Разработка природоподобной технологии формирования концентраций полезных компонентов внутри ехногенных отвалов

НАУЧНАЯ ЦЕЛЬ ПРОЕКТА:
СОЗДАНИЕ ПРИРОДОПОДОБНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ (НА ПРИМЕРЕ ЗОЛОТА) ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ОТВАЛОВ (ПРИРОДНАЯ ОБОГАТИТЕЛЬНАЯ ФАБРИКА В НЕДРАХ)
2018 ГОД. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ МИГРАЦИИ И КОНЦЕНТРАЦИИ ЗОЛОТА В ТЕХНОГЕННЫХ ОТВАЛАХ;
2019 ГОД. ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПО СОЗДАНИЮ ИСКУСТВЕННЫХ ГЕОХИМИЧЕСКИХ БАРЬЕРОВ В ТЕХНОГЕННЫХ ОТВАЛАХ В ВИДЕ ПРОТОТИПА СОРБЦИОННОГО МОДУЛЯ;
2020 ГОД. ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ СОРБЦИОННОГО МОДУЛЯ.

Во взаимодействии «Человека» и «Окружающей среды = земли»
- антропоцентрический (АЦ) и геоцентрический (ГЦ) подходы.
АНТРОПОЦЕНТРИЗМ — точка отсчета — человек
ГЕОЦЕНТРИЗМ — точка отсчета — Земля
В отношении разработки месторождений:
АЦ. Говорим добываем «полезные ископаемые»,
на самом деле производим «отходы производства»
ГЦ. Добываем «полезные ископаемые»,
изменяем вещественный (гранулярный, минералого-петрографический, химический) состав исходных пород, соотношение твердой жидкой фаз

Многообразие процессов, геологической деятельности человека
привело к техносферной революции.
ТЕХНОСФЕРНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ
Техносферная революция — коренные изменения в геологической истории Земли, связанные с формированием новой оболочки — техносферы, которая отличается спецификой строения и состава; обусловлена технической деятельностью человека, «вооруженного» техникой и преобразованиями возникших ТМО.
Масса Земли — 6 ×1021 тонн
Масса земной коры* — 2,8×1019 тонн
Масса гидросферы** — 2 ×1018 тонн
Масса техносферы*** — 3 ×1013 тонн
Масса биосферы**** — 2,4-3,6×1012 тонн
Масса людей***** — 5.5×107 тонн
* - из них 21 % — океаническая кора и 79 % — континентальная; или 0,473 % общей массы Земли;
** - в Мировом океане - 67%, в литосфере — 30%, в материковых льдах и подземных водах — 2%, а в водоемах суши — 1%;
*** - по Заласевичу и др., 2016 (The Anthropocene Review, 28.11.2016; doi: 10.1177/2053019616677743);
**** - биосфера в сухой массе;
***** - по данным на 2000 г.

ИССЛЕДОВАНИЯ ПО НАУЧНОМУ ПРОЕКТУ ВЫПОЛНЯЛИСЬ В РАМКАХ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ НАМИ ПАРАДИГМЫ НАУЧНЫХ ВЗГЛЯДОВ «ПАРАДИГМЫ ТЕХНОСФЕРНОЙ РЕВОЛЮЦИИ»
НОВАЯ ПАРАДИГМА. ТЕХНОСФЕРНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ В ОСВОЕНИИ МИНЕРАЛЬНОГО ВЕЩЕСТВА
Геологические процессы в техносфере продолжаются и ведут к последующему изменению состава лито-, гидро-, атмо-, биосферы – процесс техногеогенеза
Геологические процессы в техносфере продолжаются и ведут к последующему изменению состава лито-, гидро-, атмо-, биосферы – процесс техногеогенеза

