CC BY
60
КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЫРЬЯ
© Т.Н. Гзогян, Н.Д. Мельникова, 2001
УДК 622.354.6/.342.1
Т.Н. Гзогян, Н.Д. Мельникова
ПОИСКИ НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ СЫРЬЯ: ЕСТЬ ЛИ ЗОЛОТО НА МИХАЙЛОВКЕ?
Ж
елезистые кварциты докембрий-ского возраста являются специфическими железными рудами. Они не имеют аналогов в истории развития земли в более поздние геологические эпохи. Докембрийские железные руды обнаружены почти на всех материках земного шара, и многие страны используют их в качестве источника для получения железорудных концентратов. В геохимическом отношении им не свойственно накопление ряда определенных элементов, хотя в отдельных случаях на некоторых месторождениях отмечены повышенные количества редких и рассеянных элементов.
Рациональный подход к комплексному использованию недр диктует необходимость наиболее полного извлечения всех полезных компонентов из перерабатываемого сырья. При эксплуатации месторождений железистых кварцитов перерабатываются огромные объемы рудной массы, проходящей стадии дробления и измельчения, что делает удобным попутное извлечение компонентов из уже подготовленного материала.
Вопрос о возможной золотоносности железистых кварцитов возник не случайно. Во многих докембрийских железорудных провинциях в железистых кварцитах отмечены повышенные кон-
центрации золота, на некоторых месторождениях даже ведется попутная добыча металла. В частности, известно месторождение Гейта (Танзания), где в железистых кварцитах с более поздней пиритизацией связано золото, очень мелкое, средние содержания которого на разных горизонтах составляют 6,4-14 г/т, в зоне окисления
- даже выше.
На Бразильском щите в железистых кварцитах нижнего палеозоя также отмечены эксплуатируемые месторождения золота с содержанием 9 г/т, приуроченные к кварц-сидеритовым прослоям. Более высокие содержания золота локализуются в зонах окисления железистых кварцитов, состоящих из рыхлых железных руд. В обоих случаях намечается пространственная и, возможно, генетическая связь с дайками и вулканитами основного состава [1]. Промышленные концентрации золота (до 28 г/т) в Ранде (ЮАР) также связаны с сульфидизированными горизонтами железистых кварцитов. Кроме вышеперечисленного, можно назвать золотоносные железистые итабириты и кварциты Зимбабве, Ганы, Бразилии, Австралии и Канады, а также углистые и железистые филлиты и песчаники Сибири. Следует подчеркнуть, что широко распространенные на щитах древние залежи железистых кварцитов являются наиболее перспективными потенциаль-
ными объектами для обнаружения крупных запасов золота. Это вытекает прежде всего из повышенной золотоносности ультра-основных - основных пород, предположительно наиболее распространенных в древнейшие геологические эпохи. При их разрушении возможно высвобождение значительного количества железа и, вероятно, золота. Интенсивный палеовулканизам в ранние геологические периоды формирования Земли также мог быть причиной образования железистых кварцитов с весьма неравномерным распределением в них золота [2].
На территории бывшего Союза наиболее изучена золотоносность железистых кварцитов Кривого Рога, генезис ее предполагается двоякий: с гипогенной гидротер-мально-метаморфогенной минерализацией и в связи с гипергенным перераспределением золота в корах выветривания. В мартитовых и магнетитовых рудах (Кривой Рог) содержится 0,6-0,8 г/т, в зонах гидротермальной минерализации с сульфидами - 1,55 г/т, в обохренных породах зоны выветривания накапливается до 7,1 г/т золота (среднее - 1,0 г/т) [3].
Железистые кварциты КМА по своей геотектонической позиции и времени образования коррелируют с зарубежными железорудными формациями (таконитами и ита-биритами) и являются в некоторых случаях золотоносными. К изучению золотоносности железистых кварцитов КМА исследователи обращались неоднократно, большой объем выполнен сотрудниками ТулНИГП (г. Тула) по Лебединскому, Стойленскому, Ко-робкинскому, Михайловскому месторождениям. Большой вклад в изучение золотоносности данного региона внес А.Н. Шелехов [4], он исследовал рудоносность различных структурных ярусов, проследил зависимость оруденения от литолого-фациальной принадлеж-
ности пород, увязал рудопроявле-ния золота с тектоникой, магматической деятельностью и наложенными процессами. Он предположил возможность существования в исследуемом регионе нескольких продуктивных формаций: древних золотоносных конгломератов (архей), золото-сульфидно-кварцевой (наибо-лее распространенной), золото-
сульфидной и скарновой. В конгломератах установлено кластоген-ное золото совместно с сульфидами от следов до 3,4 г/т, в редких случаях - до 10 г/т. Золото в кварцитах автор в основном связывает с минералами полиметаллической ассоциации, одним из благоприятных факторов оруденения является наличие мощных зон разломов с наложенными гидротермальными изменениями. Не менее важным является пространственная и, возможно, генетическая связь с дайками и интрузиями различного состава. Наиболее развитая на КМА минерализация содержит 0,1
- 0,3 г/т, чаще всего золото присутствует в гидротермальных кварцевых жилах совместно с ка-таклазированным кварцем, калиевым полевым шпатом, биотитом, пиритом, халькопиритом. Золото мелкое (5-10 мкм), высокопробное; иногда отмечается в виде тонкодисперсных включений в сульфидах.
