Современное минералообразование и термодинамическое моделирование процессов формирования вторичных концентраций в шламовых водах хранилища хвостов золотоизвлекающей фабрики

Целью проведенного исследования являлось рассмотрение особенностей минерального состава золотосодержащих отходов фабрики. Материал хвостов представлен преимущественно тонкодисперсной, пылеватой фракцией. По своему строению толща накопленных хвостов напоминает слоеный пирог: выделяются три горизонта разного состава, образовавшихся при переработке в различные годы окисленных, смешанных и коренных (сульфидных) руд. Из рудных минералов в отложениях хвостохранилища чаще всего встречаются пирротин, арсенопирит, пирит, стибнит, магнетит и гидроксиды железа. Кроме того, отмечаются самородный висмут, самородное золото, сульфиды висмута и теллура, шеелит, вторичные минералы сурьмы и мышьяка (валентинит, трипугиит, скородит). Изучен состав оборотных вод и илов хвостохранилища. Установлена изменчивость химизма оборотных вод хвостохранилища по вертикали. Резкая изменчивость состава вод отмечается на глубине 6–8 м. С целью изучения направленности и скорости протекания процессов растворения и осаждения вещества в жидкой фазе хвостохранилища выполнены натурные эксперименты. В ходе экспериментов в оборотные шламовые воды на различные глубины помещались образцы минералов и техногенных материалов: резина, сера, ртутная амальгама на меди, медь, сталь, графит, самородное золото в кварце, пирит и пирротин, арсенопирит, которые устанавливались и извлекались партиями с экспозицией 1, 2 и 3 месяца. По результатам экспериментов выявлены следы травления самородного золота и разнообразный спектр новообразованных минеральных фаз – гипс, гидроокислы железа, скородит, цианиды железа и марганца, сульфаты и тиоцианаты меди и другие. Для физико-химического моделирования гипергенных процессов, протекающих в шламовых водах хвостохранилища, был выбран программный комплекс «Селектор-Windows», снабженный системой встроенных баз термодинамических данных и модулем формирования моделей различной сложности и архитектуры. В результате выполненного термодинамического моделирования рассчитаны параметры и направленность техногенных процессов, протекающих в хвостах обогащения, определены элементный и ионный составы, Еh-pH параметры формирующихся растворов, кристаллизующиеся минералы и их ассоциации, а также предложен механизм вторичных концентраций золота в илистой фракции хвостов.

1. Макаров В.А., Брагин В.И., Малыхин Е.В. Минералого-геохимические особенности хвостов обогащения золотых руд Олимпиадинского ГОКа и оценка возможности их повторной переработки // Цветные металлы и минералы: сборник докладов IХ Международного конгресса (г. Красноярск, 11–15 сентября 2017 г.). Красноярск: ООО «Научно-инновационный центр», 2017. С. 834–840. EDN: ZSKMBX.

2. Брагин В.И., Макаров В.А., Усманова Н.Ф., Самородский П.Н., Лобастов Б.М., Вашлаев А.И. Минералогические исследования техногенного сырья хвостохранилища перерабатывающей фабрики // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2019. № 1. С. 163–171. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20190118. EDN: HIMEEC.

3. Алексеенко А.В., Алексеенко В.А. Химические элементы в геохимических системах. Кларки почв селитебных ландшафтов. Ростов н/Д: Изд-во ЮФУ, 2013. 388 с. EDN: TTOXIV.

4. Абрамова В.А., Паршин А.В., Будяк А.Е. Физико-химическое моделирование влияния соединений азота на протекание геохимических процессов в криолитозоне // Криосфера Земли. 2015. Т. 19. № 3. С. 32–37. EDN: UMUAVB.

5. Зарецкий М.В., Горбатова Е.А., Ожогина Е.Г. Оценка минерально-сырьевого потенциала техногенного сырья // Технологическая минералогия природных и техногенных месторождений: сборник статей IX Российского семинара по технологической минералогии (г. Петрозаводск, 22–24 апреля 2014 г.). Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2015. С. 30–35. EDN: VPRDKD.