Общая масса техносферы 10 - 30 тератонн (30х1012 т).
Техносфера на 60 - 90% представлена горной массой, отработанных руд и перемещенных грунтов (не менее 6 тератонн).
Не менее 5-10 % этой массы (0,3 - 0.6 тератонн) связано с разработкой золотосодержащих пород.
За всю историю Земли из недр добыто 178 тыс. тонн золота (данные Thomson Reuters GFMS на 2016 г., куб с ребром 20.6 м) при среднем содержании золота 2.2 г/т
В оставшихся 300-600 млрд. тонн сохраняется как минимум 10 – 40 % неизвлеченного золота или порядка 20 – 80 тыс. тонн золота со средним содержанием 0,2 – 0,5 г/т (ПЕРВООЧЕРЕДНОЙ РЕСУРС ЗОЛОТА МИРА).
Для примера, среднее содержание золота в золото-порфировых месторождениях- гигантах, таких как Pebble Copper (Alaska), Bingham (Utah), Oyu Tolgoi (Mongolia) составляет 0,35-0,5 г/т. А руду надо добыть, передробить, истереть, извлечь из нее золото. И это экономически обосновано.
4.2. Доля золота в техносфере

РЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ТЕХНОГЕННЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ОБЪЕКТОВ РОССИИ - 5 000 Т.
КРЕСТОВОЗДВИЖЕНСКИЙ ПРИИСК ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ПОЛИГОН

При добыче полезных ископаемых создают отвалы ТМО: вещество, которое не оценили и не используют для удовлетворения человеческих потребностей (геологам — не дали оценить).
Неполезные ТМО – «отходы производства», невосстребованные или неоцененные, не имеющие экономической значимости. Главное – экологически «вредные» продукты
ТМО назвали отходами производства; распространили действие законодательства с необходимостью платы за ТМО.
Важные свойства части ТМО – дисперсность частиц, неустойчивость химического состава первичных руд. Разложение и приспособление к новым условиям окружающей среды

ТЕХНОГЕННЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ
Техногенно-минеральные
Образования (ТМО)
Техногенные отходы
(ТБО и др.)
Минеральная инфраструктура
ТМО – минеральные
продукты переработки
Бытовые и
технологические
отходы
Твердые
Жидкие
газовые
Потенциальные
Техногенные
месторождения
Техногенные месторождения
Твердая
Жидкая
Газовая фазы
Минеральная рудная и безрудная матрица
Дороги
Дома
Транспортная
инфраструктура
ТЕХНОГЕННЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ – ПРОБЛЕМА МИРОВОГО УРОВНЯ

Масса объектов ТМО – фабрик в недрах иного назначения
ИХ ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА:
- ГЛОБАЛЬНЫЕ ОБЪЕКТЫ ПЛАНЕТАРНОГО МАСШТАБА
- ДЕСЯТИЛЕТИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ – ОПЫТ НАБЛЮДЕНИЙ
- НАРАБОТКА ПОЗИТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ДРУГИХ РЕГИОНОВ РОССИИ И МИРА
- НЕ ОЦЕНЕН РЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ
- ОТСУТСТВИЕ ТЕХНОЛОГИЙ КОМПЛЕКСНОГО ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИДРОМИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
- НАЛИЧИЕ ОПЫТНЫХ КОМАНД ПО РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМ
- РАЗРАБОТАНА ИДЕОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ ПРИРОДОПОДОБНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРИРОДОПОДОБНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРИРОДНЫМИ ПРОЦЕССАМИ В ТМО (ТЕХНОГЕО- и ТЕХНОРУДОГЕНЕЗ)
тип геологического процесса (разрушение, перенос, осаждение)
интенсивность протекания процесса (усиление или замедление) природных геологических процессов
создание условий протекания процесса в определенное время и в определенном месте
формирование свойств полезных компонентов (концентрирование, рассеяние…)
направление протекания процесса
Группа. Природоподобные управления процессами разрушения (высвобождения полезных компонентов: физические, физико-химические, химические, био-химические, биологические).
2. Группа. Природоподобные технологии создания условий фазовых переходов твердой фазы в жидкую, в благоприятные для извлечения формы нахождения.
3. Группа. Природоподобные катализаторы ускорения реакций, процессы замедления и прекращения развития физико-химических процессов.
4. Группа. Природоподобные технологии управления переносом вещества в разных формах нахождения и фазовом состоянии вещества.
5. Группа. Природоподобные технологии управления процессами осаждения, агрегации, аккумуляции полезных компонентов на основе физико-химических, биохимических и биологических процессов.

