CC BY
108
ХАРАКТЕР ОКИСЛЕНИЯ ЗОЛОТОСУЛЬФИДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИИ И МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ОКИСЛЕННЫХ РУД
И. М. КОРОБУШКИН, А. М. ГЛОТОВ, Н. А. ВАСШЖОВА (ИРГИРЕДМЕТ)
В последние годы золотодобывающая промышленность приступила к освоению золоторудных месторождений, представленных зонами гидротермально проработанных пород с вкрапленностью золотосодер- ' жаших сульфидов. Характерной особенностью их является Фонкодис-персный характер включений золота в пирите, арсенопирите, халько: пирите. Такое золото трудно извлекается и требует введения в технологический цикл предварительного обжига. В поверхностных условиях эти руды приобретают иные технологические свойства.
Развитие гипергенных процессов на подобных месторождениях приводит к окислению сульфидов с образованием лимонитов, ярозитов, скородитов и др. Золото в процессе окисления высвобождается из сульфидов и находится в свободном состоянии или в продуктах окисления сульфидов. Обработка таких руд может проводиться по более простой и экономичной схеме (непосредственно цианр.рованием) с высокими показателями извлечения.
Переходная зона от окисленных руд к первичным имеет сложный минеральный состав и характеризуется наличием как сульфидов, так и продуктов различных стадий их окисления, что заставляет выделять такие руды в самостоятельный тип смешанных руд. Золото в них находится в тонкодисперсном состоянии в сульфидах, а также встречается в свободном виде. Переработка смешанных руд требует применения комбинированных схем (флотация золотосодержащих сульфидов и цианирование хвостов флотации). Для извлечения золота из сульфид- . иого концентрата применяется различная технология: обжиг его с последующим цианированием, -хлоридовозгонка, автоклавное выщелачивание. Таким образом, намечается 3 типа руд, перерабатываемых по различным технологическим схемам, вследствие чего по ним необходимо вести раздельный подсчет запасов и раздельную их обработку. Границы указанных типов имеют постепенные переходы, и их выделение на месторождениях визуальным способом невозможно. Последнее вызывает необходимость разработки критериев их выделения с приме-
нением аналитических методов. Важность этой проблемы очевидна и предлагаемая работа представляет попытку ее решения.
Кокпатасское месторождение является типичным представителем золотосульфидных месторождений, представленных гидротермально проработанными породами в зонах смятия и дробления с наложенной сульфидной минерализацией. Рудные тела имеют сложную линзообразную форму с раздувами и пережимами. Сложены они, в основном, кварц-хлоритовыми сланцами, с подчиненным количеством алевролитов и песчаников. Для них характерным является прожил ково-вкраплен-ный тип оруденения. В составе рудной минерализации выделяются ранние и поздние сульфиды. К ранним сульфидам относятся пирит и арсенолирит. Содержание их в рудах колеблется от 3 до 20%. К поздним сульфидам относятся халькопирит, сфалерит, бурнонит, тетраэдрит, бравоит и другие сульфиды и сульфосоли свинца. В количественном отношении они имеют резко подчиненное значение и представляют лишь минералогический интерес. Единственно ценным компонентом в рудах является золото, преобладающая часть которого связана в виде тонкодисперсной вкрапленности в пирите и арсенопирите.
■В поверхностных условиях руды подвержены воздействию гипер-генных процессов, в результате которых изменяются текстурно-струк турные особенности и первичный минеральный состав руд. В результате их химического преобразования в зоне окисления наблюдается широкое развитие вторичных минералов-лимонитов, ярозитов, скородита, гицса, алукита, каолина и других.
