Горнодобывающая промышленность сегодня - одна из наиболее инвестиционно привлекательных отраслей экономики. А в Хабаровском крае самые большие залежи золота в стране. Есть и рудное, и россыпное. Однако проблема в том, что далеко не всегда его удается извлечь полностью - золото упорствует. Над решением этой проблемы сейчас и работают в Институте горного дела ДВО РАН. Об изысканиях хабаровских ученых рассказал кандидат технических наук Константин Прохоров.

- Выражение «золотые россыпи» у человека, не связанного с добычей драгметаллов, рисует романтическую картинку. Главное, по Джеку Лондону, - найти золотоносную речку. Но если россыпное и рудное золото до сих пор являются главными в работе золотодобытчиков, если технологии его извлечения давно известны, почему мы говорим об упорном золоте?

- Россыпное золото, например, часто находится в так называемых рубашках, когда его частицы облеплены глиной, песком. Поэтому золото и обогащается в гравитационной среде, попросту отмывается в воде. Но бывает такое изменение золотых частичек, что они могут плавать. И, заключенные в глинистую рубашку, могут слипаться и уноситься водой.

Поэтому постоянно есть проблема, что после того как взяли основную массу драгоценного металла, в отвалах «пустой» породы концентрируется 30, а то и 50 процентов недоизвлеченного золота.

Раньше на них либо не обращали внимания ввиду изобилия, либо не могли взять. Однако в современной горнодобывающей промышленности в общемировом масштабе отмечается тенденция снижения качества добываемых руд. Причем проявляется она как в снижении содержания в них ценных компонентов, так и в росте концентрации вредных для процесса переработки примесей.

Такое положение дел требует не просто совершенствования существующих способов добычи и переработки руд, но и создания принципиально новых технологий разработки месторождений.

В последние годы в России и за рубежом наблюдается разработка и апробация новых технологий в области добычи и переработки технологически упорных и бедных руд, обеспечивающих возможность достижения высоких показателей извлечения из них ценных компонентов. Хабаровский Институт горного дела тоже работает в этом направлении.

- А что такое техногенное золото?

- Это как раз и есть золото, которое можно извлечь из отвалов, остающихся от основной добычи. Но оно может присутствовать и в угле, который сжигается в печах ТЭЦ, а потом собирается в отвалах золы. Научиться извлекать золото из этой золы - значит сократить объемы выбросов, пыление. То есть значительно уменьшить вред, наносимый экологии.

Но техногенное золото гораздо трудней извлекать, чем рудное и россыпное. В нем изменены природные свойства. Частицы драгоценного металла, можно сказать, настолько изуродованы, что классические методы здесь могут оказаться бессильными.

Супертвёрдые сульфиды

- В Хабаровском Институте горного дела изучают проблему извлечения техногенного золота?

- Да, мы над этим работаем. Например, я техногенным золотом занялся семь лет назад, когда писал диссертацию по переработке золошлаковых материалов. Конечно, был нацелен немного на другие, не менее ценные, компоненты. А попутно мы прихватывали и этот металл.
Но сейчас мы занимаемся упорным золотом. Это еще более сложно извлекаемый ценный компонент, который может встречаться и в россыпях, и в рудных месторождениях, и в техногенных отвалах.

- В чем заключается его упорство?

- Как я уже говорил, россыпное золото - это его частички в глинистой рубашке. И золотодобытчики знают, как ее снять. Если проводить аналогии, то техногенное золото заключено не в рубашку, а в панцирь.
Бывает такое, что россыпники сталкиваются с ситуацией, когда в руде много тяжелых фракций, так называемых сульфидов. Это - чрезвычайно крепкие рубашки вокруг золотой частички. И чтобы их разбить, нужно очень сильно постараться.

- Где в Хабаровском крае сталкиваются с таким упорным золотом?

- Да абсолютно на всех месторождениях. Например, на Малмыже. Там есть проблемы с закислением руды, из которой надо как-то выделять и золото, и медь. Как раз этой проблемой мы сейчас и занимаемся. Об итогах говорить рано, но направление перспективное. Оно будет разрабатываться не один год. Есть еще время подготовиться до того, как запустится месторождение.

