Опыт последних 10 лет показывает, что в связи с истощением минерально-сырьевой базы важное практическое значение для Северо-Востока России приобретает задача выявления и оценки большеобъёмных золоторудных месторождений, в том числе локализованных в черносланцевых углеродисто-терригенных толщах. Известным месторождением этой категории является Наталкинское, на котором в течение 2004—2006 гг. проведены работы по доразведке и переоценке запасов в формате открытой добычи руды. Геологические запасы золота в объёме 1800 т приняты ГКЗ. Оценка запасов Наталкинского месторождения производилась по минимальному бортовому содержанию золота 0,4 г/т. Очевидно, что при таком низком уровне кондиций повышение точности результатов анализа геологических проб для подсчёта запасов является актуальной задачей.
Проблема повышения точности анализа и определения истинного содержания золота в геологических пробах решалась путём внесения в методику пробоподготовки элемента технологии обогащения, поскольку 82% самородного золота Наталкинского месторождения представлено в свободной форме (рис.1).
Впервые в мировой практике геологоразведочных работ при оценке запасов золоторудного объекта в поточном производстве пробирных анализов при подготовке проб использован гравитационный метод предварительного концентрирования свободного золота.
Кварц-сульфидное оруденение Наталкинского месторождения характеризуется низким содержанием (первые граммы на 1 т), одновременным присутствием крупного (до 1 мм), среднего (0,25 мм) и мелкого (менее 0,1 мм) самородного золота (рис.2).
Золото находится в кварце, арсенопирите и вмещающих сланцах. При дроблении и измельчении проб частицы золота легко высвобождаются из вмещающей матрицы. Материал основной массы проб представлен углеродистыми сланцами, которые характеризуются повышенной пластичностью, что способствует раскатыванию высвобожденных частиц золота.
Исследованиями ЦНИГРИ установлено, что подготовка к пробирному анализу стандартным способом проб с содержанием золота менее 1 г/т, в которых одновременно присутствует мелкое (менее 0,1 мм) и крупное (более 0,5 мм) свободное золото, приводит к занижению его содержания на 15-25% /1/. Причина — неравномерное распределение в основной массе, измельчённой до 0,074 мм, высвобожденного в процессе дробления-измельчения золота, и, как следствие, непредставительное присутствие в анализируемой навеске средних и крупных частиц золота величиной 0,5-1,0 (2,0) мм, обуславливающих явление «эффекта самородков».
Расчётами показано /2/, что для определения золота при бортовом содержании 0,5 г/т адекватная масса анализируемой пробы при размере частиц золота 0,1—0,25 мм должна составлять 2 кг; при размере частиц 0,25—0,5 мм — не менее 10 кг. Однако при стандартном способе подготовки проб анализируют не более 100 г материала и достоверно определяют золото величиной менее 0,1 мм.
Поэтому методические вопросы пробоподготовки при переоценке промышленного значения Наталкинского месторождения имеют первостепенное значение.
Для выбора оптимальной схемы подготовки геологических проб были проведены сравнительные испытания стандартного метода, метода отсева частиц крупностью более 0,074 мм и гравитационного метода пробоподготовки (рис.3).
Методика опытных работ заключалась в последовательном проведении следующих операций.
1. Выбраны частные пробы с известным содержанием золота в определённых интервалах: 0,0—0,5 г/т; 0,5—1,0 г/т; 1,0—1,5 г/т; 1,5—2,0 г/т. Из частных проб сформированы 4 композитные пробы массой по 500 кг: ОП-1, ОП-2, ОП-3, ОП-4. Материал каждой пробы издроблен до крупности 5 мм, перемешан и усреднён до однородного состояния.
2. Выполнено контрольное опробование материала каждой пробы и определено среднее содержание золота пробирным методом с гравитационной пробоподготовкой. Среднее содержание золота по пробам составило: ОП-1 = 0,26 г/т; ОП-2 = 0,85 г/т; ОП-3 = 1,02 г/т; ОП-4 = 1,82 г/т.
3. Затем из материала проб равномерно с помощью непрерывного механического сократителя произведен отбор порций руды массой 32 кг и выполнено дальнейшее измельчение материала до крупности 1 мм с одновременным делением на порции массой 1, 2 и 4 кг. Произведено последующее измельчение каждой порции до конечной крупности: минус 0,074 мм — для стандартного метода и метода отсева и 0,1 мм — для гравитационного метода.
4. На материале каждой пробы проведены испытания трёх методов пробоподготовки: стандартного; с отсевом частиц 0,074 мм и раздельным анализом фракций +0,074 мм и минус 0,074 мм; гравитационного метода. Для каждого метода пробоподготовки испытаны разные массы навесок. Для стандартного метода испытаны навески массой 25 г и 125 г (5 параллельных навесок по 25 г). Для метода отсева частиц 0,074 мм испытаны навески массой 500 г и массой 1000 г. При гравитационной подготовке испытаны навески массой 1, 2 и 4 кг. Навески заданной массы брали из материала, измельчённого до 0,074 и 0,1 мм.
5. Выполнено по 30 параллельных определений содержания золота для каждой переменной: определённое содержание золота в исходной руде, метод пробоподготовки, масса навески.
6. Проведена статистическая обработка результатов определения содержаний золота.
7. Интерпретация данных для содержания золота в руде менее 2 г/т и бортовом содержании 0,4 г/т проведена с допустимым пределом погрешности не более 15%.
