Исследования вещественного состава на примере упорных золотосодержащих руд Верхне-Алиинского месторождения

Никанюк Т.С., младший научный сотрудник лаборатории обогащения руд, отдел обогащения минерального сырья АО "Иргиредмет"

Запасы легкообогатимых золотосодержащих руд в общем балансе минерально-сырьевой базы истощаются, возрастают объемы добычи сложных в переработке упорных руд. Чтобы понять причины упорности сырья, разработать подходящий способ его обогащения и извлечения ценного компонента, необходимо проанализировать вещество, в котором находится золото, установить его размерность и ассоциации.

Верхне-Алиинское месторождение

Исследования были проведены на материале проб упорных золотосодержащих руд Верхне-Алиинского месторождения, расположенного на территории Балейского района Забайкальского края, в 30 км восточнее г. Балея (рис. 1).

Месторождение локализовано в монцонит-гранодиорит порфирах ундинского комплекса; золотая минерализация проявлена кварц-сульфидными жилами.

Рисунок 1. Верхне-Алиинское золоторудное месторождение расположено в Забайкальском крае, в 30 км восточнее г. Балея

Объект был разведан в 1980 году Казаковской геологоразведочной экспедицией, до 1986 года проводились предварительная разведка и подсчет запасов. В 2005 году лицензию на разведку и добычу полезных ископаемых месторождения через аукцион получила ЗРК "Омчак", которая заплатила за объект 60 млн рублей.

К 2012 году были проведены необходимые работы, подготовлено технико-экономическое обоснование постоянных разведочных кондиций, получено положительное заключение ФАУ "Главгосэкспертиза России" на технический проект, согласована документация.

Летом 2016 года компания приступила к вскрытию запасов подземным способом, а несколько позже – к строительству главного корпуса обогатительной фабрики, которая была введена в эксплуатацию в ноябре 2020 года.

Согласно последним данным, годовая производительность Верхне-Алиинского горно-обогатительного комбината составляет около 200 тыс. т руды, добыча золота – 1,48 т, серебра – 2,11 т (2022).

Пробы с Верхне-Алиинского месторождения поступали в АО "Иргиредмет" с 2007 года. Институтом была проведена большая исследовательская работа по изучению вещественного состава разных участков, рудных тел и типов руды.

Химический и минералогический анализ

Наиболее представительной пробой руды Верхне-Алиинского месторождения являлась малая технологическая проба (МТП-35) массой 30 кг. Она имела сульфидно-кварцевый состав с сульфидизированными березитами по монцонитам, характеризовала золото-сульфидно-кварцевый тип рудных тел "Владимирская", "Майская-1", "Зона Главная", "Зона 5". Среднее расчетное содержание золота в пробе составило 7,56 г/т, серебра – 4,87 г/т.

Для изучения химического состава пробы были выполнены количественный рентгенофлуоресцентный, атомно-абсорбционный и гравиметрический анализы, анализ методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС). Массовая доля углерода общего и органического установлена методом инфракрасной абсорбции. Содержание золота рассчитывалось по данным пробирного анализа, серебра – атомно-абсорбционного анализа (табл. 1).

Таблица 1. Химический состав пробы руды

Степень окисления пробы руды по железу составила 29 %. В соответствии с классификацией она была отнесена к смешанному типу.

Основным ценным компонентом являлось золото: его содержание в поступившей пробе оценивалось в 8,05 г/т. Содержание попутно извлекаемого серебра составило 9,4 г/т.

Был проведен рентгеноструктурный фазовый (дифрактометрический) анализ с помощью аппарата XRD-6000 (Shimadzu, Cu-фильтрованное излучение) для определения качественного минерального состава пробы. Согласно его результатам, основными минералами с кристаллическим строением являлись кварц, калиевый полевой шпат, плагиоклаз, диопсид, слюдисто-гидрослюдистые образования, хлорит, амфибол, пирит, арсенопирит.

Качественное исследование было дополнено количественным минералогическим анализом на материале крупностью минус 1,0 мм.

Также использовался метод селективного растворения вторичных образований железа в щавелевой кислоте и карбонатов в уксусной кислоте. Нерастворимые остатки проб расситовывали на классы крупности от минус 1,0 до минус 0,05 мм и фракционировали в тяжелой жидкости (бромоформ, плотность – 2,9 г/см³). Результаты минералогических исследований, скорректированные с данными химического анализа, представлены в табл. 2.

