Усовершенствование способов разведки и опробования золотоностных россыпей

Недостатки способов разведки и опробования золотых россыпей 

Практика эксплуатации россыпных месторождений и многочис­ленные специальные исследования показывают, что золото, содер­жащееся в россыпях, добывается в процессе их разработки далеко не полностью. Некоторая часть золота при добыче песков остается в россыпи (преимущественно в плотике), часть его не улавливается золотоизвлекательными приборами и теряется с хвостами. О боль­ших потерях золота при добыче и промывке песков свидетельствует тот факт, что многие отработанные россыпи эксплуатируются повтор­но. В некоторых золотопромышленных районах значительное количе­ство россыпей переотрабатывается по два, по три, а в отдельных слу­чаях и по четыре раза.

В процессе разведок имеющееся в россыпях золото выявляется еще менее полно, чем извлекается при эксплуатации. Несмотря на то, что добываемое количество золота является только частью действи­тельно имеющегося, оно почти всегда больше, чем количество золо­та, подсчитываемое в пределах отработанных площадей по данным разведки и опробования. Это положение подтверждается практикой применения так называемых намывочных и поправочных коэффици­ентов, которые, как правило, оказываются больше единицы и чаще всего колеблются в пределах 1,4—1,8, в отдельных случаях достигая 5 и более.

За последние десятилетия удельный вес отработки россыпей дражным способом и другими видами механизированной добычи все время увеличивается. Внедряют в производство усовершенствован­ные методы извлечения золота: вводят более эффективные способы дезинтеграции песков, улучшают покрытия и режим работы шлю­зов, применяют отсадку, как способ улавливания тонкого золота. Все эти мероприятия позволяют увеличивать объем россыпной золото­добычи за счет освоения относительно бедных объектов.

Однако используемые методы разведки и опробования россыпей сохранились почти в том же виде, в каком они были разработаны еще в годы восстановления золотодобычи, и в настоящее время со­вершенно не удовлетворяют требованиям, предъявляемым новыми условиями работы и характером разрабатывающихся в настоящее время россыпей.

Если до настоящего времени данные разведки и опробования россыпей показывали количество золота меньшее, чем добывалось даже прежними несовершенными золотоизвлекательными прибора­ми, то с улучшением методов извлечения при добыче разница между результатами разведки и эксплуатации увеличивается.

Сопоставление данных подсчетов запасов россыпей с результа­тами последующей их эксплуатации позволяет выявить возникающие в процессе разведок ошибки определения объемов золотосодержа­щих песков (или горной массы), содержания в них металла и коли­чества последнего, что дает возможность установить поправочные коэффициенты.

Значение поправочного коэффициента, корректирующего коли­чество металла, находится в прямой и полной зависимости от величи­ны поправок к объему песков и к содержанию в них золота.

Поправка к объему песков (или горной массы) почти всегда больше единицы, так как фактически отрабатываемые площади, как правило, больше площадей промышленных песков, оконтуренных при подсчете запасов по данным разведки. Некоторые участки россыпи, непосредственно примыкающие к намеченным при подсчете грани­цам балансовых запасов, фактически имеют промышленные концен­трации металла, но не включаются в контур промышленных запасов вследствие того, что расположенные на них выработки показывают заниженное против действительного содержание золота. При уточне­нии содержания в процессе эксплуатации выявляется целесообраз­ность отработки таких участков, и они частично осваиваются. Таким образом, сужение контуров подсчета балансовых запасов и обус­ловленная этим необходимость введения поправки к объему про­мышленных песков возникают также из-за занижения содержания при опробовании, которым обусловлено и уменьшение запаса метал­ла внутри подсчетного контура. В итоге все три поправки к содержа­нию, к объему песков и к запасу металла зависят от ошибок опреде­ления содержания золота в процессе разведки и опробования.