При изучении поведения основных рудообразующих элементов в зоне окисления в качестве характеристики, отражающей степень подвижности элементов в зоне окисления, нами были высчитаны коэффициенты их устойчивости. Расчет коэффициентов устойчивости производился относительно первичных руд по методу Смита-Полынова [1]. За элемент-свидетель принят кремний. В методику расчета внесены изменения, которые заключаются в следующем. Описанный метод применяется для определения коэффициента миграции. Нас интересует устойчивость элементов в продуктах окисления. Поэтому нами введено понятие коэффициента устойчивости, величина которого определяется отношением 'содержания элементов в продуктах окисления к содержанию их в неизменных породах. Результаты расчета сведены в табл. Ь 2 Относительная устойчивость элементов в зоне окисления устанавлива лась по отношению логарифмов коэффициентов устойчивости сравниваемых элементов. Величина коэффициентов устойчивости* позволила составить ряды устойчивости элементов и выявить стадии развития зоны окисления.
По характеру устойчивости элементы подразделяются на 1) практически неподвижные; 2) инертные; 3) подвижные и легкоподвижные (табл. 1,2).
К. первой группе относятся элементы с наибольшей устойчивостью В зоне окисления происходит их накопление. Такими элементами являются алюминий и кремний. Величина коэффициента устойчивости равна 1 и более. Вторая группа элементов является относительно инертной к окислительным процессам., В нее входит железо, коэффициент устойчивости которого равен 0,8, В третью и четвертую группу отнесены мышьяк, сера, серебро, кальций и магний. Их устойчивость непостоянна. Величина коэффициента устойчивости для рассматриваемой группы элементов колеблется от ОД до 0,8 (табл. 1). Ряды устойчивости элементов, составленные относительно руд с различной степенью окисления, их вещественный состав позволяют выделить три стадии развития окислительных процессов.
Расчет коэффициентов, характеризующих устойчивость элементов в
Элементы Содержания в 100 г руд со окисления, % . степенью Из 100 г породы осталось в рудах со степенью окисления Коэффициент устойчивости по отношению к исходным рудам (ст. окисл. 0-30) Коэффициент устойчивости _ по стадиям
30—50 50—80 80—100 30—50 80—100 50—80
( 0—30 30—50 50—80 80—100 30—50 50—80 80—100 0—30 0—30 0—30 0—30 30—50 50—80
а б в г д ж
Золото 7,9- 10-6 6,45 ■ 10—6 3,3 ■ 10-е 4,15- 10-е 5,6 • 10-е 2,9 • 10-е 3,3- 10—е 1 0,70 0,40. 0,40 0,7 0,52 1,14
Серебро 2,2 ■ 10-е 2,0- 10-е 1,5 • 10—» 1,6- 10-е 1,74 • 10-« 1,3- Ю-« 1,96- 10-« 1 0,80 0,6 0,60 0,8 0,80 0,97
Железо 7,2 6,7 6.7 7,0 5,8 5,8 5,5 0,8 0,8 0,80 0,8 1,0 1,0
Сера 4,9 4,45 2,6 0,55 3,9 2,3 0,44 0,80 0,5 0,1 0,8 0,6 • ■0,2
Мышьяк 1,86 1,6 1,10 1,0 1,40 0,96 0,80 0,8 0,5 0,40 0,8 0,7 0,8
Кремний 40,0 46,0 46,0 51,0 40,0 40,0 40,0 1,0 1,0 1,0 1.0' 1,0 1,0
Кальций 7,5 4,9 3,7 3,46 3,2 2,7 3,25 0,6 0,40 0,30 0,6 0,8 0,8
Магний 2,5 1,61 1,57 1,35 1,40 1,37 1,06 0,6 0,60 0,40 0,6 1,0 . 0,8
Алюминии 12,0 14,2 17,1 16,6 12,3 14,9 13,0 1,0 1,20 1,1 1,0 1,2 0,9
Ряды устойчивости элементов:
I для руд со степенью окисления а) 30— 50% А1, Б1>Ре, Ag, Б, Аэ, Аи>Са, М.Ц.
б) 50— 80% А!, 51>Ре>М^ Ag>S, Аэ>Аи, Са.
в) 80—100% А1, Si>Fe>Ag>Au> Аэ, Л^>Са>5
II для стадий окисления, определяемых по степени окисления:
I стадия 30—50
-^ЗР А1, 51>Ре, А^ Б, Ав, Аи>Са,
II стадия 5|-80 А]; ^ Ре> Мв>де> Са>А5> 5>Аи.
