Введение

Обсуждая какой-либо вопрос, даже отдаленно связанный с обогащением руд элементов платиновой группы (ЭПГ) и золота, не следует ни на минуту упускать из вида, что обогащение руд - это процесс, основанный на концентрировании именно минералов, но не химических элементов: химические элементы концентрируются именно вследствие того, что концентрируются минералы, которые включают эти элементы. Это означает, что успешность обогащения, в первую очередь, зависит от полноты минералогических данных, полученных для исходных руд или других материалов, направляемых на переработку, поскольку минералогическая информация предопределяет возможность или невозможность правильного выбора наиболее эффективной технологии обогащения.

Естественно, что технолог по обогащению руд благородных металлов (БМ) требует от минералогической информации, поставляемой геологами, чтобы она была воспроизводимой, необходимой и достаточной и основывалась не на эвристике ("Ой! Мы нашли 14 зерен платиноидов! Они самые хорошие!"), а на метрологическом обеспечении технологии получения информации, что и гарантирует воспроизводимость и систематичность данных. Как показывает опыт, получение системной и воспроизводимой минералогической информации о благородных металлах является "ахилесовой пятой" процесса обработки проб и получаемые данные часто удовлетворяют лишь любопытство исследователя, но не профессиональные запросы технолога.

Попытка взглянуть на проблему со стороны геолога вызывает только новые вопросы. Какие именно вещественные признаки пород и руд геолог должен положить в основу и произвести выделение различных типов БМ руд и выполнить с нужной детальностью технологическое объемное картирование рудного тела? Другими словами, какие именно технологические свойства БМ руд должны быть указаны технологом и адресованы геологу в качестве "Техзадания" на производство картировочных работ?

Конечно, ответ на этот вопрос должен дать технолог-обогатитель, но опять-таки после получения систематической и воспроизводимой минералогической информации по исходным рудам и по различным промежуточным продуктам переработки руд, которые получаются при проведении технологических опытов по обогащению.

Предсказать до проведения работ какие именно минералогические характеристики окажутся наиболее важными - трудно, но даже a-priori ясно, что ни значения концентраций, ни соотношения концентраций благородных металлов не могут ответить на сформулированные вопросы: на концентрационном уровне изучения материала эти вопросы не решаются.

Если попытаться увидеть ситуацию с "третьей стороны" (внешнего наблюдателя), то успешность обогащения БМ руд видится при наличии двух составляющих:

1. Геолог и обогатитель совместно формулируют и ставят работы по изучению руд, совместно получают и контролируют результаты. (Для этого они должны встречаться значительно чаще, чем при эпизодических вызовах "на ковер" или в "кулуарах" редких симпозиумов).
2. И геолог, и обогатитель должны разговаривать на одном языке и полностью понимать друг-друга. Этот язык - выбранная ими технология получения минералогической информации о рудах и продуктах переработки руд.

Если технология выбрана правильно, то все три стороны обречены на успех.

Минералогия

В разделе, посвященном анализу извлекаемости МПГ в гравитационный концентрат, мы уже упоминали, что для выбора технологии обогащения руд первостепенное значение имеет такой параметр, как отношение ЭПГ, находящихся в собственных минералах благородных металлов (так называемая "минеральная форма" ЭПГ), к той части ЭПГ, которая присутствует в других минералах в качестве изоморфной примеси (как правило, в сульфидах, "рассеяная форма" ЭПГ).

Важность этого параметра понятна: присутствие или отсутствие изоморфной примеси ЭПГ в сульфидах в количествах менее 0.01-0.001% практически не влияет на физические свойства сульфидов, поэтому селективное обогащение сульфидов с рассеяной формой ЭПГ в "ЭПГ концентрат" неосуществимо практически - возможно лишь обогащение самих сульфидов, независимо от присутствия или отсутствия платиноидов. Естественно, что извлечение рассеяной формы ЭПГ из сульфидов возможно только после химического разложения последних: в ходе гидро- или пирометаллургического процесса.

Низкая концентрация ЭПГ в сульфидах не означает, что эта форма не представляет практического интереса: в некоторых разновидностях Cu-Ni руд до 90% палладия находится в рассеяной форме (преимущественно в пентландите), причем концентрация палладия в руде может достигать первых десятков г/т.

