Невидимое нанозолото в россыпях и эфельных отвалах: скрытые сокровища отходов недропользования⁠⁠

Когда речь заходит о россыпном золоте, в воображении возникают блестящие самородки и золотые чешуйки в промывочном лотке. Однако значительная часть драгоценного металла в россыпях существует в форме, которую невозможно увидеть невооруженным глазом и даже под обычным микроскопом. Это невидимое золото - тонкодисперсные частицы и наночастицы, заключенные в минералах тяжелого шлиха. Еще более парадоксальная ситуация складывается с эфельными отвалами - отходами промывки золотоносных песков, которые содержат порой десятки и сотни граммов золота на тонну, но это золото остается невостребованным из-за своей невидимой формы.

По оценкам специалистов, в эфельных отвалах россыпных месторождений России накоплено несколько сотен тонн золота. При средних содержаниях золота в техногенных отвалах от 0,3 до 0,5 г/м³ и выше, эти объекты представляют собой огромный ресурсный потенциал. Однако традиционные технологии шлюзового обогащения не способны эффективно извлекать тонкодисперсное и невидимое золото, которое концентрируется в минералах тяжелой фракции.

В россыпных месторождениях золото присутствует в двух основных формах: свободное (самородное) и связанное (невидимое). Свободное золото - это те самые видимые золотины различной крупности, которые извлекаются традиционными гравитационными методами на шлюзах и в промывочных приборах. Связанное или невидимое золото находится в виде тонкодисперсных включений, микро- и наночастиц в минералах тяжелого шлиха.

Тяжелый шлих - это концентрат минералов с плотностью более 3000 кг/м³, который остается после промывки золотоносных песков. В его состав входят магнетит, ильменит, гранат, пирит, арсенопирит, хромит, циркон, рутил и другие акцессорные минералы. Именно эти минералы являются основными концентраторами невидимого золота в россыпях.

Исследования россыпей Амурской области показали, что невидимое золото в минералах тяжелого шлиха может присутствовать в различных формах:

Тонкодисперсное золото размером от 0,1 до 10 мкм в виде микровключений в минералах

Наночастицы золота размером менее 100 нм, не видимые даже под электронным микроскопом

Структурно-связанное золото - атомы золота, изоморфно входящие в кристаллическую решетку минералов

Коллоидное золото в продуктах окисления сульфидов и в лимоните

Анализ проб тяжелого шлиха и выявил значительные содержания невидимого золота в различных минералах. Эти данные имеют фундаментальное значение для понимания распределения золота в россыпях и разработки технологий его извлечения.

Магнетит (Fe₃O₄) - железорудный минерал черного цвета с металлическим блеском, обладающий магнитными свойствами. В россыпях магнетит часто составляет основную массу тяжелого шлиха, образуя характерную "черную массу" в промывочном лотке. Содержание невидимого золота в магнетите составляет 0,06-0,58 г/т при среднем значении 0,31 г/т.

Ильменит (FeTiO₃) - титаносодержащий минерал, широко распространенный в россыпях. Ильменит является одним из наиболее значимых концентраторов невидимого золота: его содержание составляет 2,74-7,95 г/т при среднем значении около 5 г/т. Золото в ильмените присутствует в тонкодисперсной форме, недоступной для визуального наблюдения.

Гранаты - группа островных силикатов, часто встречающихся в россыпях как устойчивые к выветриванию минералы. В гранатах из россыпей Амурской области содержание невидимого золота варьирует от 0,1 до 2,95 г/т. Гранаты являются характерными минералами-спутниками золоторудной минерализации и их присутствие в шлихах может указывать на близость коренных источников.

Пирит (FeS₂) - наиболее распространенный сульфидный минерал, известный как "золото дураков" из-за золотистого цвета. Но в каждой шутке - только доля шутки. В россыпях пирит часто несет значительные количества невидимого золота: 15,34-138,51 г/т. Золото в пирите присутствует в виде тонкодисперсных микровключений и частично в структурно-связанной форме.

Арсенопирит (FeAsS) - мышьяковосодержащий сульфид железа, один из главных минералов-концентраторов золота. В арсенопирите из россыпных шлихов содержание золота достигает 22,97-30,4 г/т, а в отдельных случаях до 138,5 г/т. Золото находится преимущественно в тонкодисперсной форме и в виде микровключений.

Хромит (FeCr₂O₄) - хромовая шпинель, типичный минерал ультраосновных пород. Содержание золота в хромите может варьировать от 0,24 до 220,67 г/т, что указывает на крайне неравномерное распределение золота в этом минерале.

Циркон (ZrSiO₄) - акцессорный минерал, устойчивый к выветриванию. В цирконе золото присутствует в невидимой примесной форме с содержаниями 0,04-0,23 г/т.

Рутил (TiO₂) - титановый минерал, встречающийся в россыпях. Содержание золота в рутиле составляет 0,17-0,33 г/т, достигая в отдельных пробах 21,4-233,5 г/т.