III стадия 80-100 Ди> ^ Ре>А1, Ае>Аз, М& Са>5.
зоне окисления Кокпатасского месторождения
Таблица 1
Логарифмы коэффициентов устойчивости
для руд со степенью окисления
50—80
для стадий со степенью окисления
30—50
50—80
30—50
д
50—80
ж
Степень подвижности элементов в сравнении с железом
(для первой и второй стадии — серебром)
для руд со степенью окисления -
30—50
50—80
Ю—100
для стадий по степени окисления
30—50
50—80
30—50
-0,15 -0,1 -0,1 -0,1 -0,1 0,0 -0,23 -0.23 0,00
-0,4 -0,23
-0,3 -0,3 0,00 -0,4 . -0,22 1,08
-0,4 -0,23 -0,1 -1,0 -0,4 0,00 -0,52 -0,4 1,04
-0,15 — 0,1 — 0,1 -0,1 -0,1 0,00 -0,23 -0,23 0,00
-0,28 ' -0,2 0,00 -0,22 -0,15 -0,00 -0,1 0,00 1,08
1,06 -0,06 0,00 -0,7 -0,1 0,00 -0,1 — 0,1 -0,05
1,5
1,0
1,0
1,0
. 1,0 более устойч.
2,3
2,3
более устойч.
4,0
2,3
1,0
3,0
3,0 более устойч.
4.0
2.2
более устойч.
4,0
2,3
1,0
10,0
4,0 более устойч.
5,2
4,0
более устойч.
1,0
¡,0
1,0
1,0 более устойч.
2,3
2,3
более устойч..
2,8 , 1,0 устойч. 2,2 1,5 устойч. 1,0 устойч. устойч.
з. Сульфатно-арсенатная стадия. В этой стадии практически неподвижными элементами являются алюминий и кремний. Коэффициент их устойчивости равен 1. (табл. 1, 2). Наблюдается незначительное накопление алюминия, по сравнению с кварцем, и вынос железа, коэффициент устойчивости которого равен 0,8-. Аналогичную подвижность по сравнению с железом имеют сера, мышьяк, серебро. В вещественном составе руд, характеризующих эту стадию, отмечается образование
Таблица 2
Ряды устойчивости
Состав ряда устойчивости
Ряд -устойчивости элементов I стадия сульфатно-арсенатная II стадия гидрогетит-гетитовая III стадия образования безводных гидроокислов железа Величина коэффициента устойч.
Практически неподвижные А1, Б! А1, Аи 1,0—1,2
Инертные (слабоподвижные) Ре, Ag, Б, Аэ Ре, А^ Ag, Ре, Аэ, Са, А1 0,8—1,0
Подвижные Са, Аи Ag, Са, Аб 0,5—0,8
Легко подвижные — Б, Аи ь 0,5
скородита, ярозита. Вследствие этого она названа сульфатно-арсенат-пой. Более подвижными являются магний, кальций, золото. В вещественном составе это обстоятельство отражается в уменьшении количества карбонатов. Золото при разложении сульфидов, по всей вероятности, выносится с гидроокислами железа.
б. Гидрогетит-гетитовая стадия характеризуется по сравнению с предыдущей инертным поведением магния и железа. Алюминий продолжает накапливаться. Кремний остается неподвижным. Подвижными являются серебро, кальций, мышьяк. Особенно интенсивно мигрируют сера и золото (табл. 2). В минералогическом отношении преобладают гидроокисльг железа, представленные гетитом и гидрогетитом. Арсеналы и сульфаты имеют подчиненное значение. Наблюдается резкое обеднение руд золотом.
