Методы анализа проб. Оценка Достоверности проб. Контроль качества анализов проб.

Глава 4. Опробование

Виды опробования

Опробование, в зависимости от поставленных задач делится на 5 видов:

 

1. Геологическое.

2. Геофизическое.

3. Минералогическое.

 

4. Техническое.

 

5. Технологическое.

Геологическое (рядовое) опробование.Служит главным

источником информации о характере пространственного распределения и степени концентрации полезных компонентов, являясь, таким образом, основой геометризации недр и подсчета запасов минерального сырья.

 

Тела полезных ископаемых опробуются с соблюдением следующих обязательных условий:

 

- плотность сети опробования должна обеспечивать достоверную оценку исследуемого параметра;

 

- опробование следует проводить непрерывно, на полную мощность тела полезного ископаемого. Кроме того, во всех разведочных пересечениях тел полезных ископаемых, не имеющих видимых границ – опробованию подлежат вмещающие породы.

 

- опробование должно проводится секциями (рядовыми пробами) по каждой природной разновидности, прослои некондиционных руд и пустых пород опробуются отдельно.

 

Длина рядовых проб во внутренних частях рудных тел не должна превышать установленных кондициями минимальной мощности, а также максимальной мощности некондиционных и пустых прослоев, включаемых в контур балансовых руд.

 

Для сокращения количества анализов иногда в практике геологоразведочных работ производится объединение проб. Количество проб, подлежащих объединению, зависит от расположения проб и расстояния между ними. Обычно объединяются две-четыре смежные пробы. При этом следует соблюдать следующие требования:

- объединяться могут только смежные пробы;

 

- объединять можно только однотипный по качеству материал.

Правильное объединение проб позволяет не только сократить количество анализов, но и сделать это без снижения точности результатов.

 

Для определения в рудах содержаний попутных компонентов и вредных примесей, а при необходимости, для определения шлакообразующих компонентов из материала (дубликатов) рядовых проб, расположенных в контуре промышленного оруденения составляются групповые (композитные)пробы. Количество материала, входящего в групповую пробу, должно быть пропорционально длине рядовых проб. Размещение и количество групповыхпроб должно обеспечивать равномерное опробование каждого природного типа полезного ископаемого, а также основных разновидностей руд на попутные компоненты и вредные примеси, выяснение закономерностей изменения их содержаний по простиранию и падению рудных тел, возможность оценки их содержаний при повариантном обосновании кондиций для подсчета запасов.

 

Опробование полезных ископаемых на попутные компоненты производится в разведочных выработках, пройденных для опробования на основные компоненты. Специальных выработок для этой цели не проходят.

 

Состав главных минералов руд, а также попутные компоненты, которые не образуют собственных минералов, а входят в состав главных (основных) или жильных минералов, изучают с помощью мономинеральных проб.

 

Мономинеральные пробы получают из штуфов, объединенных штуфных проб или из материала рядовых проб различными способами (сепарацией, флотацией, промывкой, разделением в тяжелых жидкостях, отбором под бинокуляром и др.)

 

Геофизическое (рядовое) опробованиепроводится с целью определения полезных компонентов непосредственно в горных выработках и скважинах безотбора материала и отличается от других видов опробования тем, что минеральная масса не подвергается изменению, что дает возможность повторных геофизических испытаний. Геофизическое опробование, обладая экспрессностью, позволяет обеспечить оперативность и сокращение затрат (на отбор и обработку проб), особенно при комплексировании несколькихгеофизических методов.

 

Целесообразность применения геофизических методов в качестве рядового опробования устанавливается путем сопоставления точности геофизических и геологических данных по опорным интервалам и пересечениям рудных тел. Применение геофизических методов опробования и использование их результатов при подсчете запасов полезных ископаемых регламентируется “Требованиями к геофизическому опробованию при подсчете запасов месторождений металлов и нерудного сырья” (ГКЗ СССР, 1989).

 

Геофизические методы опробования весьма разнообразны. Наиболее распространены магнитометрические и ядерно-физические, в том числе радиометрические методы определения качества руды.

 

Наилучшие решения геологических задач обеспечивается по данным комплексных геофизических исследований. Рациональный комплекс геофизических исследований определяется задачами разведки и геолого-геофизическими свойствами месторождения.

 

Применение геофизических, в т.ч. ядерно-физических методов резко повышает производительность опробования и способствует переходу к бескерновому(более производительному) бурению, обеспечивает получение массовых данных о содержании полезных компонентов в пределах элементарномалых (10-15 см) участков линейных проб, а, при необходимости, проведение повторных измерений.

 

Минералогическое опробованиепроводится в основном при разведкероссыпных месторождений для определения содержания ценных минералов. При разведке коренных месторождений полезных ископаемых обычно осуществляются минералогические анализы штуфных или объединенных проб для изучения минерального и фазового состава руд и вмещающих пород. Приэтом отбираются монофракции минералов для определения их элементного состава прецизионными методами. Минералогическое опробование применяется также для определения текстурно-структурных особенностей руд, выделения природных типов руд и выяснения строения рудных тел.

