Окисленные руды Покровского золоторудного месторождения (Верхнее Приамурье) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

© С.М. Радомский, 2014

УЛК 550,424 С.М. Радомский

ОКИСЛЕННЫЕ РУДЫ ПОКРОВСКОГО ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ВЕРХНЕЕ ПРИАМУРЬЕ)

Новый промышленно-генетический вид руд был открыт на Покровском золоторудном месторождении. Эти руды залегают на флангах рудного поля в гидрохимическом ореоле рассеивания рудных тел. Они были образованы на природном кварце в водной среде, при вертикальной и горизонтальной миграции ионных форм золота и серебра. Руды по химическому составу глубоко преобразованы, окрашены и легко перерабатываются. Золотосодержащие выделения относятся к типу окисленных руд. Окисленные руды (40%) и первичные руды (60%) месторождения дают методом прямого цианирования 85-93% золота, тогда как при цианировании только окисленных руд получают 95-99% золота. Ключевые слова: геохимия, термодинамика, золото, серебро, физическая и химическая адсорбция, окисленные руды.

ВХХ-ХХ1 вв. приобрела огромное значение миграция элементов, связанная с деятельностью человека. Одной из наиболее мощных техногенных сфер является разработка месторождений полезных ископаемых. Преобладающими способами добычи золота являются различные варианты гравитационного обогащения, при которых извлекаются в основном золотины размерами, превышающими 0,1 мм, тогда как мелкодисперсные частицы благородных металлов (БМ) и их минералов рассеиваются в окружающем пространстве и далее появляются в различных природных объектах, нередко находящихся на значительном удалении от разрабатываемого ареала. В современную эпоху уровни концентраций БМ в фоновых компонентах природного ландшафта возросли в 4,8 раза за счет увеличившейся техногенной миграции в процессе их добычи [1]. Прогресс технологий по добыче, переработке и использованию стратегического сырья - БМ невозможен без комплексных исследований их свойств в различных природных и физико-химических системах и учета их

форм состояния. Важное место в этом вопросе занимает проблема технологического использования окисленных руд залегающих в зоне гипергенеза.

Завершается промышленная разработка Покровского золоторудного месторождения, открытого на Дальнем Востоке России в 1974 г. и расположенного в пределах Монголо-Охотского золотоносного пояса Приамурской рудной провинции в восточном обрамлении Гонжинского выступа метаморфических пород докембрия Буреинского террейна на юго-восточном фланге Сергеевского гранитоид-ного массива [2]. На первых стадиях эксплуатации Покровское месторождение включало 5 рудных тел расположенных на площади 5 км2: Главное, Новое, Зейское, Молодежное, Озерное и было оценено по масштабам запасов золота как среднее. Руды Покровского месторождения относятся к убогосульфидной формации золото-пиритового минерального типа. Они характеризуются средним содержанием золота 7-8 г/т, серебра 6-11 г/т. [3]. В процессе эксплуатации были проведены дополнительные поиско-

вые и разведочные работы на флангах Покровского рудного поля, что добавило два рудных тела Восточное и Западное и привело к увеличению числа разрабатываемых рудно-промышлен-ных участков. При этом площадь месторождения увеличилась до 11 км2, доля доизвлеченного золота возросла на 50%, что и позволило перевести Покровское золоторудное месторождение в разряд крупных. Для месторождения выявлена попутная минерализация элементами группы платины в интервалах 0,01-1 г/т [4].

Результаты и обсуждения

БМ поступают в окружающую среду, как при протекании естественных геохимических процессов, так и в результате производственной деятельности. Возрастающие масштабы добычи БМ приводят к повышению уровней их концентраций в биогеохимической среде и возникновению новых ореолов рассеивания. Геохимические ореолы рассеивания рудных тел отчетливо оконтуриваются на геохимических барьерах - температурном, окислительно-восстановительном, кислотно-основном, адсорбционном и водно-солевом. Для оценок распределения по ним можно использовать кларк БМ в земной коре или фоновое значение концентраций в природном объекте. С поверхностными водами связан основной путь миграции БМ из районов добычи. Вода одновременно является вмещающей и транспортирующей средой. БМ с места добычи транспортируются по речным системам в виде тонкодисперсных взвесей, коллоидных соединений и накапливаются в донных осадках, а также вовлекаются в процессы биогеохимического круговорота. Преимущественно такая миграция осуществляется механическим путем, так как на долю растворенной составляющей приходится 4-5% БМ [5]. Для Покровского месторождения характерна высокая степень обвод-

