Трансформация и переработка золотосодержащего сырья в криолитоэоне

90-летию 
МГА-МГИ-МГГУ 
посвящается 

РЕДАКЦИОННЫЙ 
СОВЕТ 

Председатель 

Л.А. 
ПУЧКОВ 

Зам. 
председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 

Члены 
редсовета 

И. В. 
ДЕМЕНТЬЕВ 

A. П. 
ДМИТРИЕВ 

Б.А. 
КАРТОЗИЯ 

A. В. 
КОРЧАК 

М.В. 
КУРЛЕНЯ 

B. И. 
ОСИПОВ 

В.Л. 
ПЕТРОВ 

Э.М. 
СОКОЛОВ 

К.Н. 
ТРУБЕЦКОЙ 

B. А. 
ЧАНТУРИЯ 

Е .И 
ШЕМЯКИН 

президент МГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

директор 
Издательства 
МГГУ 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
МАН 
ВШ 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

академик 
МАН 
ВШ 

академик 
МАН 
ВШ 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

* § 
СБ. ТАТАУРОВ 

л 
а 

К И 

W С§ 
ТРАНСФОРМАЦИЯ 

Ч 2 
И ПЕРЕРАБОТКА 
о • 
золото
И S 
СОДЕРЖАЩЕГО 

Щ 
СЫРЬЯ 
В КРИОЛИТОЗОНЕ 

в 

о 

и з 
о 

А 

МОСКВА 
• 
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ГОРНАЯ КНИГА» 
• 
2008 

УДК 622.7:622.234.42 
ББК 
33.4:33.24 
Т 12 

Книга 
соответствует 
*Гигиеническнм 
требования» 
к издания» 
книжны.» дли 
взрослых. 
СанПиН 1.2.1253—03: утверждении.» 
Главным государственным 
санитарны» 
врача» 
России 
30 марта 
2003 г. 
(ОСТ 29.124—94). 
Санитарноэпидемиологическое 
заключение 
Федеральной 
службы по надзору в сфере 
защиты 
прав потребителей № 
77.99.6О.953Л.ОО8501.07.07 

Татауров СБ. Трансформация и переработка золотосодерТ 12 жащего сырья в криолитоэоне. — М.: Издательство «Горная книга», 2008. — 318 с. 

ISBN 978-5-98672-108-8 (в пер.) 
Представлен материал по исследованиям взаимосвязи вещественного, фазового н структурного состава золотосодержащего сырья криолитозоны природного и 
геотехногенного происхождения с его технологическими свойствами. Приведены 
методика исследований и закономерности изменчивости состава и технологических 
свойств золотосодержащего сырья природного и геотехногенного происхождения в 
крнолнтозоне и за ее пределами. Теоретически н экспериментально обоснованы 
методы криодезинтеграции крепких золотосодержащих руд, управления 
концентрацией электролита-крнопротектора и статическим давлением налегающей верхней части штабеля для повышения технико-экономических показателей кучного 
выщелачивания золота в условиях криолитозоны. Теоретически обоснованы и экспериментально исследованы процессы извлечения золотосодержащих 
амальгам 
геотехногенного происхождения и мелкого, тонкого россыпного золота криолитозоны на базе созданных патентно-защищенных аппаратов магнитно-флокуляцнонной, гравитационно-электрохимической и сегрегацией но- диффузионной концентрации. На основе приведенных методов и разработанных патентно-защищенных 
обогатительных 
аппаратов предложены 
принципы создания 
комбинированных 
технологических схем максимально полного извлечения золота из коренных, россыпных и геотехногенных месторождений криолитозоны. Разработаны экологотехнологические мероприятия при переработке золотосодержащего сырья природного и геотехногенного происхождения в условиях криолитозоны. 

Для научных и инженерно-технических работников, занимающихся теорией 
и практикой в области обогащения полезных ископаемых, минералогии, геохимии и 
экологии, также может быть полезна студентам и аспирантам горных и горнометаллургических вузов, обучающимся по специальностям обогащение полезных 
ископаемых, минералогия, геология и разведка месторождений полезных ископаемых. 

У Д К 622.7:622.234.42 
ББК 33.4:33.24 

© СБ. Татауров, 2008 

ISBN 978-5-98672-108-8 
© Издательство «Горная книга», 2008 
© Диэайн книги. Издательство МГГУ, 
2008 

ВВЕДЕНИЕ 

Растущая потребность в драгоценных металлах, связанная с 
развитием наукоемких технологий в России, и технологические 
требования, предъявляемые к освоению месторождений золота, 
требуют создания и совершенствования ресурсосберегающих 
малоотходных технологий, способных эффективно перерабатывать труднообогатимое золотосодержащее сырье. Получившие 
широкое развитие технологии кучного выщелачивания золота в 
конце XX — начале XXI вв. на территории криолитозоны России вскрыли множество проблем, связанных, прежде всего с их 
интенсификацией в условиях криолитозоны и возможностью 
круглогодичной переработки золотосодержащего сырья в диапазоне отрицательных и положительных температур. 