в. Стадия образования гидроокислов железа. Наибольшей подвижностью обладает сера, коэффициент устойчивости которой равен 0,2 (табл, 2). Кремний остается неподвижным. Наблюдается незначительный вынос железа, хотя по коэффициенту устойчивости он относится к группе инертных элементов. Устанавливается относительное накопление золота, серебра, мышьяка. Алюминий, магний обладают небольшой подвижностью. В вещественном составе. наблюдается широкое развитие процесса дегидратации гетита и гидрогетита, вследствие чего они переходят в гетит и гематит. Отмечается образование переотложенных гидроокислов железа с характерными колломорфными структурами. Встречается относительно крупное золото, размером до 2,0 мм.
Наиболее устойчивыми продуктами окисления сульфидов являются лимониты. Железо при развитии окислительных процессов из двухвалентной формы в сульфидах переходит в трехвалентную в продуктах их окисления. Относительно инертное поведение железа в зоне окисления и наличие двух форм его проявления позволяет рекомендовать его
для определения степени окисления руд, расчет которой осуществляет-
ся по формуле: К= 1 43д + р—> гДе К — степень окисления сульфидов.
%; Р — количество Ре203, %; С} — Количество Ре, связанного с сульфидами, %; 1,43 — коэффициент пересчета железа, связанного с сульфидами, в окисленное.
В зависимости от степени окисления все руды можно подразделить на 3 группы: 1) руды со степенью окисления 80% и выше: 2) руды со степенью окисления 30—80%; 3) руды со степенью, окисления ниже 30%. В поверхностных условиях до глубины 20—30 м, а в отдельных случаях до 50 м, четко выделяются руды со степенью окисления 80 100%. С увеличением глубины залегания до 150—200 м по вертикали, степень их окисления падает до 80—50% и ниже. Однако в таких рудах, в зонах повышенной трещиноватости-устанавливаются участки с повышенной степенью окисления (выше 80%). Вследствие неравномерного окисления (при значительной мощности рудных тел) отмечается1 переслаивание слабо окисленных руд (степень окисления 30—50%) с рудами более окисленными (степень окисления 50—80% и выше) (рис 1).
Руды со степенью окисления менее 30% при настоящей степени разведанности месторождения отмечаются в виде отдельных линз и блоков в пределах руд, имеющих степень окисления 30—80%. По все!! вероятности, они залегают на более глубоких горизонтах и разведочными выработками еще не вскрыты (рис. 1).
Изучение вещественного состава руд по степени окисления выявило особенности их минерального состава (табл. 3). Количество карбо-
«блица
Минеральный состав руд
Степень
Содержание,
окислении, % карбонатов глинист, слюдист. микерал. темноцв. и акцес-сории лимонит я роз ИТ, скород. ЗОЛОТО.
общая средн. \ кварца сульфиды высво-божд. и сульфид*
0—30 30—50 50—80 80—100
25 34 64
93
16,0 15,0 9.0
4,5
19,0 22,0 18,0 19,5
.42,0 44,0 57,0 60,0
0,4 0,6 0,6 0,6
10,0 10,0 7,0 0,3
0.9
2,6 и А
4.0
•24
/ ■ ■> о*,
натов с увеличением степени окисления руд уменьшается. Содержание кварца и темноцветных минералов остается относительно постоянным. Наблюдается накопление глинисто-слюдистых минералов. Наиболее резкое различие в минеральном составе руд по степени окисления отмечается в содержании сульфидов и продуктов их окисления. Так, с увеличением степени окисления руд количество сульфидов изменяется от 10% в рудах со степенью окисления 80—100%. В го же время количество гидроокислов железа, ярозитов и скородитов возрастает соответственно от 0,9 до 14,0%.
