ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 424, № 2, с. 239-243
= ГЕОХИМИЯ :
УДК 550.4+552.57+548.23+549.086
ЗОЛОТО В БУРЫХ УГЛЯХ: УСЛОВИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ, ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ, МЕТОДЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ
© 2009 г. Член-корреспондент РАН А. П. Сорокин, В. М. Кузьминых, В. И. Рождествина
Поступило 20.08.2008 г.
В последние десятилетия все чаще появляются публикации по благороднометальному орудене-нию, связанному с углями. Впервые благородные металлы в углях были обнаружены в США в конце XIX века, и в дальнейшем сведения о них появляются периодически, преимущественно при изучении отходов энергетического производства. В настоящее время уже не вызывает сомнения присутствие в углях Аи, А§ и элементов платиновой группы (ЭПГ), причем иногда в высоких концентрациях, что дает надежду на возможность попутного экономически эффективного их извлечения.
Современное состояние и история этой проблемы детально рассмотрены В.В. Серединым [1], которым также сделана попытка создания генетической классификации благороднометально-го оруденения в угленосных структурах. В основу ее положено соотношение стадий рудо- и углеоб-разования, а также форм поступления металлов в угленосные толщи и агентов их транспортировки. По мнению этого исследователя, наиболее перспективны угленосные прогибы с синхронной уг-леобразованию гидротермальной активностью.
Разделяя многие положения В.В. Середина, авторы уже длительное время исследуют наименее изученное направление - выяснение закономерностей накопления благородных металлов в угленосных мезозойско-кайнозойских структурах, сформированных в осадочных толщах, при сингенетических условиях осадко- и торфонакопления без участия эндогенных и контактово-метасома-тических процессов [2-5]. Решение этой проблемы предусматривает изучение ряда преобразований, происходящих в экзогенных условиях природной среды, обеспечивающих высвобождение благородных металлов, их миграцию и накопление (локализацию). Они включают реконструк-
Амурский научный центр Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Благовещенск Институт геологии и природопользования Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Благовещенск
цию структурно-палеогеографических условий региона, связь и масштабность процессов выветривания, выравнивания (временных и латеральных) и климатических оптимумов.
В рамках данной работы рассмотрены условия локализации Аи в бурых углях, его генетическая природа и возможности извлечения. Детальные работы по изучению условий высвобождения и накопления Аи в терригенных и угленосных породах проведены на территории Зейско-Буреин-ской плиты. Благоприятные палеогеографические условия этого региона, многократное проявление в позднем мезозое и кайнозое эпох химического выветривания, глубокий уровень эрозионного среза, в том числе разнообразных по составу и по возрасту золоторудных формаций, обеспечивающие относительно быстрое высвобождение Аи из коренных источников, - все это привело к образованию в пределах Зейско-Буре-инской плиты и ее обрамления крупнейших на Дальнем Востоке золотороссыпных структур (поясов) - Южно-Тукурингрского, Гонжинского, Октябрьского, Амуро-Мамынского, Притуран-ского, Хинганско-Ниманского [4, 5].
В пределах этих поясов установлены многоярусные палеоценовые, олигоценовые, миоценовые, плиоценовые и четвертичные россыпи золота, локализованные в приразломных прогибах вдоль обрамления Зейско-Буреинской плиты, в пределах остаточных массивов, а также на периферии крупных депрессионных систем, представляющих собой долины позднемезозойских и кайнозойских магистральных палеоводотоков (реки Амур, Зея, Завитая и др.). Золотороссыпные структуры нередко сопряжены с угленосными отложениями и месторождениями палеоценового, олигоценового и миоценового возраста, что свидетельствует об их возрастном парагенезисе (рис. 1). Наиболее показателен пример совмещения золотороссыпных пластов с бурыми углями, обнаруженными в Нагиминской россыпи (Урканская впадина) [6].
Все это свидетельствует о синхронности процессов россыпе- и торфообразования в течение длительного времени, а общая "зараженность" поверхностных и подземных вод этого региона,
Рис. 1. Схема золотоносности и угленосности Зейско-Буреинской плиты (Верхнее и Среднее Приамурье). Составил А.П. Сорокин. 1 - золотоносные пояса: а - выходящие на поверхность, б - под угленосными отложениями; 2 - площади распространения угленосных отложений кайнозойского возраста: I - Пиканско-Сергеевская, II - Селемджинско-Ерко-вецкая, III - Завитинско-Архаринская; 3 - месторождения бурого угля; 4 - магистральная гидросеть кайнозойского возраста; 5 - преобладающие направления миграции благородных металлов из золотоносных поясов. Незаштрихо-ванные площади схемы представлены четвертичными аллювиальными или породами докайнозойского возраста.
