Почему не подтверждаются запасы золота (часть 2). Технические погрешности разведки коренных и россыпных месторождений золота

От автора. Статья была опубликована в журнала «Золотодобыча» в 2006 году. На днях мне позвонил коллега и попросил эту статью, так как не нашел журнал. Возможно, она представит интерес еще для кого-то. Здесь статья приведена с непринципиальными правками и сокращениями.

2.1. Технические погрешности опробования коренных месторождений золота 

Эти погрешности связаны с пробоотбором, пробоподготовкой и анализом. Первая операция - пробоотбор. При бороздовом опробовании может возникать следующая погрешность. Пробы отбирают вручную молотком и зубилом. При этом в пробу чаще попадают менее прочные породы, так как зубилом их отбить легче. Если золото приурочено к трещиноватым породам, то в результате преимущественного их выкрашивания содержание может быть завышено, а если золото приурочено к прочным породам, то содержание может быть занижено. Погрешности пробоотбора характерны также для буровой разведки. Низкий выход керна может приводить к выкрашиванию и потерям обогащенной золотом мелочи, соответственно, занижению содержаний золота.

Если такая погрешность выявлена, то необходимо улучшить качество пробоотбора или ввести в подсчет поправочный коэффициент для ее компенсации.

Вторая операция — подготовка проб к анализу. Например, бороздовая проба, отобранная из коренного месторождения, часто имеет исходную массу около10 кг. На пробирный анализ нужна навеска массой 50 г, а для полевой аналитической лаборатории «Золотинка» - массой всего 10 г. То есть для анализа нужно отобрать навеску, представляющую собой 1/200 или даже 1/1000 часть от 10 кг исходной бороздовой пробы.

При сокращении пробы мы сталкиваемся с понятием «представительность навески» (представительность проб рассмотрена в дальнейшем). В данном случае под представительностью понимается соответствие содержания в маленькой навеске содержанию во всей пробе. Например, если во всем материале бороздовой пробы массой 10 кг содержится 20 мг золота (среднее содержание 2 г/т), то в представительной навеске массой 50 г должно содержаться 0,1 мг золота, а в навеске массой 10 г — 0,02 мг золота.

Представительность навески напрямую зависит от качества пробоподготовки. В бороздовой пробе золото распределено неравномерно. Например, 20 мг золота могут быть заключены в десятке золотин, одна из которых имеет размер 1 мм, а другие меньшего размера. Также может быть, что в пробе имеется всего один обломок кварца с вкраплениями золота, а все остальные обломки не содержат золота. Чтобы навеска для анализа была представительной, материал пробы необходимо тщательно измельчить и максимально увеличить количество золотин за счет их дробления и истирания. Количество золотин при этом должно увеличиться как минимум до 200, чтобы при степени сокращения 200 на каждую навеску приходилась хотя бы одна золотина, а при степени сокращения 1000 количество золотин необходимо увеличить минимум до 1000.

Измельчение пробы происходит в два этапа. При анализе погрешностей опробования каждый из этапов необходимо рассматривать отдельно.

Первый этап пробоподготовки заключается в дроблении исходной пробы на щековой и валковой дробилках до крупности 1,0 мм. После этого пробу сокращают в 20 раз — с 10 кг до 500 г.

Золото — очень ковкий металл и при дроблении плохо измельчается. Наиболее крупные золотины на щековой и валковой дробилках, вероятнее всего, не издробятся. Количество золотин при этом не увеличится, за счет чего представительность 500-граммовой навески может оказаться весьма низкой. Неиздробленная крупная золотина при сокращении пробы в 20 раз попадет на анализ с вероятностью 5%. Содержание в пробе при этом будет завышенным. Например, золотина массой 10 мг (размером около 1 мм) дает погрешность определения содержания в 500-граммовой  навеске +20 г/т. В остальных пробах (19 из 20) содержание будет заниженным. В целом, погрешность этой стадии пробоподготовки имеет случайный характер и асимметричное распределение. Это выражается в том, что в 19 из 20 проб содержание занижается, а в 1 из 20 проб многократно завышается. Иногда эта погрешность может быть больше других и существенно влиять на достоверность разведки.

Для снижения погрешности этой стадии пробоподготовки уменьшают степень сокращения проб после дробления и истирают не 500 г, а 1 кг. Имеется также методика ЦНИГРИ, в которой предусматривается после дробления пробы извлекать из нее крупное золото с помощью центробежного концентратора. Такая операция существенно снижает производительность пробоподготовки и удорожает анализы, поэтому применяется редко.

Вторая стадия пробоподготовки заключается в истирании материала, полученного после дробления. Обычно это 500 г. Из истертого материала берут навеску на пробирный анализ (50 г) и оставляют дубликат пробы для контроля.