Информация о минеральной форме ЭПГ важна по двум причинам: 1. Минеральная форма пригодна для обогащения в собственный концентрат, 2. Отсутствие информации о МПГ приводит к тому, что при флотационном обогащении Cu-Ni руд далеко не все МПГ и далеко не полностью извлекаются во флотоконцентраты совместно с сульфидами и остаются в хвостах обогащения.

Если в процессе изучения исходных руд будет установлено, что ЭПГ присутствуют в значительной степени в минеральной форме, то следующие вопросы станут принципиально важными: каковы соотношения минералов ЭПГ в исходной руде и каково распределение этих минералов по гранулометрическим классам? Ответ на эти вопросы даст возможность осознанно выбрать технологию обогащения ЭПГ руд. Без ответа на эти вопросы речь не может идти об осознанном выборе технологии обогащения, как противоположности экстенсивного эвристического метода разработки технологий - попыткам на различном оборудовании и в различных режимах получить желаемые результаты. Практика показывает, что обычно используется именно второй подход. Возможно он не так уж и плох, если нет альтернативы (а если есть?), однако по своей сути он не может дать никакой информации о том, можно ли улучшить результат и что для этого надо сделать и тем более на дает оснований для оценки насколько эффективно найденное решение. (Помните шутку? Проводят эксперимент на сообразительность: испытуемый в клетке, высоко висит банан (не допрыгнуть), на полу палка... "Что ж тут думать! Прыгать надо!).

Примером информации, которая необходима технологу-обогатителю, могут служить минералогические данные, приведенные ниже в таблице 1. Эти же минералогические данные могут служить в качестве основы "технического задания" для геолога рудника, который проводит картирование типов руд в пределах рудного тела, причем главные два требования - это выделение и картирование МПГ руд, различающихся по соотношению "(минеральная):(рассеяная) формы ЭПГ", и картирование МПГ руд, различающихся по характеру поэлементно-поминерального распределения минералов БМ по гранулометрическим классам.

Таблица 1

  Анализ данных, приведенных в таблице 1, позволяет сделать некоторые выводы, которые помогут технологу при разработке технологии обогащения и извлечения БМ:

• с учетом погрешностей химических определений концентраций и погрешностей минералогических процедур можно заключить, что Pt и Au присутствуют в исходном материале главным образом в минеральной форме, но только 42% Pd входит в состав собственных минералов, а остальная его часть присутствует в рассеяной форме;
• 87.6% массы Pt+Pd+Au, находящихся в минеральной форме, присутствует в зернах, размер которых более 40µm. Это означает, что такой исходный материал представляет благоприятную возможность для извлечения минералов в собственный гравитационный концентрат, например на концентраторах кнельсона, поскольку этот размер зерен извлекается на этом оборудовании достаточно эффективно. (См. раздел об оценке качества извлечения МПГ на концентраторе кнельсона на нашем сайте);
• 58% Pd могут быть извлечены только при химическом разложении соответствующих концентратов сульфидов в ходе гидро- или пирометаллургического процесса, если сульфидные концентраты будут получены без потерь;
• если будут получены положительные экономические оценки, то может быть рекомендовано применение комбинированной технологии обогащения БМ: выделение МПГ в собственные гравиконцентраты, а извлечение ЭПГ, находящихся в рассеяной форме, может быть осуществлено в ходе гидро- или пирометаллургического процесса при извлечении меди и никеля из флотоконцентратов.

Однако, такая схема может быть эффективна, если гавитационное концентрирование будет осуществляться на материале, раздробленном только до фракции минус 130µm, поскольку при большем измельчении исходного материала переизмельчение неизбежно и гравитационное концентрирование теряет смысл: потери концентратора кнельсона на фракции минус 40µm составляют почти 100%. (Смотри разделы "технология: дезинтеграция... + гранулометрическое..." и раздел "концентратор кнельсона..."). В качестве иллюстрации недопустимости переизмельчения материала достаточно указать, что всего два зерна размером 116.7 и 125.4µm из 1235 зерен включают 2.9% от всей массы БМ в изученной пробе. (Точнее говорить об объеме зерен БМ, который прямо пропорционален массе, но в первом приближении можно говорить и о массе, поскольку масса = (объем)*(средний удельный вес МПГ) пробы. См. таблицу 1, данные по мончеиту и суммарному объему зерен БМ).

