Геолого-технологическое картирование

Геолого-технологическое картирование — относительно новый для золоторудных месторождений вид работ, основанный на отборе и исследовании значительного количества проб небольшой массы. Его введение обусловлено различными причинами, главной из которых является вовлечение в разведку и освоение крупных месторождений бедных руд со сложным и изменчивым минеральным составом, для которых исследование нескольких лабораторных и укрупненных технологических проб, как это практиковалось ранее, не обеспечивает достоверной технологическом оценки запасов. Разработку новой методики технологической оценки запасов, включающей геолого-технологическое картирование, стимулировала также возросшие требования промышленности к полноте и комплексности использования сырья, к экологической чистоте технологических процессов.

В процессе геолого-технологического картирования решаются еле дующие основные задачи:

— выделение и оконтуривание технологических типов и сортов руд;

—определение среднего минерального и химического состава каждою типа и сорта, установление перечня подлежащих извлечению полезных компонентов, а также минеральных форм и баланса полезных компонентов и вредных примесей в рудах и технологических продуктах;

— изучение изменчивости технологических свойств руд в пространстве определение средних показателей обогатимости для каждого типа и сорта.

— оценка представительности исследованных технологических проб.

Результаты геолого-технологического картирования используются для обоснования мест отбора лабораторных и укрупненных технологических проб по типам и сортам руд, и по периодам отработки месторождения; для раздельного подсчета запасов по типам и сортам руд; для выбора оптимальной последовательности отработки месторождения и управления качеством руды, поступающей на фабрику.

Геолого-технологическое картирование не является самоцелью и спряжено с определенными материальными затратами, поэтому вопрос о целесообразности его проведения и объемах работ необходимо решать индивидуально для каждого месторождения с учетом ожидаемой величины запасов, сложности и изменчивости минерального и химического состава руд. В то же время следует соблюдать общие методические принципы и последовательность выполнения работ, охарактеризованные ниже.

При выполнении технологической оценки запасов, составной частью которой является геолого-технологическое картирование, отбирают и не следуют большое количество проб разной массы и назначения — минералого-технологических, малых, лабораторных и укрупненных технологических. В разных методических изданиях [8, 12, 23, 30, 56] номенклатура этих проб неодинакова, поэтому для ясности последующего изложения необходимо уточнить.

Минералого-технологические пробы предназначаются для всестороннего исследования вещественного состава и для предварительной технологической оценки природных типов руд. На материале минералого-технологических проб разрабатывают сокращенные моделирующие схемы, по которым в дальнейшем проводятся испытания малых технологических проб. Масса минералого-технологических проб составля-20—100 кг в зависимости от сложности минерального состава руд и условленного этим объема исследований. Минералого-технологические пробы отбираются на поисково-оценочной стадии, по одной от каждого из выделенных природных типов руд.

Малые картировочные технологические пробы отбираются для изучения пространственной изменчивости технологических свойств руд, для анализа взаимосвязей между параметрами вещественного состава и обогатимостью руд, для заверки правильности отнесения конкретных сечений и интервалов рудных тел к тому или иному технологическому типу, а также для контроля представительности лабораторных и укрупненных технологических проб. Масса малых технологических проб определяется организацией, выполняющей технологические исследования, и составляет от 3 до 30 кг. Отбирают малые технологические пробы на стадиях предварительной и детальной разведки после разработки сокращенных моделирующих технологических схем.

Лабораторные технологические пробы предназначены для разработки принципиальных схем и режимов обогащения и для того, чтобы определить показатели технологических процессов, необходимые при обосновании временных кондиций. Лабораторные технологические пробы характеризуют определенный технологический тип или сорт (типовые и сортовые лабораторные пробы, соответственно) или часть запасов, подлежащую отработке в заданный период. Масса лабораторных технологических проб определяется специалистами исследовательских и проектных организаций. Как правило, она колеблется от 100 до I кг. Лабораторные технологические пробы отбираются на стадиях предварительной и детальной разведки после оконтуривания технологических типов и сортов руд.