Золото — мягкий металл и сравнительно хорошо истирается, поэтому крупная золотина, попавшая в пробу, при качественном истирании должна превратиться в несколько сотен золотинок размером 0,1 мм и мельче. Влияние золотины размером 0,1 мм на содержание в навеске массой 50 г составляет около 0,2 г/т.

При содержании золота порядка 2 г/т навеска массой 50 г, истертая до 0,1 мм, теоретически должна иметь высокую представительность, и в любой параллельной навеске содержание золота должно быть примерно одинаковым — ±10%.

Однако качеству истирания проб часто уделяется недостаточное внимание, в результате представительность навесок оказывается намного ниже ±10%.

Нами были проведены ситовки проб, истертых на российском дисковом истирателе ИД-175 и стандартной мельнице «Rocklabs». При времени истирания 500-граммовой пробы 3 минуты ИД-175 дал выход фракции минус 0,1 мм 89% , мельница “Rocklabs” — 96%. Выход фракции минус 0,074 мм составил соответственно 84,1 и 92,1%. Увеличение времени истирания позволило получить лучшие результаты. В целом, конечная крупность материала зависит от типа оборудования, его технического состояния и времени истирания. Таким образом, операция истирания и сокращения пробы с 500 до 50 г может вносить заметную погрешность в результат опробования. Погрешность может быть снижена за счет применения более эффективного истирателя и увеличения времени истирания. Иногда истертую пробу просеивают и фракцию крупнее 0,1 мм анализируют отдельно. Лучший вариант выбирают экспериментально.

Также как и при первой стадии сокращения возникающая погрешность имеет случайный характер и асимметричное распределение, то есть в большинстве навесок содержание золота занижается, а в отдельных навесках значительно завышается.

Последняя операция при работе с пробами — анализ истертых навесок. Пробирная плавка и извлечение из навесок золота — довольно сложные операции, однако методика их детально отработана. В сертифицированных пробирных лабораториях с опытными специалистами погрешность собственно анализа не превышает ±10-20%, однако внешний контроль анализов необходимо проводить систематически.

Результат погрешностей пропободготовки и анализа. Рассмотренные погрешности относятся к случайным, то есть в одних пробах содержание занижено, а в других завышено, оценка среднего содержания при этом должна оставаться несмещенной. Однако, в определенных обстоятельствах случайные погрешности превращаются в систематические. В этом случае в подсчет запасов необходимо вводить поправочный коэффициент. Остановимся на этом подробнее.

Рассмотрим превращение случайных погрешностей в систематические на примере первой стадии сокращения бороздовых проб. Будем считать, что анализируется 20 проб. Все пробы одинаковые, имеют содержание 2 г/т и в каждой пробе имеется по одной золотине массой 10 мг. Предположим, этими двадцатью пробами разведано весьма простое рудное тело с содержанием 2 г/т. Оконтуривание ведется по бортовому содержанию, также равному 2 г/т. Если содержание по всем пробам определено без случайной погрешности, то по всем пробам оно составит 2 г/т. Все 20 проб войдут в промышленный контур, площадь его будет равна истинной и среднее содержание в контуре составит 2 г/т. Совсем другая картина будет при тех же условиях, но при потере крупных золотин при сокращении проб. В 19 пробах из 20 содержание окажется заниженным, соответственно, ниже бортового. За счет этого большая часть руд с фактически промышленным содержанием будет отнесена к некондиционным. Площадь контура из-за этого окажется заниженной. Но зато в одной из 20 проб за счет попадания в навеску крупной золотины содержание будет завышенным и составит порядка 20 г/т. Естественно, эта проба будет включена в контур и подсчет запасов. Среднее содержание в контуре за счет такой пробы будет завышенным, так как высокого содержания в действительности нет, а оно явилось следствием случайного попадания в навеску крупной золотины. В результате, итогом случайной погрешности будет занижение площади балансовых запасов (до 100%, то есть до пропуска объекта разведкой) и завышение среднего содержания в руде.

Величина завышения содержания золота в руде колеблется в широких пределах, преимущественно от 2 до 50%. Чтобы компенсировать эту погрешность в подсчет запасов необходимо вводить понижающий поправочный коэффициент к среднему содержанию 0,98 – 0,67.

2.2. Технические погрешности опробования россыпных месторождений.

Неполное извлечение золота из скважин при желонении. При ударно-канатном бурении породу в скважине сначала раздалбливают долотом, а после этого извлекают из скважины желонкой (пробоотборником). Желонка представляет собой трубу с клапаном на нижнем конце. Она опускается в скважину, клапан открывается, и в трубу поступают раздолбленные долотом пески. При подъеме желонки клапан закрывается и пески, попавшие в трубу, поднимаются на поверхность. Чтобы желонка могла захватить шлам, долочение ведут с водой, шлам после этого имеет жидкую консистенцию и желонка может его захватить. Но полностью весь шлам желонка поднять из скважины не может. Количество, остающегося на дне скважины шлама зависит от конструкции клапана на желонке и консистенции шлама.