Конечно, у «Русской медной компании» свои мощные лаборатории. Но мы тоже направляем им рекомендации. Для нас это новый интересный материал для изучения, поэтому мы хотим максимально плотно сотрудничать с этой компанией.

Главная задача, которой нужно добиться, - научиться извлекать максимальное количество вещества, не перескладируя его, не создавая отвалы, к которым потом все равно придется возвращаться.

- Существуют технологии, например, в альтернативной энергетике, которые оказываются более затратными, чем полученный эффект. А здесь как?

- Как говорила руководитель моей диссертации Татьяна Николаевна Александрова, золото не должно быть дороже золота. Но на данном этапе исследований нас как ученых интересует только результат. Первая задача - конечно, найти способ извлечения. А потом уже решать, как его
сделать экономически выгодным.

Обычно так и происходит: наука получает технологию, а потом работает над ее удешевлением.

По законам физики

- Интересно было бы посмотреть, как проводятся исследования.

- В таком случае приглашаю вас в лабораторию.

Исследование любого материала начинается с подготовки. Поэтому первая в нашей экскурсии - лаборатория измельчения. Приходящие к нам образцы сначала надо раздробить до нужной фракции, подходящей для обогащения. Здесь самое главное, как говорят обогатители, не перемельчить.

Дальше мы переходим в цех мокрого гравитационного обогащения. Здесь гравитационные процессы проходят в воде.

Один из классических методов - флотация. У нас для этого есть машины. В камеру импеллер подает воздух, под действием которого образуются пузырьки. И эти пузырьки цепляют гидрофобные частицы, к которым относится и золото.

- То есть всё построено на законах физики?

- Совершенно верно. Если гидрофобы не любят воду, значит, они любят воздух. Поэтому цепляются к пузырькам воздуха и поднимаются на поверхность. А мы собираем пену, состоящую из воздуха и прицепившихся к нему ценных частиц. Так идет процесс обогащения.

Есть другой способ, в основе которого опыт поколений старателей. Это - гравитационный стол, на котором рассыпается порода, а сверху подается вода. Стол качается с определенной амплитудой и проталкивает пробу по желобкам в приемник. Здесь все тоже построено на физических законах. Золото - металл тяжелый, и он оседает, а пустая порода легкая, и она смывается водой.

После просушки в специальном шкафу пробы отправляются в химическую лабораторию. И если в гравитационном зале мы породу извлекали, то здесь смотрим, насколько успешно это сделали.

К нам порой, когда идет разведка месторождения, поступает до пяти тысяч проб одновременно. Требуются ведь анализы не только на золото, но и на другие металлы. Также проверяется содержание серебра, железа, меди, платины…

Чтобы быстро работать, объемы должны быть большими. Наши химики до 200 проб в день могут подготовить для анализа.

Для этого пробу надо разложить. Мы это делаем кислотами, и металл переходит в раствор. Вообще-то золото не растворяется в кислотах, но наши химики знают, как этого добиться.

- Жидкость желтого цвета в этих колбах с осадком на дне и есть растворенное золото?

- Да, и визуально кажется, чем желтее раствор, тем больше в нем может быть золота. Но на службе наших ученых есть машины, которые способны сосчитать всё до последней молекулы - атомные абсорбционные спектрофотометры.

У нас в лаборатории есть и отечественный атомно-эмиссионный спектрофотометр, на котором можно определить содержание металла, не растворяя пробу в кислотах. И японский атомно-абсорбционный спектрофотометр, который работает именно с растворами.

В них создается настолько высокая температура, что золото начинает распадаться на атомы. Прибор ловит эти атомы и с очень большой точностью определяет, сколько золота в растворе. Атомы, сгорающие за определенное время, прибор подсчитывает буквально поштучно. Результат позволяет понять, справились ли мы на пятерку или ничего не получилось.

- А какой из приборов более эффективный - российский или японский?

- Сравнивать их нельзя. Каждый занимает свою нишу в исследованиях. Российский прибор за минуту может определить в пробе 17 элементов. И мы используем его для быстрых анализов разведки, а японский - для более серьезных научных исследований.

