ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 79, № 9, с. 816-822
ИЗ РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ ИССЛЕДОВАТЕЛЯ
Авторы публикуемой ниже статьи предлагают новый термохимический метод, который пригоден для количественного определения ионной формы нахождения Аи в сульфидных рудах и концентратах колчеданных, медно-порфировых и золоторудных месторождений. Исследование формы нахождения золота в сульфидах актуально в связи с большими потерями металла при нынешних технологиях обогащения руд. Так, при обогащении колчеданных руд Урала потери попутного золота достигают 80%.
КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИОННОЙ ФОРМЫ ЗОЛОТА
В СУЛЬФИДНЫХ РУДАХ
С. Ф. Винокуров, И. В. Викентьев
Исследование формы нахождения золота в сульфидах колчеданных руд имеет несколько приложений. Во-первых, эти руды являются важным источником получения попутного золота (вторым в России после медно-никелевых руд Норильска). Знание истинных форм концентрирования Аи в рудах позволит целенаправленно совершенствовать технологию их обогащения по экологически щадящей бесцианидной коллективно-селективной схеме с увеличением выхода металла в промышленные концентраты — медный и цинковый (для колчеданно-полиметалли-ческих месторождений юга Сибири ещё и свинцовый). Во-вторых, огромное количество золота накоплено в хвостохранилищах уральских горнообогатительных комбинатов (Гайское, Учалин-ское и другие) и медеплавильных заводов — Сред-неуральского, Красноуральского и других (в об-
Авторы работают в Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН. ВИНОКУРОВ Святослав Фёдорович — доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник. ВИКЕНТЬЕВ Илья Владимирович — доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник.
щей сложности более 200 т). Выяснение характера концентрирования золота в пирите (который слагает преобладающую долю хвостов обогащения) позволит создать эффективную технологию извлечения цветных и благородных металлов при их использовании в качестве сырья для вторичной переработки отходов. Их скопления рассматриваются как крупные техногенные месторождения [1]. На Красноуральском медеплавильном заводе начата их утилизация с доизвлечением тяжёлых металлов. В-третьих, для наиболее богатых по золоту руд возможна разработка прогрессивных и экологичных гидрометаллургических методов совместного извлечения цветных и благородных металлов с минимальными потерями в хвостах [2, 3], однако пока эти руды, содержащие в среднем 3 г/т Аи (с колебаниями до 90—120 г/т), перерабатываются в смеси с бедными и рядовыми по золоту (0.5—1 г/т) рудами с потерей его существенной части (до 80% от валового количества Аи в рудах).
Наконец, проблему форм нахождения Аи в сульфидах можно считать ключевой для большинства коренных, особенно крупных, месторождений золота (Сухой Лог, Олимпиада, Нежда-нинское, Наталкинское, Майское), поскольку для них установлена тесная связь Аи с этими рудными минералами. Как правило, при гравитационном обогащении получается небольшая доля относительно крупного "свободного" золота (частицы самородного золота крупнее 100 мкм), а основная масса металла извлекается при переработке сульфидного золотосодержащего концентрата — продукта флотации золото-сульфидных и золото-кварцевых руд. Ассоциация золота с пиритом, арсенопиритом, халькопиритом и некоторыми другими минералами была подмечена очень давно, когда исследователи могли рассматривать поведение только "видимой" самородной
формы Аи [4]. "Невидимое" с помощью оптических методов золото также в основном связано с сульфидами, прежде всего пиритом [5—7]. Было предложено выделять два вида "невидимого" золота: включённое в решётку сульфидов и присутствующее в виде субмикроскопических обособлений (0.001—0.1 мкм) [8]. Последний вид устанавливается с помощью химического и пробирного анализов. Из сульфидов это золото может быть извлечено благодаря многократному нагреванию до 300—850°С: оно укрупняется и становится извлекаемым. Механизм процесса был неясен, и Г. Бюрг ввёл понятие о "самоочистке кристаллической решётки" пирита [9].
Позднее академик В.М. Крейтер в небольшой статье, вышедшей незадолго до того, как он был репрессирован в связи с "делом геологов 1949 г.", сформулировал важное наблюдение о связи роста содержания свободного золота в колчеданных рудах с увеличением степени их метаморфизма [10], что было подтверждено в новейшее время [11—13]. Основными объектами, концентрирующими "невидимое" золото, являются золоторудные месторождения типа Карлин [14—16], медно-пор-фировые [17, 18] и колчеданные [19—21].
Особенно остро проблема формы нахождения Аи в сульфидах стоит для колчеданных месторождений Урала. И.Н. Масляницкий впервые связал потери золота при переработке руд этих месторождений со скрытой формой его нахождения [22]. При обогащении колчеданных руд потери попутного золота достигают 80%, превышая 12 т в год. В результате хвостохранилища горно-обогатительных комбинатов могут сопоставляться с довольно крупными месторождениями золота. Обусловлены эти потери подчинённой ролью легко извлекаемого, относительно крупного золота на большинстве месторождений Урала. Однако реальная доля его по отношению к тонкодисперсному, "невидимому" золоту оценена лишь весьма приблизительно на основании дорогостоящих (и поэтому единичных) фазовых анализов (так называемый рациональный анализ, используемый в золотопромышленности) [23]. Поэтому был предложен термохимический метод количественного определения ионной формы золота в сульфидных рудах. В основу метода легли данные, полученные при разработке термогидро-металлургического способа комплексной переработки медного концентрата колчеданных руд с извлечением цветных и благородных металлов [3]. Базой для создания данной технологии стал термогидрометаллургический способ переработки упорных руд благородных металлов, апробированный ранее для различных золото-сульфидных руд, содержащих комплекс цветных, редких и благородных металлов [2, 24].
ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ ЗОЛОТА И СЕРЕБРА В КОЛЧЕДАННЫХ РУДАХ
Основной объём колчеданных тел слагают мелкозернистые густовкраплённые до сплошных сульфидные руды с содержаниями 0.5—1 г/т Аи, в которых крайне редко удаётся наблюдать собственные минералы элемента (самородное золото, Аи—А§ теллуриды и некоторые другие). В них, по данным рациональных анализов [13], преобладает тонкодисперсное золото: вероятно, струк-турносвязанное в сульфидах или наноразмерное самородное золото. В основном Аи ассоциирует с минералами Fe и Си (пирит, халькопирит, блёклая руда). Главным концентратором Аи является пирит (~1 г/т, до 20 г/т) — преобладающий минерал руд. В других сульфидах содержание Аи может быть и выше, но они по своей распространённости в рудах обычно уступают пириту как минимум на порядок. Доля самородного золота (свободного и находящегося в сростках с сульфидами и силикатами) невелика и растёт с увеличением концентрации Аи.
Самородное золото колчеданных месторождений можно представить как серию непрерывных твёрдых растворов золота и серебра от чистого Аи до электрума (АиА§); составы с большей долей А§ (например, кюстелит А§3Аи) и существенной примесью Н (до 10 мас. %) крайне редки, а содержание примеси меди не превышает 3 мас. %. Примеси Fe, В1, Sb и другие незначительны. Для каждого месторождения установлено присутствие широкого спектра составов самородного золота, достигающего несколько десятков мас. % Аи [12]. Преобладающими являются составы Аи3А§ и Аи2А§, чуть реже встречаются Аи3А§2 и Аи4А§. Некоторые теллуриды серебра (гессит, штютцит) не уступают по распространённости Аи—А§ сплавам, другие весьма редки (эмпрессит, волынскит). Очень редкими являются Аи и Аи— А§ теллуриды, которые представлены калавери-том, креннеритом, петцитом, сильванитом, мут-манитом, монтбрейитом [25—27]. Для серебра наиболее важным минералом-концентратором является серебросодержащая блёклая руда (тен-нантит-тетраэдрит). Самородное серебро, суль-фосоли (фрейбергит, аргентотетраэдрит, пирсеит) и некоторые сульфиды серебра (петровскаит, ар-гентопентландит, ялпаит, маккинстриит, штро-мейерит) крайне редко обнаруживаются в гипо-генных колчеданных рудах Урала.
Среди уральских комбинатов Учалинская обогатительная фабрика (УОФ) теряет максимальное количество золота [28]. Концентрация Аи в рудах Учалинского месторождения составляет порядка 1.4 г/т, участками достигая 3 г/т, а в отдельных штуфных пробах — до 6—20 г/т. Содержание А§ в рудах 8—30 г/т (до 600 г/т). Из собственных минералов благородных металлов на месторождении
Таблица 1. Содержание золота в четырёх пробах медного концентрата по данным различных методов анализа
Виды анализов
Пробирный
ААС
ИНАА
ИНАА (среднее)
Содержание в пробах Аи, г/т
1 2 3 4
2.5 3.2 1.5 1.5
2 3.1 2.2 <1.4
1.25 1.24 1.17 1
1.26 1.29 1.2 1.2
1.28 1.33 1.23 1.21
1.3 1.36 1.23 1.24
1.31 1.39 1.25 1.24
1.34 1.42 1.25 1.26
1.36 1.42 1.25 1.28
1.36 1.43 1.25 1.29
1.36 1.43 1.26 1.32
1.37 1.43 1.27 1.33
1.38 1.44 1.28 1.35
1.43 1.46 1.32 1.35
1.51 1.49 1.34 1.35
1.51 1.52 1.39 1.36
1.52 1.72 1.47 1.37
1.55 1.95 1.48 1.4
1.4 1.48 1.32 1.3
найдены гессит, калаверит, самородное золото и электрум, а также редкий сульфид золота и серебра — безселеновый аналог петровскаита, состав которого пересчитывается на формулу Au2AgзS2 [13]. Основные концентрации благородных металлов связаны с дисперсным и тонковраплён-ным золотом в пирите. По данным единичных рациональных анализов, содержание свободного золота составляет лишь 3—4%, в сростках с сульфидами — 10—12%; остальное золото (около 85%) представлено тонкодисперсной формой в сульфидах [29]. При переработке руд извлечение в медный и цинковый концентраты составляет: золота 13-14 и 8-11%, серебра 26-28 и 15-25% соответственно. В хвостах теряется 75-80% золота и 50-60% серебра. Потери благородных металлов на УОФ (также перерабытывающей небольшие объёмы руд Молодёжного и Талганского месторождений и значительные - Узельгинского месторождения) составляют более 4 т Аи в год.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Исследования проводились на технологическо
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.