В настоящее время переработка руд благородных металлов 
методом кучного выщелачивания в криолитозоне сопровождается значительными потерями золота, его извлечение по разным 
оценкам составляет не более 57—68%. Кроме того, при освоении россыпных и геотехногенных месторождений золота в условиях криолитозоны практически не учитывается изменчивость вещественного состава золотосодержащего сырья, что 
также ведет к снижению извлечения золота. Эта проблема относится и к переработке амальгамсодержащих месторождений золота, образование которых обязано широкому применению ме
5 

тодов амальгамации в XIX—XX вв. Имеющиеся данные о содержании амальгам и ртути в геотехногенных месторождениях 
золота на территории криолитозоны указывают на то, что криолитозона является в своем роде «холодильником», в котором 
процессы изменения состава и технологических свойств амальгам золота разнонаправлен ы по скорости трансформации и отличаются от процессов за пределами территорий распространения многолетнемерзлых пород (ММП). 

Убедительным примером успешности направления исследований вещественного состава и создания технологий переработки золотосодержащего сырья в условиях распространения 
многолетнемерзлых горных пород является развитие методов 
технолого-минералогической оценки цветных и благородных 
металлов, технологий подземного выщелачивания полезных 
ископаемых, а также технологий, включающих способы управления криогенными процессами при разработке месторождений золота, развиваемые в академических, отраслевых институтах и университетах (ИПКОН РАН, ИГД СО РАН, ИГДС СО 
РАН, ИПРЭК СО РАН, ЦНИГРИ, ВИМС, МГГУ, МГУ, ЧитГУ 
и другими). 

Решение научной проблемы повышения извлечения ценных 
компонентов из золотосодержащего сырья, качества концентратов и снижения энергозатрат в условиях криолитозоны потребовало изучения трансформации вещественного состава, строения 
и технологических свойств золотосодержащего сырья в условиях криолитозоны для оптимизации параметров его переработки, 
обоснования методов и создания технологий. 

Один из основных принципов создания и внедрения новых 
методов и технологий переработки золотосодержащего сырья 
криолитозоны лежит в области выявления закономерностей 
изменения структурного, вещественного и фазового 
состава 
сырья и его влияния на технологические свойства, а также изучения развития физических и физико-химических процессов в 
изменяющихся термодинамических условиях криолитозоны и 
фазовых переходах воды. 

С этой целью был выполнен анализ существующих методов 
исследований золотосодержащего сырья в криолитозоне и за ее 

6 

пределами. Обоснован выбор репрезентативных объектов исследований — руд коренных и песков россыпных месторождений золота криолитозоны. На основе полученной информации 
была разработана методика комплексного изучения вещественного состава золотосодержащего сырья криолитозоны для обоснования методов его переработки и создания комбинированных 
технологий. При выборе методов оценки изменчивости вещественного состава, строения и технологических свойств золотосодержащего сырья криолитозоны широко использовались методики, применяемые как в обогащении полезных ископаемых, 
технологической минералогии, так и в геокриологических исследованиях, а также анализ результатов геологических исследований 
вещественного 
состава 
золотосодержащего 
сырья 
криолитозоны. 

Данная работа выполнена в соответствии с приоритетными 
направлениями 
фундаментальных 
исследований 
РАН 
«Проблемы комплексного освоения недр Земли и новые технологии извлечения полезных ископаемых из минерального и 
техногенного сырья», «Новые экологически безопасные процессы и технологии комплексной переработки труднообогатимых руд и минерального сырья»; Сибирского отделения 
РАН «Новые процессы максимального извлечения полезных 
компонентов из руд». 

Автор выражает глубокую благодарность д-ру техн. наук, 
профессору В.В. Кармазину, д-ру техн. наук, профессору В.М. 
Авдохину за консультации в области обогащения полезных ископаемых и предоставленную возможность проведения аналитических и экспериментальных исследований на кафедре ОПИ 
и НТЦ «Горнообогатительные модульные установки» МГГУ, 
за консультации в области кучного выщелачивания — академику АН Таждикистана, д-ру техн. наук, профессору П.М. Соложенкину. 