Допустим, если нас на отечественном приборе что-то заинтересовало из общей массы проб, мы отправляем их в химическую лабораторию. Химики переводят металл в раствор, а уже из раствора на японском приборе гораздо точнее определяется количество золота, к примеру.

Это позволяет подойти к исследованиям более рационально. Плюс даже когда заказчики обращаются к нам с рутинными исследованиями, мы попутно можем отследить то, что нас заинтересовало для науки.

Бывает, недропользователи не углубляются в особенности. А наши минералоги могут найти для себя что-то интересное. Заказчику отправляются цифры, а нас как ученых интересует эволюция процесса. И, может быть, ожидает открытие в особенностях месторождения.

Первая награда

- А открытия были у сотрудников института?

- Один из ярких примеров - месторождение россыпного золота на речке Карыспытах в Тугуро-Чумиканском районе Хабаровского края.

В 2017 году в институт обратились геологи, открывшие месторождение. Требовалось провести исследования, чтобы зарегистрировать его в Государственной комиссии по запасам.

Сотрудникам лаборатории потребовалось три недели (а это очень сжатые сроки), чтобы сделать полный, развернутый минералогический анализ для подсчета запасов. Большую роль здесь сыграл опыт - собственный и предшественников.

В конце 2020 года в институт пришло сообщение о присвоении награды сотрудникам лаборатории, проводившим исследования, - Тамаре Банщиковой и Руслану Серому. И 2 апреля 2021 года, перед Днем геолога, на ученом совете им были вручены нагрудные знаки «Первооткрыватель месторождения».

В истории Хабаровского Института горного дела это впервые.

- Константин, давайте вернемся к упорному золоту. Ведь наверняка решения проблемы ждут золотопромышленники края. На какой стадии научных изысканий вы находитесь?

- Сейчас наша лаборатория целиком направлена на извлечение упорного золота. Существует такое сильное явление - кавитация. Что происходит под ее действием, до сих пор точно никто не знает. Но то, что в жидкости могут образовываться и самопроизвольно схлопываться пузырьки, это факт. В этом месте создается температура, как на поверхности солнца, и давление в тысячи атмосфер.

Под воздействием такой мощной энергии и есть надежда победить упорные сульфидные рубашки, чтобы извлечь золото из плена.

Но наша задача - не просто достать заключенные в сульфиды частички металла. Нам интересно понять, что при этом происходит. Как раз с этой целью мы и проводим свои исследования.

Может быть, благодаря им мы поймем, что нет необходимости применять для разбивания оболочки огромную энергию. А можно обойтись меньшей, что экономически выгодней. И тогда реально будет обрабатывать больше массы при меньшей затрате энергии.

Когда мы поймем, как это работает, сможем подключать экономику.

- Сколько на это потребуется времени?

- Никто не знает. Сейчас можно сказать, что мы стреляем по мухам из гранатомета, но постепенно перейдем к более элегантным способам. Конечно, есть какие-то сроки, но бывает, работаешь-работаешь, а завтра - хлоп, и ты сделал открытие. Это может быть и ближайшее будущее, и достаточно отдаленное.

- Проблемой извлечения упорного золота занимаются только в хабаровском институте?

- Нет, не только. Мы встречаем публикации, что и в московском институте пробы обрабатывают ультразвуком, кавитацией, применяют растворы выщелачивания. И это здорово, что есть конкуренция. Она подстегивает работать эффективно и быстро.

- Вы можете сказать, нас­колько продвинулись хабаровские ученые?

- Уже пару лет мы работаем, и предварительные данные обнадеживают. У нас есть результаты, есть увеличение извлечения. Пока мы боремся за единицы процентов. Но хотелось бы, чтобы они измерялись хотя бы в десятках.
На финальном этапе исследований, я думаю, мы сможем заинтересовать реальный сектор экономики. Это даст им прирост в переработке ценных компонентов, возможность брать в разработку материал, который сейчас считается неперспективным и даже нереальным для переработки.

Беседовала Ольга СОКОЛОВА.