Укрупненные технологические пробы отбираются стадии детальной разведки и перерабатываются на полупромышленных установках и опытных фабриках (полупромышленные и опытно-промышленные технологические пробы, соответственно) или на действующих 5риках Главалмаззолото с целью проверки и уточнения технологических показателей, полученных на лабораторных пробах и закладываемых в расчеты ТЭО постоянных кондиций, а также для наработки концентратов, необходимых для полупромышленных испытаний гидро- и пирометаллургических процессов. Масса укрупненных технологических проб колеблется от нескольких тонн до десятков тысяч тонн.

Работы по геолого-технологическому картированию месторождений выполняются в описанной ниже последовательности (табл. 16).

На поисково-оценочной стадии необходимо, прежде всего, составить легенду для документации и эталонную коллекцию пород и руд. Для этого несколько опорных выработок и скважин должны быть задокументированны наиболее квалифицированными геологами экспедиции. Эталонная лекция в дальнейшем может пополняться. Далее на основе эталонной коллекции и геологической документации намечают природные типы руд разновидности руд, однородные по вещественному составу и физическими свойствам и обособленные в пространстве настолько, что возможна их селективная отработка.

Таблица 16

Рациональная последовательность работ по геолого-технологическому картированию и технологическому опробованию золоторудных месторождений

Природные типы руд рассматриваются как потенциальные технологические типы или сорта, поэтому в качестве критериев для их выделении следует использовать такие параметры вещественного состава, которые наиболее заметно влияют на обогатимость руд — минеральные формы нахождения золота, гранулометрию самородного золота и характер его ассоциации с сопутствующими минералами, присутствие минералок и химических элементов, ухудшающих технологические показатели (10), а также попутных полезных компонентов. Параметры, прямо влияющие на обогатимость руд, как правило, не поддаются визуальному определению при документации, поэтому на практике приходится пользоваться более легкими для определения косвенными признаками, которые закономерно связаны с перечисленными выше. Это степень сульфидности руд, коррелирующая с крупностью самородного золота, степень окисления руд, влияющая на характер раскрываемости самородного золота при измельчении руды, состав вмещающих пород, набор главных рудных минералов. Принятая номенклатура природных типов руд должна быть отри жена в эталонной коллекции.

Необходимо иметь в виду, что подавляющее большинство случаем выделения двух технологических типов руд на эксплуатируемых мести рождениях золота связано с развитием мощных зон окисления и кор выветривания. Другая причина выделения двух и более технологических типов на золоторудных месторождениях — проявление контрастной эндогенной зональности, выражающейся в существенном изменении степени сульфидности руд и крупности самородного золота при смене вмещающих пород, либо в изменении в пространстве химического состава руд и набора полезных компонентов. Максимальное количество технологических типов руд, установленное в пределах одного золоторудного месторождения, составляет 4.

При геологической документации каждый описываемый интервал рудного тела должен быть отнесен к одному из выделенных природных типов руд. Это позволяет в дальнейшем при построении геологических разрезов, планов и продольных проекций оконтурить во вскрытой части месторождения природные типы руд и приступить к отбору минералого-технологических проб. Формально минералого-технологические пробы должны быть представительными для соответствующих природных типов руд. Однако степень вскрытия месторождения на поисково-оценочной стадии такова, что действительные средние параметры рудных тел не установлены и в дальнейшем будут уточняться, поэтому на практике наиболее надежным способом обеспечения представительности минералого-технологических проб является составление их как групповых из нескольких частных, распределенных в пространстве по возможности равномерно в области распространения данного природного типа. При этом неизбежно достигается некоторое усреднение вещественного состава. Одновременно при назначении мест отбора частных проб следят, чтобы расчетное содержание золота в групповой пробе не отклонялось более на 20% от среднего для соответствующего природного типа на данный момент.

Наиболее распространенной ошибкой является отбор минералого-технологических проб из одного сечения рудного тела или просто из одной точки. При исследовании таких проб могут быть получены неверные представления о химическом и минеральном составе руд. Нежелательно составлять минералого-технологические пробы из дубликатов разведочных поскольку при хранении измельченного каменного материала происходит окисление сульфидов; в этом случае утрачивается также возможность исследования текстурно-структурных особенностей руд. В минералого-технологические пробы, отбираемые из жил мощностью менее 1 м, включают боковые породы в пропорции, соответствующей предполагаемому коэффициенту разубоживания, если руды недостаточно контрастны для применения сортировки.

