и выявление возможности извлечения благородных металлов гравитационными и флотационными методами.

Основными свойствами графитизи-рованных пород, используемыми при обогащении руд, являются их малая смачиваемость (высокая гидрофобность и флотрируемость), трудная измельчае-мость, химическая устойчивость графита при невысоких температурах и термическая устойчивость в восстановительной среде. При анализе технологий переработки основных видов неметаллов сотрудниками ЦНИИгеолнеруда, в частности, для графита приводятся в качестве традиционных способов обогащения - флотация, химическое обогащение; в качестве новых способов -обогащение по форме частиц и флотация; как перспективные способы - химическая и термическая обработка, комбинированный способ обогащения, виброизмельчение.

На лабораторные технологические исследования поступила неравномернообломочная (50х70-300х400 мм) проба общим весом 100 кг. Макроскопически проба разделена на 3 части: слабо измененные биотит мусковит-графит-кварцевые филлитовидные сланцы -53,6 кг; интенсивно измененные биотит мусковит-графит-кварцевые и эпидот-хлорит-кварце-вые филлитовидные сланцы - 35,6 кг; роговики (контактовые метасоматиты) - 10,8 кг. Дальнейшее изучение прозрачных шлифов изготовленных для каждой группы (с использо-

ванием поляризационного микроскопа Axsiрlan-2) (минералог - старший инженер Щербак Л.И.) подтвердило макроскопическое деление пробы и позволило составить нижеследующее петрографическое описание. Преобладающие в составе пробы слабоизмененные и неизмененные биотитмусковит графит-кварцевые сланцы характеризуются плойчато-сланцеватой текстурой и ле-пидогранобластовой структурой. Основные породообразующие минералы: графит 10-20 %, биотит мусковит - 20-30 %, кварц - 50-70 %. Рудные минералы -пирит и магнетит в сумме - 1 -2 % и менее. Акцессории: циркон, апатит, рутил, ортит. Филлитовидные сланцы обладают тонкозернистым сложением: размер чешуй биотита, мусковита реже серицита - 0,01-0,05 мм, бластов кварца -0,05-0,1 мм. Графит представлен тонкой вкрапленностью редко изометрическими чешуйками и землистыми агрегатами, нередко распылен во всех породообразующих минералах, особенно в слюдах.

Иногда в ядрах микроскладок филлитовидных биотит мусковит-графит-кварцевых сланцев наблюдаются кварцевые обособления. Кварц полигналь-ный реже нечетко зубчатый, размеры кристаллобластов - 0,1-0,2 мм. Во вторую группу в составе пробы выделены филлитовидные сланцы претерпевшие значительные динамометаморфические и рудно-метасома-тические изменения. В третью группу выделены породы ме-таморфизованные в различной степени, но на заключительном этапе претерпевшие контактово-метасоматические изменения (орговикование): кварциты, углеродосодержащие с гранатами, турмалином, биотит-кварцевые и биотит-турмалин-графит-кварцевые метасома-титы.

Таким образом, общей особенностью кой вкрапленностью и землистыми агре-пород технологической пробы является гатами. наличие графита, представленного тон-

6 9 13

Время измельчения, мин

■ Выход готового класса..

Рис. 1. Кинетика измельчения готового класса крупности

С целью установления связи благородных металлов с графитом либо с рудной минерализацией, развитой в породах второй группы (рудно-мета-

соматических образованиях), дальнейшее изучение рекомендуется по трем группам раздельно. Последовательность динамометаморфических и рудно-метасоматических изменений в породах технологической пробы на данном этапе её изученности представляется в следующем виде:- региональный метаморфизм: биотит (мусковит хлорит-)-графит-кварцевые фил-литовидные сланцы, локальный диафторез: хлорит - эпидот -графит-кварцевые филлитовидные

сланцы, мусковит-кварцевые метасома-титы, кварцево-рудная минерализация, ороговикование.

Существенное значение при переработке углистых и графитизированных пород гидрометаллургическим методом

имеет выбор оптимальной степени измельчения материала.

На рис. 1 показан выход готового класса крупности (— 0,15+0 мм) в зависимости от времени измельчения.

Обоснована и реализована мульти-стадийная схема измельчения и определено оптимальное время, которое составляет 21 минуту.