Поскольку в руде присутствуют частицы золота крупностью 0,2—0,5 мм, то при стандартном способе пробоподготовки возникает ошибка отбора навески, которая превышает допустимую величину (рис.4). В процессе дробления-измельчения форма средних и крупных частиц золота величиной 0,2—0,5 мм искажается. Частицы золота, высвобожденные из основной массы, приобретают округлую лепёшковидную или удлинённую по одной оси палочковидную форму.
Коэффициент вариации содержаний в классах менее 2 г/т для навески 25 г составляет 40—80% и превышает допустимую погрешность (см.рис.4). Анализ из навески 125 г приводит к снижению ошибки до 20—40%, однако это значение также выше допустимой величины.
При подготовке проб способом отсева частиц более 0,074 мм, удлинённые золотинки через отверстия сита попадают в материал крупностью менее 0,074 мм. Поэтому, ошибка отбора навески из этой фракции и по пробе в целом превышает допустимый предел. Коэффициент вариации составляет 25—50% (рис.5).
При гравитационном способе пробоподготовки отсутствует ошибка отбора навески. Коэффициент вариации содержаний в классе менее 2 г/т для навески 2 кг составляет 12—15% (рис.6). В гравитационный концентрат попадает золото разной крупности и разной формы.
В концентрат извлекается не менее 70% золота, содержащегося в измельчённой пробе массой 1, 2, 4 кг. На пробирный анализ поступает вся масса золотосодержащего концентрата, то есть более 70% золота, содержащегося в пробе.
Сравнение результатов определения золота в пробах при различных методах подготовки показало высокую сходимость результатов предварительного контрольного опробования и опытных данных, полученных с применением гравитационного метода пробоподготовки.
Доверительный интервал истинного значения содержаний золота при подготовке стандартным способом составляет 0,4—0,8 г/т, при подготовке с отсевом в 4 раза меньше и равен 0,1—0,2 г/т, при гравитационном способе в 10 раз меньше и составляет 0,04—0,1 г/т (рис.7).
Достоверность результатов анализа при подготовке проб гравитационным способом в 10 раз выше в сравнении со стандартным способом и в 2,5 раза в сравнении с методом отсева фракции +0,074 мм. Высокое содержание золота в концентратах от 10 до 200 г/т обеспечивает минимальную ошибку собственно пробирного анализа.
Статистическая обработка результатов показала, что высокая достоверность применения гравитационного метода обеспечивается количественным преимуществом анализируемой массы золота в сравнении со стандартным методом в 14 раз и с метотсевом в 2 раза. При стандартном методе анализируется 5% материала пробы и в среднем 5% золота. Метод отсева частиц по крупности 0,074 мм позволяет анализировать 35% массы золота, содержащегося в пробе, гравитационный метод — не менее 70%.
Применение гравитационного метода по сравнению со стандартным позволило увеличить достоверность определений для всех классов содержания золота. Коэффициент вариации снизился и доверительный интервал уменьшился для класса содержаний < 0,5 г/т — в 4,8 раза, для класса 0,5—1,0 г/т — в 2,2 раза, для класса содержаний 1,0—2,5 г/т — в 4,5 раза.
Метод предварительного гравитационного концентрирования свободного золота при подготовке к анализу проб руды драгоценных металлов дал возможность анализировать представительные навески массой 1—2 кг и более /3/. Применение метода позволило снивелировать фактор неравномерного распределения золота и уменьшить ошибку при отборе навесок, а также устранить негативное влияние свойств вмещающих пород на степень гомогенизации золота в пробах, подготовленных к пробирному анализу.
В ходе экспериментальных работ «Методика гравитационного концентрирования свободного золота при подготовке к анализу проб руд драгоценных металлов» (ЦНИГРИ) /3/ адаптирована применительно к составу руды Наталкинского месторождения. Отработана схема пробоподготовки для производственных условий «Рудника имени Матросова» (рис.8, слева).
Эффективность метода подтверждена его использованием в производственных условиях при определении золота в геологических пробах Наталкинского месторождения из навесок массой 2 кг с хорошим качеством анализов и подготовкой 40000 геологических проб в год. Эффективность применения гравитационного метода при подготовке геологических проб к пробирному анализу оценивается в количестве 200 т дополнительного золота при подсчёте запасов Наталкинского месторождения.
«Методика…» прошла апробацию при защите запасов Наталкинского месторождения в ГКЗ и рекомендована как самостоятельный метод при массовом анализе проб золотосодержащих руд при разведке большеобъёмных месторождений бедных неконтрастных руд со свободным золотом.
Гравитационная подготовка проб внедрена в производство и применяется на «Руднике им.Матросова» в качестве рядового метода на постоянной основе. Создан цех пробоподготовки, который оснащён современным дробильно-измельчительным оборудованием производства фирмы «Rocklabs» и лабораторными центробежными концентраторами ЦВК-100-2М и Falcon L 40 (рис.9). Производительность цеха — 4500 проб в месяц при производительности пробирно-аналитической лаборатории 15 тыс. анализов в месяц.
Информационная база данных по извлечению золота, сформированная за период подготовки геологических проб, послужила основой для проектирования исследовательской золотоизвлекательной фабрики, запущенной в эксплуатацию в 2008 г., и будет использована в процессе последующей переработки руды.
Литература:
1. Методика анализа продуктов с низким содержанием золота. М., ЦНИГРИ, 1966. 3 с.
2. Clifton H.E. Hunter R.E. Swason F.J3 Phillips R.L.”USGS professional paper 625-C”. 1969.
3. Методика гравитационного концентрирования свободного золота при подготовке к анализу проб руд драгоценных металлов. М., ЦНИГРИ, 2005. 23 с.