Результаты исследования минералого-технологических проб (табл. 17) и данные геологической документации позволяют выбрать круг химических элементов, соединений, на которые для целей геолого-технологического картирования должна быть проанализирована часть дубликатов рядовых разведочных проб и все малые технологические пробы (на сле­дующей стадии работ). Это содержание С_орг для месторождений в терригенных и карбонатных разрезах, серы сульфидной и сульфатной, железа закисного и окисного, если есть признаки окисления, всех попутных полезных компонентов и вредных примесей, выявленных по спектральным анализам. Общее число точек опробования на эти элементы должно составить 30—50 для каждого природного типа руд, сеть опробования по возможности регулярная. Результаты анализов используются для оценки геохимической однородности выделенных природных типов и для выбора критериев распознавания технологических типов руд (см. ниже).

Данные испытаний минералого-технологических проб являются основанием для предварительной технологической типизации руд — определения технологических типов, т. е. таких разновидностей руд, которые вследствие различий в технологических свойствах являются объектами раздельной добычи и переработки. Технологических типов руд на месторождении очевидно не может быть больше, чем природных, а на практике обычно меньше, т. к. обнаруживается, что некоторые или все природные типы руд могут перерабатываться совместно по одной схеме. Технологическая типизация на этой стадии носит предварительный характер из за того, что при продолжении работ принципиально возможно выявление новых рудных тел, отличающихся по минеральному составу от известных, кроме того, на поисково-оценочной стадии нецелесообразно выделять технологические сорта.

На стадии предварительной разведки продолжают оконтуривать природные типы руд и приступают к отбору малых технологических проб.

Таблица 17

Методы исследований вещественного состава минералого-технологических и технологических проб

Примечание. I — минералого-технологические пробы, II — малые технологические, III—лабораторные; ± анализ выполняется в исключительных случаях

Малые технологические пробы, как следует из них назначения (см. выше), не должны быть представительными для технологического типа в целом. Напротив, если параметры качества руды, представленной в малых технологических пробах, будут соответствовать средним, связь между минеральным составом и обогатимостью и пространственная изменчивость технологических свойств руд останутся невыявленными. Точно так же нельзя смешивать в одной малой технологической пробе разные технологические типы руд. Места отбора малых технологических проб следует распределять в пространстве равномерно с тем, чтобы охарактеризовать все руды, представленные данным технологическим типом, и иметь возможность оценить по результатам испытаний малых технологических проб представительность укрупненных технологических проб.

В месторождениях с рудными телами относительно небольшой мощности (жилами и жильными зонами), где оконтуривание технологических типов возможно только в плоскости рудного тела, малые технологические пробы должны быть представительными для единичных сечений рудных тел и отбираются на полную мощность последних, включая боковые породы, если они будут вовлекаться в отработку.

На штокверковых месторождениях, которые предполагается отрабатывать открытым способом, общая длина интервала, охватываемого одной малой технологической пробой, не должна превышать высоту уступа; у границ рудного тела малые технологические пробы целесообразно отбирать так, чтобы одна из границ опробуемого интервала совпадала с промышленным контуром.

Малые технологические пробы отбирают бороздовым способом из половинок керна, оставшихся после разведочного опробования. В случае, когда в разведочные пробы идет весь керн, допустимо составление малых технологических проб из дубликатов разведочных проб при условии, что отбор выполняется сразу после измельчения материала.

Хотя малые технологические пробы называют картировочными, по техническим и экономическим причинам* никогда нельзя отобрать и исследовать такое их количество, которое позволило бы только по пробам провести оконтуривание технологических типов руд. Поэтому одной из задач геолого-технологического картирования является анализ взаимосвязей между параметрами химического и минерального состава руд со стороны и их технологическими свойствами с другой. Установле­ние таких взаимосвязей позволяет прогнозировать технологические свойства руд по относительно легко и недорого определяемым признакам минерального и химического состава, используя минимальное количество технологических проб лишь для заверки правильности прогноза технологических свойств и для оценки представительности укрупненных технологических проб. Всегда следует отдавать предпочтение таким приз­накам для распознавания технологических типов руд, которые могут быть ценены в любой точке месторождения, доступной для документации опробования, визуально (текстура, структура, состав рудовмещающих пород и др.) или с помощью недорогих анализов на отдельные компоненты. Для установления таких информативных признаков результаты исследований малых технологических проб обрабатываются по программам корреляционного анализа.

