Опыт отбора и обработки проб при проведении геологоразведочных работ на золото в Казахстане

Отбор и обработка проб – одна из самых малоразработанных и самых ответственных операций, от которой зависят результаты не только геологоразведочных работ, но и технология добычи и переработки золотых руд.

Общими вопросами отбора и обработки проб занимались Г.О. Чечотт (1920), В.А. Обручев (1930), В.А. Глазковский (1932), Н.И. Трушков, Е.Н. Барбат – де – Марни (1926), В.И.Зеленов (1989), А.Г. Жабин, Н.С. Самсонова, И.З. Исакович (1987), Е.А. Афанасьева, М.П. Исаенко (1988), В.Г. Хитаров (1985), А.А. Куликов (1988), В.В. Аристов (1975), П.Л. Каллистов (1968), М.Н. Альбов (1952), Ю.А. Ткачев, А.А. Шеин (1987), Барышников И.Ф., Юфа Т.П., Звягинцев О.Е. и др. (1968), Якжин А.А. (1954), А.Б. Каждан (1974), И.И. Гинзбург (1957) и др.

Пик исследований по данной проблеме приходится на 30–80-е годы прошлого века в пространстве бывшего Советского Союза. Как показывает анализ литературных данных, сквозная во времени проблема - это отбор представительной пробы, а из пробы представительной навески для анализа и в этом заключается главное различие в применяемых методах опробования [1–5].

Исходной геологической пробой принято считать рядовую геологическую отобранную из горных выработок, обнажений или керна скважин в виде отдельных кусков. Под лабораторной пробой понимается проба, полученная из исходной в результате её обработки и доведения необходимого веса для аналитических исследований.

Отбор проб. Материалом проб могут быть рыхлые отложения, глины, пески, глинисто – кусковатые коры выветривания и крепкие коренные породы. Исходный вес первоначальных проб может варьироваться от первых килограмм до десятков и первых сотен килограмм – это касается бороздовых проб из горных выработок и керновых буровых скважин. Валовые пробы от первых десятков до первых тысяч тонн.

При опробовании россыпей копушами, бороздами и валовыми секциями объем проб составляет 0,1 – 0,2 м3 (копуша), борозда (1х0,5х0,2 м) – 0,2 м3 и оперативное опробование лунки (0,5х0,4х0,1-0,2 м), объем пробы – 0,02-0,04 м3 (1-2 ендовки) [6]. Опробование кор выветривания, так же как и коренных пород проводится бороздами в горных выработках, керновое опробование буровых скважин. Вес проб колеблется от первых килограмм до 20-40 кг и более. При геохимическом и металлометрическом опробовании вес пробы составляет 150 - 300 г. Проба отбирается методом пунктирной борозды или каким – либо другим способом. Существуют методы ручного и механического отбора проб [7]. Ручное опробование – простая отборка (на глаз), метод кольца и конуса и квартование, дробное фракционирование, опробование буром. Чаще всего применяется простая отборка и метод кольца конуса. В первом случае опробование допускается для бедных руд. Из опробуемого материала небольшими порциями лопатой или совком наугад или по сетке отбирают пробу. Во втором случае руду насыпают в виде конической кучи, которую разворачивают в плоский диск и делят на 4 части, две из них идут в пробу, а остальные в отвал.

Механический отбор проб чаще всего производят на фабриках с помощью пробоотборников отбирающий материал непрерывно или через отдельные отрезки времени. Практикой установлено, что чем больше вес исходной пробы, тем она представительней. Из большой по весу исходной пробы всегда можно выделить сколь угодно малую пробу, а вот из малой никогда не сделаешь большую.

Обработка проб – состоит из сокращения проб до определенного веса и включает операции дробления (измельчения), вспомогательного и поверочного грохочения, перемешивания и сокращения. Операция дробления необходима для коренных крепких пород и дезинтегрированных пород, так называемых щебенистых кор выветривания.

Операция сокращения пробы с определением наименьшего веса пробы проводится обычно с использованием уточненной формулы Г.О. Чечотта Q=kdα , где Q – надежный вес сокращенной пробы в кг; k – коэффициент, зависящий от характера минерального сырья; d – диаметр наиболее крупных кусков в пробе, мм; α – показатель степени, корректирующий зависимость веса пробы от размера частиц. Для золотых руд необходимо учитывать, что золото обладает ковкостью, вследствие чего плохо измельчается. Если применять формулу, то необходимо вводить большие значения k = от 1,8 до 3,6, вместо 0,1-0,3 для руд с равномерным распределением полезного компонента [8]. И ещё важное замечание, что схема обработки проб должна составляться не

только для каждого месторождения, но и для каждого типа руд, с учетом особенностей полезного ископаемого и размеров начальных проб [9].

В качестве справочного материала приводятся рассчитанные В.П. Вязельщиковым, З.Н. Парицким [7] надежные веса проб в зависимости от крупности частиц (табл. 2) и значения коэффициента k для золотосодержащих руд (табл. 1).