Выражаю искреннюю признательность за постоянную поддержку и внимание д-ру техн. наук, профессору В.Ф. Кузину, дру техн. наук, профессору В.П. Мязину, д-ру геол-минер. наук, 
профессору, лауреату Государственной премии СССР [Л.Ф.| 
|Наркелюну], а также старшему преподавателю кафедры геофи
7 

зики ЧитГУ В.А. Кобыльскому и ведущему инженеру ИПРЭК 
СО РАН О.В. Глушенковой. Автор благодарит д-ра техн. наук, 
профессора ЧитГУ Д.М. Шестернева, чьи замечания и пожелания способствовали эффективной реализации задач при подготовке диссертационной работы. 

Особую благодарность выражаю академику РАН В.А. Чантурия и д-ру техн. наук, профессору Г.В. Седельниковой за конструктивную критику, способствующую улучшению данной работы. 

Выражаю благодарность Ю.А. Нецветаевой за поддержку и 
участие в подготовке работы к изданию. 

Автор благодарен специалистам ООО «Дарасунский рудник», 
ЗАО «Рудник Апрелково», ООО «Нерюнгри-Металлик», ЗАО «Баунт», А/с «Южная», за содействие во внедрении разработок на 
предприятиях. 

Условные обозначения 

ММП — многолетнемерзлые породы; 
СТР, СМР — соответственно сезонно-талые и сезонно-мерзлые 
руды; 
ЦЗО — цикл замерзания-оттаивания; 
МФК — магнитно-флокуляционная концентрация; 
СДК — сегрегационно-диффузионная концентрация. 

ГЛАВА 1. ИЗУЧЕННОСТЬ ПРОБЛЕМЫ 

1.1. Современные представления 
о криолитоэоне и переработке 
золотосодержащего сырья 
в ее пределах 

На криогенных планетах Солнечной системы значительную площадь занимают территории распространения многолетнемерзлых горных пород. Их существование обусловлено 
условиями развития вселенной с преобладанием глубоких отрицательных температур близких к абсолютным и причинами 
глобального характера, зависящими, прежде всего от астрономических законов, физических и геометрических особенностей. 

На планете Земля суммарная площадь территории криолитозоны составляет около 40 % (включая Гренландию и Антарктиду) вместе с сезонным промерзанием она составляет 60 % 
[43]. 

Исходя из существующих представлений криолитозона в 
физико-геологическом смысле это часть объема литосферы, ограниченная нулевой изотермой и содержащая лед [39]. В географическом понимании это территория, в пределах которой 
развиты многолетнемерзлые породы. 

Основной характерной чертой криолитозоны является особый радиационный и водно-тепловой баланс, приводящий к 

9 

преобладанию отрицательных и низких положительных температур, что позволяет отнести эту территорию к термодинамически специфической области распространения сезонных и многолетнемерзлых горных пород [42]. 

Историю появления многолетнемерзлых горных пород на 
Земле связывают с ранним протерозоем (2,5—2,1 млрд л.н.) на 
Североамериканском континенте и в Южной Африке. В дальнейшем в истории развития Земли прослеживается еще несколько ледниковых периодов имеющих глобальный характер [43]. 

На современном этапе криолитозона Земли характеризуется мощностью от нескольких десятков сантиметров (эпизодическая криолитозона) до 1500 м и более (реликтовая криолитозона). По времени существования пород в мерзлом состоянии 
криолитозона подразделяется на эпизодическую (менее суток), 
сезонную (в течение сезона), кратковременную (перелетки — 
до 2—3 лет), многолетнюю (от 3 до 100 лет), вековую (более 
100 лет), реликтовую (длительность существования измеряется 
геологическим временем — тысячи лет). По площади распространения криолитозона может быть сплошной, занимающей 
95—100 %, прерывистой 75—95 %, массивно-островной 25— 
75 %, островной 10—25 % и редкоостровной — менее 10 % [92, 
25, 43]. Среди прочих условий существования криолитозоны 
Земли важное место в ее развитии и существовании биосферы 
в целом занимает слой сезонного 
промерзания-оттаивания 
(СЗО) и его температурный режим, который зависит от условий теплообмена на поверхности Земли, состава и влажности 
горных пород [103]. 

Изменение температурного состояния криолитозоны зависит, прежде всего, от геологических условий территории (генезиса, вещественного состава, условий залегания и сложения 
горных пород и т.д.) и географической обстановки (радиационно-теплового баланса между поверхностью и атмосферой Земли 
и т.д). В зависимости от этих условий криолитозона подразделяется на следующие типы: переходный (температура пород изменяется от 0 до - 1, полупереходный 
1...- 2, длительноустойчивый -2...-5, устойчивый -5...-10, арктический 10...- 15 и полярный ниже - 15 °С типов [72]. 

10