Разработка месторождений полезных ископаемых неизбежно сопровождается накоплением значительных объёмов горнопромышленных отходов. В золотодобыче эта проблема имеет особую остроту: полезный компонент составляет крайне малую долю от общей массы перерабатываемого сырья, а основная часть материала после добычи переходит в отвалы, хвостохранилища, эфельные и галечные отвалы.

В течение длительного времени такие образования воспринимались преимущественно как производственный остаток и источник экологической нагрузки. Однако с развитием технологий и при наличии разведки данных отвалов обнаруживается золото в количествах, рентабельных для добычи в наше время, т. е. они приобретают значение вторичного минерального сырья.

Техногенные золотосодержащие объекты занимают промежуточное положение между отходами и месторождениями. С одной стороны, они уже отделены от природного массива, частично раздроблены, перемещены и складированы, что облегчает доступ к сырью. С другой — их внутреннее строение часто отличается высокой неоднородностью: содержание металла меняется по вертикали и в плане, золото распределяется по разным фракциям, а его форма и поверхностное состояние могут существенно отличаться от первичного природного материала. Поэтому повторное освоение таких объектов требует не простого механического перемыва, а полноценной геолого-технологической оценки.

Актуальность изучения техногенных золотосодержащих объектов определяется одновременно несколькими факторами:

• Сокращение легкодоступных запасов золота повышает интерес к ранее неиспользованным или недоизвлечённым ресурсам.
• Старые отвальные комплексы нередко располагаются в пределах уже освоенных горнопромышленных районов, где существует инфраструктура и накоплен опыт добычи.
• Вовлечение техногенного сырья в переработку может сочетаться с рекультивацией нарушенных земель и снижением экологического ущерба.

Цель статьи — рассмотреть техногенные золотосодержащие объекты как самостоятельный объект геолого-технологической оценки, определить их основные типы, показать влияние первичной технологии добычи на строение отвального комплекса и обосновать принципы повторного освоения.

Техногенные золотосодержащие объекты: особенности и перспективы освоения

Под техногенными минеральными объектами понимаются складированные продукты горного, обогатительного и металлургического производства, образованные в результате извлечения и переработки полезных ископаемых. Если такие накопления содержат полезные компоненты в количествах, представляющих практический интерес, они могут рассматриваться как техногенные месторождения или потенциальные объекты повторного освоения.

Особенность техногенного объекта состоит в том, что его свойства определяются не только природным составом первичной руды или россыпи, но и технологией добычи, способом обогащения, условиями складирования, длительностью хранения и последующими физико-химическими процессами. Поэтому один и тот же по происхождению металл может находиться в разных технологических формах: в виде свободных золотин, мелких и тонких частиц, пластинчатых зерён, включений в тяжёлых минералах, тонкодисперсных концентраций в шламах или перераспределённого металла в зоне длительного хранения.

Наиболее обобщённо техногенные золотосодержащие объекты можно разделить на две группы (в зависимости от положения объекта относительно первичного горного массива и характера техногенного воздействия).

Литотехногенные объекты образуются из руд, песков и пород, уже отделённых от массива. К этой группе относятся техногенные россыпи, хвосты обогащения, отвалы забалансовых руд и вскрышных пород, остаточные кучи после выщелачивания, золоотвалы и другие виды складированного сырья.

Остаточные объекты сохраняют связь с горным массивом, но уже испытали техногенное воздействие. В эту группу входят оставленные целики, недоработанные блоки, вскрытые участки забалансовых руд, зоны кучного выщелачивания, угольные горельники.

Для россыпной золотодобычи особое значение имеют техногенные россыпи. Их нельзя сводить только к отвалам после неполной отработки. В более широком смысле это участки, где добыча уже велась, но в пределах отработанных площадей, законтурных зон, целиков, плотика, эфельных и галечных отвалов сохранились остаточные запасы золота.

Ресурсный потенциал техногенного золота

Ресурсный потенциал техногенных золотосодержащих объектов неоднороден. Он зависит от промышленного типа первичного объекта, давности и способа его разработки, полноты извлечения металла, качества обогащения, крупности золота, содержания глинистых и тонких фракций, а также от условий складирования. В общей структуре золотосодержащего техногенного сырья встречаются как бедные россыпные отвалы с десятыми долями грамма на кубический метр, так и хвостохранилища и техногенно-целиковые объекты с содержаниями, сопоставимыми с низкосортными рудами.

По опубликованным оценкам, на долю техногенных золотосодержащих объектов может приходиться заметная часть ресурсной базы золота. Для России приводятся оценки порядка 7–12% от запасов и ресурсов золота, а прогнозный потенциал техногенных россыпей рассматривается как особенно значимый для старых золотодобывающих районов. Эти величины не следует воспринимать как универсальную характеристику каждого отвала: они отражают общий масштаб проблемы и необходимость адресного изучения конкретных объектов.