ненности. Поверхностные воды дренируют грунт рудных полей БМ. В области существования первичных руд происходит растворение БМ с образованием халькогенных и галогенных комплексных соединений, которые самопроизвольно начинают мигрировать из рудного тела в водной среде, в направлениях противоположных градиентам концентраций БМ. При вертикальной миграции происходит смена условий, влияния атмосферного кислорода на поверхностные воды, вследствие которого окислительно-восстановительный потенциал БЬ возрастает. Содержания растворенных БМ в верхних слоях грунта Покровского месторождения варьируют в интервалах концентраций (г/т) соответственно: Аи - (0,17-0,51); Ад -(0,35-0,76); Р1 - (0,69-0,91). Работа сил испарения влаги при восходящей миграции БМ повышает их концентрации в поверхностных слоях почв, в результате над выходами рудных тел концентрации ионов БМ достигают средних значений, характерных для руд месторождения, и уменьшаются от центра к периферии [3].

Верхний торфянистый горизонт почв состоит из полуразложившейся растительности, ниже следует минеральный глеевый слой, который постепенно переходит в осадочную и подстилающую горную материнскую породу. Торфяники имеют средний элементный химический состав

(%): с (53,6), Н (6,2), N (2,8), Б (0,2), О (37,1), Р (0,1) и являются сложными комплексными геохимическими барьерами, способными удерживать влагу, газы и химические элементы. Для торфа находящегося в гидрохимическом ореоле литохимического рассеивания рудного тела уровень регистрируемых концентраций БМ превосходит фоновый в тысячу раз и достигает значений (г/т) соответственно для Аи - (3,9); Ад - (18); Р1 - (1,0) [6].

На Покровском месторождении доля растворенных подвижных ионных форм БМ в среднем составляет: серебра - 55,98%, платины - 11,99%, золота - 4,96%. Подвижные формы БМ удерживаются на биогеохимических барьерах, в рамках рудного поля Покровского месторождения силами электрической природы при физико-химических взаимодействиях на центрах физической и химической адсорбции при соотношении 4/1 соответственно. Физически адсорбированные группы атомов БМ энергетически не закреплены центрами адсорбции, подвержены перемещениям и образовались в результате многочисленных переотложений под воздействием энтропийного фактора, тогда как в группе химически адсорбированных ионов, относительно прочно удерживаются центрами адсорбции 20% серебра, 40% платины и 50% золота [7].

В результате проведения оценочных и разведочных работ на флангах Покровского рудного поля в 2005-2009 гг. изучены своеобразные золотосодержащие отложения в интервале концентраций 1,72-9,80 г/т, которые представлены грубообло-мочными слабо-сцементированными и плохосортированными брекчиями. Золото находится в них в металлической форме, характеризуется новыми физико-химическими свойствами и обладает высокой степенью технологического извлечения, что и позволяет выделить новый промышленно-ге-нетический вид золотого оруденения, названный первооткрывателями золотосодержащими фангломератами [8]. Поэтому актуально изучение сорб-ционных свойств природных неорганических сорбентов, устойчивых к действию высоких температур, окислителей и многократных переотложений (по типу сорбция-регенерация). Одним из таких сорбентов является

природный кварц, как «сухой», полученный при высокотемпературных условиях синтеза, так и гидратирован-ный, полученный в гидротермальном синтезе. Основная масса фангломе-ратов представлена слабосцементи-рованными брекчиями на глинистом и глинисто-железистом цементе окисленных пород рудного поля; интрузивов, вулканитов, песчаников, алевролитов, кварца, кварцевых и карбонатных метасоматитов при резком преобладании гранитов и туфов. По всей толще интенсивно проявлены гипергенные процессы, характерные для зоны окисления коры выветривания. Глинисто-слюдистая составляющая заполнителя достигает 10-15% и состоит из разрушенных перетертых минералов каолина, лимонита, хлорита, серицита, гематита и гидрок-сидов марганца. В песчаной фракции заполнителя преобладают зерна кварца и полевых шпатов. Основными минералами фангломератов являются кварц 40-50% и полевые шпаты 30-35%, в значительных количествах присутствуют карбонаты (кальцит, анкерит - до 10-12%), гидроксиды железа (лимонит, гетит, гидрогетит - до 10%) и глинисто-гидрослюдистые образования - 10-15% [8].