Лимонит - собирательное название для гидроксидов железа, образующихся при окислении железосодержащих минералов. В лимоните золото присутствует в коллоидной и тонкодисперсной форме с содержаниями 1,32-1,54 г/т.

Данные из геологических отчетов по Амурской области предоставляют уникальную информацию о реальных содержаниях невидимого золота в различных классах крупности песков.

Россыпи - крупность -2,0 мм

В классе крупности -2,0 мм (материал мельче 2 мм) содержание золота сильно варьирует в зависимости от участка россыпи:

Проба 1-3: содержание Au = 15,34 г/т - типичное содержание для россыпей с преобладанием мелкого золота

Проба 4: содержание Au = 129,63 г/т - богатые участки с высокой концентрацией тонкодисперсного золота

Проба 5: содержание Au = 138,51 г/т - аномально высокие содержания, указывающие на присутствие золота в сульфидах

Россыпи - крупность -1,0 мм

В более мелком классе -1,0 мм концентрация золота еще выше:

Проба 6: содержание Au = 98,65 г/т

Проба 7: содержание Au = 220,67 г/т - экстремально высокое содержание, связанное с концентрацией золота в тяжелых минералах

Такие высокие содержания в мелких классах объясняются тем, что при дезинтеграции россыпных песков происходит высвобождение минералов тяжелого шлиха, содержащих невидимое золото. При обычной шлюзовой промывке эти минералы не улавливаются и уходят в хвосты.

Эфельные отвалы (также называемые эфелями, гале-эфельными отвалами или хвостами обогащения) - это отходы промывки золотоносных песков на драгах и промывочных приборах. За десятилетия отработки россыпных месторождений в России накопились миллиарды кубометров эфельных отвалов.

Парадокс ситуации заключается в том, что эфельные отвалы содержат значительные количества золота, но оно остается невостребованным. Причина проста: традиционная шлюзовая технология эффективно извлекает только крупное и среднее свободное золото размером более 0,25-0,5 мм. Мелкое золото (менее 0,25 мм) и особенно тонкодисперсное золото в минералах шлиха теряется в хвостах.

По официальным данным, содержание золота в эфельных отвалах Амурской области составляет 0,01-0,5 г/т. При этом степень извлечения золота при первичной переработке составляет (это опять же, по официальным данным) 90-95%, а потери в отвалах - 5-10%.

Однако даже эти цифры не учитывают невидимое золото в минералах тяжелого шлиха. Исследования показывают, что реальные содержания могут быть значительно выше:

В техногенных россыпях с высоким выходом тяжелой фракции содержание связанного золота в шлихе может достигать 2 кг/т при выходе тяжелой фракции 5-10 кг/м³.

Откуда берется невидимое золото в россыпях? Это связано с двумя основными процессами: наследованием от коренных источников и вторичными преобразованиями в россыпи.

Наследование: россыпные месторождения формируются при разрушении коренных золоторудных месторождений. При эрозии рудных тел высвобождаются не только самородные золотины, но и минералы-концентраторы золота - пирит, арсенопирит, арсенопирит, а также породообразующие минералы с вкрапленностью тонкодисперсного золота.

Как показали исследования, в коренных месторождениях значительная часть золота присутствует в виде микро- и нановключений в сульфидных минералах. При размыве рудных зон эти минералы попадают в россыпи и становятся частью тяжелого шлиха. Золото, заключенное в них, остается в невидимой форме.

Минеральный состав тяжелого шлиха рассматривается как прямое указание на возможные коренные источники россыпного золота. Присутствие в шлихах вольфрамита, ильменита, танталитов-колумбитов вместе с золотом свидетельствует о генетической связи золотого и редкометального оруденения. Наличие арсенопирита указывает на золото-сульфидный тип коренного источника.

Вторичные преобразования: при переносе водными потоками россыпное золото подвергается механической и химической переработке. Крупные золотины истираются, измельчаются, приобретают округлую форму. Однако тонкодисперсное золото в минералах-носителях остается защищенным от механического воздействия.

В зонах окисления россыпей происходят процессы химического выветривания сульфидных минералов. При окислении пирита и арсенопирита часть золота высвобождается, но значительная доля переходит в коллоидную форму и сорбируется на гидроксидах железа (лимоните). Это объясняет присутствие золота в лимоните россыпей.

Традиционная технология обогащения золотоносных песков основана на гравитационном разделении по плотности на шлюзах различных конструкций. Эта технология эффективна для извлечения свободного золота размером более 0,25-0,5 мм, но имеет серьезные ограничения при работе с тонкодисперсным и невидимым золотом.

Исследования показывают, что от 40 до 50% золотин в россыпях представлено мелкими и весьма мелкими классами крупности (менее 0,25 мм). Это золото плохо улавливается на шлюзах и теряется в хвостах.