В классе — 0,2 + 0,071 мм минералогическим анализом выявлено наличие зерен самородной платины в немагнитной фракции и знаки золота в магнитной фракции, что позволяет предположить сульфидный парагенезис золота и углеродистую минерализацию платины.

Технологические исследования проводились по нескольким направлениям: мультисталийное гравитациооно-

флотационное обогащение: на первой стадии отсадка материала с доводкой подрешеточного продукта на концентрационном столе по классам крупно-

сти; на второй стадии хвосты отсадки и 1,0+2,0 верхние слои камерного надре-шетного продукта после доизмельчения (—1,0—0,0) поступают на третью стадию отсадки с доводкой подрешетного продукта на концентрационном столе, хвосты отсадки и 1+2 верхние слои камерного надрешетного продукта доизмель-чаются (— 0,5—0,0) и концентрируются на центробежном концентраторе Кпекоп (КК) с доводкой концентратов и хвостов центробежной концентрации на столе. Хвосты центробежной концентрации и хвосты гравитации доизмельчаются в замкнутом цикле до — 0,2 + 0,0 и подвергаются сравнительному обогащению: половина пробы обесшламливается в гидроциклоне и пески подаются на флотационное обогащение, половина пробы подвергается рассеву на классы с последующей доводкой класса -0,2 + 0,071 на концентрационном столе. Класс — 0,071 + 0,0 подвергался концентрации на КК с контрольной концентрацией хвостов и доводкой концентратов на концентрационном столе. Результаты отсадки данного класса крупности и баланс металлов при отсадке - в табл. 1, 2. Флотационное обогащения измельченного материала с использованием различных реагентов (в технологических исследованиях принимали участие сотрудники лаборатории про-

цессов извлечения из руд и россыпей Института горного дела ДВО РАН).

Общее содержание благородных металлов, выделенных при минералогическом просмотре продуктов обогащения, показано в табл. 2.

Таким образом, при обогащении отсадкой класса -2+0 мм из подрешетного продукта после концентрации его на столе содержание благородных металлов в пересчете на массу класса составило 0,335 мг/т платины и 545,94 мг/т золота. Поскольку весь металл выделен из под-решетного продукта крупностью -0,1мм, наработанного в процессе отсадки, можно предполагать незначительное разрушение и оттирку углистых, цементирующих масс, содержащих тонкое золото и платину. Схема графитовой флотации приведена на рис. 2, результаты на рис. 3 и в табл. 3.

По результатам эксперимента, выход «графитового» концентрата (по режиму 13) составил 7,26 % с содержанием платины 139 г/т.

Таким образом, гравитационнофлотационными методами извлекается самородная форма золота и платины. Золото находится в самородной форме и частично ассоциировано с сульфидами, платина находится как в самородном виде (извлекается гравитацией), так и в своих биофильных формах извлекается в графитовый концентрат.

Таблица 1

Результаты обогащения материала крупностью -2,0+0,0 мм по гравитационной схеме (отсадка-стол)

Наименование продуктов Выход, % Масса извлеченного металла, мг Характеристика

платина золото

Хвосты отсадки 58,53 н/о н/о

Надрешетный продукт 13,9 н/о н/о Просмотр под биноку-ляром, отбор материала на спектральный и химический анализы

Подрешетный продукт 27,36 0,014-2зн-0,1мм 22,842 81зн-менее 0,05 мкм Концентрация на столе

Итого класс 100,0 0,014 22,82

Таблица 2

Содержание благородных металлов в подрешетных продуктах отсадки

№ пробы Наименование продукта Содержание элементов

Минералогический анализ, зн Рентгенофлуаресцентный анализ, г/т

Аи И Аи И Pd

1 Исходная проба (общая) - - - - 239

2 Исходная проба (общая), класс -0,2+0,071 мм, немагнитная фракция (нмф) - 3* - - -

