CC BY
41
УДК 622. 234.42 С.Б. Татауров
ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ РЕДУЦИРОВАНИЯ И ИЗМЕНЧИВОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ АМАЛЬГАМ ГЕОТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ
Я а территории криолитозоны накоплены значительные количества отходов переработки золотосодержащего сырья, в том числе и отходы, образованные в результате широкого применения метода амальгамации. В связи, с чем в геотехногенных месторождениях и отвалах золотодобычи накоплены десятки тонн амальгамы золота и металлической ртути, которую следует утилизировать с позиции технологической и экологической целесообразности, что дает возможность получения эффекта «двойной выгоды» [3; 4; 8].
С этой целью был проведен цикл исследований по изучению изменения структуры, агрегатного состояния и технологических свойств амальгам золота геотехногенного происхождения в условиях криолитозоны. Исследования проводились на геотехногенных месторождениях золота криолитозоны Забайкалья и за ее пределами, отбор амальгам золота проводился как из массивов, так и из продуктов переработки геотехногенного золотосодержащего сырья. Общее количество проб амальгам золота составило 35, масса проб амальгам золота геотех-ногенного происхождения составляла от 3 до 5 г.
В результате исследований установлены взаимосвязи между содержанием компонентов в амальгамах золота (золо-
та, ртути и минеральных примесей), количеством циклов замерзания-оттаивания (ЦЗО) и временем нахождения в отвалах золотодобычи. Полученные результаты свиде-тельствуют, что в слое годовых колебаний температур переход амальгамы по схеме жидкое ^ ге-терогенно-жид-кое ^ твердое агрегатное состояние происходит в пять раз медленнее, чем в слое сезонных колебаний температур, и на порядок медленнее, чем в суточном слое колебаний температур (рис. 1). Это объясняется тем, что динамические колебания суточных и сезонных температур в техногенных массивах, при прочих равных условиях, играют решающую роль в динамике трансформации их строения и свойств. Из чего следует, что процесс редуцирования амальгам золота геотех-ногенного происхождения в криолито-зоне приводит к переходу одного вещества в другое вследствие колебаний температур среды, заканчивающийся обособлением металла первично растворенного в ртути.
Исследования структуры и состава амальгам золота геотехногенных месторождений выполненные с использованием оптико-микроскопического анализа изображений «Ьеюа О-тп 81а^агЪ> и электронной сканирующей микроскопии с рентгеновской энергодисперсионной
Рис. 1. Схема редуцирования амальгам золота в геотехногенных отвалах криолитозоны (х150)
спектрометрии показали, что в силу активизации кинетики твердотельной диффузии ртути и золота при ЦЗО наблюдается образование зародышей кристаллов, которые переходят затем в более крупные кристаллиты золота в отличие от амальгам золота находящихся в слое годовых колебаний температур в диапазоне их отрицательных значений (рис. 2, а, б).
Дальнейшая трансформация амальгам золота в криолитозоне в результате динамических суточных и сезонных колебаний температур, выщелачивания
криогенными концентрированными водными растворами и высокой миграционной подвижности ртути в газообразном и жидком состоянии приводит к увеличению содержания золота в амальгаме. В результате содержание ртути сокращается настолько, что образовавшиеся отдельные кристаллиты амальгам золота и других металлов (Си, РЬ, Л§) объединяются, образуя частицы, крупность которой может превышать фоно-
вые значения крупности природного золота. Причем как установлено ми и экспериментальными
ниями образующиеся амальгамы имеют зональное строение, что объясняется различиями в плотности и стью в ртути металлов - золота, серебра, свинца и меди.
Изучение образцов золотосодержащих амальгам находящихся в твердом агрегатном состоянии геотехногенного происхождения показало, что амальгамы представляют собой ядро золота, окруженное оболочками состоящими из амальгам, содержащих - золото (17,67 до 27,16 мас.%), свинец (38,62 до 87,19 % мас.%), ртуть (7,52 до 15 мас.%), ближе к периферии установлены высокие содержания кислорода от 37,86 до 59,41 мас.%. Причем высокие концентрации кислорода в амальгаме установлены в соединениях со свинцом. Кроме мелких и тонких частиц золота амальгама по периферии содержит и другие минеральные примеси (рис. 3, а).
образование кристаллитов амальгам золота
її - 3,5...5 м содержание 35.2 - 64.3 мас.%
мелкоячеистая
структура
амальгамы
И - 7...10 м содержание Нц: 50 - 85.1 мас.%
б)
Рис. 2. Структура амальгам золота геотехногенного происхождения в криолитозоне (месторождение Большой Горохон): а - слой сезонных и б - годовых колебаний температур
а) б)
Рис. 3. Микрофотография образца твердого раствора амальгамы золота геотехногенного происхождения в отраженном свете отобранная из слоя суточных колебаний температур (а) (увел. х80, месторождение Большой Горохон) и структура золотосодержащей амальгамы в криолитозоне (б)
В результате исследования структуры твердой золотосодержащей амальгамы геотехногенных месторождений золота, отобранной на глубине суточных колебаний температур в условиях распространения островной криолитозоны, установлено, что золотосодержащие амальгамы имеют зональное строение из амальгам различного состава и химиче-
ски чистых металлов (меди, серебра, свинца и т.д.), а также минеральных примесей (рис. 3, б).
В результате проведенных исследований структурного, вещественного и фазового состава золотосодер-жащих амальгам геотехногенного происхождения была установлена взаимосвязь между изменением содержания в ней
с, %
компонентов и воздействия ЦЗО в отвалах золотодобычи криолитозоны (рис. 4). С учетом того, что на территории криолитозоны Забайкалья количество суточных колебаний температур в год составляет 70-75 циклов, можно установить и время редуцирования золотосодержащих амальгам из одного состояния в другое.
