КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 24-17-20026
НазваниеНаучно-методическое обоснование технологии комплексного извлечения ценных компонентов из россыпных месторождений золота (на примере Хабаровского края)
Руководитель Алексеев Владимир Сергеевич, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук , Хабаровский край
Конкурс №91 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс)
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-303 - Фундаментальные проблемы обогащения минерального сырья
Ключевые слова Россыпное месторождение, обогащение, комплексная металлоносность, комплексное извлечение, коллективный концентрат, модульная обогатительная фабрика, экологощедящий химический реагент, механохимическая активация
Код ГРНТИ52.13.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Изученность комплексной металлоносности россыпей Дальнего Востока крайне низкая, вследствие чего в настоящее время невозможно определить критерии и объемы промышленной комплексной металлоносности россыпных месторождений. В настоящее время по ограниченному количеству минералогических анализов устанавливаются минеральные формы только некоторых металлов, представляющих практический интерес.
Проблема изучения и освоения комплексных россыпей относится к числу крайне актуальных в связи с возможностью добычи из комплексных месторождений многих дефицитных металлов, драгоценных камней, алмазов и многих других полезных компонентов. Во многих странах из комплексных россыпей в значительных количествах извлекаются концентраты минералов редкоземельных металлов, тантало-ниобиевых, оловянных, вольфрамовых и ряда других редких элементов.
Установление комплексной металлоносности золотороссыпных месторождений потребует разработки технологии комплексного извлечения ценных компонентов. В настоящее время единственной технологией отработки россыпных месторождений золота является гидравлический способ, подразумевающий гравитационное обогащение на промывочных приборах различного типа, чаще всего шлюзовых. При этом на шлюзах образуется концентрат тяжелых минералов (плотностью более 3 г-см3), из которого опять же гравитационными методами выделяют один ценный компонент: в случае золотороссыпных месторождений – золото. Весь остальной концентрат, содержащий потерянное при обогащении золото и попутные ценные компоненты, складируется в отвал, называемый хвостами ШОУ (шлихообогатительная установка). В последнее время некоторые недропользователи применяют физико-химические и химические методы для переработки хвостов ШОУ (в основном выщелачивание цианидными растворами), но интерес вызывает только находящееся в них золото, а содержание попутных компонентов даже на устанавливается.
В рамках проекта планируется: провести комплексные исследования по установлению попутной металлоносности ряда россыпных месторождений Хабаровского края, включающие анализ фондовых материалов, минералогические и технологические исследования проб, отобранных на различных россыпных объектах (природных и техногенных), разработку эталонных объектов комплексных россыпных месторождений; разработать технологию получения коллективного концентрата, содержащего комплекс полезных компонентов, предусматривающей переработку большого объема продуктивных песков (2-3 тыс. м3/сут); разработать технологию комплексного извлечения ценных компонентов, основанную на гибком комбинировании гравитационного, физико-химического и химического способов обогащения, определить ее оптимальные параметры, обеспечивающие минимизацию экологических рисков, приемлемые потери и положительный экономический эффект.
Научная новизна исследований заключается в: обосновании нового методического подхода к оценке комплексного ресурсного потенциала россыпных месторождений и их пространственных и объемных характеристик; в обосновании принципиально нового технологического решения - применение безцианидных экологощедящих активированных выщелачивающих растворов как самостоятельно, так и в комплексе с механоактивацией минеральной массы, что обеспечивает вещественно-структурную трансформацию минеральной массы в процессе ее механохимической обработки, повышает извлечения субмикронных инкапсулированных, химически связанных и дисперсных форм нахождения ценных компонентов; установлении зависимости влияния основных параметров обогатительного оборудования на качество получаемого коллективного концентрата.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
С целью установления попутной металлоносности россыпных месторождений благородных металлов Хабаровского края проведен анализ опубликованных литературных источников, отчетных, экспертных и фондовых материалов, проведены минералогические и технологические исследования проб, отобранных на различных россыпных объектах (природных и техногенных), изучен вещественный состав и технологические характеристики песков россыпей и продуктов их обогащения. Установлены минералогические и вещественные особенности состава и структуры продуктивных песков ряда россыпных месторождений Хабаровского края, и произведена оценка их комплексной металлоносности, в результате которой в песках и продуктах их обогащения установлено наличие, в том числе промышленное содержание, ряда ценных минералов. Установлено, что в большинстве случаев пески золотоносных россыпей Хабаровского края являются комплексными, содержат целый набор ценных элементов и минералов. Их отличительной особенностью является наличие магнетита, ильменита, титаномагнетита, рутила, гранатов, циркона, танталониобатов, а также касситерита, вольфрамита, шеелита, арсенопирита и пирита, реже самоцветов – топаза, оливина, аметиста, шпинели. На основании анализа вещественного состава шлихов более 80 россыпных месторождений благородных металлов, разрабатываемых артелями и приисками, была определена группа основных попутных ценных компонентов, представляющих наибольший промышленный интерес, это: Zr, Ti, Sn, W, Ag, Pt, редкие и редкоземельные элементы.
