Опробование

Опробование – это система операций (отбор, обработка и анализ рудного материала), обеспечивающих исследование качества полезного ископаемого: химического, минерального и петрографического составов, физико-технических и технологических свойств и др.

Опробование месторождений полезных ископаемых или рудопроявлений - один из важнейших элементов геологоразведочного процесса.

Опробование позволяет;

- оценить качество руды по сортам и непосредственно по участкам месторождения;

- выяснить закономерности распределения оруденения в пространстве;

- установить соотношение обогащенных и разубоженных участков;

- производить контроль за полнотой отработки месторождения;

- выбрать способ переработки и обогащении руд;

- планировать добычу руды и металла;

- подсчитать запаси руды и металла и др.

Именно поэтому проблеме опробования посвящено много работ замечательных советских геологов: М. Н. Альбова, Н. В. Барышева, Д. А. Зенкова, П. Л. Калистова, К. Л. Пожарицкого, Г. О. Чечетта и многих других.

К важнейшим видам опробования относятся: химическое, минералогическое, техническое, технологическое.

Химическое опробование производится с целью определения химического состава полезного ископаемого для дальнейшего использовния полученных материалов при подсчете запасов paзличных компонентов, определения мощности и площадей рудных залежей в случае нечетко выраженных границ, изучения природ ных типов и промышленных сортов руд и т. п.

Минералогическое опробование позволяет установить качественный и количественный минеральный состав полезного ископаемого, структурные и текстурные особенности и физические свойства минералов, выявить присутствие и характер минералов-спутников в различных природных типах и промышленных сортов руд.

Разновидностью минералогического опробования является шлиховое опробование механических (песчано-гравийных ореолов и потоков рассеяния с целью изучения состава и количественных соотношений тяжелых (шлиховых) минералов: алм.пм, берилла, вольфрамита, золота, касситерита, киновари, магнети та и др.

Техническое опробование состоит из ряда операций, направленных на изучение физических свойств полезного ископаемого в зависимости от его специфики и области использования, например электрического сопротивления и крупности кусков кристаллов мусковита или длины, прочности, кислотоупорности и жаростойкости асбеста и т. п.

Технологическое опробование проводится для выяснения технологических свойств полезного ископаемого и разработки по техникоэкономическим показателям оптимальной схемы обогащения и передела сырья с учетом его комплексного использовании.

4.1.1 Отбор проб твердых полезных ископаемых

Обычно способы отбора проб делятся на точечные (точечный, штуфной и вычерпывания), линейные (бороздовый и др.) и объемные (валовой и задирковый). Каждый из способов различается трудоемкостью отбора, представительностью изучаемых проб.

Точечный способ. В пробу отбирается материал, состоящий из кусочков руды примерно равного объема (диаметр 1,5-3 см), которые скалываются в отдельных точках, расположенных по квадратной, прямоугольной или ромбической сетке по сечению належи. В точечной пробе число частных проб может изменяться от 10 до 100. Масса начальной пробы колеблется от нескольких до 50 кг и более. Этот способ отличается высокой производительностью и применяется на месторождениях с относительно равномерным распределением исследуемых компонентов.

Штуфной способ. В пробу отбираются куски типичных руд (штуфы) с учетом строения рудного тела. Объем штуфов пропорционален распространенности соответствующих типов руд. Способ применяется для изучения минералогического и химического состава, структур и текстур руд, физических свойств минерального сырья. Для отбора представительной пробы нужно хорошо знать типы руд месторождения. Штуфной способ применяется на хорошо изученных месторождениях. На стадиях поисков и предварительной разведки его применять нельзя, несмотря на его оперативность и высокую производительность.

Бороздовый способ. Наиболее распространенный способ опробования. В пробу отбирается материал, который вырезается или вырубается в виде борозды, вытянутой по линии наибольшей изменчивости состава и строения рудной залежи или близком; к этому направлению. В подземных горных выработках, как правило, борозды опробования располагают вертикально (для полого залегающих рудных тел) или горизонтально (для крутопадающих), что соответствует вертикальным или горизонтальным разведочным сечениям рудного тела. Обычно придерживаются следующих правил:

- при опробовании забоя проба отбирается горизонтальной или вертикальной бороздой;

- в случае опробования в горизонтальных секущих горных выработках (квершлагах, ортах, заходках) борозды отбираются непрерывной цепочкой от лежачего до висячего бока обнаженной залежи;

- при опробовании кровли (если не были опробованы забои) - горизонтальные борозды и т. д.