Практическое значение имеют не только крупные хвостохранилища, но и локальные участки внутри отработанных россыпей. В старых горных районах золото может концентрироваться в эфельных отвалах, илисто-глинистых отложениях прудов-отстойников, на участках плотика, в понуро-шлюзовых зонах, в недоработанных целиках и на законтурных площадях. Поэтому ресурсная оценка должна учитывать не только общий объём отвала, но и внутреннюю структуру техногенного комплекса.

Примеры техногенных золотосодержащих объектов

Приведённые примеры показывают, что техногенное золото не связано с одним универсальным типом сырья. В одном случае промышленный интерес представляет эфельный или галечный отвал, в другом — хвостохранилище обогатительной фабрики, в третьем — отвалы вскрышных пород, штабеля выщелачивания или остаточные целики. Следовательно, предварительное определение промышленно-технологического типа объекта является обязательным условием дальнейшей оценки.

Влияние технологии первичной добычи на строение отвального комплекса

Распределение золота в техногенной россыпи определяется не только природным строением первичной россыпи, но и способом её первичной разработки. Для сибирских россыпных районов характерны мускульный, дражный, гидравлический и гидромеханический способы добычи. Каждый из них формировал собственный тип техногенного ландшафта, а значит — собственные зоны вероятного накопления остаточного металла

При мускульной отработке добыча велась преимущественно вручную или с применением простых технических средств. Разработка часто была выборочной и ориентировалась на наиболее богатые участки. Масштаб преобразования россыпи был меньше, чем при механизированных способах, но размещение вскрышных и промывочных отходов нередко имело бессистемный характер. В результате интерес для повторной оценки могут представлять перекрытые участки продуктивного пласта, отвалы вскрыши, эфели, а также недоработанные зоны, оставшиеся из-за ограниченных технических возможностей старой добычи.

При гидравлической разработке рыхлые отложения размывались водной струёй и направлялись на промывочные устройства. Такая технология могла обеспечивать большую производительность, но сопровождалась слабой зачисткой плотика и недостаточной классификацией материала. Крупнообломочная часть хвостов промывки обычно бедна золотом, тогда как эфельные отвалы, участки перед головной частью шлюза, зумпфы и зоны плотика могут быть значительно более перспективными.

Особенно важным элементом при гидравлической отработке является плотик. В трещиноватом сланцевом или известняковом основании золото способно проникать по трещинам на глубину 0,5–1,0 м, а в отдельных случаях до 2,5–3,0 м. Поэтому обследование только поверхностного отвального материала не позволяет объективно оценить техногенную россыпь: необходимо учитывать нижние зоны разреза и контакт с коренными породами.

При гидромеханической добыче формируются отвалы трёх основных типов: торфов, эфелей и гали.

• Отвалы торфов связаны с породами, перекрывавшими золотоносный пласт.
• Галечные отвалы представлены верхним классом продуктов грохочения и нередко имеют конусообразную форму.
• Эфельные отвалы образуются из хвостов промывки на шлюзах и могут быть насыпными или намывными. Для намывных эфельных отвалов характерна выраженная зональность: от головной части к тыльной увеличивается доля мелкого песчано-глинистого и илисто-глинистого материала.

При дражной разработке галя и эфеля часто совмещены в плане: нижняя часть разреза сложена эфельным материалом, а сверху она перекрыта галей. Это обстоятельство имеет прямое методическое значение. Поверхностное опробование галечного гребня может не отражать содержания золота в нижней эфельной части отвала, а анализ состава и окатанности галечного материала позволяет косвенно оценить качество зачистки плотика и вероятность сохранения недоработанных участков.

Формы нахождения золота и причины технологической сложности

Техногенное золото нельзя рассматривать только как свободные частицы, случайно потерянные при старой промывке. После добычи, промывки, обогащения, складирования и длительного хранения металл может существенно отличаться от первичного состояния. Изменяются крупность, форма, поверхностные свойства и распределение золотин по фракциям. Для эфельных отвалов характерно увеличение доли мелкого и тонкого золота, а также пластинчатых зерён, труднее извлекаемых обычными гравитационными схемами.

Дополнительную сложность создаёт неравномерность распределения металла. В пределах одного отвального комплекса золото может концентрироваться в головных частях эфельных намывов, в тонких шламах, в илах отстойников, на контакте с плотиком, в зумпфах, в участках старых шлюзовых линий и в недоработанных целиках. Поэтому средняя проба из отвала без учёта его внутреннего строения может дать искажённое представление о промышленной ценности объекта.

На технологические свойства сырья влияют глинистость, промывистость, гранулометрический состав, наличие тяжёлых минералов, остаточные реагенты, ртуть, цианиды, мышьяк и другие компоненты, связанные с прежней технологией добычи и переработки. В объектах, где применялась амальгамация, изменение морфологии и поверхностного состояния золотин может быть особенно заметным.

Поэтому простая схема «повторно промыть отвал» подходит далеко не всегда. Галечные отвалы, эфельные отвалы, илы прудов-отстойников, хвосты золотоизвлекательных фабрик, отвалы вскрыши и остаточные целики имеют разную природу и требуют разных способов опробования, подготовки и извлечения металла. Для одних объектов достаточны гравитационные методы, для других необходимы центробежные аппараты, тонкая доводка концентратов, предварительная дезинтеграция, выщелачивание или комбинированные технологические схемы.