Причинами неудовлетворительной точности разведки и опробо­вания россыпей являются:

а) недостаточность объема проб, в особенности при разведке буровыми скважинами малого диаметра — 4" и 6" (бур Эмпайр, стан­ки Кийстон и Такснес и др.);

б) несовершенство техники бурения разведочных скважин, при­водящее к большим искажениям объема породы, выдаваемой из скважин при пересечении рыхлых золотоносных отложений россыпи и к потерям золота, остающегося на забоях скважин;

в) несовершенство применяемых способов извлечения золота из проб путем промывки их в лотке или на бутаре, доводки концентрата и отдувки шлиха, приводящее к большим потерям металла в хвостах.

Недостаточность объема проб. Максимальные ошибки в определении содержания и запасов золота обнаруживают­ся при отработке россыпей, разведанных скважинами малого диа­метра (4 и 6"), проходимыми станками Эмпайр и Кийстон. Разведка скважинами 530 мм (Невьянский бур) и шурфами приводит к мень­шим систематическим ошибкам, хотя также от них не избавлена.

Основными факторами, обусловливающими систематические от­рицательные погрешности разведки россыпей при малых объемах проб, являются гранулометрический состав золота (размер золотин) и неравномерность распределения его по площади.

Для характеристики влияния объема проб на точность определе­ния содержания металла в связи с одним из этих факторов, в част­ности с крупностью золота, в прилагаемой таблице для одного рос­сыпного месторождения, разрабатываемого подземным способом, рассчитаны математические ожидания числа золотин различного размера, которые могут быть встречены скважинами диаметром 100 мм и шурфами при среднем по данному объекту содержании ме­талла и при бортовом содержании.

Во втором и в третьем столбцах таблицы по материалам сито­вых анализов золота, добываемого на данном месторождении, поме­щены количество золотин различных размеров в процентах от обще­го числа золотин, а также вес металла, заключающегося в золотинах этого размера, в процентах от общего веса.

В четвертом и пятом столбцах указаны объемы песков, в кото­рых встречается в среднем по одной золотине различных размеров, при среднем по данному объекту содержании металла и принятом для него бортовом содержании.

Если объемы фактически отбираемых проб будут значительно меньше указанных в четвертом и пятом столбцах таблицы, то золотины соответствующей крупности большинством проб не будут встре­чены и эти пробы покажут содержание, заниженное против действи­тельного на величину, указанную в третьем столбце.

В столбцах 6, 7 и 8 приведены математические ожидания встре­чи золотин скважинами диаметром 100 мм (4" бур Эмпайр). В столб­цах 9, 10 и 11 показаны математические ожидания золотин для шур­фа с поперечным сечением 1,8 м² (1,2 X 1,5 м) при валовой промыв­ке всего объема песков, выдаваемых из шурфа.

Приведенные в таблице значения математического ожидания, обозначаемые ниже индексом а, в тех случаях, когда они меньше единицы, могут рассматриваться, как приближенные величины веро­ятности встретить пробами золотины соответствующих (столбец 1) размеров. Математические ожидания больше единицы дают пред­ставление о наиболее вероятном количестве золотин указанных раз­меров, которые будут встречены пробами.

Значения, а вычислены в табл. 1 в трех вариантах, как для сква­жин, так и для шурфов: 1) по одной пробе, взятой с 20 см уходки вы­работки, при средней величине содержания по данному, взятому в качестве примера, месторождению (столбцы 8 и 11); 2) по всем про­бам двадцатисантиметровых интервалов углубки выработки в преде­лах золотоносного пласта мощностью 1,5 м, пересеченного выработ­кой в пункте с содержанием, равным принятому на данном место­рождении бортовому содержанию (столбцы 7 и 10); 3) по выработке в целом в случае пересечения пласта той же мощности в пункте, имеющем среднее для данного месторождения содержание металла (столбцы 6 и 9).

К главным задачам, решаемым при подсчете запасов по данным разведки и опробования, относятся: 1) оконтуривание пласта с про­мышленным содержанием металла по вертикали (в поперечном раз­резе); 2) оконтуривание промышленной части россыпи в плане — с бортов; 3) подсчет среднего содержания золота по блокам.