Проблема усугубляется тем, что в россыпях часто присутствует большое количество тяжелых минералов шлиха. Чем больше тяжелых минералов, тем быстрее заполняется постель шлюза, больше работы на доводке шлиха и больше потери золота. Минералы шлиха становятся "похитителями золота", забирая место в постели шлюза и вынося с собой тонкодисперсное золото в отвалы.

Еще более серьезная проблема - это невидимое золото, заключенное в минералах тяжелого шлиха. Это золото вообще не может быть извлечено гравитационными методами, так как оно химически или физически связано с минералом-носителем.

До 1990-х годов для извлечения такого золота широко использовалась амальгамация - обработка шлихов ртутью. Ртуть "растворяет" свободное золото, образуя амальгаму, из которой затем выделяют чистое золото. Однако амальгамация неэффективна для золота, заключенного в минералах, и к тому же запрещена из-за токсичности ртути.

Отказ от амальгамации привел к тому, что вся тонкодисперсная и невидимая форма золота стала уходить в эфельные отвалы безвозвратно. Разветвленные технологические схемы с перечисткой хвостов на отсадочных машинах и винтовых сепараторах были свернуты как экономически нецелесообразные. В результате сегодня россыпная золотодобыча фактически использует только одну шлюзовую технологию.

Центробежные сепараторы (концентраторы и винтовые шлюзы) позволяют эффективно концентрировать тяжелые минералы из хвостов обычных шлюзов.

На месторождении Юрское применение модуля винтовой сепарации позволило извлечь дополнительно 25,3% от общего количества золота, при этом содержание золота в концентрате составило 46,5-80 г/т. Концентрат представлял собой шлих, обогащенный тяжелыми минералами с невидимым золотом.

Наиболее перспективным направлением является гидрометаллургическая переработка золотосодержащих шлихов. Шлиховые концентраты, полученные центробежной сепарацией, направляются на специализированные установки, где золото извлекается химическими методами - выщелачиванием, сорбцией и электролизом.

Содержания золота в шлихах (от 50 г/т) делают их экономически привлекательным сырьем для гидрометаллургии. При этом извлекается как свободное мелкое золото, так и невидимое золото из минералов после их вскрытия окислением или другими методами.

Оптимальным решением является комбинация гравитационного обогащения с гидрометаллургической доводкой:

Первичное извлечение крупного золота на шлюзах

Центробежная сепарация хвостов для получения шлихового концентрата

Гидрометаллургическая переработка концентрата для извлечения мелкого и невидимого золота

Такая схема позволяет повысить общее извлечение золота с 70-75% до 90-95% и выше.

Эфельные отвалы россыпных месторождений представляют собой огромный неосвоенный ресурс золота.

По оценкам специалистов, в России накоплены миллиарды кубометров эфельных отвалов. При средних содержаниях золота 0,3-0,5 г/м³ общие ресурсы золота в отвалах составляют сотни тонн.

Отвалы со средним содержанием золота более 500 мг/м³ составляют около 5% от общего количества россыпей, но и они представляют значительный интерес. В отдельных случаях выход тяжелой фракции достигает 1 кг/м³ при содержании связанного золота в шлихе 365 г/т, что дает суммарное содержание золота более 0,36 г/м³.

Техногенные месторождения (эфельные отвалы) обладают рядом преимуществ перед первичными россыпями:

Отсутствие вскрышных работ - пески находятся на поверхности

Легкая промывистость - материал уже прошел дезинтеграцию

Известный минеральный состав - можно точно подобрать технологию

Близость к инфраструктуре - отвалы расположены вблизи отработанных месторождений

Переработка эфельных отвалов решает не только экономическую, но и экологическую задачу. Отвалы занимают огромные площади, нарушают ландшафты и могут быть источником загрязнения. Их рекультивация с попутным извлечением золота - рациональное природопользование.

Невидимое золото в россыпях и эфельных отвалах - это не научный курьез, а реальный экономический ресурс. От долей грамма до сотен граммов и даже килограммов на тонну минералов тяжелого шлиха - это золото десятилетиями уходило в отвалы и терялось безвозвратно.

Современные данные показывают, что в магнетите, ильмените, гранатах, пирите и арсенопирите из россыпных шлихов содержится от единиц до сотен граммов золота на тонну. В эфельных отвалах России накоплены сотни тонн невостребованного золота. Это огромный потенциал, который только начинает осваиваться.

Будущее россыпной золотодобычи связано не только с поиском новых месторождений, но и с более полным извлечением золота из уже разведанных ресурсов. Невидимое золото - это вызов для технологов и возможность для предпринимателей, стремящихся использовать достижения науки для повышения эффективности производства. Понимание природы, распределения и форм нахождения этого скрытого металла - ключ к освоению огромных техногенных запасов и к устойчивому развитию золотодобывающей отрасли

Если есть вопросы, то мой личный Телеграм, я лично занимаюсь извлечением невидимого золота из техногенного сырья и знаю об этом почти все: GoldenGeo_Irk