Принципы геолого-технологической оценки

1. Геолого-технологическая оценка техногенного золотосодержащего объекта должна начинаться с реконструкции истории его формирования. Необходимо установить, каким способом велась добыча, какие технические средства применялись, какие кондиции действовали в период первичной разработки, как выполнялась зачистка плотика, как складировались галя, эфеля, торфа и илы. Без такой реконструкции опробование становится случайным и не позволяет объяснить закономерности распределения металла.
2. Второй обязательный этап — морфологическая и литологическая типизация отвального комплекса. Для техногенной россыпи следует раздельно рассматривать галечные отвалы, эфельные отвалы, отвалы торфов, илы отстойников, плотик, понуро-шлюзовые зоны, зумпфы и возможные остаточные целики. Каждый элемент имеет собственную вероятность золотоносности и должен оцениваться самостоятельной системой проб.
3. Третий этап связан с минералого-технологическим изучением золота. Требуется определить крупность и форму золотин, степень их окатанности и деформации, распределение металла по классам крупности, связь золота с тяжёлыми минералами, шламами и глинистыми фракциями. Эти данные позволяют заранее оценить, какая технология извлечения будет наиболее рациональной.
4. Четвёртый этап — экологическая характеристика объекта. Для старых россыпных районов особенно важны ртутьсодержащие участки, илы отстойников, зоны накопления реагентов и тонкодисперсного загрязнённого материала. При повторном освоении необходимо учитывать не только извлечение металла, но и обращение с загрязнёнными фракциями, водный режим, пыление, устойчивость отвалов и последующую рекультивацию.
5. Пятый этап — выбор технологии повторной переработки. Для сравнительно крупного свободного золота могут применяться гравитационные схемы. Для мелкого и пластинчатого золота из эфелей требуются более чувствительные аппараты и тщательная подготовка материала. Для тонкого, плёночного, связанного или загрязнённого сырья необходимы комбинированные решения. Перспективными направлениями также являются скважинная гидродобыча, кучное выщелачивание и внутриотвальное обогащение подготовленного техногенного сырья.

Экологическое значение повторного освоения

Техногенные золотосодержащие объекты обладают двойственной природой. Они являются источником вторичного минерального сырья, но одновременно могут выступать мощными загрязнителями окружающей среды. В старых районах россыпной добычи отвалы, эфельные поля, илы отстойников и нарушенные русловые участки формируют специфические техногенные ландшафты, влияющие на почвы, поверхностные воды, донные отложения и растительный покров.

Для аллювиальных техногенных ландшафтов, сформированных россыпной золотодобычей, характерны отвалы мускульной, дражной и гидромеханической отработки. В эфельных отвалах и илах отстойников могут фиксироваться повышенные содержания ртути; в отдельных случаях отмечаются уровни до 10 ПДК, а для почв в головных частях гидромеханических объектов — до 20–50 ПДК. Это делает экологическую оценку обязательной частью любого проекта повторного освоения.

Повторная разработка техногенного сырья может выполнять не только сырьевую, но и природоохранную функцию. При правильной организации она позволяет провести инвентаризацию старых отходов, выделить наиболее опасные участки, локализовать загрязнённые фракции, переработать золотосодержащий материал и подготовить территорию к рекультивации. Такой подход особенно важен для старых золотодобывающих районов, где последствия добычи накапливались десятилетиями.

Экологический эффект не возникает автоматически. Если повторная переработка проводится без учёта состава отходов, водного режима, устойчивости отвалов и наличия токсичных компонентов, она может усилить загрязнение. Поэтому технологические решения должны рассматриваться совместно с мероприятиями по охране вод, обращению с тонкодисперсным материалом, безопасному складированию остаточных хвостов и восстановлению нарушенных земель.

Заключение

Техногенные золотосодержащие объекты представляют собой не случайные отходы, а сложные минерально-техногенные системы, сформированные взаимодействием природных условий и технологий добычи. Их промышленное значение определяется не только средним содержанием золота, но и строением отвального комплекса, формами нахождения металла, степенью переработанности материала, экологическим состоянием объекта и возможностями современных технологий извлечения.

Наиболее важный вывод состоит в необходимости адресного подхода. Для каждого объекта требуется установить его тип, историю образования, внутреннюю структуру, зоны вероятной концентрации золота и технологические свойства сырья. Только после этого можно обоснованно выбирать схему опробования, рассчитывать ресурсный потенциал и принимать решение о повторной переработке.

Вовлечение техногенного золота в хозяйственный оборот способно дать двойной результат: расширить сырьевую базу золотодобычи и снизить экологическую нагрузку старых горнопромышленных территорий. Однако такой результат возможен только при комплексной геолого-технологической оценке, соединяющей ресурсный, технологический и природоохранный подходы.

Артём Истомин, маркшейдер отдела развития ООО «Холдинг Сибзолото» (Красноярский край)