Первая задача решается на основании показаний проб отдель­ных уходок выработки, чаще всего длиной 20 см. Чтобы получить представление о достоверности оконтуривания по данным опробова­ния скважин диаметром 100 мм, обратимся к восьмому столбцу таб­лицы, где приведены значения, а для одного интервала опробования скважины, пройденной в пункте, имеющем среднее для данного объ­екта содержание золота. Помещенные здесь значения а далеко не достигают единицы даже для самых малых частиц металла. Следо­вательно, большинство интервалов опробования вообще не покажет золота при наличии в действительности содержания на уровне сред­него. Приблизительно только в одном из трех интервалов опробова­ния будет показано золото (1 : 0,32≈3), причем только самое мел­кое. Золотины крупностью + 0,84 мм будут встречены в среднем лишь в одном из девяти интервалов (1 : 0,11≈9) Следовательно, в остальных восьми интервалах будет недоставать тех 91,96% золота, которые представлены золотинами + 0,84 мм (см. третий столбец таблицы). В среднем в двух из каждых трех интервалов опробова­ния золота вообще не будет.  

Приведенные данные свидетельствуют о неудовлетворительности показаний опробования для оконтуривания пласта по вертикали при разведке россыпей скважинами диаметром 100 мм.

Промышленный пласт в плане оконтуривают на основании по­казаний проб о содержании золота по скважинам в целом, пройден­ным в тех пунктах, где величина содержания близка к принятому бортовому содержанию. Обратившись к седьмому столбцу таблицы, видим, что значение, а по скважинам, пройденным в этих пунктах  для самых мелких золотин достигает только 0,47. Следовательно, зо­лото будет встречено в среднем только одной из двух скважин (1: 0,47≈2); половиной скважин золото на контуре не будет отме­чено. Золотины крупнее 1,17 мм будут встречены в среднем одной из двенадцати скважин (1:0,083 ≈12). Остальные 11 скважин пока­жут содержание, заниженное в среднем на 80,08% (третий столбец) за счет отсутствия золотин крупнее 1,17 мм.

Приведенные расчеты свидетельствуют о том, что по результа­там разведки скважинами диаметром 100 мм промышленный контур весьма сильно искажается в сторону его сокращения против действи­тельного не только по вертикали, но и в плане.

При подсчете среднего содержания золота внутри намеченного промышленного контура россыпи учитывается металл, встреченный всеми пробами каждой скважины, взятыми в пределах пласта. Рас­сматривая шестой столбец таблицы, где приведены значения а, под­считанные по скважинам, пройденным в точках, имеющих среднее по данному объекту содержание, можно видеть, что уже для золотин + 0,84 мм значения а оказываются меньшими единицы, а для золо­тин + 1,17 мм они не достигают 0,5.

Число скважин внутри промышленного контура в пределах одного блока на средних по размерам россыпях в большинстве слу­чаев не превышает 5. Примем, что число скважин в блоке в среднем равно 5. Соответственно увеличив приведенные в шестом столбце значения, а в пять раз, будем иметь математическое ожидание золо­тин крупностью + 1,17 мм по блокам в целом на уровне 2,1. Для золотин крупнее 1,68 мм, а будет равно 0,7, для золотин + 2,38 мм— 0,35, для золотин + 2,83 мм — 0,2 и для золотин + 3,36 мм — 0,04. Отсюда видно, что для каждого из подсчетных блоков имеется достаточная гарантия только в том, что ошибка не превысит 80,08% (крупность + 1,17 мм). Для 70% блоков (т. е. для двух блоков из трех) гарантируется только то, что занижение определяемого содер­жания не будет превышать 60,12%, причем в каждом третьем блоке (в среднем) занижение будет больше. Отрицательная ошибка не бо­лее 48,86% обеспечивается лишь для одной третьей части блоков (а =0,35 ≈1/3 для золота крупностью +2,38 мм), ошибка не более 39,69% —для одной пятой части блоков (а = 0,2 для золота круп­ностью + 2,38 мм).

Приведенные расчеты объясняют причину значительного зани­жения среднего содержания золота и его запасов в россыпях, кото­рое имеет место почти на всех россыпях, разведанных буровыми скважинами диаметром 4".

Аналогичные расчеты показывают немного более благоприят­ную, но также крайне неудовлетворительную характеристику досто­верности опробования россыпей скважинами диаметром 6 и 8" (ста­нок Кийстон).