Была изучена сорбция в статическом варианте на природных образцах кварца, при соотношении минерал/раствор = 1:100. Было выявлено, что изотермы адсорбции Аи+, Ад+, Р1:2+, Р<^+ имеют классический Ёэнг-мюровский вид и степень поглощения БМ » 50%. Для Аи3+ степень адсорбции увеличивалась до ~ 80%, вследствие более высокого электрического заряда комплексного иона золота. В области низких концентраций БМ на гидратированных образцах кварца наблюдаются максимумы адсорбции (перегибы на графике) в области концентраций ~ 1 г/т. Это происходит вследствие различной энергети-

ки адсорбционных центров «сухого» кварца [=Б1-О]- и гидратированного [=БЮИ], которые не являются энергетически равноценными.

Все выявленные рудные залежи в фангломератах расположены на контакте с рудными телами фундамента. По форме залегания это лентовидные уплощенные, местами с корытообразными раздувами, этажно расположенные тела, часто перекрывающие друг друга в плане и быстро выклинивающиеся на удалении от коренных источников. Струйное лентовидное и линзообразное, повторяющее погребенный рельеф, распределение рудных обломков свидетельствует о присутствии гравитационной сортировки гидрохимических ореолов рассеивания рудных тел, оконтуренных водоразделами. Возраст этих отложений по результатам спорово-пыльцевого анализа датируется верхами нижнего мела [8].

Окисленные формы БМ имеют свою окраску: ион Ад+ имеет окраску от белого до черно-коричневого, ион Аи+ имеет синюю и фиолетовую окраску, ион Аи3+ имеет желто-бурую окраску, ион Р1:2+ имеет темно-бурую окраску, ион Р<^+ имеет вишневую окраску. С увеличением концентрации ионов, как в растворах, так и в твердой фазе интенсивность окраски усиливается. Кроме того, в восстановительной среде образуются мелкодисперсные частицы металлического золота, поверхность которых покрыта оксидной пленкой, состоящей из 2-3 слоев атомов ионного золота (Аи3+, Аи+) и кислорода (О2-, [О2]2-), которые также окрашены в зависимости от толщины пленки и имеют все оттенки цветового спектра от фиолетовых до красных и черных включительно. Собственную окраску ионов БМ усиливают также хромофорные группы. В природной среде они имеют как органическое, так и неорганическое

происхождение. Ионы сопутствующих основных примесных «неблагородных» элементов также окрашены и важнейшими из них являются Бе2+ и Бе3+ которые создают окраску от желто-зеленых до красно-бурых оттенков. Как «сухие», так и гидратированные формы кварца и минералов, содержащих группу БЮ2, являются для ионов БМ геохимическими барьерами, имеющими определенную сорбционную емкость на активированных центрах адсорбции. При изменении физико-химических показателей среды (давление, температура, кислотно-основной и окислительно-восстановительные потенциалы) эти центры могут стать зародышами кри-сталообразования в процессе роста минералов самородного золота. Образующиеся, таким образом, коллоидные микродисперсные частицы минералов самородного золота имеют собственную окраску в зависимости от своих геометрических размеров во всем диапазоне видимого спектра.

Состав обломков горных пород также влияет на окраску и косвенно указывает на условия осадконакопле-ния. Там где фангломераты имеют красноватый облик - в обломочной фракции присутствует значительная доля глыб и щебня гранитного состава формировавшегося в условиях суши. В разновидностях зеленоватых тонов, преобладают вулканиты, окраска которых указывает на формирование осадконакопления в закисной водной среде, которым соответствовали затопленные пониженные участки древнего рельефа. Везде, где фангломераты в значимых количествах (свыше 5%) содержат обломки рудного кварца и кварцевых метасоматитов для них характерно присутствие фиолетового, сиреневого или вишневого оттенков, что вероятно обусловлено наличием буро-красного охристого материала в полостях выщелачивания кремнезема [8].

По вещественному составу руды Покровского месторождения относятся к близповерхностной убогосуль-фидной формации, с концентрациями сульфидов 0,5-2% и подразделяются на первичные (~60%), существующие в восстановительных условиях и окисленные (~40%), залегающие в зоне окисления. По химическому составу - относятся к алюмосиликатному типу руд со следующими концентрациями компонентов: БЮ2 - (75-78%), А12О3 - (7-10%), СаО - (0,5-2%). По минеральному составу - кварц (55-60%), полевые шпаты (15-19%), серицит и каолинит (8-10%), карбонаты (1-3%), сульфиды (0,5-2%), обломки и сростки (10-12%). Ценными элементами в рудах являются золото и попутно извлекаемое серебро. Золото ассоциировано с проявлениями кварца. Наиболее простой метод извлечения золота - прямое цианирование в варианте кучного щелочного выщелачивания. Основной мешающий компонент для процесса цианирования - глина. Преодолевают мешающее воздействие глины способом предварительного комкования обогащенной руды. Степень извлечения золота для этого процесса 85-93% [9]. Реагенты и продукты реакций, получающиеся в результате процесса цианирования, загрязняют природную среду и превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ, для населенных пунктов. Поэтому данное производство вынесено за пределы селитебных территорий и отработка месторождения осуществляется вахтовым способом. При этом осуществляется мониторинг за качеством земель, лесных и водных ресурсов, связанных с воздействием этого промышленного объекта на природную среду [10].

