О направленном формировании месторождений на примере техногенных россыпей золота

Известия Тульского государственного университета Естественные науки. 2010. Вып. 1. С. 282-287

: НАУКИ о ЗЕМЛЕ :

УДК 553.087

О направленном формировании месторождений на примере техногенных

о 5к

россыпей золота *

В.А. Наумов, О.Б. Наумова

Аннотация. Показаны техногенные процессы, происходящие под влиянием гипергенеза в отвалах россыпей золота. Рассмотрена возможность направленного формирования концентраций и месторождений полезных ископаемых в техногенных отвалах.

Ключевые слова: техногенные отвалы, техногенные россыпи, техногенез, самородное золото.

С начала развития горного производства и создания техногенных отвалов человечество формировало различные залежи продуктов горного передела. При этом извлекалась лишь небольшая часть пригодного для использования сырья. В зависимости от технологии производства значительная часть полезных продуктов оставалась в недрах, не менее значительная часть полезных компонентов ввиду несовершенства технологических средств обогащения поступала в отвалы. В настоящее время эти отвалы горнорудных производств являются потенциальными месторождениями полезных ископаемых, из которых в обозримом будущем могут быть извлечены полезные компоненты. Таким образом, при разработке месторождений в недрах человечество сохраняло часть полезных продуктов основного производства и, формируя отвалы, неосознанно создавало техногенные месторождения.

При формировании техногенных месторождений происходят геологические процессы, связанные с водным и воздушным преобразованием пород отвалов; гипергенным изменением состава пород, выведенных на дневную поверхность; новыми параметрами давления и температур. Изменяются окислительно-восстановительные и другие физико-химические условия среды (электрические, электромагнитные, гравитационные поля). На отвалы воздействуют поверхностные и подземные воды, атмосферные осадки и другие факторы.

Природные процессы, изменяющие породы и минералы в новых условиях и оказывающие негативное воздействие на окружающую среду, изучены на

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 10-05-96060).

угольных отвалах и продуктах разработки рудных объектов многими исследователями. Однако с другой стороны процессы гипергенного изменения пород и минералов могут быть рассмотрены как позитивный элемент направленного формирования тех или иных концентраций и даже месторождений полезных ископаемых. На сегодняшний день мы имеем немало примеров того, как на месте техногенных отвалов формируются техногенные месторождения того или иного сырья, имеющие важное народно-хозяйственное значение.

Так, при разложении сульфидов (пирита) угольных месторождений в современном аллювии рек формируются залежи железных руд (Кизелов-ский угольный бассейн, долина р. Косьвы). Гравийно-галечный и песчаный материал русловых отложений и глинистая часть пойменного аллювия в долине р. Косьвы ниже г. Губаха практически до самого устья обогащены гидрооксидами железа.

Интересные наблюдения сделаны нами для техногенных россыпей золота и платиноидов Урала. Эти россыпи рассматриваются нами как объекты неосознанного управления процессами концентрирования золота и платиноидов. В техногенных условиях свободное золото подвергается механической дифференциации, физико-химическим и биологическим процессам формирования и преобразования концентраций новообразованных агрегатов золота [1, 2]. Ведущая роль при направленном формировании техногенных россыпей принадлежит техногенным процессам. Техногенез здесь рассматривается как сжатый во времени и локализованный в пространстве гипергенез, проявляющийся в результате «реакции» поднятых из недр пород на новые условия среды, выражающийся в изменении их строения и состава, а также преобразовании полезных компонентов [3].

Процессы физико-химического преобразования вещественного состава россыпей (высвобождение зерен из глинистых агрегатов, сростков и др.) и золота (переход в коллоидное состояние, растворение и отложение, сорбция, замещение и др.), проявляющиеся при разработке золотосодержащих объектов, приводят к высвобождению и перераспределению концентраций тонкодисперсного золота на геохимических барьерах. Закономерности этих процессов детально не изучены. Вероятно положительное влияние органики и бактерий.

Изучение золотоносных фаз из техногенных россыпей и образований Урала показало, что повышение концентрации и новообразование золота происходит при разных условиях в течение короткого периода времени — 1-5 лет. Проведены наблюдения в одном из цехов шлихообогатительной установки (ШОУ) золотодобывающего прииска. Золото обрабатывалось кислотами в бетонном бункере. Происходило взаимодействие золотосодержащих растворов с карбонатной составляющей бетона. На карбонатном геохимическом барьере золото восстановилось до металлического. Стенки бункера интенсивно корродировались, за первый год работы при чистке бункера

извлечено несколько сотен граммов золота. При дальнейшей работе ШОУ такого количества золота в бункере не наблюдалось.

Изучены минералогические особенности техногенных частиц отвалов. В них часто встречаются медные проволочки с диаметром от 0,5 до 2 мм. Оказалось, что очень часто наблюдается замещение золотом поверхности медной проволоки. Доля золота оставляет до 50 % массы. Следует отметить, что такой процесс замещения не является минералогической редкостью, а носит достаточно устойчивый массовый характер.

Повышенную золотоносность свинцовой дроби и минералов, генетически связанных со свинцом, отмечали многие исследователи. Содержание золота в дроби достигает 20 кг/т. Нами установлены вторичные минералы свинца в ажурной золотой матрице [2] , где весовая доля золота составляет не менее 20%.