Значительно лучшие показатели оказываются для шурфов: от­рицательные ошибки определения среднего содержания по большин­ству блоков менее 7,66% (а=0,242 в девятом столбце для золотин + 9 мм и а х 5= 1,21); содержание на контуре по 73% шурфов занижается не более 22,11% (а=0,73 в десятом столбце для золо­тин + 3,36 мм); содержание по отдельным интервалам опробования занижается не более 39,69% (а = 2,41 для золотин 2,83 мм в одиннадцатом столбце), а по 48% интервалов — не более 22,11%. При разведке шурфами выполнение установленных правил их проходки, а также правил выдачи и выкладки породы и соблюдение постоянства сечения выработок обеспечивают получение проб без существенного искажения определяемого содержания золота в сра­внении с действительным его содержанием в пласте.

Способы же извлечения породы в процессе проходки скважин ударного бурения не обеспечивают соблюдения необходимых усло­вий для правильного опробования.

Процесс проходки скважин ударным способом слагается, как правило, из трех операций: долочения, обсадки труб и желонения. Работа бурового инструмента при проходке скважин по пласту чаще всего ведется под водой, заполняющей обсадные трубы в виде стол­ба, высота которого обычно достигает нескольких метров, а на неко­торых россыпях — нескольких десятков метров. При долочении про­исходят разрыхление породы, перемешивание ее с водой и взбалты­вание. В этих условиях тяжелые частицы золота получают возмож­ность опускаться вниз, опережая продвижение башмака обсадных труб, в результате чего полностью не могут быть извлечены после­дующим желонением. Движению золота вниз способствуют сотрясе­ния породы, происходящие вследствие ударов долота и желонки. Опускание и, вследствие этого, неполное извлечение золота приводят к весьма значительным ошибкам при разведке. Они выражаются в занижении определяемого содержания золота в песках, завышении мощности пласта (так называемое «растягивание» его по вертикали) и завышении запасов песков, при одновременном занижении запасов металла.

Завышение мощности (растягивание) пласта, установленное при отработке ряда россыпей, разведанных бурением, нередко достигает 2—3 м, а в отдельных случаях 5—6 м, при соответствующих искаже­ниях определяемого содержания золота, запасов песков и запасов металла.

Несовершенство способов обработки разве­дочных проб. Современное состояние обработки проб при раз­ведке россыпей во многих случаях также не обеспечивает правиль­ности определения содержания в них золота, показывая заниженную величину последнего. Наибольшие искажения определяемого содер­жания имеют место при обработке проб россыпей с большим коли­чеством глины в составе рыхлых отложений, с тонким золотом и низ­ким его содержанием.

Процесс обработки проб россыпей обычно состоит из трех опе­раций: 1) промывка проб на бутаре, вашгерде или в лотке, в резуль­тате которой получается первичный грубый концентрат; 2) дальней­шего обогащения — доводки первичного концентрата до получения конечного продукта промывки, так называемого черного шлиха; 3) извлечения золота из шлиха, как правило, отдувкой, а в отдель­ных случаях амальгамацией.

Потери золота имеют место при выполнении каждой из этих опе­раций: промывки проб на бутаре, вашгерде или в лотке, в резульоперациях весьма значительной величины.

Результаты многочисленных работ, проведенных Нигризолото, Гинзолото и рядом других организаций, показывают, что потери зо­лота при промывке проб различных россыпей колеблются от 5 до 30%, достигая в некоторых, особенно неблагоприятных случаях 40%. Потери при доводке концентрата находятся обычно в пределах от 1 до 25 %. Такие же приблизительно потери имеют место при извлече­нии золота из шлихов отдувкой. Общие потери золота при обработке проб различных россыпей определяются в размере от 7 до 50% и в особо неблагоприятных условиях до 60—65%; чаще всего они со­ставляют 15—35%.