На основе минералогических и электронно-микроскопических исследований проб песков и эфельных фракций россыпных месторождений Хабаровского края и продуктов их обогащения, полученных на различных гравитационных аппаратах, установлено, что с технологической точки зрения наиболее универсальным обогатительным аппаратом для получения коллективного концентрата является шлюз с непрерывной разгрузкой концентрата (ШНРК). ШНРК спроектирован и изготовлен за счет средств гранта и протестирован в лабораторных условиях. Его особенностью является движущееся улавливающее покрытие, скорость которого определяет количество получаемого концентрата. Улавливающее покрытие представляет собой дражный ковер мелкого наполнения с наклонной ячейкой, трафареты и гофрированные борта, выполненные в виде замкнутой конструкции. Шлюз в россыпной золотодобыче является наиболее распространенным, производительным, надежным, простым в использовании и обслуживании обогатительным оборудованием, но в некоторых горно-геологических условиях не способен обеспечить извлечение мелких классов ценных компонентов. Проведенные в Институте горного дела ДВО РАН исследования показывают, что обогащение песков на шлюзах с минимальными потерями, в том числе мелких фракций ценных компонентов, возможно при соблюдении ряда условий: обеспечение равномерной нагрузки и оптимального отношения Т:Ж; установление оптимальных углов наклона шлюзов под конкретные условия; использование улавливающих покрытий с максимально эффективным извлечением золота, позволяющие оперативно производить сполоск концентрата. ШНРК, обладая всеми вышеуказанными условиями, не требует остановки для спослоска концентрата, что при отработке россыпного месторождения увеличит полезное время работы на 1,5-2 ч в сутки.
В ходе проведения электронно-микроскопических исследований установлено, что класс крупности -0,2+0,0 мм является наиболее продуктивным с точки зрения наличия попутных ценных компонентов. Эта особенность выявлена во всех концентратах этой крупности, в том числе в концентратах ШНРК, в которых содержание тяжелых минералов мелких классов колеблется от 49 до 80 %.
Предложена технологическая схема получения и обогащения коллективного концентрата россыпных месторождений, предусматривающая использование ШНРК как основного обогатительного аппарата, а также применение гравитационных, физико-химических и/или химических методов для последующего извлечения основного и комплекса попутных ценных компонентов.
Публикация
Алексеев В.С., Серый Р.С., Банщикова Т.С. Исследование эффективности работы промывочных приборов при отработке россыпных месторождений благородных металлов // Горный журнал. 2024. № 6. С. 82-87. DOI: 10.17580/gzh.2024.06.13
Публикации
1.
Алексеев В.С., Серый Р.С., Банщикова Т.С.
Исследование эффективности работы промывочных приборов при отработке россыпных месторождений благородных металлов
Горный журнал, № 6, С. 82-87 (год публикации - 2024)
10.17580/gzh.2024.06.13
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
На россыпном месторождении золота руч. Равнинный (Хабаровский край) проведены натурные экспериментальные исследования получения коллективного концентрата тяжелых минералов. Для этого использовалась разработанная и изготовленная за счет гранта лабораторная модель шлюза с непрерывной разгрузкой концентрата (ШНРК). Шлюз располагался в хвостовой части промывочного прибора ПБШ-100, отсечка эфельных хвостов которого являлась питанием ШНРК. Шлюзовой концентрат отбирался в отдельную емкость в течение 5-ти часов при каждом режиме работы шлюза. В результате для частного случая установлена регрессионная зависимость объема получаемого концентрата от времени полного оборота улавливающего покрытия. Показано, что качество коллективного концентрата (содержание тяжелых минералов) обратно пропорционально скорости вращения улавливающего покрытия. Установлено, что при переработке песков россыпного месторождения руч. Равнинный для получения коллективного концентрата, содержащего 25-30 % тяжелых минералов, необходимо проведение 2-3 сполосков концентрата в сутки. Определены основные параметры промышленного образца шлюза с непрерывной разгрузкой производительностью 10 м3/ч., разработана его 3D модель, и закуплены материалы для его изготовления.