Одним из наиболее актуальных является вопрос о минимальном количестве малых технологических проб. Оно, разумеется, зависит от масштабов месторождения, сложности и изменчивости вещественного состава руд. Данные об изменчивости технологических свойств руд месторождениях золота разных формационных типов пока весьма ограниченны, что не позволяет научно обосновать необходимое количество малых технологических проб. Для анализа корреляций между параметрами вещественного состава и технологическими свойствами руд каждый технологический тип должен быть охарактеризован 25—30 пробами, 10— 15 проб желательно отобрать и исследовать для заверки прогноза технологических свойств руд по вещественному составу, однако на мелких месторождениях, где технологические типы руд не выделяются, малые технологические пробы можно не отбирать.

В свете известных данных о влиянии гипергенных преобразований золотых руд на их технологические свойства необходимо при геолого-технологическом картировании обращать особое внимание на выявление и оконтуривание зоны окисления. Развитие зоны окисления в масштабах, достаточных для выделения окисленных руд в самостоятельный технологический тип возможно в месторождениях золото-сульфидной, золото-ульфидно-кварцевой и золото-скарновой формаций при условии, что рудные тела представлены штокверками, минерализованными зонами или залежами большой мощности. В жильных месторождениях золота глубина распространения зоны окисления, как правило, не превышает первых метров.

На стадии детальной разведки продолжают отбор малых технологических проб и оконтуривание технологических типов руд. Проводится окончательная технологическая типизация руд с разделением технологических типов на сорта. Технологические сорта перерабатываются по одной схеме, но различаются между собой по содержанию основного или попутных полезных компонентов. Для выделения и оконтуривания технологических сортов руд используются результаты анализа рядовых и групповых разведочных проб.

Как отмечено выше, в ТЭО постоянных кондиций используются технологические показатели, установленные при переработке укрупненных технологических проб. Недостаточная представительность этих проб является одним из основных источников ошибок в расчетах кондиций. Оценка представительности укрупненных технологических проб по содержанию золота ненадежна, поскольку этот параметр не влияет непосредственно на уровень извлечения и потерь.

* Стоимость исследований одной малой технологической пробы достигает 2000 руб.

Более надежным приемом оценки представительности укрупненных технологических проб можно считать сравнение полученных по ним показателей со средними показателями переработки малых технологических проб, количество которых в десятки раз больше. При таком сопоставлении необходимо иметь в виду, что показатели обогащения малых технологических проб, как правили, ниже полученных при полупромышленных и опытно-промышленных испытаниях, поскольку малые технологические пробы перерабатываются по сокращенным схемам. Сопоставление становится корректным после введения переходных коэффициентов, для определения которых несколько дубликатов укрупненной технологической пробы должны быть переработаны как малые технологические пробы — по сокращенной моделирующей схеме.

При расчетах средних технологических показателей для малых технологических проб производится взвешивание на их длину или на метро граммы, если обнаруживается корреляция между содержанием золота и его извлечением. Для оценки качества отбора самих малых технологических проб необходимо сопоставлять содержание в них золота и новых полезных компонентов со средними содержаниями, рассчитанными для тех же интервалов по рядовым разведочным пробам. Систематическое занижение содержаний в малых технологических пробах в случае опробования по керну может указывать на потери сульфидной мелочи и из керновых ящиков после отбора первых половинок керна.

Результаты геолого-технологического картирования представляются в виде текста и графических приложений — технологических разрезом, планов, продольных проекций (в зависимости от морфологии рудных тел), которые составляются в том же масштабе, что и подсчетная графика. Ни чертежи наносят контуры природных и технологических типов и сортом руд, а также приводят в табличной форме результаты исследований малых технологических проб. Контуры технологических типов и сортов руд наносят также на подсчетную графику. В текстовой части должны быть освещены вопросы, перечисленные в п. п. 3.6.4; 3.6.5; 3.11.3; 3.11.4; 3.11.5 «Инструкции о содержании, оформлении и порядке представления в ГКЗ СССР материалов по подсчету запасов металлических и неметаллических полезных ископаемых» [13].