Основными причинами потерь золота в процессе обработки проб при промывке их на бутаре или вашгерде являются:

1. - недостаточная дезинтеграция материала на бутаре с одним- грохотом без предварительного размачивания;
2. - несовершенство процесса гравитационного обогащения на шлюзе (в колоде), которым не обеспечивается достаточное извлече­ние мелких частиц золота размером менее 0,25—0,15 мм;
3. - несоблюдение правильного и постоянного режима промывки и неравномерная подача песков и воды на прибор, приводящая в от­дельные периоды к чрезмерной нагрузке поверхности шлюза, к слишком большой скорости потока пульпы и к чрезмерному или не­достаточному ее разжижению.

Из указанных причин первые две снижают извлечение золота и при лотковой промывке проб из шурфов и проб из подземных выра­боток.

Пробы буровых скважин выдаются на поверхность в состоянии достаточной дезинтеграции, которая достигается уже в процессе бу­рения в результате долочения, обсадки труб и желонения. Если эти пробы после выдачи на поверхность сохраняются до начала обработ­ки в мокром состоянии, то дополнительная дезинтеграция их при об­работке не требуется. Но при обработке таких проб путем промывки в лотке извлечение золота часто оказывается недостаточным, в основ­ном за счет слабого улавливания тонкого золота.

На результаты лотковой промывки проб, как шурфов и подзем­ных выработок, так и буровых скважин, большое влияние оказы­вают индивидуальные особенности промывальщика, определяющие качество его работы, а также состояние контроля промывки. Послед­ний на многих предприятиях очень слаб или совершенно отсутствует.

Потери золота при доводке концентрата, так же как и потери при лотковой промывке проб, обусловливаются сносом в основном тонкого золота. Сносу золота способствует часто практикуемое чрез­мерное сокращение концентрата, когда при доводке стараются не только смыть легкие частицы пробы, но и сократить количество тя­желых минералов шлиха. Потери при отдувке объясняются непол­ным извлечением из шлиха главным образом также тонкого золота.

Пути усовершенствования разведки и опробования россыпей на золото

Разработка мероприятий по повышению достоверности данных разведки и опробования должна проводиться в двух направлениях:

1) увеличения объема проб и обеспечения условий правильного от­бора их при разведке россыпей бурением;

2) усовершенствования технологии обработки проб в целях повышения извлечения из них золота. Осуществление мероприятий первого направления требует новых буровых машин, рассчитанных на проходку скважин большого диаметра в геологических условиях, свойственных россыпным место­рождениям золота. Задачи усовершенствования технологии обработ­ки проб обусловливают необходимость новой обогатительной аппа­ратуры, специализированной применительно к составу рыхлых отло­жений россыпей и к условиям работы в полевых разведочных пар­тиях.

Институтом Нигризолото разработан технический проект буровой машины (БМН-860), рассчитанной на бурение в россыпях скважин диаметром 860 и 600 мм, с возможностью расширения до 1200 мм при проходке по пласту. Конструкция машины позволяет вести бу­рение вращательным способом, что обеспечивает необходимые усло­вия для извлечения пробуриваемых пород без потерь, содержащегося в них золота.

Машина для бурения скважин большого диаметра предназна­чается для детальной разведки золотых россыпей, при которой сква­жины малого диаметра совсем не должны применяться. Переход к скважинам большого диаметра весьма желателен также и в процес­се предварительной разведки.

Скважины малого диаметра могут применяться на россыпях только при поисковых и поисково-разведочных работах в целях уста­новления наличия золота и получения ориентировочных сведений о его концентрации.

Назначение скважин большого диаметра состоит не только в том, чтобы заменить скважины малого диаметра при разведке рос­сыпей, в которых проходка шурфов практически невозможна в тече­ние всего года. На многих россыпях разведка шурфами возможна, но лишь в зимнее время. При разведке таких россыпей взамен шурфов, проходимых взрывными работами на проморозку или на пожог зи­мой, целесообразнее применять скважины большого диаметра, что позволит вести разведочные работы в летнее время, а по мере надоб­ности и круглогодично. Наряду с- большими удобствами работы в .летнее время этим может быть достигнута и значительная экономия затрат на разведку.