Таблица 2. Минеральный состав проб руды

Как видно из табл. 2, проба руды состояла в основном из полевых шпатов (35,0 %) и кварца (26,3 %). Также в ней было зафиксировано значительное количество пироксенов, представленных группой диопсида (12 %), в меньшем количестве присутствовали слюдисто-гидрослюдистые образования (11 %). В небольшой доле выявлены хлориты (3,0 %), карбонаты (2,3 %) и амфиболы (2,0 %).

Основными рудными минералами являлись гидроксиды железа и сульфиды (6,7 %), главным образом пирит (3,4 %) и арсенопирит (2,3 %). Массовая доля халькопирита и пирротина составила по 0,5 %, галенит и сфалерит присутствовали в единичных знаках. Исходя из полученных результатов, проба руды была отнесена к умеренно сульфидному типу.

На пирит пришлось около 51 % от общей доли сульфидов в пробе. Размер основной массы зерен сульфидов колебался от 0,1 до 0,16 мм, в отдельных случаях достигая 0,5–1,0 мм. Они имели нечеткую кубическую форму со свойственной пириту штриховкой на гранях кубиков. Минерал характеризовался светлым латунно-желтым цветом и сильным металлическим блеском. Сульфиды железа фиксировались в сростках с арсенопиритом и пирротином.

Арсенопирит (34 % от общей массы сульфидов) присутствовал в пробе в виде нечетких шестоватых, ромбовидных и игольчатых кристаллов. Размер зерен варьировался от 0,5–1,0 до 0,05 мм.

Ко вторичным образованиям Fe относились гетит, лимонит и гидрогетит. Количество гипергенных образований железа составило 1,7 %; они проявлялись в виде охр и корочек на зернах минералов.

Характеристика золота

Изучение характеристик золота в пробе руды проводилось на основании исследования гравитационных концентратов. Металл в них присутствовал в самородном виде, других минеральных форм не обнаружено.

Установлено, что золото в руде ассоциировалось главным образом с кварцем, сульфидами железа и мышьяка, гидроксидами железа. Крупные золотины имели в основном удлиненно-неправильную, уплощенную, реже комковидно-неправильную и ажурную формы. Преобладал металл тусклого цвета с грязно-желтым оттенком.

Пробность, по данным атомно-абсорбционного анализа, составила 870–848 единиц; таким образом, золото было охарактеризовано как умеренно высокопробное.

Гранулометрический состав золота определялся на материале продуктов гравитационного обогащения при последовательном понижении крупности измельчения навески массой 2,2 кг. Установлено (табл. 3), что основная масса золота (75,4 %) была представлена мелкими и тонкими золотинами класса крупности минус 0,07 мм.

Таблица 3. Гранулометрический состав золота в пробе руды

Массовая доля золота, классифицированного как крупное (класс крупности +0,074 мм), составила 24,6 % от общего содержания драгоценного металла. Основная доля крупного золота (19,8 %) была достаточно равномерно распределена по классам крупности от минус 0,5 до 0,10 мм. На долю Au, представленного золотинами размером минус 1,0+0,5 мм, пришлось 1,1 %.

Для изучения тонкого и тонкодисперсного золота на исходной руде был выполнен сцинтилляционный анализ, показывающий распределение Au по интервалам от 3 до 25 мкм (табл. 4). Содержание золота данной крупности составило 1,5 г/т, то есть 18,6 % от общего содержания драгоценного металла в пробе руды.

Таблица 4. Распределение тонкодисперсного золота по интервалам крупности

В соответствии с данными табл. 4 основная масса тонкого и тонкодисперсного золота (15,0 %) была представлена частицами размером 15–25 мкм.

На рис. 2 показаны форма крупных золотин, характер их поверхности и срастаний.

Рисунок 2. Слева: форма и характер поверхности золотин в сростках с кварцем (класс крупности – минус 1,0+0,5 мм; гравиоконцентрат; увеличение – 70 раз); в центре: золотины в корках и пленках гидроксидов железа и в сростках с кварцем (класс крупности – минус 0,5+0,25 мм; гравиоконцентрат; увеличение – 55 раз); справа: форма и состояние поверхности золотин (класс крупности – минус 0,16+0,1 мм; гравиоконцентрат; увеличение – 80 раз)

Для определения содержания золота в основных сульфидах – пирите и арсенопирите – была проанализирована выборка данных минералов (рис. 3). По результатам атомно-абсорбционного анализа, содержание драгоценного металла в сульфидах составило 35,5 г/т.