6. Меретуков М.А., Рудаков В.В., Злобин М.Н. Геотехнологические исследования для извлечения золота из минерального и техногенного сырья. М.: Горная книга, 2011. 438 с.

7. Наумов В.А. Особенности формирования и распределения благородных металлов в техногенных россыпях и отвалах Урала // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 1994. № 8. С. 39–50.

8. Карпов И.К., Киселев А.И., Летников Ф.А. Моделирование природного минералообразования на ЭВМ. М.: Недра, 1976. 256 с.

9. Зверева В.П., Фролов К.Р., Лысенко А.И. Химические реакции и условия минералообразования на хвостохранилищах Дальнего Востока России // Горные науки и технологии. 2021. Т. 6. № 3. С. 181–191. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2021-3-181-191. EDN: QXULHH.

10. Abramova V.A., Ptitsyn A.P., Budyak A.E., Ptitsyn A.P. Geoinformation modeling of sulfide frost weathering in the area of Udokan deposit // Journal of Mining Science. 2017. Vol. 53. Iss. 3. P. 591–597. https://doi.org/10.1134/S1062739117032559.

11. Еремин О.В., Винниченко С.В., Юргенсон Г.А. Оценка стандартных потенциалов Гиббса сульфатов меди при помощи задач линейного программирования // Вестник отделения геологии, геофизики, геохимии и горных наук Российской академии наук. 2006. № 1. С. 19–20.

12. Johnson J.V., Oelkers E.H., Helgeson H.C. SUPCRT92: A software package for calculating the standard molal thermodynamic properties of minerals, gases, aqueous species, and reactions from 1 to 5000 bar and 0 to 1000 °C // Computers & Geosciences. 1992. Vol. 18. P. 899–947. https://doi.org/10.1016/0098-3004(92)90029-Q.

13. Kulik D.I., Dmitrieva S.V., Chudnenko K.V., Karpov I.K., Sinitsyn V.A., Aja S.U., et al. User’s manual for Selector-A: monograph. Brooklyn – Kiev, 1997. 270 p.

14. Shock E.L. SUPCRT 1992–1998 Database. Режим доступа: http://geopig.asu.edu/sites/default/files/slop98.dat. (дата обращения: 27.09.2025).

15. Tanger J.C., Helgeson H.C. Calculation of the thermodynamic and transport properties of aqueous species at high pressures and temperatures: Revised equations of state for the standard partial molal properties of ions and electrolytes // American Journal of Science. 1988. Vol. 288. P. 19–98.

16. Еремин О.В. Расчет стандартных потенциалов Гиббса для комплексных сульфатов // Труды II Всерос. симпозиума с междунар. участием и VIII Всерос. чтений памяти акад. А.Е. Ферсмана: тез. докл. (г. Чита, 24–27 ноября 2008 г.). Чита: Изд-во ЗабГГПУ им. Н. Г. Чернышевского, 2008. С. 98–99. EDN: RTKWER.

17. Еремин О.В., Эпова Е.С., Русаль О.С., Бычинский В.А. Расчёт стандартных термодинамических потенциалов Cs-содержащих цеолитов // Труды Всерос. ежегодного семинара по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (г. Москва, 19–20 апреля 2016 г.). М.: Изд-во ГЕОХИ РАН, 2016. С. 155–156. EDN: YMNLZJ.

18. Бектурганов Н.С., Гоголь Д.Б., Бисенгалиева М.Р., Мукушева А.С., Койжанова А.К., Осиповская Л.Л. Расчет термодинамических свойств комплексов золота и серебра смешанного состава // Журнал неорганической химии. 2014. Т. 59. № 4. С. 492. https://doi.org/10.7868/S0044457X14040035. EDN: RXFNSD.

19. Хорн Р. Морская химия (структура воды и химия гидросферы) / пер. с англ. Ю.П. Алешко-Ожевского, Г.Н. Батурина; ред. А.М. Блоха. М.: Мир, 1972. 400 с.

20. La Brooy S.R., Linge H.G., Walker G.S. Review of gold extraction from ores // Minerals Engineering. 1994. Vol. 7. Iss. 10. P. 1213–1241. https://doi.org/10.1016/0892-6875(94)90114-7.