С целью разработки и обоснования методики оценки комплексной металлоносности россыпных месторождений на комплексность состава золотоносных россыпей изучены ряд россыпных месторождений золота Хабаровского края. Исследование состава проводилось по определённому алгоритму, включающему минералого-петрографический анализ и физико-химическое изучение проб исходных песков и продуктов их обогащения с последующей разработкой рациональных технологий извлечения золота и попутных ценных компонентов из золотороссыпных месторождений. Предложенная методика включает проведение ряда анализов и исследований: анализ геологической ситуации, минералого-петрографический анализ, минералогический анализ, электронно-микроскопические исследования, химический, фазовый и локальный рентгено-спектральный, которые в совокупности позволяют прогнозировать наличие и определить источники потенциально полезных компонентов, а также выявить наличие и количественно оценить комплекс ценных компонентов различных форм нахождения, в том числе свободных гравиобогатимых, в сростках, субмикронных, инкапсулированных и химически связанных, а также оценить их технологические свойства и применимость различных способов извлечения.
На основе данных химического анализа установлены формы нахождения ценных компонентов в песках ряда природных и техногенных россыпных месторождений Хабаровского края, предложены способы их извлечения с применением комбинированных схем, включающих физико-химические методы обогащения. На основе экспериментальных исследований установлена возможность извлечения вольфрама из песков россыпных месторождений: в результате активационного электрофотохимического выщелачивания извлечение трехокиси вольфрама в продуктивный раствор составило 72,7 %.
Публикации за 2025 год:
1. Секисов А.Г., Алексеев В.С., Рассказова А.В., Серый Р.С. Геолого-технологические особенности комплексных и полиморфных россыпных месторождений Хабаровского и Забайкальского края // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2025. № 1. С. 553-569.
2. Алексеев В.С., Секисов А.Г., Таганов В.В., Конарева Т.Г., Журавлев К.А. Обоснование способа получения концентрата тяжелых минералов из песков россыпных месторождений золота // Горная промышленность. 2025. № 4S. С. 4-7. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-4S-04-07.
3. Алексеев В.С., Лаврик Н.А., Алексеева Е.В. О комплексности золотороссыпных месторождений Хабаровского края // Горный журнал. 2025. № 8. С. 35-41. DOI: 10.17580/gzh.2025.08.04.
4. Секисов А.Г., Алексеев В.С., Литвинова Н.М., Конарева Т.Г., Бянкин М.А. Использование комбинированных геотехнологий при разработке россыпей со сложноизвлекаемыми формами нахождения золота // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025. № 12. С. 144-158. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_12_0_144.
Результаты исследований доложены на:
VII Всероссийской научно-практической конференции «Геомеханические и геотехнологические проблемы эффективного освоения месторождений твердых полезных ископаемых северных и северо-восточных регионов России», 16-20 июня 2025 г., г. Якутск;
научной китайско-российской конференции «Проблемы комплексного освоения георесурсов», 24-27 сентября 2025 г., г. Харбин, КНР.
Публикации
1.
Алексеев В.С., Лаврик Н.А., Алексеева Е.В.
О комплексности золотороссыпных месторождений Хабаровского края
Горный журнал, № 8, С. 35-41 (год публикации - 2025)
10.17580/gzh.2025.08.04
2.
Алексеев В.С., Секисов А.Г., Таганов В.В., Конарева Т.Г., Журавлев К.А.
Обоснование способа получения концентрата тяжелых минералов из песков россыпных месторождений золота
Горная промышленность, № S4, С. 4-7 (год публикации - 2025)
10.30686/1609-9192-2025-4S-04-07