3 Исходная проба (общая) магнитная фракция (мф) 4 - - - -

4 Класс -2,0+0,0 мм концентрат стола Класс -0,5+0,2 мм, легкая фракция - - - 31

5 Класс -2,0+0,0 мм, концентрат стола Класс -0,5+0,2 мм, мф - - - - 11

6 Класс -2,0+0,0 мм, концентрат стола -0,2+0,0 м/фракция 1 8* - - 19

7 Класс -2,0+0,0мм, концентрат стола -0,5+0,2 нмф 1 - 892 - -

8 Концентрат стола (-0,5+0,2; мф) 1 1 - - -

9 Концентрат стола(-0,2+0,0 нмф) 9 - - - -

10 Головка стола (-0,2+0,0 нмф) - 2 - - -

11 Класс -1,0+0,5мм, концентрат стола (электромагнитная (эмф) +нмф) 25 - - - -

12 Класс -1,0+0,5 мм, головка стола; мФ 23 - - - -

13 Класс -1,0+0,5 мм, головка стола; нмф - 2 - - -

14 Класс -1,0+0,5мм; головка стола; нмф 1 1 - - -

15 Головка стола -0,5+0,2 мф - - 6 93 -

16 Головка стола -0,5+0,2 эмф - - 7 - -

17 Головка стола -0,5+0,2 нмф - - - 363 -

18 Головка стола -0,2+0,0 нмф; Ag-5 зн -0,0016 г/т 1 - - 94 -

19 Головка стола -0,2+0,0 нмф; Ag-5 зн -0,0025 г/т 1 - - - 1199

Итого 101 зн 18 зн

Навеска -0,2 + 0,0 --------------------

Керосин

Флотация

£

.£

Концентрат

*

Перечистка

Перечистка

Перечистка

Графитовый

концентрат

1

ПП1

Сосновое масло

Контрольная флотация

ПП2

ПП3

і

і:

_ї

І

Перечистка

І

Хвосты

Перечистка

Перечистка

Графитовый концентрат 2

ПП4

ПП5

ПП 6

Рис. 2. Схема флотации графитовых сланцев (ПП - промпродукт флотации)

Рис. 3 Флотация графита. Общая исходная проба: 12 - стадия без реагентов, контрольная флотация с сосновым маслом; 13 - 1 стадия с керосином(3 перечистки), контрольная флотация с сосновым маслом; 14 - сосновое масло; керосин; 15 - сосновое масло, керосин; СаО. рН = 10; 16 -сосновое масло, керосин, Н2SО4. рН = 4,7; 17 - 1стадия без реагента. 2 стадия - керосин сосновое масло; 18 - сосновое масло, керосин, клей

и исследования обогатимости как нетрадиционного источника благо-

юдержащих сланцев Буреинского родных металлов и особенно металлов

массива показали их перспективность платиновой группы.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Буряк В.А., Михайлов Б.К., Цымба-люк Н.В. Генезис, закономерности размещения и перспективы золото- и планиноносности черносланцевых толщ, «Руды и металлы» № 6, 2002. - с.25-35.

2. Буряк В.А. Проблема генезиса черносланцевых толщ и развитого в них золотого, золото-платиноидного и прочих видов оруденения // Тихоокеанская геология. 2000. - Т. 19. - № 1. - С. 118-129.

3. Ханчук А.И., Иванов В.В. Геодинамика Востока России в мезокайнозое и

золотое оруденение // Г еодинамика и металлогения. Владивосток, 1999. - С. 5-30.

4. Лодейщиков В.В. Техника и технология извлечения благородных металлов из руд за рубежом / Под ред. В.В. Лодейщиков - М.: Металлургия, 1973. - 287 с.

5. Котляр Ю.А., Меретуков М.А., Стрижко Л.С. Металлургия благородных металлов: В 2-х кн. Кн. 2 / Ю.А. Котляр, М.А. Меретуков, Л.С. Стрижко - М.: МИСИС, Издательский дом «Руды и Металлы», 2005. - С. 225-230. ЕШ

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------

Александрова Т.Н. - доктор технических наук, заведующий лабораторией ИГД ДВО РАН, [email protected]

Рассказов И.Ю. - доктор технических наук, директор ИГД ДВО РАН, [email protected] Бердников Н.В. - кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией ИТИГ ДВО РАН, [email protected]

Сорочинская А.В. - инженер ИГД ДВО РАН, [email protected]

А

----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)

ХАКУЛОВ Виктор Алексеевич Обоснование пошаговой адаптации комбинированной разработки Нагорного месторождения к меняющимся горно-технологическим условиям 25.00.22 д.т.н.