Technogenic gold deposits of the Trans-Baikal Territory

Full Text

Введение

Забайкальский край относится к числу старейших горнодобывающих регионов России. Рудные месторождения начали отрабатываться с 1879 г. небольшими рудниками [1]. На территории Забайкальского края известно более 1000 рудопроявлений и месторождений золота. Из них к числу крупных по запасам относятся: Балейское, Дарасунское, Ключевское и Карийское. В Забайкальском крае сокращаются разведанные запасы золота. Хвостохранилища горно-обогатительных комбинатов золоторудных месторождений, содержащие ряд рудных элементов, в том числе золото, имеют важное практическое значение. К числу благоприятных факторов для обработки относится наличие их на дневной поверхности руд и отсутствие затрат на их измельчение. Установлено, что за длительный период эксплуатации золоторудных месторождений Восточного Забайкалья площадь земель, занятых под техногенные образования, превышает 4 тыс. га, из них 1285,1 га занято хвостохранилищами [2].

Методы исследования

Сведения по концентрациям химических элементов в рудах и в техноземах хвостохранилищ получены при проведении исследований по базовым проектам Института природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН с 2000 по 2020 гг. Кроме того, использованы опубликованные данные и сведения территориального геологического фонда по Забайкальскому краю (г. Чита). Для определения элементного состава в пробах использованы рентгенфлуоресцентный метод в аналитических лабораториях Геологического института СО РАН (г. Улан-Удэ). При этом глубина отбора проб на анализы составляла 0–10 см. Вес пробы составлял 1,0 кг. Содержание золота определено ISP-MS ЗАО методом исследования «SGS Vostok Limited» (г. Чита).

Результаты и обсуждение

Большинство хвостохранилищ золоторудных месторождений Восточного Забайкалья сформированы в 1930–1950 гг. Всего в техногенных образованиях Забайкальского края содержится более 150 т золота [3]. Техногенные месторождения золота отрабатываются в США и Канаде [4]. За рубежом хвосты собственно золоторудных месторождений с содержанием золота от 0,5 до 1,5 г/т активно вовлекаются в повторную переработку. Экономический интерес отвальные хвосты начинают представлять при уровне содержания золота от 0,4 г/т [5, 6]. Запасы золота на отдельных хвостохранилищах ЮАР составляют десятки тонн [4]. Техноземы хвостохранилищ, несмотря на большие объемы, характеризуются относительно низким содержанием золота. Под техноземами понимаются искусственно созданные насыпные образования, сформированные при складировании отработанных материалов хвостов обогащения горно-обогатительных комбинатов (ГОК). В России к числу наиболее крупных относятся хвосты золото-извлекательной фабрики (ЗИФ) Олимпиадинского ГОКа. Запасы золота в них составляют первые тонны, при уровне содержания металла 1–2 г/т, редко более. В общей структуре ресурсов и запасов золота России на долю техногенных объектов приходится около 7–12 % золота [4]. По типам минерального сырья различают техногенные месторождения благородных металлов, цветных металлов, железных руд и других видов минерального сырья [7, 8]. В Забайкальском крае кроме техногенных месторождений золота существуют хвостохранилища полиметаллов, олова, молибдена, вольфрама изучение которых ждет своей очереди. В Восточном Забайкалье к числу наиболее крупных техногенных золотосодержащих объектов относятся отвалы техноземов ЗИФ Балейского месторождения. По результатам разведочного бурения масса хвостов здесь оценена в 42 млн т, а запасы золота – в 37 т, что сопоставимо по запасам со средним золоторудным месторождением.

Геохимический состав хвостов обогащения ЗИФ золоторудных месторождений Забайкальского края отличаются по химическому составу, содержаниям элементов-примесей. Отличия обусловлены особенностями геологического строения месторождений, составом исходных руд. Так, химический состав техноземов хвостохранилищ Дарасунского месторождения соответствует породам основного состава, Балейского месторождения – породам среднего состава (табл. 1).

В Забайкальском крае из рассматриваемых золоторудных месторождений наиболее крупным является Балейское. По гранулометрическому составу отходы ЗИФ-1 Балейского месторождения соответствуют илам мелкоалевритовым.