Изучение геохимических особенностей золота, многообразие форм миграции и осаждения, его «многоликость», неоднократное перераспределение этого элемента в ходе геологической эволюции, а также «двойственность» поведения: способность к рассеянию в различных минералах и концентрирование в минеральной форме [2] - все это дает возможность наметить потенциально-
рудоносные зоны, но не дает (в данном конкретном случае для
КМА) однозначных ответов ни об источнике оруденения, ни о продуктивных ассоциациях, ни о ли-толого-фациальном контроле оруденения и т.д.
Вышеизложенное позволило наметить основные направления исследования:
1. Изучить зоны гидротер-мально-метаморфогенной проработки железистых кварцитов, зоны тектонических разломов, смятия, развития наложенных процессов, в частности, лиственитиза-ции, березитизации, пиритизации, окварцевания и т.д.
2. Исследовать имеющиеся в регионе площадные и линейные коры выветривания (или их реликты), так как в зоне развития инфильтрационных процессов происходит перераспределение элементов, и на геохимических барьерах может происходить осаждение золота;
3. Одновременно с процессами обогащения железных руд следует производить контроль хвостов и продуктов переработки на золото с целью определения наиболее распространенных форм его нахождения;
4. В связи с незначительным содержанием золота и его мелкими размерами в кварцитах требуется постановка концентрирования металла приемлемым технологическим способом и выбор наиболее чувствительного метода анализа.
Опыт изучения зон потенциальной золотоносности по шлифам, аншлифам и опробование этих зон для аналитического определения металла убедил в необходимости концентрирования золота методами технологии с последующим анализом полученных продуктов и пересчетом данных на сырье. Изучение значительного количества аншлифов не является убедительным,
экспрессным и дешевым способом для выявления золотой минерализации или продуктивной ассоциации, т.к. в случае наличия пылевидного золота размером в единицы и доли микрон или в виде включений в сульфидах (каковым оно встречается в кварцитах Михайловского месторождения) необходим трудоемкий процесс просмотра значительного количества полированных образцов. Анализ зон возможного оруденения на золото и сопутствующие
элементы дает разброс значений в содержании золота от «от-сут.» до единиц г/т*. Наиболее часто встречаемые значения содержания золота в зонах тектонического нарушения и наложенной сульфидной минерализации - от сотых до десятых долей г/т, редко
- до единиц г/т, во вмещающих кварцитах - от 0,00п до 0,0п г/т. Часто в кварцитах золото вовсе не обнаруживается. На основании данных полуколичественных спектральных анализов (выполненных в ЦНИГРИ и в ГГП «Воронежгео-логия) не удается однозначно выявить продуктивную геохимическую ассоциацию. И хотя наблюдается слабая значимая связь с халькофильными элементами, необходима более чувствительная аналитика для выявления элементов-индикаторов золотого оруденения.
Пробы, отобранные из неокис-ленных железистых кварцитов, зон измененных пород кор выветривания (остаточных богатых руд), продуктов обогащения (концентраты, хвосты) анализировались в различных организациях и различными методами: НИГП -Тула (про-бирным, пробирно-атомно-абсорбционным), Меха-нобр-инжиниринг - С.-Петербург (пробирным), ИГУ - Иркутск (сцинтилляционным), ИГЕМ-Москва (масс-спектрометри-
* Анализы на определение Аи выполнены в отделе аналитических исследований ЦНИГРИ (г. Москва) атомноабсорбционным методом анализа с предварительным экстрагированием золота в органическую фазу и термической атомиза-цией пробы в графитовой кювете с пределом обнаружения 0,001 г/т.
ческим), ЦНИГРИ - Москва (атомно-абсорбционным).
Проанализированные различными методами пробы (отобраны в различное время и различающиеся по составу) показали, что в исходном сырье содержание золота изменяется от тысячных до десятых долей г/т, редко - до единиц г/т. Средние значения - 0,01-0,03 г/т [5]. В результате гипергенного выветривания существенного концентрирования золота не происходит, максимальные содержания (0,1-0,3 г/т) приурочены к зоне развития гидроокислов, которые являются сорбентами для многих металлов.
В результате обогащения кварцитов методом мокрой магнитной сепарации получены продукты -магнетитовый концентрат и хвосты, в последние уходят гематит и нерудные минералы. Более высокие содержания золота связаны с хвостами - максимум содержаний 0,1-0,3 г/т (среднее - 0,042 г/т [5], где присутствие золота чаще всего связывается с пиритом.