Окисленные руды отличаются от первичных большей химической пре-образованностью, легкостью техноло-

гического передела и требуют меньших затрат энергии при его осуществлении. Окисленная форма золота химически активней металлической формы, легко вступает в химические взаимодействия и имеет степени извлечения золота 95-99% как для простого метода прямого цианирования [11], так и для промышленных схем тиокарбамидного выщелачивания, призванных заменить классические цианидные способы. Преимуществом тиокарбамидных способов переработки является значительное снижение химической «упорности» сульфидных и арсенопиритных золотосодержащих руд и концентратов, включая золотосодержащие хвосты и промышленные продукты, переработанные по комбинированным технологиям. Тиокарбамидный процесс извлечения золота обладает рядом достоинств: малой токсичностью, высокой избирательностью по отношению к БМ, кинетической активностью и возможностью производства в промышленном масштабе. Способ может рассматриваться в качестве эффективного для гидрометаллургического производства золота и серебра из отдельных категорий руд сложного вещественного состава, переработка которых не может быть осуществлена цианированием с приемлемыми экономическими показателями [12].

Заключение

Для золота многими исследователями (М.Н. Альбов, Ю.П. Ивенсен, Г. Шнейдерхен и др.) были открыты и описаны случаи укрупнения выделений минералов самородного золота, образования фаз высокопробного самородного золота, пленок высокопробного золота на минералах БМ вплоть до восстановления рудонос-ности на отработанных месторождениях. Предположения об экзогенном характере генезисов этих процессов

находят в наши дни подтверждения как в науке при использовании современных методов исследования, так и в промышленности при эксплуатации золоторудных месторождений.

Вывод

Новый промышленно-генетиче-ский вид золоторудной минерализации на Покровском месторождении Приамурья относится к типу окисленных руд, связан с миграцией ионных

форм благородных металлов в гидрохимических ореолах рассеивания рудных тел и их восстановлением на силикатных адсорбционных геохимических барьерах. Окисленные руды отличаются от первичных глубиной химических преобразований, легкостью технологического передела и высокими степенями добычи золота, приближающимися к практически полному извлечению 100%.

1. Радомский С.М., Радомская В.И., Моисеенко Н.В., Моисеенко В.Г. Благородные металлы в ландшафтах Амуро-Зейской равнины Приамурья // Доклады Академии наук. - 2008. Т. 422. - № 5. - C. 665-667.

2. Радомский С.М., Радомская В.И. Параметры процесса минералообразова-ния золота на Покровском золоторудном месторождении Приамурья // Естественные и технические науки. - 2011. - № 1. -С. 129-132.

3. Радомский С.М., Радомская В.И. Соотношение ионных и металлических форм благородных металлов на золотосеребря-ном месторождении Покровское (Верхнее Приамурье) // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2013. - № 1. -С. 128-134.

4. Мельников А.В., Радомский С.М., Моисеенко В.Г., Мельников В.Д. Новые сведения по платиноносности гидротерма-литовых формаций Верхнего Приамурья // Доклады Академии наук. - 2007. Т. 417, № 2. - С. 236-238.

5. Радомская В.И., Радомский С.М., Пискунов Ю.Г., Куимова Н.Г. Биогеохимия благородных металлов в водотоках реки Амур // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. -2005. - № 4. - С. 317-322.

6. Радомский С.М., Радомская В.И., Мо-исеенко Н.В., Моисеенко В.Г. Наночастицы благородных металлов в торфе Верхнего и Среднего Приамурья // Доклады Академии наук. - 2009. Т. 426, № 2. C. 232-234.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

7. Радомский С.М., Радомская В.И. Подвижные формы благородных металлов в рыхлых отложениях Покровского золоторудного месторождения (Верхнее Приамурье) // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2014. - № 1. - С. 354-360.

8. Дюжев С. В. Новый промышленно-генетический тип золотого оруденения на флангах Покровского рудного поля (Приамурье) // Вопросы геологии и освоения природных ресурсов Восточной Азии: Вторая Всероссийская науч. конф.: сб. докладов. Благовещенск: ИГиП ДВО РАН, 2012. -С. 92-94.