Что касается золота, высвобождаемого при окислении сульфидов, то его содержания в рудах находятся в прямой зависимости от степени их окисления» а относительное количество высвобожденного золота соответствует степени окисления сульфидов (табл. 3). Это обстоятельство практически определяет технологические свойства руд. По данным рационального анализа проб руды с различной степенью окисления со-
Ск.М
С* 386ш С*387Ш С* гЗбш £К 71
Ск.Ш
Сх367ш Сл'.ЗбЗш
Рис. 1. Схематический разрез месторождения по профилю № XXXVI»
1, 2, 3, 4 — руды со степенью окисления соответственно 80—100%, 50—80%, 30—50%, 0—30%; 5 —дайки лам-профиров, керсантитов, порфиритов и др., 6 — зоны трещиноватостн и дробления пород; 7 — песчаники верхне-архарской подсвиты; 8 — сланцы нижнеархарской подсвиты; 9 — меловые отложения; 10 — современные осадки
Таблица 4,
Технологические показатели переработки руды в зависимости ог степени окисления
№ проб Показатели 2 технологически 4 5 14 17 6 10 15 1 16 11 8 \ 2 7 12 13 3 9 4 техно-логическ. ] техно-логическ. 18 19 20 21 22 23
Степень окисления, % 98,5 98,5 98,5 98,2 98,0 97,5 97,0 97,0 97,0 95,0 92,5 91,7 91,0 81,0 64,5 63,5 53,0 32,2 20,0 30,0 60,0 29,0 43,0 27,0 30,0 20,0
11роцеит неокисленных 1,5
сульфидов 1,5 1,5 1,8 2,0 2,5 3,0 3,0 3,0 5,0 7,5 8,о 9,0 19,0 35,5 36,5 47,0 67,8 80,0 70,0 40,0 71,0 67,0 73,0 70,0 80,0
Извлечение золота циа-
нированием, % 92,0 92,3 84,2 89,7 97,3 87,9 85,6 85,3 93,7 85,3 77,3 78,7 75,0 72,6 64,4 65,8 52,5 42,4 10,0 20,0 64,3 9,7 26,3 16,5 15,2 10,-1
Потери золота в кеке,
о/ /0 8,0 7,7 15,8 10,3 2,7 12,1 15,4 14,7 6,3 14,7 22,7 21,3 25,0 27,4 35,6 34,2 47,5 57,6 90,0 30,0 35,7 90,-в 73,7 83,5 84,8 89/
В том числе:
Золото, связанное со
скородитом и глинистыми 0,5
минералами, % 2,0 3,8 — — — — 5,9 0,3 — 13,6 — 3,6 — 6,9 — 2,0 4,6 9,1 6,7 0,7 2,1 1Л 1,5 2,3 5,7
Золото, связанное с
окислами железа,. % 0 0,6 8,0 2,6 1,1 3,0 6,7 2,9 1,0 5,9 1,1 1,4 10,8 13,0 4,0 16,0 5,7 6,4 3,4 2,0 6,4 12,8 18,9 10,9 3,4 2,9
Золото, связанное с
сульфидами, % 2,0 0 1,1 1,0 0 1,5 6,7 0 0 2,9 2,3 2,1 3,5 8,7 10,8 9,0 34,5 37,1 68,4 67,3 13,8 64,5 50,2 63,0 62,0 68,5
Золото, связанное с
кварцем, % 4,0 3,3 6,7 6,7 1,1 7,6 2,0 5,9 5,0 5,9 5,7 17,8 7,1 5,7 3,9 9,2 5,1 9,5 9,1 4,0 14,8 10,9 3,7 3,1 17,1 12,5
Извлечение золота во
флотоконцентрат — 18,2 — — — — — — — — — 56,0 — 32,2 55,7 56.2 _ 81,8 «9,0 87,0 81,0 93,0 93,9 91.4 93,! 90,0
Потери золота в хво-
стах флотации — 81,8 44,0 — 67,8 44,3 43,8 — 18,2 П..0 13,0 19,0 7,0 6,1 8,6 6.9 10,0
Примечание: извлечение золота цианированием проводилось </ри концентрации ЫаСМ 0.1%.
ставлена табл. 4, из которой видна зависимость технологических свойств руды от степени окисления сульфидов.
На основании использования результатов рационального анализа вскрыт характер потерь золота с хвостами цианирования. В зависимости от степени окисления сульфидов в руде с хвостами цианирования теряется различное количество золота. Эти потери связаны с рядом минералов и подразделены на четыре группы (табл. 5).
Таблица 5.
