Влияние методов отбора и анализа на оценку золотых запасов

Надежность оценки содержания благородных металлов в материалах составляет едва ли не основную проблему технико-экономической расчетов, предполагаемых к разработке проектов, действующих технологий и спорных ситуаций в межотраслевых отношениях при производстве конечных продуктов по кооперации [1].

На стадии оценки рудопроявлений отсутствие объективных данных о концентрации благородных металлов в рудах ведет к недооценке стоимости участка недр, в то же время, при их известных содержаниях и ресурсах, но без данных о форме их нахождения — нередко к их переоценке (из-за преобладания «упорного» — трудно вскрываемого золота и других металлов). В частности, по запасам накопленного металла хвостохранилища горно-обогатительных комбинатов (Гайского, Учалинского) могут сопоставляться с крупными месторождениями золота. В то же время до 87 % Au относится к его состоянию в невидимой (упорной) форме, чем объясняются технологические проблемы извлечения [2].

Одной из основных причин получения недостаточно достоверных данных при низких содержаниях компонентов является применение при анализе непредставительных навесок.

Можно оценить представительную навеску исходя из требований к точности опробования основываясь на следующих соображениях. Пусть в навеске массой m находится n частиц, содержащих определяемый элемент. Тогда стандартное отклонение δ, характеризующее рассеяние в числе частиц в разных навесках будет равно , а его относительное значение V = 1/. Число частиц в навеске можно оценить исходя из массовой доли элемента С, плотности частиц минерала d и их линейного размера a, как:

.

Отсюда следует, что минимальная представительная навеска, отвечающая заданным требования по точности пробоотбора V оказывается равной:

.

Если принять d=4 г/см³, С= 1 г/т и задать V=0,1, то при размере частиц минерала 10 мкм представительная навеска m_o будет равна 400 г. Таким образом, важным средством повышения достоверности определения компонентов при их концентрациях 1 г/т и ниже является применение при анализе больших навесок на уровне сотен граммов. Действительно, при максимальном размере частиц рудного материала 0.15–0.074 мм при неравномерно распределенном и крупноразмерном золоте оптимальная масса лабораторной пробы должна быть 2 кг, и дальнейшее ее сокращение не рекомендуют, так как доизмельчение, которое обычно применяют для уменьшения представительной навески, в случае свободного и ковкого золота оказывается не эффективным [3]. В пробирном анализе при содержаниях золота 1 г/т и менее рекомендуют использовать аналитическую навеску не менее 100 г.

Для примерной оценки возможных форм нахождения золота в сульфидах используются данные рационального вещественного (фазового) анализа (Лодейщиков, 1999), обычно используемого в отечественной практике оценки технологических свойств золотосодержащих руд и в настоящее время в полноформатном варианте выполняемого лишь единичными лабораториями страны для представительных навесок (1 кг) из технологических проб руд. В основе методики лежит различная химическая устойчивость форм золота, ассоциируемого с сульфидами и силикатами, при их растворении. Относительно крупное свободное золото извлекается из руды амальгамацией, мелкое самородное золото в тонких сростках с сульфидами — цианированием, тонкодисперсное (вероятно, в основном, структурно-связанное) золото в сульфидах извлекается цианированием после разложения нерастворенного цианидом остатка в азотной кислоте («упорное» золото). Описанный прием оценки форм нахождения золота имеет естественные ограничения, обусловленные тем, что степень химической экстракции золота определяется не только его минеральной формой и крупностью частиц, несущих металл, но и разной степенью доступности субмикроскопических выделений минералов золота для контакта с химическим реагентом, в частности в зависимости от наличия микронеоднородностей (пор, микротрещин, дефектов кристаллической решетки минерала-хозяина) в структуре вмещающих сульфидов и силикатов [4].

Таким образом, аналитические возможности исследований крайне затруднены заведомо неизвестным распределением фрагментов содержащих золото в общей массе материала. Это обусловливает также резкое различие результатов анализа одних и тех же объектов, выполненных различными методам, о чем свидетельствуют данные представленные в заимствованной таблице 1 [5].

Таблица 1

Содержание золота (в г/т) в коре выветривания Суран-Ишлинской площади по результатам изучения различными методами

В настоящей работе для повышения надежности заключений о составе материала и выявлении доли «упорного» золота предложена следующая методика. Образец материала, массой 0,3 кг с крупностью зерна менее 0,3 мм подвергали последовательному четырехкратному выщелачиванию тиомочевинным сернокислым раствором при соотношении Т:Ж = 1:2,5 [6]. Полученные растворы содержали легко вскрываемое «свободное» золото. Затем твердую фазу отделяли и подвергали обработке в микроволновой печи с мощностью СВЧ поля 0,1–0,4 кВт в течение 15 мин, длина волны 0,12 м. Контроль процесса по инфракрасному пирометру исключал перегрев материала свыше 250^оС. СВЧ обработка материала способствует образованию пор, микротрещин, развитию дефектов кристаллической решетки минерала-хозяина, в результате чего «упорное» золото становится доступным для воздействия реагента. Далее следовал повторный цикл четырехстадийного выщелачивания в тиомочевинном растворе. Всего проводили три цикла: первый без обработки в СВЧ поле, два последующих с обработкой в СВЧ поле. Полученные после выщелачивания растворы анализировали масс-спектрометрическим методом с индуктивно-связанной плазмой в качестве источника ионов, обеспечивающим низкие пределы обнаружения большинства элементов. Перед проведением определений для снижения общей солевой концентрации растворы разбавляли в 10 раз бидистиллированной водой.