Это означает, что гравитационное получение концентратов МПГ должно происходить на достаточно крупном материале и после сбора гравиконцентрата "хвосты гравитации" должны быть доизмельчены до флоторазмера и поступить на флотацию минералов меди и никеля, в состав которых входят ЭПГ в рассеяной форме.

Очень важно подчеркнуть другое: если исходный материал будет изначально измельчен до флоторазмера и гравитационное обогащение станет бессмысленным, то потенциально могут быть извлечены только ЭПГ в рассеяной форме (в составе сульфидов Cu и Ni) и та непредсказуемая часть МПГ, которая попадет во флотоконцентрат в зернах-сростках МПГ + сульфиды (мы упоминали, что далеко не все МПГ даже в свободных зернах и далеко не полностью флотируются при "медных" и "никелевых" флотациях.). Это в свою очередь означает, что в хвосты, в качестве невосполнимых потерь (это нельзя назвать "складированием") будет отправлено также непредсказуемое количество переизмельченных МПГ и, не исключено, что для многих типов медно-никелевых руд - значительная их часть!

Интересно оценить, долго ли будет владелец такого производства бесстрастно наблюдать за реализацией столь мрачной перспективы и какие альтернативы возможны?

На наш взгляд, задача о селективной флотации МПГ в медно-никелевых рудах - актуальнейшая задача настоящего времени, и ее успешное решение может изменить существующую практику. Однако, осуществить это удастся только, если в полном объеме будут использованы возможности высокочувствительных минералогических исследований на надежной метрологической основе. Браться за решение задачи, не имея надежного инструментария получения минералогической информации - это значит дискредитировать идею и совместно с заказчиком преследовать собственные выгоды: цена успеха слишком велика, чтобы рисковать идеей ради чьих-то персональных или корпоративных интересов.

Заключение

В заключительном разделе приведем два примера, имеющих отношение к обсуждаемой теме. Один из них - пример организации и проведения исследовательских минералогических работ для получения данных о технологических свойствах руд, другой - касается действующей промышленной технологи гравитационного обогащения МПГ и золота из аллювия. Оба примера - не вымышленные и имеют реальные прототипы, хотя имена не будут названы.

Представим, что изучаются различные типы медно-никелевых руд и выясняются их технологические свойства. Как и обычно, заказчик представляет исполнителю техническое задание, в котором предусматривается для каждого типа ЭПГ руд провести работы по выяснению соотношения (минеральная форма ЭПГ) : (рассеяная форма ЭПГ), причем для удобства калькуляции стоимости обработки каждого типа руды вводится обезличенное понятие "обработка пробы". Общая схема "обработки пробы" не зависит от типа руды и предусматривает фиксированную схему всех работ и в частности, - выделение гравиконцентратов n*1мг (для удобства микрозондовых работ) по каждому из трех гранулометрических классов: 250-100, 100-50 и минус 50µm для их последующего минералогического изучения. Техзадание закон, - выполнение его почетная обязанность исполнителя.

В ходе обработки проб по различным видам руд выяснилось, что один из типов имеет высокие содержания ЭПГ (до 200-300г/т), которые локализованы и в минеральной форме, причем размер зерен МПГ составляет 0.3-0.5мм.

В предыдущем разделе было показано, что наличие крупных зерен МПГ создает очень благоприятные возможности для выделения собственных гравитационных концентратов МПГ, что способно значительно увеличить общий выход ЭПГ из руд, но для этого технолог-обогатитель должен своевременно обладать соответствующей информацией о минералогических-технологических свойствах руд. В рассматриваемом примере технолог не получит такой информации: проба будет раздроблена и истерта до фракции -250µm и значительная часть зерен будет переизмельчена и не попадет в гравиконцентрат.