Для выявления различных сортов руд часто проводят секционное бороздовое опробование.

Сечение пробной борозды чаще всего выбирается прямоугольным. В большинстве случаев пробы отбираются вручную с помощью специального зубила. Весь отбитый материал и образует единую пробу, которая передается для анализа. Существует и механизированный способ отбора бороздовых проб.

Валовой способ (отбор валовых, объемных проб). В пробу отбирается весь материал, полученный при проходке той или иной выработки (если количество рудного материала ограничено), или его часть (если выработка вскрывает рудное тело большой протяженности). В пробу может отбираться также часть материала при его погрузке или транспортировке из выработки (например, в пробу входит каждая вторая, третья и т. д. лопата, бадья, вагонетка).

Валовое опробование наиболее представительное, поэтому сто используют для технологических испытаний и исследований. Масса пробы может достигать многих килограммов и тонн. Валовые пробы отбирают отдельно по каждому сорту или виду руды согласно проектируемым способам обогащения, переработки руд категории подсчета запасов.

Отбор проб в разведочных скважинах Особенности отбора проб заключаются в специфике самого бурения. В скважинах возможен отбор только линейных проб аналогичных по своим техническим данным бороздовым пробам. Ограничено и количество материала, поступающего в пробу; прежде всего оно зависит от вида и диаметра бурения.

Наибольшее распространение получило колонковое бурение, при котором в пробу может отбираться измельченный материал забоя (шлам), выносимый на поверхность промывочной жидкостью. Но главное достоинство колонкового бурения - возможность получения столбика породы или руды (керна), позволяющего судить о действительном минеральном или химическом составе полезного ископаемого. Керн представляет собой основной объект опробования. В ряде случаев керн извлекается неполностью, тогда опробуют и шлам. При бескерновом бурении опробуется только шлам.

Для повышения выхода керна применяют различные способы и приспособления: двойные колонковые трубы, бурение укороченными рейсами, бурение дробью. Выход керна, определяемый в процентах, представляет собой отношение длины поднятого столбика или суммы поднятых столбиков керна к длине пробуренного интервала.

Опробование керна разных полезных ископаемых имеет свои особенности. Например, при пересечении маломощных (до 2 м) рудных жил или пластин, когда число разведочных пересечений по ним невелико, пробы должны отбираться с особой тщательностью, короткими секциями и не только по самой жиле, но и в eе зальбандах.

При бурении всегда проводится секционное опробование. В случае маломощных рудных тел длина секции должна быть не менее 0,3-0,5 м. При мощных рудных залежах длина секции опробования составляет 2-3 м,, иногда 5 м. Если полезный компонент распределен неравномерно, то длина секций равна 1-1,5 м.

Поднятый из скважины керн очищается от грязи и шлама и документируется. Затем секции, подлежащие опробованию, поступают на разделку. С помощью кернокола керн раскалывается вдоль длинной оси на две половинки, одна из которых остается в качестве дубликата фактического материала и хранится в кернохранилище, а другая идет на различные виды анализа.

Отбор монолитов Для определения физических свойств строительных и облицовочных камней, к которым относятся известняки, песчаники, доломиты, мраморы, граниты и др., отбираются крупногабаритные образцы горной породы определенной формы и размера - монолиты. Их отбор производится без нарушения естественного сложения горной породы, свойственного ей в природных условиях. Для отбора монолита исследуемой породы каменщик по трещинам, которые часто бывают едва заметны, выламывает плиту или глыбу из массива. Эти работы ведутся с соблюдением необходимой осторожности для предотвращения нарушения естественной структуры плиты и возникновения искусственной сети трещин в пробе. Из выломанной плиты или глыбы осторожным обкалыванием отделяют монолит требуемых размеров и формы. Чаще всего монолит имеет форму кубика с ребрами в 20 или 30 см.