Таблица 1. Значения k для золотосодержащих руд.

Таблица 2. Надежный вес пробы золотосодержащей руды для различной крупности частиц

Сокращение лабораторных проб осуществляется с помощью струйчатых желобчатых делителей, барабанных и секторных сократителей. Наиболее часто используются струйчатые желобчатые делители, состоящие из четного числа желобов одинакового размера с разгрузкой смежных желобов в разные стороны (табл. 3).

Таблица 3. Техническая характеристика струйчатых желобов

Навеску для анализа можно отбирать методом конуса и квартования; разравниванием, делением на квадраты и вычерпыванием из каждого квадрата и рассыпанием через распределитель.

В общем случае процесс опробования, независимо от целей, сводится к отбору бороздовых или керновых проб, отправку их в лабораторию, в которой производится обработка, состоящая в выполнении в определенной последовательности набора стандартных операций дробления (до -2 или -1 мм), сокращения до лабораторной пробы (200 или 500 г), затем истирания и отбора

лабораторной навески для анализа от 10 до 50 (реже 100 г) грамм. Таким образом, независимо от веса исходной пробы, на анализ поступает как бы усредненная, характеризующая весь материал пробы навеска в 10-20 г. Готовый результат лаборатория выдает в виде содержаний в граммах на тонну, т.е. содержание химически чистого золота в тонне сухой породы, которую геолог должен составить из 10-20 г проанализированной навески, или в лучшем варианте из веса исходной пробы.

В частном случае для рыхлых песчано – глинистых образований отбираются шлиховые и бороздовые пробы, с которыми на месте производят обработку, включая обогащение и минералогический анализ. В отличии от коренных руд в обработку включен весь материал пробы, но минералогическому и весовому анализу подвергается только видимое крупное золото. В итоге получают весовые содержания свободного самородного золота в шлихе и пересчитывают затем на пробу и далее на кубический метр песка. Но при этом не учитывается мелкое – тонкое золото и золото, находящееся в сульфидах и других минералах. Для этих целей существуют специально разработанные методики [10].

Нетрудно заметить, что для каждого типа пород сложилась своя схема обработки проб, не позволяющая сопоставлять и сравнивать результаты анализов проб рыхлых, осадочных и коренных образований. Назрела необходимость создания унифицированной схемы отбора и обработки проб, позволяющей не только определение в пробе содержания золота, но и вещественного состава и технологических свойств. Обычно для части рудных проб определяют все три параметра, для безрудных или пустых ограничиваются определением содержания золота и в редких случаях вещественного состава.

В практике геологоразведочных работ для оценки золоторудных зон применяют бороздовые, керновые, шлиховые и валовые пробы, для изучения вещественного состава – минералогические и технологических свойств соответственно технологические. Нередко включают в состав работ дополнительное геохимическое (металлометрическое) опробование – для выявления ореольных концентраций золота и элементов – спутников, указывающих на золотое оруденение. Годами сложилась следующая последовательность – сначала определяют содержания золота в пробах, на основании которых выделяют рудные пробы, затем в рудных пробах устанавливают вещественный состав и только потом, после выделения рудных тел, приступают к технологическим испытаниям, которые запаздывают по времени с разведочными работами и для которых требуется проходка специальных дополнительных горных выработок и скважин.

Для того, чтобы ускорить, а значит совместить, геологическую с технологической информацию по каждой пробе («содержание – состав – технологические свойства»), мы предлагаем создать такую схему или систему отбора и обработки проб, которая позволила бы на самой ранней поисково – оценочной стадии получать в любой интересующей нас пробе все необходимые параметры и их накапливать на протяжении всех стадий геологической разведки вплоть до отработки месторождения, сопровождающейся эксплуатационной разведкой. Только так можно будет не только увязать и согласовать технологии добычи и переработки, но и корректировать геологоразведочные работы в зависимости от технологической типизации руд.

При составлении схемы обработки проб использованы современные достижения буровой техники и обогатительного оборудования. В частности, как для кор выветривания, рыхлых отложений и коренных пород для получения исходного материала проб применяется пневмо – ударное бурение с большим (115–159 мм) диаметром долота. Выход керна с одного погонного метра находится на уровне 20–40 кг. Благодаря использованию технологии RC с бурением методом обратной продувки, потери материала исключены и что важно измельченная порода поступает из забоя сухой и без подготовки может быть подвергнута квартованию.

Для обогащения материала пробы применяются центробежные аппараты, позволяющие извлекать золотины размером 10–15 микрон в гравиоконцентрат и вибровинтовые сепараторы. Согласно предлагаемой схеме (рис.1), исходный материал пробы сокращается на струйчатом делителе Джонса. Одна половина материала отправляется на атомно – абсорбционный или пробирный анализ, другая – на гравитационно – магнитное обогащение с последующим минералого – геохимическим изучением. Пройдя мокрое грохочение, крупный материал (+2 мм), высушивается, взвешивается и изучается под микроскопом на предмет количественного определения обломков рудного кварца, его сростков с рудными минералами, а также измененных пород – березитов, лиственитов.