Желонки с языковым (тарельчатым) клапаном, по данным ВНИИ-1 и ЦНИГРИ, извлекают 70-80% золота. Это связано с тем, что из-за их конструктивных особенностей в нижней части скважин всегда остается около 5 см шлама, а вместе с ним и осевший металл. Соответственно, при использовании таких желонок запасы металла в россыпях занижаются. Неполное извлечение золота было убедительно доказано работами ВНИИ-1 с меченым золотом. Меченное радиоактивным методом золото опускали в скважины. После этого производили желонение. Опыты показали, что полностью извлечь золото из скважин желонки с тарельчатым клапаном не возможно.

В 60-х годах были разработаны более совершенные устройства для пробоотбора: поршневые желонки со сферическим клапаном (типа Р-8ж-4у) институтом ВНИИ-1, а институтом ЦНИГРИ - пробоотборники МП-3 и МП-3М с шаровым клапаном. Они более полно извлекают металл и не растягивают пласт.

На полноту извлечения золота из скважин влияет также консистенция шлама. При избытке воды золото легко высвобождается из породы и оседает на дне скважин. Пробоотборник МП-3 в этих условиях дает более стабильные результаты: извлечение золота им (по данным ЦНИГРИ) составляет 93-98%. В благоприятных условиях золото пробоотборниками и желонками со сферическим клапаном (типа Р-8ж-4у) извлекается практически полностью (по данным ВНИИ-1). В практике большее применение нашли желонки, разработанные ВНИИ-1, однако желонки с языковым клапаном также используются до настоящего времени.

Неполное извлечение золота желонками приводит к систематическому занижению содержаний золота в скважинах, то есть погрешность носит систематический характер. Для ее компенсации в подсчет запасов можно ввести поправочный коэффициент. В зависимости от типа желонки занижение запасов может колебаться от 0 до 30%. Соответственно, коэффициент к запасам из-за неполного извлечения золота желонками может иметь величину, в зависимости от использованных пробоотборников, от 1,00 до 1,43.

Определение объем буровой пробы. Обычно его рассчитывают, исходя из диаметра скважины и длины интервала опробования. Однако бывают случаи, когда фактический диаметр скважины оказывается больше расчетного. В пробу при этом попадает дополнительный металл. Такая погрешность возникает при бурении скважин без обсадки, которое допускается при разведке россыпей, залегающих в мерзлоте, а также на талых россыпях, когда из-за валунов опережающая обсадка невозможна по техническим причинам. В этом случае сначала производят бурение (долочение) скважины, после чего забивают обсадные трубы.

На мерзлых россыпях бурение без обсадки обеспечивает высокую производительность и во многих случаях дает прекрасные результаты. Скважины, вскрытые горными выработками при подземной отработке россыпей, имеют ровные стенки и выдержанный диаметр. Но так бывает не всегда. Мерзлые, но недостаточно связанные породы осыпаются со стенок скважины, она расширяется, и объем породы из нее увеличивается. На талых россыпях ситуация аналогичная. При бурении ниже обсадных труб в скважину может попадать дополнительная порода со стенок скважины.

В соответствии с существующими методиками объем породы, извлеченной из скважины, должен замеряться мерным сосудом. Однако сделать это трудно, так как порода извлекается из скважин с водой в разжиженном состоянии.

При небольшой численности буровой бригады из-за недостатка времени замер объема часто не производится. В 70-х годах на Северо-Востоке непосредственно на буровых станках устанавливали ротационные сепараторы РС-400. Пробу в них разгружали непосредственно из желонки, что еще больше повышало производительность бурения, но практически не давало возможности замерять объем выжелонненой породы.

Замеры фактических диаметров скважин, выполненные специалистами ВНИИ-1, показали, что отклонения объемов проб от расчетных для отдельных скважин достигали 24,3-58,4%, а в среднем для россыпи — 10-15%.

В 60-х годах для определения фактического диаметра скважин, пройденных в мерзлоте без обсадки, стали с успехом применяться каверномеры: СКС-4, КЭМС-1 и др. Применение каверномеров позволило свести погрешности определения диаметра скважин, пройденных в мерзлоте, до нескольких процентов.

Таким образом, рассматриваемая погрешность может быть равна нулю (при бурении скважин с опережающей обсадкой или бурении без обсадки плотных мерзлых или глинистых пород), а в неблагоприятных условиях может заметно завышать содержания золота и запасы. Величина завышения по анализу литературных данных может достигать в целом по россыпи около +15%. Коэффициент к разведанным запасам, соответственно, может колебаться от 0 до 0,87.