9. Радомская В.И., Радомский С.М., Лосева О.В. Применение тиомочевины для концентрирования золота из вторичного сырья // Вестник ДВО РАН. - 2004. - № 1. С. 80-86.

10. Доровских В.А., Заболотских Т.В., Мусина С. А., Радомская В.И., Радомский С.М. Микроэлементы в экосистемах Приамурья. Благовещенск: АГМА, 2006. -155 с.

11. Радомская В.И., Радомский С.М. Окисленная форма золота на Покровском золоторудном месторождении Приамурья // Ученые записки Казанского государственного университета. Серия естественные науки. - 2011. Т. 153, кн. 1. - С. 225-229.

12. Радомская В.И., Радомский С.М., Павлова Л.М. Условия применения технологий тиокарбамидного выщелачивания золота и серебра // Георесурсы. - 2013. Т. 55, № 5. - С. 22-27. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ_

Радомский Сергей Михайлович - кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: [email protected], Институт геологии и природопользования ДВО РАН.

UDC 550,424

OXIDIZED ORES OF POKROVSKOE GOLD DEPOSIT (UPPER AMUR REGION)

Radomskii S.M., Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Leading Researcher, e-mail: [email protected],

Institute of Geology and Nature Management Far Eastern Branch Russian Academy of Sciences.

The new industrial-genetic form of ores was opened on Pokrovskiy gold-ore layer. These ores will lie on the flanks of ore field in the hydro chemical halo of scattering ore tel. They were formed on the natural quartz in the aqueous medium, during the vertical and horizontal migration of the ionic forms of gold and silver. Ores by the chemical composition are deeply transforming, painted and easily they are processed. The gold-bearing isolations relate to the type of the oxidized ores. Oxidized ores (40%) and primary ores (60%) of layer give by the direct cyanidation 85-93% gold, whereas during the cyanidation only of oxidized ores they obtain by 95-99% of gold.

Key words: geochemistry, thermodynamics, gold, silver, physical and chemical adsorptions, oxidized ores.

REFERENCES

1. Radomskij S.M., Radomskaja V.I., Moiseenko N.V., Moiseenko V.G. Doklady Akademii nauk, 2008, vol. 422, no 5, pp. 665-667.

2. Radomskij S.M., Radomskaja V.I. Estestvennye i tehnicheskie nauki, 2011, no 1, pp. 129-132.

3. Radomskij S.M., Radomskaja V.I. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2013, no 1, pp. 128-

4. Mel'nikov A.V., Radomskij S.M., Moiseenko V.G., Mel'nikov V.D. Doklady Akademii nauk, 2007, vol. 417, no 2, pp. 236-238.

5. Radomskaja V.I., Radomskij S.M., Piskunov Ju.G., Kuimova N.G. Geojekologija, inzhenernaja geologija, gidrogeologija, geokriologija, 2005, no 4, pp. 317-322.

6. Radomskij S.M., Radomskaja V.I., Moiseenko N.V., Moiseenko V.G. Doklady Akademii nauk, 2009, vol. 426, no 2. C. 232-234.

7. Radomskij S.M., Radomskaja V.I. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2014, no 1, pp. 354-

8. Djuzhev S.V. Voprosy geologii i osvoenija prirodnyh resursov Vostochnoj Azii: Vtoraja Vseroc. nauch. konf.: sb. dokladov (Questions of geology and assimilation natural resources of East Asia. Vtoraya Vseros. nauch. conf.: sb. doklady), Blagoveshchensk, IGiP DVO RAN, 2012, pp. 92-94.

9. Radomskaja V.I., Radomskij S.M., Loseva O.V. Vestnik DVO RAN, 2004, no 1. C. 80-86.

10. Dorovskih V.A., Zabolotskih T.V., Musina S.A., Radomskaja V.I., Radomskij S.M. Mikrojelementy v je-kosistemah Priamur'ja (Microelements in ecosystem of Amur Region), Blagoveshchensk, AGMA, 2006, 155 p.

11. Radomskaja V.I., Radomskij S.M. Okislennaja forma zolota na Pokrovskom zolotorudnom mestorozh-denii Priamur'ja (Oxcidated forms of gold in Pokrovka's gold-ore deposit of Amur Region), Uchenye zapiski Kazanskogo gosudarstvennogo universiteta. Serija estestvennye nauki, 2011, vol. 153, book. 1, pp. 225-229.

12. Radomskaja V.I., Radomskij S.M., Pavlova L.M. Georesursy, 2013, vol. 55, no 5, pp. 22-27.

134.

360.

G

Все примитивные теории заманчивы для необразованных людей. Поэтому их следует тщательно проверять.