Thermodynamic model of the oxidation of sulfide ores of the Novoshirokinskoe deposits (Eastern Transbaikalia) | Geosphere Research. 2018. № 3. DOI: 10.17223/25421379/8/4

Thermodynamic model of the oxidation of sulfide ores of the Novoshirokinskoe deposits (Eastern Transbaikalia)

The thermodynamic model of the oxidation of sulfide ores from the Novo-Shirokinsky gold-polymetallic deposit in Eastern Transbaikalia was performed. Sulfide ores are composed of sulfides and sulfosalts. The main ore minerals are galena, sphalerite, pyrite; secondary - chalcopyrite, hematite, covellite, malachite, smithsonite, rare antimony sulfosalts (burnonite, polibazite, boulangerite), freybergite, gold, bornite, chal-cocite, anglesite, aikinite, tetrahedrite. The peculiarity of sulfides and sulfosalts is their antimony. The task of calculating thermodynamic equilibrium for the system "solid phases - water solution - gas phase" at T = 25°С, P = 1 atm was formed in the "Selector" PC. The solid phase is represented by 100 g of ore-bearing rock with the chemical composition: (wt. %) -S (30), Si (14), Al (1.5), Pb (3), Zn (0.7), Fe (25 ), Cu (6), Cd (0.01), As (0.5), Sb (3), Bi (0.1), Ag (0.1), Mg (0.4), Ca (0.2), K (0.7), Na (0.04), Mn (0.1) and with impurity elements (ppm) -Au (20), In (14), U (0.1). The liquid phase was determined in the amount of 1 kg H2O. The system was considered open to the gas phase with the composition of the modern earth atmosphere. The simulation results showed that the oxidation of sulfide ores in the presence of water leads to the formation of a strongly acidic sulfate solution, in which silicate anions, phosphoric acid, compounds of potassium, sodium, iron, manganese, copper, cadmium, lead, silver, gold and indium. The bulk of the equilibrium with a solution of minerals is represented by hydroxosulfates of iron and aluminum; in a smaller amount, zinc and calcium sulfates are formed. The class of phosphate minerals is represented by strengite, zairite and ra-nunculite. The only mineral of the class of oxides present at equilibrium is tripuhyite. The transformation of alumosilicate minerals leads to the formation of aluminite, a part of aluminum is transferred to the composition of uranyl hydroxophosphate - ranunculite. Arsenic, which is part of the primary minerals, is completely oxidized to form arsenate Mg₃(AsO₄)₂-8H₂O. Silver and indium are present in the solution in sulfate forms, gold in the form of a hydroxo complex. Carbon dioxide from the atmosphere forms soluble carbonate complexes of copper, cadmium and lead. The exclusion of carbon from the model system leads to the appearance at equilibrium of Pb-jarosite (Pb₀₅Fe₃(SO₄)₂(OH)₆), biverite (Pb₀₉₄Fe₁₇₆Cu₁₁₂(SO₄)₂(OH)₆), and chalcanthite. The conducted modeling of the formation of mineral associations as a whole showed the correspondence of the model and natural mineral composition of sulfide oxidation products. Nevertheless, to improve the thermodynamic calculations, additional data are needed for standard Gibbs potentials of hypergene antimony and arsenic minerals.

Download file

Counter downloads: 137

Keywords

Новоширокинское месторождение, ПК «Селектор», окисление сульфидов, термодинамическое равновесие, Novoshirokinskoe deposit, PC "Selector", oxidation of sulfides, thermodynamic equilibrium

Authors

Name	Organization	E-mail
Eremin Oleg V.	Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology SB RAS	yeroleg@yandex.ru
Yurgenson Georgiy A.	Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology SB RAS	yurgga@mail.ru
Epova Ekaterina S.	Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology SB RAS	Apikur1@yandex.ru

Всего: 3

References

Али А.А., Прокофьев В.Ю., Кряжев С.Г. Геохимические особенности формирования Ново-Широкинского золото-полиметаллического месторождения (Восточное Забайкалье, Россия) // Вестник Московского университета. Сер. 4. Геология. 2014. № 2. С. 15-21

Булах А.Г., Булах К.Г. Физико-химические свойства минералов и компонентов гидротермальных растворов. Л. : Недра, 1978. 167 с

Гордеев В.И., Иванов С.И. Технико-экономическое обоснование разведочных кондиций для подсчета запасов золота, свинца и цинка Ново-Широкинского месторождения по состоянию на 01.01.2007 г. ООО «Забайкалзолотопроект». Чита, 2007. 157 с

Еремин О.В., Русаль О. С., Бычинский В.А., Чудненко К.В., Фомичев С.В., Кренев В.А. Расчет стандартных термодинамических потенциалов сульфатов и гидроксосульфатов алюминия // Журнал неорганической химии. 2015. № 8. С. 1048-1055

Еремин О.В., Юргенсон Г.А., Солодухина М.А., Эпова Е.С. Гипергенные минералы сурьмы и висмута: Метод оценки их стандартных потенциалов Гиббса // Минералогия техногенеза. 2018. № 19. С. 103-131