Из исследований структурного и фазового состава золотосодержащих амальгам, следует, что при вовлечении в отработку геотехногенных амальгамосодержащих месторождений золота методом кучного выщелачивания, извлечение золота при выщелачивании амальгамы будет низкое вследствие нахождения золота в оболочке из ртути, свинца и минеральных примесей.
Поэтому для извлечения золотосодержащих амальгам и металлической ртути геотехногенного происхождения наиболее приемлемым решением
остается использование физических тодов обогащения, это потребовало
Рис. 4. Взаимосвязь между содержанием компонентов в золотосодержащей амальгаме и количеством ЦЗО в отвалах золотодобычи крио-литозоны: 1,
2, 3 - соответственно Аи, Н^, минеральные примеси
чения технологических свойств золотосодержащих амальгам геотехногенных месторождений криолитозоны.
На основании
ных результатов динамики преобразования состава и структуры амальгам золота (системы «золото-ртуть-минеральные примеси») геотехногенно-го проис-хождения криолитозоны были установлены зависимости изменения плот-ности, удельной магнитной восприимчивости, краевого угла смачивания, термоэдс, коэффициента теплопроводности от их состава (рис. 5, а, б, в). Их анализ показывает, что в результате «старения» амальгам золота в условиях криолитозоны наблюдается увеличение их плотности, удельной магнитной восприимчивости и исчезновение способности смачивания за счет снижения содержания ртути в амальгаме, что позволяет прогнозировать технологические показатели обогащения и предложить методы, аппараты и технологии для извлечения золотосодержащих амальгам с различным агрегатным состоянием, составом и свойствами.
На основе функциональной зависимости изменения плотности амальгамных систем получена формула ее расчета для системы «металл-ртуть-минеральные примеси»:
а) б)
p , кг/м
в)
Рис. 5. Экспериментальные и расчетные данные по изменению плотности (а), удельной магнитной восприимчивости (б), краевого угла смачивания (в) золотосодержащих амальгам гео-техногенных месторождений золота: а) 1 - на медной подложке; 2 - на медной подложке в дистиллированной воде, 3 - на медной подложке в дистиллированной воде с подведением к амальгаме катода (6 В); б) 1 - золотосодержащие амальгамы техногенного генезиса; 2 - искусственные смеси амальгам; в) 1 - система «золото-ртуть»; 2, 3 - система «золото-ртуть-минеральные примеси» при содержании примесей соответственно 0,011 и 0,056 д.ед. и их средней плотности р=4110 кг/м ; 4 - экспериментальные данные по золотосодержащим амальгамам геотехногенного генезиса; (• 0,056 - весовое содержание минеральных примесей, д.ед.).
P ам
1
P AuP Hg
nAuPHg + PЛи (1 - (ПЛи + Пмин.пр.))
V n_
i=0 P i
(1)
где пЛи 1 (пЛи+пм. nр), пм. пр. сооТвеТственно содержание Аи, ^ и минеральных примесей в амальгаме, д.е.; п, р -соответственно весовое содержание и плотность минерала в амальгаме, д.е. и кг/м3; рНё, рЛи - соответственно плотность ртути и золота, кг/м3.
Полученные результаты позволили сделать следующие выводы. Во-первых, установлено, что на территории криолитозоны существуют взаимосвязь между изменением технологических свойств золотосодержащего сырья и условиями распространения (типов) ММП, это объясняется различием в общей энергоемкости физических и физико-химических процессов участвующих в трансформации золотосодержащего сырья на территории распространения криолитозоны и за ее пределами. Во-вторых, установленные закономерности и зависимости изменения технологических свойств геотехноген-
ных золотосодержащих амальгам позволили выделить основные сепараци-онные признаки и предложить классификацию методов для повышения степени извлечения золота при пере-
1. Гасанов, Ш.Ш. Криолитологический анализ. / Ш.Ш. Гасанов. - М.: Наука, 1981. -196 с.
2. Ершов Э.Д. Криолитогенез. - М.: Недра. 1982. 211 с.
3. Обогащение ртутьсодержащих отходов золотодобывающих предприятий.
/Хантургаев Г.И. и др.//Физ. - техн. пробл. разраб. полезн. ископаемых. - 1994. - N5. - С. 113115.
4. Оценка промышленной эмиссии ртути. /Ягольницер М. А. и др., //Химия в интересах устойчивого развития. -Новосибирск, СО РАН. -1995. -т.3. -№ 1 - 2. -с. 23-35.)
5. Попов А. И., Розенбаум Г.Э., Тумель Н.В. Криолитология. - М.: Изд-во МГУ, 1985. -38 с.
работке природного и геотехногенного сырья криолитозоны с учетом изменчивости его технологических свойств и влияния их на показатели обогащения.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
6. Суходровский В.Л. Экзогенное релье-фоообразование в криолитозоне. - М.: Наука, 1979. - 278 с.
7. Тютюнов И.А. Процессы изменения и преобразования почв и горных пород при отрицательной температуре (Криогенез). / И.А. Тютюнов. -М.: АН СССР, 1960. -144 с.
8. Шестернев Д.М, Татауров С.Б. Криогенез и ртутьсодержащие соединения в горнопромышленных отвалах. Якутск: Издательство Института мерзлотоведения СО РАН, 2003. -187 с.
9. Шестернев Д.М. Криогипергенез и геотехнические свойства пород криолитозоны. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. - 266 с. нш=1
— Коротко об авторе -------------------------------------------------
Татауров С. Б. - докторант, Московский государственный горный университет. Рецензент д-р техн. наук, проф. В.Ф. Кузин.