 

Таблица 1. Средний химический состав техноземов хвостохранилищ золоторудных месторождений Забайкальского края, %

Table 1. Average chemical composition of technozems of tailings dumps of gold deposits of Trans-Baikal Territory, %

SiO2	Al2O3	Fe2O3	MnO	MgO	CaO	Na2О	K2О	TiO2	P2O5
Александровское/Alexandrovskoe (n=6)
57,62	13,37	5,05	0,07	3,32	4,25	2,7	3,36	0,85	0,18
Ключевское/Klyuchevskoe (n=6)
62,97	13,3	6,58	0,11	3,14	3,34	0,96	2,4	0,37	0,09
Дарасунское/Darasunskoe (n=9)
48,45	12,67	11,87	0,23	2,66	5,47	7,54	2,04	1,50	0,67
Любавинкое/Lyubavinkoe (n=3)
67,25	17,87	3,9	0,11	0,6	1,89	2,65	1,76	3,97	0,11
Балейское/Baleyskoe (n=14)
66,30	12,52	3,52	0,42	2,83	2,83	0,025	3,15	–	–

Примечание: n – число анализов. «–» – нет данных.
Note: n is the number of analyses. «–» – no data available.

 

Количество сульфидов, среди которых преобладают пирит и марказит, в отложениях ЗИФ Балейского месторождения составляет 1–1,5 %. Распределение золота в отложениях хвостохранилища неравномерное. По данным фондовых материалов содержание золота в техноземах ЗИФ колеблется от 0,48 до 2,60 г/т при среднем содержании 1,2 г/т (табл. 2). Золото сосредоточено преимущественно в мелких и тонких классах хвостов. По данным фондовых материалов более 90 % золота в хвостах ЗИФ-1 от его общего содержания находится в суммарном классе 0,21+0 мм. Максимальное частное содержание золота (1,4 г/т) отмечается в классе: 0,31+0,21 мм, минимальное (1,1 г/т) в классах 0,53+0,31 и 0,16+0,10 мм [9]. Нанодисперсные формы золота можно отрабатывать с использованием комбинированных физико-технических и физико-химических геотехнологий [10]

В районе Дарасунского месторождения вмещающие породы представлены преимущественно палезойскими габброидами, Балейского месторождения – гранодиоритами пелеозойского ундинского комплекса. Среди техногенных месторождений золота Забайкальского края наибольшими средними содержаниями золота характеризуются техноземы ЗИФ-1 Балейского месторождения (табл. 2).

 

Таблица 2. Средние содержания золота, г/т, в техноземах хвостохранилищ золоторудных месторождений Забайкальского края [9, 10]

Table 2. Average gold content, g/t, in technozems of tailings dumps of gold deposits of the Trans-Baikal Territory [9, 10]

Месторождение Deposit	Площадь хвостохранилищ, га Tailings dumps area, ha	Объем объекта тыс. м3/тыс. т Object volume thousand cubic metres/thousand tonnes	Среднее содержание Au, г/т Mean Au content, g/t
Балейское Baleyskoe	56,2	5350/10436	1,2
Дарасунское Darasunskoe	80	1745/4710,2	0,36
Ключевское Klyuchevskoe	68	4860/11180	0,77
Александровское Aleksandrovskoe	21	1340/3485	0,5
Любавинское Lyubavinskoe	16	190/285	1,79
Карийское Kariyskoe	3,6	143/400	0,35

 

В последние годы установлено, что на содержание золота в хвостохранилищах влияют процессы перераспределения благородных металлов (Au и Ag) за счет взаимодействия вода–порода [11]. Состав отходов ЗИФ зависит от состава вмещающих пород и состава исходной руды. Отличия отражаются в содержаниях элементов-примесей техноземов золоторудных месторождений, а также в значениях превышения предельно допустимых концентраций (ПДК) элементов относительно почв (табл. 3).

Техногенные образования отработанных и отрабатываемых месторождений оказывают негативное влияние на окружающую среду. Данной тематике посвящены работы многих исследователей [12–22]. Ранее по методике оценки токсичности рудных месторождений, предложенной Р.В. Голевой и др. [22], установлено, что среди техноземов золоторудных месторождений наибольшей экологической опасностью характеризуются хвостохранилища Любавинского и Балейского месторождений [9]. Значительными превышениями ПДК токсичных элементов в техноземах относительное ПДК почв характеризуются также Дарасунское, Ключевское, Александровское и Карийское золоторудные месторождения (табл. 3).