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

Коваленкер В.А., Абрамов С. С., Киселева Г.Д., Крылова Т.Л., Языкова Ю.И., Бортников Н.С. Крупное Быстринское Cu-Au-Fe-месторождение (Восточное Забайкалье) - первый в России пример ассоциированной с адакитами скарново-порфировой рудообразующей системы // Доклады академии наук. 2016. Т. 468, № 5. С. 547-552

Костина Г.М., Юргенсон Г. А., Глотова Е.В. Технологические исследования золотосодержащей руды коры выветривания Олимпиаднинского месторождения // Сборник рефератов НИР ЗабНИИ. Чита, 1983. С. 105-106

Прокофьев В.Ю., Киселева Г.Д., Доломанова-Тополь А.А., Кряжев С.Г., Зорина Л.Д., Краснов А.Н., Борисовский С.Е., Трубкин Н.В., Магазина Л.В. Минералогия и условия формирования Новоширокинского золото-полиметаллического месторождения (Восточное Забайкалье, Россия) // Геология рудных месторождений. 2017. Т. 59, № 6. С. 542-575

Эпова Е.С., Юргенсон Г.А., Еремин О.В. Особенности перехода в миграционное состояние химических элементов из золото-полиметаллических руд Новоширокинского месторождения // Материалы Всеросс. конф. с междунар. участием «Эволюция биосферы и техногенез», VI Всеросс. симп. с междунар. участием «Минералогия и геохимия ландшафта горнорудных территорий» и XIII Всеросс. чтений памяти акад. А.Е. Ферсмана «Рациональное природопользование», «Современное минералообразование», посв. 35-летию ИПРЭК СО РАН. Улан-Удэ : Изд-во БНЦ СО РАН, 2016. С. 226-229

Юргенсон Г.А. Особенности минералогии и формирования зоны окисления в условиях многолетнемерзлых пород // Проблемы рудообразования, поисков и оценки минерального сырья : материалы конф., посв. 100-летию акад. С.С. Смирнова. Новосибирск : СО РАН, 1996. С. 127-160

Юргенсон Г.А. Зона окисления в многолетнемерзлых породах // Записки ВМО. 1997. Ч. 126, № 5. С. 15-27

Юргенсон Г.А. Минеральное сырье Забайкалья. Ч. I: Черные и цветные металлы. Чита : Поиск, 2006. 256 с

Ashworth Ch., Frisch G. Complexation equilibria of indium in aqueous chloride, sulfate and nitrate solutions: An electrochemical investigation // J. Solution Chem. 2017. V. 46. P. 9-10

Chernorukov N.G., Karyakin N.V., Suleimanov E.V., Barch S.V., Alimzhanov M.I. Thermodynamics of aluminum monophosphate and aluminum uranoarsenate // Radiochemistry. 2002. V. 44. P. 216-218

Eremin O.V. The Gibbs energy increments for minerals of Pb-jarosite group // Physical Chemistry: An Indian Journal. 2015. № 10. P. 90-95

Gaboreau S., Viellard Ph. Prediction of Gibbs free energies of formation of minerals of the alunite supergroup // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2004. V. 68. P. 3307-3316

Hemingway B., Seal R., Chou I-M. Thermodynamic data for modeling acid mine drainage problems: Compilation and estimation of data for selected soluble irom-sulfate minerals / U.S. Geologecal Survey, open-file report 2002. 161 р

Majzlan J., Stevko M., Dach E., Benisek A., Plasil J., Sejkora J. Thermodynamics, stability, and phase relations among euchro-ite, Cu2(AsO4)(OH)-3H2O), and related minerals // Eur. J. Mineral. 2017. V. 29. P. 5-16

Majzlan J., Dach E., Benisek A., Plasil J., Sejkora J. Thermodynamics, crystal chemistry and structural complexity of the Fe(SO4)(OH)(H2O)x phases: metahohmannite, butlerite, parabutlerite, amarantite, hohmannite, and fibroferrite // Eur. J. Mineral. 2018a. V. 30. P. 259-275

Majzlan J., Kiefer S., Herrmann J., Stevko M., Sejkora M., Chovan M., Lanczos T., Lazarov M., Gerdes A., Langenhorst F., Radkova A., Jamieson H., Milovsky R. Synergies in elemental mobility during weathering of tetrahedrite [(Cu,Fe,Zn)12(Sb,As)4S13]: Field observations, electron microscopy, isotopes of Cu, C, O, radiometric dating, and water geochemistry // Chemical Geology. 2018b. V. 488. P. 1-20

Majzlan J., Nielsen U.G., Dach E., Benisek A., Drahota P., Kolitsch U., Herrmann J., Bolanz R., Stevko M. Thermodynamic properties of mansfieldite (AlAsO4-2H2O), angelellite (Fe4(AsO4)2O3), and kamarizaite (Fe3(AsO4)2(OH)3-3H2O) // Mineralogical Magazine. 2018c. P. 1-28

Nordstrom D.K., Majlan J., Konigsberger E. Thermodynamic properties for arsenic minerals and aqueous species // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2014. V. 79. P. 217-255

Yokokawa H. Tables of thermodynamic properties of inorganic compounds // Journal of the national chemical laboratory for industry. Tsukuba Ibaraki 305, Japan. 1988. V. 83. P. 27-118