Рисунок 3. Выборка монофракции арсенопирита и пирита из гравиоконцентрата (увеличение – 25 раз)

Рациональный анализ

Рациональный анализ пробы исходной руды на золото выполнен по методике, используемой АО "Иргиредмет", на навеске массой 1 кг и крупностью минус 2,0 мм.

По результатам анализа, были выявлены следующие формы нахождения золота:

• свободное (извлекаемое амальгамацией);
• в виде сростков с рудными и породообразующими компонентами (цианируемое);
• извлекаемое цианированием после обработки соляной и азотной кислотами;
• извлекаемое цианированием после окислительно-восстановительного обжига (для вскрытия золота в сульфидах и породообразующих минералах);
• тонковкрапленное в породообразующие минералы.

С целью уточнения вскрываемости золота была проведена стадиальная амальгамация при последовательном понижении крупности материала – от минус 2,0 мм до 95 % класса минус 0,071 мм. Операция цианирования проведена в присутствии сорбента (смолы АМ-2Б).

Результаты рационального анализа (табл. 5) показали, что основная масса золота находилась в свободном виде (извлекаемом амальгамацией) – 70,5 %. На долю золота в сростках пришлось 17,9 %. Общая доля золота, извлекаемого цианированием, составила 88,4 %, поэтому проба были признана достаточно упорной по отношению к цианистому процессу.

Таблица 5. Результаты рационального анализа на золото

Установлено, что в упорной, не доступной цианированию форме находилось 11,6 % золота. В основном оно ассоциировалось с тонкими сульфидами, заключенными в породообразующих минералах (4,1 %); по 2,7 % приходилось на металл, ассоциируемый с комплексом минералов, растворимых в соляной кислоте (оксидами и гидроксидами железа, карбонатами, хлоритами), и тонковкрапленный в породообразующие минералы; остальные 2,1 % – это золото, извлекаемое цианированием после обработки в HNO₃.

Выводы

1. Проба руды относилась к золото-кварцевому умеренно сульфидному типу. По степени окисления (29,0 %) она классифицировалась как смешанная, близкая к первичным рудам.
2. Руда сложена в основном оксидом кремния (62,4 %), рудообразующие компоненты представлены главным образом железом (5,05 %), практически половина которого присутствует в сульфидной форме. Массовая доля мышьяка – на уровне 1,3 %. Доля общей серы – 2,68 %; она полностью находится в сульфидной форме. Массовые доли меди и свинца не превышают 0,2 и 0,1 % соответственно. Остальные цветные металлы присутствуют в сотых и тысячных долях процента.
3. Проба руды на 35,0 % состояла из полевых шпатов и на 26,3 % из кварца. Суммарная массовая доля сульфидов – 6,7 %. Основными сульфидными минералами являлись пирит (3,4 %) и арсенопирит (2,3 %), в меньшей степени были развиты халькопирит (0,5 %) и пирротин (0,5 %). Галенит и сфалерит зафиксированы в редких зернах.
4. Содержание золота в пробе руды – 8,04 %. Золото самородное, умеренно высокопробное. По размеру золотин, 24,6 % золота было отнесено к крупному, 75,4 % – мелкому и тонкому классам.
5. На долю тонкого и тонкодисперсного золота (от 25 мкм и менее) пришлось 18,6 % от общего содержания драгоценного металла. Основная масса тонкодисперсных золотин (15 %) была сосредоточена в диапазоне 15–25 мкм.
6. По данным атомно-абсорбционного анализа, содержание золота в сульфидах составило 35,5 г/т, то есть 30 % от общего содержания в пробе.
7. По данным рационального анализа, основная масса золота – 88,4 % – находилась в цианируемой форме, из них доля свободного золота составила 70,5 %; в упорной форме присутствовало 11,6 % золота.
8. Основной причиной упорности являлась тесная ассоциация золота с сульфидами, блокированными породообразующими минералами.