Из мелкого материала отбирается проба (0,5–1,0 кг) для магнитной сепарации в магнитный полях высокой (~400 кА/м) интенсивности, с определением выхода продуктов сепарации и изучения их состава. Оставшийся материал подвергается обогащению в два приёма на центробежных аппаратах или каскаде винтовой сепаратор – центробежный аппарат с минералогическим изучением продуктов обогащения. В концентрате определяется количество зерен свободного самородного золота, их размер, морфология, взаимоотношения с другими минералами, а также сопутствующие золоту минералы – спутники (пирит, арсенопирит, халькопирит и др.). В зависимости от поставленных задач, все полученные продукты обогащения могут отправляться на пробирный анализ (объединенный концентрат) и хвосты на цианирование.

В результате, выполняя всю схему, получаем следующие данные:

• содержание золота в пробе по данным атомно – абсорбционного или пробирного анализа (один анализ);
• расчетное содержание золота в пробе по данным пробирного анализа продуктов обогащения (класс крупности +2 мм, объединенный концентрат, хвосты – три анализа);
• расчетное содержание золота в классе крупности минус 2+0 мм по данным магнитной сепарации (2 анализа);
• фазовый состав золота в пробе с определением количества гравитируемого, в том числе шлихового, цианируемого и неподдающегося извлечению золота;
• количество зерен свободного самородного золота и минералов – спутников (пирит, арсенопирит и др.);
• количество в крупных классах рудного кварца и его сростков с другими минералами, а также измененных пород (березиты, листвениты и др.);
• технологические показатели по извлечению золота гравитационным и гидрометаллургическим способом для крупности материала минус 2+0 мм, а также магнитной рудоподготовки или степени изменения рудовмещающих пород.

Всего по полной программе исследований пробы потребуется 5 пробирных анализа и один бутылочный тест по выщелачиванию золота цианидами. Нет необходимости выполнять весь комплекс исследований в каждой пробе, можно ограничиться только объединенными пробами составленными из остатков по выделенным зонам золотой минерализации. В сокращенном варианте ограничиваются определением количества зерен золота, рудных минералов – спутников, кварца и измененных пород, выполняют только один атомно – абсорбционный анализ отквартованной головной пробы (рис. 1).

Предлагаемая схема обработки проб испытана с применением пневмоударного бурения большого диаметра, что позволило получить большой по весу выход керна и отбирать представительные пробы как для россыпей, кор выветривания, так и для коренных руд. При этом сократилось количество подготовительных операций, а элементарное гравитационное обогащение позволило проводить обработку всего материала, что повысило достоверность получаемых результатов. Впервые, в поисковой практике, в качестве дополнительного аргумента о принадлежности пробы к руде, выступает количество зерен свободного самородного золота и минералов – спутников, что резко повышает результативность геолого – разведочных работ.

Рис.1. Предлагаемая схема обработки проб

ЛИТЕРАТУРА

1. Глазковский В.А. Техническое опробование месторождений полезных ископаемых. Ленинград, Георазведиздат, 1932, 95 с
2. Трушков Н.И., Барбот – де – Марни Е.Н. и др. Материалы по методике опробования месторождений. Ленинград, Геологический комитет, 1926, 119 с
3. Альбов М.Н. Опробование рудных месторождений при разведке и эксплуатации. Свердловск, Издательство по черной и цветной металлургии, 1952, 214 с.
4. Барышников И.Ф., Юфа Т.П., Звягинцев О.Е. и др. Пробоотбирание и анализ благородных металлов. Москва, Металлургия, 1968, 400 с.
5. Карпенко Н.В. Опробование и контроль качества продуктов обогащения руд. Москва, Недра, 1987,215 с.
6. Зубов Г.К. Эффективные методы разведки россыпей золота. В кн.: Условия формирования изакономерности размещения россыпей золота Казахстана. Алма-ата, КазИМС, 1983, 83-95 с.
7. Вязельщиков В.П., Парицкий З.Н. Справочник по обработке золотосодержащих руд и россыпей. М., Черной и цветной металлургии, 1963, 650 с.
8. Якжин А.А. Опробование и подсчет запасов твердых полезных ископаемых. Москва, Госгеолтехиздат, 1954, 296 с.
9. Якжин А.А. Практическое руководство по обработке проб и организаций полевых лабораторий. Москва, Госгеолтехиздат, 1957, 42 с.
10. Кургузкин Е.В., Койбагаров М.Д., Третьяков А.В., Перегудов В.В. Способ количественного определения содержания золота в песках россыпей. «Геология и охрана недр». Алматы, №1, 2009, с. 84-88.