Все полученные данные имеют некоторый разброс значений, однако едины в одном - они не дают высоких значений содержания золота, укладываясь в основном в пределы 0,0п -0,п г/т, иногда -чуть шире (0,00п - п г/т). Разброс в пределах этих значений обусловлен несовершенством используемых методов анализа применительно к данному объекту, весьма неравномерным распределением золота как в различных типах железных руд, так и в пределах одной пробы (трудностью усреднения), методической сложностью анализа такого объекта (где содержание железа на 7 порядков превышает содержание золота, низкой чувствительностью применяемых методов анализа при незначительном содержании исследуемого элемента. Все сложности пробоподготовки и аналитики золота, обоснование кажущихся на первый взгляд противоречий по-
лученных результатов изложены в ряде публикаций [6,7].
Одним из важнейших направлений преодоления экономической проблемы извлечения драгметаллов является отказ от рутинной технологии, рассчитанной на практически исчезающую технологию крупнозернистого сырья. Необходимо переходить к новым, наукоемким процессам и аппаратам, новым технологиям, позволяющим извлекать тонкое золото. Испытание схем с флотационным извлечением или выщелачиванием невозможно в данном регионе из-за сложной экологической обстановки (хотя лабораторные исследования по гидрометаллургическому извлечению предпринималась). Попытки концентрирования золота из хвостов сепарации на материале потенциально-
рудоносных зон с использованием шлюзов, концентрационных столов, гравитационных концентраторов, позволяющих извлекать тонкое и мелкое золото, не дали ожидаемых результатов. И гематитовые и пиритовые концентраты оказались нестабильными по содержанию золота: от «пустых» до 0,1-0,3 г/т в продукте, при выходе его 3-7 %, что еще раз подчеркивает крайнюю неравномерность присутствия золота в кварцитах и требует как сгущения сети опробования, так и выбора оптимальных критериев поиска. Для повышения чувствительности определения были проведены опыты по тио-карбамидному и тиосульфатному выщелачиванию золота с последующей сорбцией на угле. Этот прием позволил обнаружить следы золота в некоторых пробах, однако, в этом случае сложно контролировать степень концентрирования элемента в пробе. Решение задачи эффективного поиска оруденения возможно при наличии более чувствительной аналитики с низким пределом обнаружения исследуемого эле-
мента. Поэтому на Михайловском ГОКе отказались от традиционного пробирного определения золота применительно к железистым кварцитам и от прямого определения золота атомно-
абсорбционным методом из-за низких содержаний элемента и мешающего влияния железа.
В аналитическом отделе ЦНИГРИ применительно к железистым кварцитам Михайловского месторождения была адаптирована методика атомноабсорбционного определения золота с предварительным концентрированием (использовние ди-фенилтиомочевины в качестве комплексообразователя и экстрагирование бутилацетатом) с электротермической атомизаци-ей в графитовой кювете при содержании золота в экстракте ниже 0,1 мкг/мл и атомизацией в пламени при содержании выше
0,1 мкг/мл.
Анализ более 200 проб, выполненных в ЦНИГРИ, подтвердил неравномерность присутствия золота в пробах: от «пустых» - ниже предела обнаружения, т.е. менее 0,001 г/т до 1-10 г/т. Анамально высоких значений не зафиксировано, содержание золота в большинстве из проанализированных проб укладывается в диапазон 0,1-0,01 г/т.
Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что золото в железистых кварцитах Михайловского железорудного месторождения есть, но распределено оно крайне неравномерно, локально, оно весьма мелкое (доли микрон и микроны), не извлекается гравитационными технологиями, является методически трудным объектом для аналитического определения, наиболее часто встречаемые содержания укладываются в диапазон 0,0п-0,п г/т. Не удалось однозначно установить источник золотого оруденения, фациаль-
ного или литологического контроля данной минерализации. Намечена тектоническая приуроченность золота к узлам пересечения линейных и оперяю-
щих разломов и слабая пространственная и генетическая связь с полиметаллической минерализацией.
Все это затрудняет переход от поисковых работ к прогнознооценочным и проведение технологических исследований.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шер С.Д. Металлогения золота (Евразия, Африка, Ю. Америка). - М.: Мир, 1974.
2. Юшко-Захарова О.Е., Иванов В.В., Соболева Л.Н. и др. Минералы благородных металлов: справочник. - М.: Недра, 1986.
3. Рожков И.С., Писемский Г.В., Ганжа Л.М. и др. О золотоносности железных руд Кривого Рога // ДАН СССР, 1971, т.196. № 4.
4. Шелехов А.Н. Особенности геологического строения и перспективы золотоносности Тим-Ястребовского грабен-синклинория КМА. - автореф. канд. дисс. к. г-м.н., М., 1975.
5. Петров С.В., Сентемова В.А. Благородные металлы в железистых кварцитах и возможность их извлечения // Обогащение руд, 1998, № 6.
6. Бадалов С.Т. Проблемы технологической геохимии // Обогащение руд, 2000, № 5.
7. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд.- Иркутск, 1999.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Гзогян Татьяна Николаевна — кандидат технических наук, Центральной технологической лаборатории, ОАО «Михайловский ГОК», г. Железногорск, Курская область.
Мельникова Надежда Дмитриевна — кандидат геолого-минералогических наук, инженер Центральной технологической лаборатории ОАО «Михайловский ГОК», г. Железногорск.