Потери золота при обработке проб могут быть существенно сни­жены, а извлечение его повышено путем улучшения процесса про­мывки за счет более тщательного выполнения и усовершенствования ее режима (протирка, равномерность подачи воды и породы на при­бор, снижение удельной нагрузки на поверхность шлюза), а также за счет установки на бутаре дополнительного грохота 5—7 мм и подшлюзка и за счет доводки концентрата с амальгамацией. Однако эти мероприятия не устраняют потерь более тонкого золота.

Поэтому при разведке россыпей с мелким золотом и невысокой его кон­центрацией, т. е. на большинстве объектов гидравлической и драж­ной добычи, применяемую при обработке проб аппаратуру необхо­димо дополнить более совершенными приборами в сравнении с бу­тарой или лотком.

В настоящее время Уфимским заводом горного оборудования Главзолото изготавливаются опытные образцы сконструированных институтом Нигризолото двух моделей передвижных обогатительных установок для обработки проб россыпей. Одна модель рассчитана на обработку проб, отбираемых при разведке россыпей шурфами и скважинами большого диаметра (упоминавшиеся выше буровая ма­шина БМН-860, Невьянский бур), а также проб подземных разве­дочных выработок. Другая модель облегченной малой установки предназначена для обработки проб, получаемых при бурении сква­жин малого диаметра (станки Эмпайр, Такснес, Кийстон).

До окончания производственных испытаний, которым должны подвергнуться эти установки, и до обеспечения ими предприятий об­работка проб россыпей должна быть реорганизована имеющимися на производстве средствами.

Основными мероприятиями по улучшению обработки проб теми средствами, которыми располагают геолого-разведочные организа­ции на местах, являются следующие:

- При промывке шурфовочных проб на бутаре, помимо прием­ного грохота с отверстиями 15—20 мм, устанавливаемого в голове прибора, на сливе нужно установить второй грохот с отверстиями 5—7 мм, а за ним подшлюзок. Тщательная протирка материала на втором грохоте и подшлюзок повышают извлечение золота от 7—10 до 40%, в зависимости от гранулометрического состава песков и крупности золота.

- Получаемый на бутаре концентрат нужно разделять на сите с отверстиями диаметром 3 мм на две фракции: +3 мм и —3 мм. Фракцию +3 мм можно доводить с помощью лотка до черного шли­ха, с последующим ручным отбором из него золота (с помощью пин­цета). Фракцию —3 мм следует обрабатывать в специальных амальгамациониых сосудах, изготовляемых по типу шаровой мельницы, с агитацией в течение 1 часа (внутренняя амальгамация). Применение этого способа доводки концентрата при разведке некоторых дражных: полигонов повышает извлечение золота до 20%.

- Полученная амальгама должна растворяться в азотной кис­лоте, но не отжигаться.

- При низком (знаковом) содержании золота знаки должны учитываться наряду с весовым золотом. Знаки отдельных проб мож­но объединять. На объектах с раздельной добычей все знаковые пробы данной выработки могут быть объединены в пределах пласта, а на дражных полигонах — по каждой данной выработке в целом! Учет знаков при опробовании ряда дражных объектов увеличивает содержание золота на 15—25%.

- При обработке проб подземных выработок и буровых сква­жин перед промывкой их в лотке следует применять мокрую протир­ку на грохоте с отверстиями 8—10 мм.

- Пробы глинистых пород, от­бираемые в подземных выработках, до начала их обработки следует размачивать в течение 12—24 часов.

- Промывку в лотке надо вести только до серого шлиха, из которого далее должен выделяться мате­риал крупностью минус 3 мм и обрабатываться методом внутренней амальгамации, так же как и при обработке проб шурфов. Обязателен и весовой учет золота «знаковых» проб.

- В целях выявления сопутствующих золоту полезных компонен­тов и обоснованного решения вопроса о целесообразности их освое­ния в практику разведки россыпей следует ввести технологиче­ское опробование и технологические испытания. Последние необхо­димы также для разработки рациональных способов промышленной обработки песков вовлекаемых в эксплуатацию россыпей и для уста­новления оптимального режима процесса извлечения золота.

Из сборника: Материалы по геологии цветных, редких и благородных металлов, М.: Нигризолото, 1957, с. 118-130