ФОРМЫ ЗОЛОТА
Золото широко распространено в природе в разных отложениях, агрегатных состояниях, разных формах нахождения.
В твердой фазе: свободное, связанное в минералах, в сростках, "пленочное" и сорбированное на минералах.
В растворах: рудничных и подрудничных водах, рассолах, нефтях.
В газах и возгонах Часто его не видят, не знают форм нахождения, поэтому – не извлекают.
Технологии изучения и извлечения направлены на извлечение определенной формы нахождения золота. При этом другие формы - не учитывают.
При добыче золото (других форм нахождения) поступает в техногенные отвалы или техногенно-минеральные образования (ТМО).

ТЕХНОГЕОГЕННОЕ МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЕ
НА ОТВАЛАХ ЗОЛОТОСУЛЬФИДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (СИБИРЬ)
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ И БИОХИМИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ
а – общий вид отвалов сульфидных руд, б – техногеогенные азурит и самородная сера
СЕРА
АЗУРИТ
Первичные сульфиды

Новообразованное техногеогенное золото
Новоурского золоторудного полиметаллического месторождения
Техногеогенное золото – продукт физико-химических и биохимических преобразований первичных руд в отвале

Увел. микроскопа 8×23×1 (Банщикова и др., 2010)
СЛИПАНИЕ И УКРУПНЕНИЕ ЧАСТИЦ ЗОЛОТА В ТЕХНОГЕННЫХ УСЛОВИЯХ (ДАЛЬНИЙ ВОСТОК РОССИИ)

ОСАЖДЕНИЕ И РОСТ ЗОЛОТА НА УГЛЕРОДНОМ БАРЬЕРЕ ШАРООБРАЗНЫЕ АГРЕГАТЫ КРИСТАЛЛИТОВ И КРИСТАЛЛИТЫ НАНОЗОЛОТА
ЦЕПОЧЕЧНЫЕ АГРЕГАТЫ ШАРООБРАЗНЫХ КРИСТАЛЛИТОВ
Наумов В.А., Осовецкий Б.М., Волкова М.А., 2016

ОСАЖДЕНИЕ ЗОЛОТА НА УГЛЕРОДНЫХ НИТЯХ
Наумов В.А., Осовецкий Б.М., Волкова М.А., 2016

БИООСАЖДЕНИЕ ЗОЛОТА. БИОПСЕВДОМОРФОЗЫ НАНО- И МИКРОЗОЛОТА
по диатомовым водораслям, Амосов, 1996
по бактерии рода Tetanus,
Сетчатые агрегаты, Куимова, Моисеенко, 2006
микромицеты, Куимова, Моисеенко, 2006
биозолото Верхнекамской впадины,
Наумов и др., 2003
цианобактерии Witwatersrand, Hallbauer et al.,1977

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ агрегатов ЗОЛОТА на медной проволоке
Золото образует пленки и агрегаты (псевдоморфозы) на поверхности медных и цинковых сеток под воздействием природно-техногенного электролиза

В ТЕХНОГЕННЫХ ОТВАЛАХ СКОНЦЕНТРИРТОВАН БОЛЬШОЙ ОБЪЕМ ПОЛЕЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ, В Т.Ч. ЗОЛОТА
НА ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТАХ ЧАСТЬ
ЗОЛОТА РАСТВОРЯЕТСЯ АГРЕСИВНЫМИ ВОДАМИ
ЗОЛОТО ПЕРЕМЕЩАЕТСЯ И ОСАЖДАЕТСЯ
НА ГЕОХИМИЧЕСКИХ БАРЬЕРАХ ВНУТРИ ОТВАЛОВ (РИСУНОК)
ДАННЫЕ ПРОЦЕССЫ ВОСПРОИЗВОДИМЫ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
НОВООБРАЗОВАННОЕ ЗОЛОТО
ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ОТВАЛОВ
НАУЧНЫЙ ЗАДЕЛ

НА ТЕХНОГЕННЫХ ОТВАЛАХ ФОРМИРУЕТСЯ СИСТЕМА
В ВИДЕ КОМПЛЕКСА СОРБЦИОННЫХ МОДУЛЕЙ
СОЗДАЕТСЯ "ПРИРОДНАЯ ОБОГАТИТЕЛЬНАЯ ФАБРИКА В НЕДРАХ"
СУТЬ ТЕХНОЛОГИИ:

СХЕМА РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИИ
ПРОТОТИП СОРБЦИОННОГО
МОДУЛЯ
СОРБИРОВАННОЕ ЗОЛОТО НА АКТИВИРОВАННОМ УГЛЕ
100мм

ОСНОВНЫЕ ИТОГИ на 2020 год
Проведены успешные полевые испытания сорбционного модуля на техногенном полигоне «Крестовоздвиженский»;
Получены результаты подтверждающие работоспособность технологии;
Получен патент на полезную модель
№ 197815 от 10.02.2020

Результаты экспериментальных работ на полигоне «Крестовоздвиженская россыпь»
Срок опытов составлял по 5 и 10 дней с повторением циклов в течении 2 месяцев.
Среднее содержание золота в угле
после 5-дневных циклов составило – 12 мг/кг;
после 10-дневных циклов составило – 21 мг/кг;
При сохранении темпов концентрации полезного компонента на сорбент при круглогодичном эксплуатационном периоде модуля - это позволит извлекать до 15 грамм золота в год с одного модуля.
Доказан факт сорбции золота углями в природе
Укрупненные технинико-экономические показатели эксперимента за 10-дневный цикл:
Длина полезной (используемой) части модуля.…– 1 м.
Диаметр модуля………..………….……..……………– 140 мм.
Размерность зерен сорбента...………….……….…– 1,2-1,7мм
Обменная емкость (ОЕ) сорбента………………....– 2 гр/кг
Масса сорбента в сменном элементе…………..…– 25 кг
Среднее содержание золота в сорбенте………....– 21 мл/кг
Эксперименты по осаждению золота на угли и филаменты проведены в бассейне рек
Берелех (Сусуман, Магадан);
Саменка (Перм. край);
На объектах ЮЗП (Краснотурьинск)

НАУЧНЫЕ ИТОГИ ПРОЕКТА
Опубликовано 12 статей по тематике МИГ,
из них 6 статей с иностранным партнером;
Прочитаны курсы лекций в Пермском Университете (2018, 2019) профессором Туринского политехнического Университета, в том числе в дистанционном формате в 2020 году
Принято участие коллектива МИГа с иностранным профессором в конференции IMWA 2019 (июль 2019); других региональных конференциях
Стажировка в Туринском политехнике
Полевые работы на Урале (Россия) и Альпах (Италия)
Участие в горнопромышленном съезде Приволжского ПФО; V горнопромышленном форуме РФ с докладами

НАУЧНЫЕ ИТОГИ ПРОЕКТА
Изучены техногенные объекты Италии и России:
Штольня FIAT по добыче железной руды для нужд автоконцерна
Изучен техногенный золотоносный объект в Северной провинции Аоста
Проведены испытания по извлечению золота из техногенного полигона Крестовоздвиженский

НАУЧНЫЕ ИТОГИ
И ДАЛНЕЙШАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА
Подтверждение теоретических выкладок и лабораторных экспериментов, полевыми испытаниями сорбционного модуля;
Соглашение о сотрудничестве с ООО «Каммир»
Проведение дальнейших исследований , направленных на расширение спектра полезных компонентов.

КОМАНДА ПРОЕКТА
НАУМОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ
РУКОВОДИТЕЛЬ С РОССИЙСКОЙ СТОРОНЫ
АДРИАНО ФИОРУЧЧИ
РУКОВОДИТЕЛЬ СО СТОРОНЫ ИТАЛИИ
ГОЛДЫРЕВ ВАЛЕРИЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ КОММЕРЦИАЛИЗАЦИЯ И ПРОДВИЖЕНИЕ ПРОЕКТА
ОСОВЕЦКИЙ БОРИС МИХАЙЛОВИЧ
АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
БРЮХОВ ВИТАЛИЙ НИКОЛАЕВИЧ
СОЗДАНИЕ ПРОТОТИПА СОРБЦИОННОГО МОДУЛЯ
ФЕТИСОВ ВЯЧЕСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
МОВЗИТОВА КСЕНИЯ
ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРАВОВОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ
E-mail: [e-mail] Наумов В.А.