Неполное извлечение золота при промывке проб. Широко распространенные деревянные лотки при разведке россыпей с крупным и средним золотом могут извлекать золото практически полностью. Однако по данным многих исследований при недостатках в организации труда даже при крупном золоте наблюдаются повышенные потери золота с галей, срезаемой промывальщиком скребком, и с окатышами глины. Потери золота при этом составляют 2-3%.

При разведке россыпей с мелким и весьма мелким золотом или при существенно глинистых песках лотковая промывка дает худшие результаты: золото фракции мельче 0,25, особенно пластинчатое, легко уходит в хвосты даже у опытных промывальщиков. Один промывальщик нередко обслуживает 2 буровых станка и не имеет времени на тщательную промывку проб. Потери золота и занижение содержаний за счет некачественной промывки проб по разным данным достигают 10-20%.

По инструкции хвосты промывки разведочных проб должны перемываться и дополнительно извлеченное из них золото — включаться в подсчет. Однако из-за отсутствия времени это часто не делается. Кроме того, перемыв хвостов тем же лотком не дает заметного результата.

Чтобы исключить потери золота при промывке буровых проб, институтом ВНИИ-1 и ПГО «Севвостгеология» разработаны промывочные установки: РС-400 (ПУРС-400) и Проба-2М. Извлечение золота ими достаточно высокое, например, для Пробы-2М — не менее 97%. Однако с началом перестройки производство этих установок прекратилось и в настоящее время промывка буровых проб почти везде ведется лотком.

В зависимости от технических средств обработки буровых проб и сложности условий, поправочный коэффициент к данным разведки может колебаться в пределах 1,0-1,25 (промывка на лотке в неблагоприятных условиях).

Результат технических погрешностей разведки россыпей золота. Рассмотренные погрешности разведки россыпей скважинами ударно-канатного бурения обычно занижают содержания золота. В самом неблагоприятном случае, при использовании желонки с языковым клапаном (К_ж=1,43) и лотковой промывке проб (К_п=1,25), результирующий коэффициент (1,43х1,25) составляет 1,79. То есть содержания по скважинам занижаются больше, чем в 1,5 раза. Дополнительный металл за счет обрушения стенок скважин не может компенсировать такое занижение запасов, так как пески россыпных месторождения чаще всего плотные (мерзлые, глинистые) и не склонны к обрушению.

Заключение

Технические погрешности опробования, очевидно, влияют на достоверность разведанных запасов (разница между погрешностью и достоверностью рассмотрена в 1 части статьи). На первый взгляд может показаться, что если снизить или вообще исключить технические погрешности разведки, то достоверность разведки должна повыситься. Однако на практике это не так. В этом можно убедиться, например, по результатам отработки россыпей за последние 50 лет. До 60-х годов прошлого века повсеместно использовали желонки с языковым клапаном, промывку проб вели лотками. Золото из скважин извлекалось не полностью, содержания занижались, но достоверность разведки эксплуатационниками оценивалась как высокая, неподтверждений запасов россыпного золота практически не было. Коэффициент намыва по металлу на россыпях почти всегда был больше единицы (не считая колебаний запасов по отдельным блокам). Предлагалось даже включать в подсчет запасов эмпирический повышающий коэффициент «на намыв».

После того, как в 70-х годах были разработаны и начали использоваться более совершенные желонки и промывочные машины, разработанные ВНИИ-1 и Севвостгеологией, разведка стала выявлять больше запасов. Это было весьма своевременно, так как россыпей оставалось все меньше и в приросте запасов были заинтересованы как разведчики, так и эксплуатационники.

Однако на новых россыпях, разведанных с высоким техническим качеством, появилась другая проблема - эксплуатационники стали добывать золота меньше, чем подсчитывала разведка, и коэффициенты к разведанным запасам чаще стали меньше единицы. И это были не отдельные блоки, а месторождения в целом. Неподтвердившиеся запасы списывались. В случаях крупных неподтверждений запасов их причины разбирались специальными межведомственными комиссиями.

Чтобы улучшить ситуацию и повысить достоверность разведки, ГКЗ СССР ввело в практику более жесткое ограничение пиковых проб без возвращения металла в подсчет по методу И.Д.Когана, что по сути неверно, но по результату правильно, так как равнозначно понижающему коэффициенту к содержанию золота.

Несмотря на то, что снижение технических погрешностей разведки не обеспечивает повышения ее достоверности (а иногда и ведет к ее снижению), не стоит делать вывод, что при разведке лучше использовать простейшее оборудование и терять золото. Это приводит к недооценке запасов месторождений. Поэтому лучше иметь качественную информацию по каждой пробе, а для повышения достоверности запасов использовать другие методы.

Продолжение будет