Потери золота с хвостами цианирования
Потери золота в % от исходного содержания за счет
Степень окисления РУДЫ, % скородита и глинист, минералов гидроокисл. железа тонкой вкрапленн. в кварце неокисливш. сульфидов • общие
0—30 4,1 6,9 10,3 65,6 . 87,4
30—50 ' 2.9 6,4 6,1 43,6 . 59,0
50—80 3,2 5,7 5,9 17,5 32,3
80—100 4.2 4.5 6,0 2,6 17,3
Анализ данных таблицы позволяет сделать следующие выводы:
1. Чем выше степень окисления, тем меньше суммарные потери золота с хвостами цианирования.
2. Потери золота со скородитом при повышении степени окисления уменьшаются почти вдвое. При степени окисления руд 80—100% наблюдается незначительное повышение потерь золота, вероятно, за счет адсорбции высвобождающегося золота глинистыми минералами,
3. С повышением степени окисления сульфидов, золото начинает высвобождаться от связи с гидроокислами железа, при этом потери золота с ними заметно снижаются.
4. Количество золота, теряемого в виде тонкой вкрапленности в кварце, изменяется незначительно.
5. Потери золота с сульфидами находятся в обратной зависимости от степени окисления. Проведенные расчеты позволяют выразить эту зависимость уравнением У = 0,7х — 1,1, где У — количество золота, связанного с сульфидами, %; х — относительный процент неокисленных сульфидов.
Извлечение золота в цианистые растворы выражается уравнением (рис. 2): «/=1,629 х —0,005 х2 —22,9, где у— извлечение золота, %; х — степень окисления руд, %;
Применение флотации установило обратную зависимость между извлечением золота и степенью окисления (рис. 2). Эта зависимость выражается уравнением у = 95 + 0,2 х —0,01 х2, где у — извлечение золота во флотоконцентрат, %; х — степень окисления, %.
Вышеописанные изменения технологических свойств руд свидетельствуют о том, что эффективность применения той или иной схемы определяется степенью окисления. В связи с этим необходимо определить границы для отнесения руд к окисленным, смешанным или сульфидным. При определении границ необходимо учитывать следующие положения:
1. Потери золота при переработке по принятой схеме должны быть отвальными.
р</ды С^ешаииб/е руды &</слр</&
60 70 80 РО
Стеле ¿/6 %
И/ ЕЗ^ ЕЗ^ ¡«ЁВ* ЕЗ/
Рис. 2. График зависимости извлечения золота от степени окисления руд.
1, 2— кривые, характеризующие извлечение золота соответственно цианированием, флотацией; 3—кривая, характеризующая скзозное извлечение золота по схеме: флотация, цианирование флотоконцентрата после обжига; 4 — номера исследовавшихся технологических проб; 5 — кривая извлечения золота по комбинированной схеме
2. Извлечение золота должно быть достаточно высоким.
3. Схема переработки должна быть экономически оправдана.
Технологические показатели, характер окисления руд в пространстве и проведенный технико-экономический расчет позволили выделить 3 типа руд:
1. Окисленные. В качестве нижней границы окисленных руд рекомендуется степень окисления их 85—90%, при средней по рудам — 94%. Переработка их может проводиться цианированием.
2. Смешанные. В качестве границ смешанных руд рекомендуется степень окисления их от 85—90% до 30%. Переработка может проводиться по комбинированной схеме: цианирование, флотация золотосодержащих сульфидов, обжиг концентрата, цианирование огарков.
3. Сульфидные. В качестве границы сульфидных руд рекомендуется степень окисления их ниже 30%. Переработка может проводиться по схеме: флотация золотосодержащих сульфидов, обжиг концентрата, цианирование огарков.
Рекомендованная методика выделения промышленных типов руд может быть применена и на других золоторудных месторождениях с хорошо развитой зоной окисления.
ЛИТЕРАТУРА
1. Перельман А. И. Миграционная способность химических элементов в коре выветривания. В кн. «Кора выветривания», вып. 4, М., Изд. АН СССР, 1956.
16 Известия ТПИ. Т. 239
241