Но это искажение технологической информации - незначительная деформация действительности в слегка искривленном зеркале. Куда более существенно отметить, что нельзя изучать объект, разглядывая его в совершенно кривом зеркале: даже очень грубый предварительный подсчет показывает, что при таких высоких концентрациях ЭПГ в навеске пробы 100г должно содержаться около 300мг зерен МПГ со средним удельным весом ~10.

Выделяя в соответствии с техзаданием гравиконцентрат массой ~5мг исполнитель совершенно осознанно отправляет 98.5% зерен (т.е. минеральной формы) МПГ в хвосты концентрирования, вследствие чего только 1.5% зерен МПГ будет рассматриваться в качестве минеральной формы ЭПГ в данной руде. Кому нужна такая "объективная" минералогическая информация? Технологу? Исполнителю работ?

Осознанное искажение данных можно оправдать только тем, что исполнитель не имеет ни малейшего представления о метрологии минералогических работ, работает на эвристическом уровне, ни за что не отвечает, кроме "освоения запланированных объемов" и тем, что по недосмотру начальства природные особенности руд не подчиняются правилам "калькуляции стоимости пробы", установленными планово-экономическим отделом заказчика.

Мы убеждены, что уважающий себя профессионал-минералог будет дистанцироваться от участия в подобных "научных" работах, чтобы сохранить лицо фирмы и собственную репутацию.

Второй пример: какие выводы может сделать технолог после минералогического изучения гравитационного концентрата? Представим, что производится гравитационное концентрирование аллювиальных песков с целью извлечения минералов БМ. Питание на входе составляет около 100т/час, получаемый гравиконцентрат низкого качества и требует "доводки". Можно ли улучшить ситуацию?

После минералогического изучения концентрата получены следующие данные: выходы гранулометрических классов в гравиконцентрате показаны на рисунке 1, минералы БМ в концентрате представлены самородными золотом (124 зерна, 16 из них в классе -40µm), осмием, осмиридом, иридосмином, ферроплатиной (см. фото ниже).

Рис. 1
Зерна золота из гравиконцентрата	Ферроплатина с включениями осмия и (Os,Ir)
Сростки осмия, иридосмина и осмирида	Тетраферроплатина

Обратим внимание на 2 факта: все зерна минералов БМ находятся в 2-х гранулометрических классах 90-40 и -40µm, причем даже в классе -40µm с выходом 0,011г присутствуют единичные зерна золота. И второй факт - суммарный выход фракции -90µm составляет только 1.21% от массы концентрата.

Конечно, при гравитационной концентрации исходного материала самые тонкие гранулометрические фракции уходят в хвосты и почти полностью отсутствуют в гравиконцентратах (это мы видим по выходам классов), поэтому соотношение масс разных гранулометрических классов исходного материала нам не известно, однако даже в первом приближении очевидно, что около 95% материала на входе (а это 95 тонн в час) проходит через концентратор с неизвестной целью: в этих классах минералы БМ отсутствуют!

При такой технологии обогащения видны одни только минусы:

• работа по широкому (и единственному) гранулометрическому классу приводит к тому, что доля потерь минералов БМ в тонких классах максимальна (см. раздел "технология"-> гранулометрическое..., а также раздел о концентраторе кнельсона);
• вряд ли можно считать экономичным, если через гравитационное оборудование прогоняется 95% наполнителя-балласта и только 5% материала, содержащего полезные компоненты;
• используемая обогатительная схема как будто прямо предназначена для того, чтобы качество концентрата в отношении полезного компонента было очень низким и непонятно только, как может быть иначе и что здесь может удивлять заказчика исследований?

Нам кажется, что все основные минусы будут устранены, если сделать одну-единственную модификацию технологии: произвести классификацию исходного материала с выделением гранулометрического класса минус 90-100µm и только этот класс направлять на гравитационное обогащение. При этом снизится нагрузка на гравитационное оборудование и можно уменьшить коэффициент сокращения материала, либо, если не уменьшать коэффициент сокращения, - то тогда улучшится качество концентрата в отношении полезного компонента. Одни плюсы! Интересно, какой экономический эффект будет получен?

Прав был Сэр Френсис Бэкон: "Знание - Сила"!