Частицы золота из техногенных отвалов изучены на электронном микроскопе «Jeols-35». Установлено, что процессы преобразования золота могут приводить как к укрупнению, так и к измельчению зерен. Основным механизмом укрупнения зерен является их цементация пленками ртутной амальгамы, где в единый агрегат «спаяны» зерна с разной пробностью. На поверхности зерен часто встречаются наросты и новообразования, фиксируемые под сканирующим микроскопом (рис.). При этом видны участки послойных новообразований микронных размеров. На зернах платиноидов отмечены новообразования KCl в виде параллелепипедов и кубов, встречаются участки зонального травления.

Обратный процесс — диспергация зерен золота при техногенезе — происходит на разных стадиях формирования и разрушения амальгамных пленок вокруг зерен золота. Неоднородности агрегатов золота выражаются в появлении пористых агрегатов золота микронного размера, отличающихся по составу от более крупной матрицы, это заметно в высокортутистых амальгамах. Низкортутистые амальгамные каймы на частицах золота с размерами зерен от более 10 до менее 1 мкм являются зернистыми. Очевидно, что при минимальном механическом воздействии такие каймы будут разрушаться, увеличивая долю тонкого золота с размером частиц, в основном, менее 10 мкм. То же самое можно сказать и о каймах «ржавого золота». Изучение тонкой фракции золота размером 10-50 мкм показало, что его большая часть аналогична «ржавому золоту» кайм и «псевдоморфоз» по исходным зернам россыпного золота. Они представляют собой корочковидные, гроздьевидные агрегаты более мелких частиц, размер которых часто не превышает 1 мкм, что позволяет предполагать существование и еще боле мелких частиц свободного золота.

На других зернах золота и платиноидов констатированы следы выщелачивания. Из амальгамированных зерен и агрегатов после удаления ртути высвобождаются пористые ажурные агрегаты «нового» хрупкого золота (рис.).

Процессы техногенного преобразования золота показывают возможность управления ими. Это создает возможность создания новых технологий про-

Золото из техногенных отвалов р. Кытлым (Свердловская область): а, б — общий вид зерен, в, г — новообразования на поверхности золота. Увеличение количества раз: а — 200; б — 1500; в — 12000; г — 1600

мышленного извлечения золота. Кроме того, эти процессы важно учитывать при известных способах разработки техногенных месторождений, поскольку в процессе преобразования частиц благородных металлов изменяются их физические и технологические свойства. Снижается обогатимость и возникают определенные трудности получения концентратов и выделения шлихового металла традиционными гравитационными способами.

При техногенезе изменяется крупность зерен, их средняя плотность и относительная площадь поверхности. При новообразовании и выщелачивании частиц металлов увеличивается их микропористость. Ажурный, губчатый характер новообразований, наличие многочисленных мелких полостей и трещин неизбежно снижают средний плотность зерен, а образующаяся зернистая, дендритовидная поверхность имеет значительно большую площадь по отношению к площади поверхности массивных зерен россыпного золота. В результате снижается смачиваемость зерен водой и уменьшается их гидравлическая крупность.

При естественном выделении ртути из амальгамированных частиц золота в кислой среде, какой обычно является вода техногенных отвалов, на их поверхности образуются темные пленки, корочки оксидов, гидрооксидов железа и другие соединения. Наличие в отвалах крупных тяжелых частиц с высокой гидравлической крупностью (магнетит, хромит, киноварь, свинцовая дробь и др.) способствует вытеснению зерен золота и платиноидов из

концентрата при шлюзовой схеме обогащения песков и поступлению их в отвал.

Часть зерен золота из-за пленок оксидов и гидрооксидов железа приобретает сильно- и слабомагнитные свойства, что также способствует их поступлению в отвал. Определенная часть крупных частиц и микросамородков, находящихся в отвалах, представлена сростками с кварцем и другими минералами.

Таким образом, рассмотренные нами процессы формирования повышенных концентраций на примере техногенных россыпей золота служат методологической базой для обоснования принципиальной возможности управления концентрациями и направленного формирования месторождений. Полагаем, что разработка рассматриваемой концепции применительно к другим типам объектов и месторождений позволит расширить перспективы и сферы развития геологической науки.

Список литературы

1. Наумов В.А. Особенности формирования и распределения благородных металлов в техногенных россыпях и отвалах Урала // Горный журнал. Екатеринбург. 1994. №8. С.39-50.

2. Генералов. М.Е., Наумов В.А. Преобразование золота в техногенных россыпях и отвалах Урала // Уральский геологический журнал. 1998. №4. С.19-56.

3. Наумов В.А., Наумова О.Б. О направленном формировании россыпных месторождений золота (постановка проблемы) // Важнейшие промышленные типы россыпей и месторождений кор выветривания, технология оценки и освоения: матер. XI Межд. совещ. / Москва-Дубна, 1997. С.150.

Наумов Владимир Александрович (naumov@psu.ru), к.г.-м.н, доцент, директор, Естественно-научный институт Пермского государственного университета.

Наумова Оксана Борисовна (poisk@psu.ru), д.г.-м.н., доцент, зав. кафедрой, кафедра поисков и разведки полезных ископаемых, Пермский государственный университет.

About directed formation of deposits on example of technogenic gold placers

V.A. Naumov, O.B. Naumova

Abstract. Technogenic processes, going under influence of hypergenesis in tailings of placer deposits were shown. Possibility of directed formation concentrates and mineral deposits in technogenic dumps was observed.

Keywords : technogenic dumps, technogenic placers, technogenesis, native gold.

Naumov Vladimir (naumov@psu.ru), candidate of geological-mineralogical sciences, associate professor, director, Natural-Science Institute of Perm State University.

Naumova Oksana (poisk@psu.ru), doctor of geological-mineralogical sciences, head of department, department of searching and prospecting minerals, Perm State University.

Поступила 15.10.2009