Анализ выполняли на масс-спектрометре ELAN 9000 в следующем режиме — мощность, подводимая к плазме 1,40 кВт; расход плазмообразующего аргона 15 дм³/мин; расход вспомогательного аргона 1,0 дм³/мин; расход распыляющего аргона 0,9 дм³/мин; расход раствора 1,5 см³/мин. Использовали поперечно-потоковый пневматический распылитель с камерой Скотта, режим настройки линз Auto Lens, число параллельных наблюдений за экспозицией — 2. Для градуировки спектрометра использовали градуировочные образцы на основе раствора для выщелачивания, в который вводили стандартные растворы золота и серебра, приготовленные из чистых металлов растворением в царской водке и азотной кислоте соответственно. Определение вели по ионам изотопов Au-197, Ag-107, Ag-109.

Результаты аналитических определений в первом цикле четырехкратного выщелачивания суммировали для определения концентрации золота «свободного» в исходном материале. Результаты аналитических определений во втором и третьем циклах так же суммировали для определения доли «упорного» золота. Остаток твердой фазы после полного цикла подвергали штатной процедуре пробирного анализа для контроля за полнотой извлечения золота. В таблице 2 сведены результаты анализа образцов, отобранных с шламохранилища Гайского ГОКа по представленной выше методике и классическим пробирным методом.

Таблица 2

Сравнение результатов анализа образцов

В качестве иллюстраций возможностей предложенной методики приводим распределение концентраций золота и серебра в растворах выщелачивания для четырех образцов пиритных хвостов флотации Гайского ГОКа Рис. 1, 2 и твердой фазы флотоконцентрата Березовской ЗИФ. Рис 3, 4

Рис. 1. Распределение золота в растворах выщелачивания с низкотемпературной обработкой в СВЧ поле (образцы Гайского ГОКа)

Рис. 2 Распределения серебра в растворах выщелачивания с низкотемпературной обработкой в СВЧ поле (Образцы Гайского ГОКа)

Рис. 3. Распределение золота в растворах выщелачивания с низкотемпературной обработкой в СВЧ поле (Березовская ЗИФ).

Рис. 4 Распределения серебра в растворах выщелачивания с низкотемпературной обработкой в СВЧ поле (Березовская ЗИФ).

Из представленных зависимостей на рисунках видно, что значимые различия в результатах оценки содержания золота в образцах пиритных хвостов флотации Гайского ГОКа объясняются, как микронеоднородностью материала, так и присутствием золота в виде «упорных» изолированных для доступа выщелачивающего агента форм. Обработка в СВЧ поле приводит к возникновению дефектов в структуре материнской фазы, после чего процесс выщелачивания «упорного» золота значительно интенсифицируется. Результаты исследований образца Березовской ЗИФ обнаруживают значимо-меньшее содержание «упорного» золота.

Об эффективности предложенных к реализации технических решений в процессе подготовки материальных объектов к процедуре аналитического определения содержания благородных металлов можно судить по результатам исследований образцов пиритных хвостов, представленных в Таблице 3.

Таблица 3

Процентное содержание компонентов, доступных для выщелачивания без облучения

*- образец Березовской ЗИФ.

Таким образом, представленная выше методика определения золота из увеличенных навесок позволяет более достоверно оценивать запасы в сырье с малым содержанием золота и техногенных образованиях. Кроме того, использование данного подхода может представлять большую практическую ценность для выбора технологий переработки.

Литература:

1. Игнаткина В. А., Бочаров В. А. Комплексное обогащение пиритных золотосодержащих руд цветных металлов// Цветные металлы. 2007. № 8,с18–23.

2. Бортников Н. С., Кабри Л., Викентьев И. В. и др. Невидимое золото в сульфидах современных сульфидных построек // Геология руд. месторождений. 2003. Т.45. № 3.С. 232–245.

3. Пробоотбирание и анализ благородных металлов. Справочник, под ред. Барышникова И. Ф. Москва, Металлургия,1978,с 334

4. Лодейщиков В. В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд. Иркутск: ИРГИРЕДМЕТ, 1999. 342 с

5. И. В. Высоцкий 1, С. Г. Ковалев Проблема достоверности определений благородных металлов. Геологический сборник № 8. Информационные материалы Институт геологии Уфимского научного центра РАН с.145–153.

6. Колпакова Н. А.,ПоцяпунН.П., Буйновский А. С. Выщелачивание тиокарбамидом тонкодисперсного золота из упорных руд, активированных электрическими разрядами в жидкости// Цветные металлы № 4, 2006, 47–49с.