превышающая фоновые концентрации Ли на два порядка (4-12 мг/дм3), лишь подтверждает это [7]. Реконструируя этот процесс в ретроспективе, можно полагать, что на протяжении кайнозоя в пределах Зейско-Буреинской плиты происходили высвобождение и миграция Ли с последующей разгрузкой в долинах водотоков, которые практически унаследованы с палеоцена до голоцена. В момент разгрузки подземных вод в русла по-
верхностных водотоков происходит преобразование миграционных форм золота по схеме: ионно-молекулярная ^ коллоидная ^ взвешенная. До 90% золота выпадает в аллювиальных отложениях в пределах гидрогеохимического потока рассеяния золота (300-500 м) [8]. Существенное влияние на изменение состояния золота в местах выхода на поверхность подземных вод оказывают органические соединения. Этот факт имеет осо-
бое значение при разгрузке подземных вод, так как в поверхностных водотоках концентрация органических веществ гумусовой природы обычно значительно выше, чем в подземных. Природные органические вещества (почвы, торф, уголь и др.) являются геохимическим барьером для Аи, поскольку они способны образовывать с золотом нерастворимые в воде комплексные соединения [9].
Важнейшим звеном в проблеме изучения золотоносности углей является разработка методики определения концентраций Аи. В качестве объектов для ее решения выбран генетически разнородный ряд разновозрастных буроугольных месторождений Приморья и Приамурья, на которых проведены точечное, валовое и бороздовое опробования. Выполнены более 3000 пробирных анализов Аи, проведена корреляция их по пластам, разрезам и площадям, а также сравнительный анализ по отдельным месторождениям. В процессе аналитических работ выборочно изучена также золотоносность Красноярских и Хоронорских углей из поставок на ТЭЦ г. Благовещенска. Содержание Аи (г/т) в углях приведенных выше месторождений (в пробах массой 1-2 г) менялось в следующих пределах: Красноярское 4.5-20.0, Райчихинское 2.5-9.0, Павловское (Приморье) 9.0-35.0, Хоронорское 4.2-14.3, Ерковецкое 6.012.0. При этом во всех типах углей отмечается аномально высокое содержание Аи; например, в 42 (14%) из 300 анализов красноярских углей от 15 до 117 г/т.
Используя метод, сущность которого изложена при описании патента [10], мы получили результаты достаточной точности. При постоянном внутрилабораторном контроле оказалось, что средняя концентрация Аи в углях по месторождениям не опускалась ниже 3-7 г/т. Агрегированные частицы золота, полученные после аналитической переработки углей, иллюстрировались авторами ранее [2]. Содержание Аи в углях подтверждено внешним контролем - атомно-аб-сорбционным анализом хлоридных растворов, полученных мокрым сжиганием углей, и переосаждением Аи на чистый активированный уголь, который повторно подвергался мокрому сжиганию (спектрометр АКАЬУ8Т-300 фирмы "Регкт-Б1шег", США, лаборатория рудника Покровский Амурской обл.).
Сравнительный анализ концентраций Аи в исходном материале и в золе и шлаках, образующихся при сжигании бурого угля Ерковецкого месторождения, показал, что при сжигании угля в золе остается 4.3% Аи. При исходном содержании Аи (среднее по 30 пробам) 10.2 г/т (навеске для обжига 50 г) средняя зольность 8.4% и среднее содержание Аи в золе 5.16 г/т. Сжигание проведено в лодочках из нержавеющей стали в режиме по-
Таблица 1. Результаты улавливания Аи из красноярских углей
Исходное содержание Аи по пробирному анализу, г/т Масса сожженного угля, кг Количество улавливающего раствора, л Содержание Аи в улавливающем растворе, мг/л Содержание Аи
в растворе в золе
6.2 12 200 0.73 12.16 (146 мг) 0.52
степенного подъема температуры, следовательно, Аи могло улетучиваться только с дымовыми газами. Экспериментально доказано [9], что при термической обработке углеводородов образуются летучие соединения карбонилов и карбо-нилхлоридов Аи, которые улетучиваются с дымом. В случае золотосодержащих углей, где почти все Аи находится в контакте с Сорг, его потери при термообработке угля, как показали наши исследования, достигают 100%, поэтому в золе от сжигания углей Аи в таких случаях почти не обнаруживается.
Таким образом, решив задачу выделения Аи из дымовых газов, можно решить и проблему утилизации благородных металлов из природного органического сырья. В этом направлении нами проведены многочисленные лабораторные опыты. В АмурНЦ ДВО РАН смонтирована пилотная установка, принцип действия которой основан на улавливании Аи из дымовых газов с использованием минимальной навески не менее 1 кг. Улавливание происходит в закрытой системе специальным раствором, состав которого подобран в процессе многочисленных испытаний. Процесс включает новые, не имеющие аналогов технологические решения. Результаты испытаний (табл. 1) показывают, что содержание Аи в исходном угле составляет 12.68 г/т (раствор и зола). Это свидетельствует, что с увеличением навески исходного сырья и при достаточно крупном материале (15 мм), взятом для анализа, концентрация Аи существенно приближается к истинной.
Значительные потери благородных металлов при сжигании углей, проблемы их аналитического обнаружения определяют острую необходимость установления их форм вхождения в угли, выявления структурных особенностей и взаимодействий с вмещающей матрицей. Нами проведены электронно-ми
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.