 

Таблица 3. Средние содержания элементов-примесей в техноземах хвостохранилищ золоторудных месторождений Забайкальского края, г/т

Table 3. Average content of impurity elements in technozems of tailings dumps of gold deposits of the Trans-Baikal Territory, g/t

Элементы Elements	As	Pb	Zn	Cd	Cu	Sn	Mo	Sb	Ba	Sr
ПДК/MPC [9]	2,0	32,0	23,0	2,0	3,0	53	5,0	4,5	165	600
Балейское/Baleyskoe (n=14)
x/s	793/355	23/8	44/27	13/–	35/20	10/5	4/2	159/30	440/41	193/37
x/ПДК/x/MPC	397	0,7	15	6,5	12	0,2	0,8	35	2,4	0,3
Дарасунское/Darasunskoe (n=14)
x/s	318/193	56/27	110/20	–	121/54	10/–	31/21	21/7	687/25	327/18
x/ПДК/x/MPC	159	1,8	4,8	–	40	0,5	6,2	4,7	4,2	0,5
Любавинское/Lyubavinskoe (n=14)
x/s	1865/122	44/11	91/19	–	30/9	–	23/9	9/1	599/120	159/33
x/ПДК/x/MPC	933	1,4	3,9	–	10	–	4,6	2	3,6	0,3
Карийское/Kariyskoe (n=14)
x/s	237/91	135/66	47/20	–	146/66	30/7	15/4	68/77	–	–
x/ПДК/x/MPC	119	4	2	–	49	0,6	3	15	–	–
Александровское/Alexandrovskoe (n=14)
x/s	17/5	15/4	45/4	–	38/13	–	21/2	15/4	911/56	596/10
x/ПДК/x/MPC	8,5	0,5	2,0	–	12,7	–	4,2	3,3	5,5	1
Ключевское/Klyuchevskoe (n=14)
x/s	378/54	21/7	37/4	–	94/11	–	39/5	15/45	595/62	640/92
x/ПДК/x/MPC	189	0,6	1,6	–	31	–	7,8	3,3	3,6	1,1
Илинское/Ilinskoe (n=3)
x/s	946/267	18/4	30/5	–	13/9	5/1	1/1	7/1	–	–
x/ПДК/x/MPC	473	0,6	1,3	–	4,3	0,1	0,2	1,5	–	–

Примечание: x – среднее арифметическое; s – стандартное отклонение; n – число анализов.
Note: x is the arithmetic mean, s is the standard deviation, n is the number of analyses.

 

В техноземах хвостохранилищ среди токсичных элементов максимальными превышениями ПДК характеризуется мышьяк. Так, в техноземах Любавинского месторождения превышение ПДК относительно почв составляет в 933 раза, Балейского месторождения – в 397 раз (табл. 2).

Таким образом, химический состав техноземов хвостохралилищ золоторудных месторождений Забайкальского края зависит от состава вмещающих пород районов золоторудных месторождений. Элементный состав хвостов рассматриваемых хвостохранилищ зависит от элементного состава исходных руд. Эти отличия выражаются в значениях превышения ПДК техноземов относительно ПДК почв. В техноземах хвостохранилищ отмечаются аномально высокие превышения ПДК As относительно ПДК As в почвах. Среди хвостохранилищ золоторудных месторождений Забайкалья наибольшими объемами хвостохранилищ и наиболее высокими содержаниями золота характеризуются хвостохранилища Балейского месторождения, со средними содержаниями золота 1,2 г/т. Отработка зарубежных хвостохранилищ ведется при содержаниях золота от 0,5 до 1,5 г/т. Все Забайкальские хвостохранилища, кроме хвостохранилища Карийского месторождения, соответствуют этим значениям.

Заключение

По содержаниям золота хвостохранилища Забайкальских золоторудных месторождений в целом соответствуют техногенным месторождениям золота (Au>0,4 г/т). Определены следующие средние содержания золота в техноземах хвостохранилищ Забайкальского края: Любавинское – 1,79 г/т, Балейское – 1,20 г/т, Ключевское – 0,77 г/т, Александровское – 0,5 г/т, Карийское – 0,35 г/т. Среди хвостохранилищ золоторудных месторождений наибольшими объемами выделяются хвостохранилище Балейского месторождения – 5350 (тыс. м³). Золото сосредоточено преимущественно в мелких и тонких классах хвостов от –0,21 до +0 мм. Химический и элементный состав техноземов хвостохранилищ зависит от состава вмещающих пород и исходных руд. По содержаниям токсичных элементов в техноземах выделяется мышьяк. Кратные значения ПДК хвостохранилища Любавинского месторождения относительно ПДК почв достигает 933.

About the authors

Bair N. Abramov

Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: b_abramov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8905-1677

Dr. Sc., Leading Researcher

Russian Federation, Chita

References

Supplementary files