В ряде случаев пользуются более производительным способом получения монолитов: в пределах намеченного к опробованию обнажения серией скважин обуривают нужных размеров плиту или глыбу, затем в нее забивают стальные клинья и с их помощью отрывают плиту. С развитием высокопроизводительной горной техники на многих месторождениях пользуются способом выпиливания моноли­тов алмазными пилами. Это позволило получать стандартные по размеру образцы, а следовательно, и сопоставимые результаты испытаний горных пород.

4.1.2 Обработка проб

Масса отобранных проб значительно превышает массу анализируемых навесок, поэтому для получения конечной пробы, непосредственно используемой для анализа, начальные пробы сокращают (по массе). Сокращение должно быть выполнено так, чтобы содержание полезного компонента в уменьшенной пробе соответствовало его содержанию в начальной пробе. Для этого пробу измельчают, тщательно перемешивают, а затем сокращают. Обычно процесс обработки пробы включает несколько этапов (стадий). На каждой стадии материал пробы дробится до кусков определенного размера и сокращается. Размер кусков в каждом стадии обработки контролируется путем просеивания материала пробы через стандартные сита. Обработка проб предусматривает несколько последовательных операций: дробление, грохочения, перемешивание и сокращение.

Для определения надежной массы конечной пробы пользуются формулой, предложенной профессором Ленинградского горного института Г. О. Чечеттом:

Q - Kd²

(Q - масса пробы после ее сокращения в кг; К - коэффициент, определяющий характер оруденения по степени его неравномерности; d - диаметр частиц максимальной фракции пробы, мм).

Значение коэффициента К зависит от характера распределения металла в руде и колеблется от 0,05 (равномерное распре деление) до 1 (крайне неравномерное). В большинстве случаев I величина коэффициента К для рудных месторождений равна 0,5.

На основании рассчитанного коэффициента К разрабатывается схема обработки пробы. На рис. 68 приведен пример такой схемы. Рассмотрим основные элементы обработки проб.

Дробление - это измельчение материала проб, как правило, механическое. Для дробления проб применяются специальный дробилки:

- щековые - средняя крупность дробления;

- валковые — мелкое измельчение;

- истиратели (шаровые или стержневые мельницы) - тонкое измельчение. Иногда для тонкого измельчения материала пробы применяют ручное истирание его в ступах.

Просеивание материала проб (грохочение) после его дробления производят с помощью набора стандартных сит. Материал, оставшийся на сите после просеивания, снова дробится и опять просеивается. Так поступают до тех пор, пока весь материал пробы данной стадии не будет измельчен до соответствующего раз мера.

Перемешивание материала пробы - процесс создания одно родной массы из материала пробы. К наиболее распространенным относятся методы кольца и конуса и перелопачивания.

Сокращение пробы - отделение определенным способом части пробы с сохранением ее представительности. Для сокращения широко пользуются методом перелопачивания, квартования, специальными делителями. При квартовании проба раскатывается в диск, который разделяется по двум взаимно перпендикулярным диаметрам на четыре части. Затем расположенные накрест две части пробы сбрасывают в отвал, а оставшиеся две части объединяются в одну пробу, которая аналогичным образом может сокращаться и дальше. В случае сокращения крупных проб пользуются методом перелопачивания, при котором проба разделятся на части попеременным насыпанием отдельных лопат сокращаемого материала.

Исходные данные: начальная масса пробы Q = 16 кг, максимальный диаметр обломков: d 25 мм, значение коэффициента К=0,4. Надежность опробования определяется соответствием диаметра обломков начальной массе пробы (Q = Kd²):

Q₁ = 8 кг d₁ = 4,5 мм

Q₂ = 4 кг d₂ = 3,2 мм

Q₃ = 2 кг d₃ ⁼ 2,2 мм

Q₄ = 1 кг d₄ = 1,6 мм

Q₅ = 0,5 кг d₅ = 1,1 мм

Q₆ = 0,25 кг d₆ = 0,8 мм

Q₇ = 0,125 кг d₇ = 0,55 мм

В некоторых случаях среди отбитой пробы может находиться богатый штуфной материал, тогда из пробы до ее сокращения отбираются штуфы, которые взвешиваются и из них берется отдель­ная проба для анализа.

Рис. 68. Схема обработки пробы кварц-вольфрамитовой руды.

По В. И. Смирнову.

Дата добавления: 2014-01-11