 

При разведке россыпей минералогические исследования проб являются практически единственным способом определения качества полезного ископаемого и содержания полезного компонента в песках (горной массе). При разведке коренных месторождений минералогическому изучению подвергаются пересечения рудных тел по разведочным выработкам. При разведке

 

сложных месторождений особенно важное значение имеет минералогическое картирование. По данным минералогического картирования составляются минералого-петрографические и другие карты, что позволяет прогнозировать изменения качества минерального сырья, а знание зональности обеспечивает надежную увязку рудных интервалов и способствует выявлению слепых залежей полезных ископаемых.

 

Техническое опробование (технические испытания).Техническое опробование проводится на всех месторождениях полезных ископаемых и служат для изучения физико-технических свойств полезного ископаемого и вмещающих пород. На месторождениях многих видов неметаллического сырья техническое опробование является основным методом определения промышленной ценности и осуществляется систематически.

 

Технические испытания, выполняемые в процессе разведочных работ, делятся на три группы; испытания, необходимые для:

1. подсчета запасов;

2.уточнения горнотехнических условий эксплуатации разведуемого месторождения;

3. определения физических свойств и качества минерального сырья.

Технические испытания, необходимые для подсчета запасов, включают определения: объемной массы, влажности и макротрещиноватости руды. Они определяются на всех месторождениях, если содержание компонентов устанавливается в долях массы анализируемых проб (Требования к определению объемной массы и влажности руды для подсчета запасов рудных месторождений, 1992).

На месторождениях многих видов неметаллического минерального сырья (строительных материалов, слюды, асбеста, оптических и драгоценных камней и др.) техническое опробование выступает основным методом определения их промышленной ценности. Способы отбора проб на техническиеиспытания целиком зависит от назначения полезного ископаемого и, как правило, определяются техническими требованиями к сырью.

 

Требования промышленности к отдельным видам сырья и виды соответствующих испытаний приводятся в инструкциях ГКЗ по применению классификации запасов к месторождениям конкретных видов полезных ископаемых.

 

Технологическое опробованиепроводится для изучения технологических свойств минерального сырья. Для рудных месторождений при помощи технологических проб выявляется способность руды к обогащению и металлургическому переделу. По результатам технологического опробования разрабатывается рациональная схема и оптимальный режим переработки минерального сырья, обеспечивающие комплексное извлечение полезных компонентов и утилизацию отходов. Общая последовательность работ по технологической оценке запасов включает в себя:

 

- выделение природных (минералого-петрографических) типов и разновидностей руд по данным геологической документации, изучения образцов

 

и результатам анализов рядовых и групповых проб;

 

- отбор лабораторных проб, характеризующих природные типы и разновидности руд, для разработки принципиальных технологических режимов

 

и схем;

 

- отбор типовых технологических проб для укрупненных лабораторных испытаний;

 

- проверку разработанных технологических схем в процессе укрупненных лабораторных испытаний.

 

Технологические исследования должны быть завершены к моменту представления подсчета запасов на государственную экспертизу. Для решения указанных задач отбираются различные по назначению и детальности исследований технологические пробы: лабораторные, укрупненно-лабораторные и полузаводские технологические пробы. Лабораторные и укрупненно-лабораторные пробы изучаются в лабораторных условиях. Масса лабораторных проб колеблется от десятков до сотен килограммов; масса укрупненно-лабораторных проб обычно составляет тонны или десятки тонн.

 

Полузаводские технологические пробы предназначены для проведения полузаводских испытаний лишь в особых случаях: с целью проверки новых технологических схем, еще не освоенных промышленностью. Масса полузаводских проб может достигать нескольких сотен или тысяч тонн.

 

Одной из важных геологических задач является обеспечение представительности любых технологических проб. Во всех случаях технологическая проба должна быть представительной по среднему содержанию полезных компонентов и вредных примесей, химическому и минералогическому составу, текстурно-структурным особенностям руд, их физико-механическим свойствам, то есть соответствовать средним значениям параметров по месторождению или выделенным промышленным сортам руд.

 

Технологические пробы отбираются различными способами. При буровой системе разведки материал для проб берут из второй половины керна, оставшегося после геологического опробования. При ударно-канатном бурении технологическую пробу отбирают из шлама. Если применяется горная система разведки, то технологические пробы берут из горных выработок бороздовым или валовым способом.

Методы анализа проб. Оценка Достоверности проб. Контроль качества анализов проб.

Химические анализы (полярографический, фотоколориметрический, люминесцентный, пламеннофотометрический, хромотографический, электрохимический и др.) позволяют произвести полный, сокращенный анализ или определить содержание требуемых компонентов. Перечень компонентов может быть быстро определен спектральным анализом.. Химические анализы характеризуются низкой чувствительностью (содержание компонентов обычно определяется с точностью до сотых долей процента), но имеют высокую точность (небольшие отклонения от истинного значения) и высокую воспроизводимость (способность при повторении анализа давать те же результаты). Химический анализ является основным на большинстве рудных и многих нерудных месторождений.

Пробирный анализ – это разновидность химического анализа, который применяется исключительно для количественного определения Au, Ag и элементов платиновой группы (Pt, Ru, Rh, Pd, Os, Ir). Чувствительность определения золота и серебра составляет 0,1-0,2 г/т. Предельно допустимые погрешности в зависимости от классов содержаний золота могут достигать от 4 до 30 %. Масса подготовленной для пробирного анализа пробы должна составлять 500-600 г при крупности частиц менее 0,074 мм.

Спектральный анализ подразделяется на: приближенно-количественный (на 43 элемента), количественный (на 15 элементов), специальные методы на В и Hg, спектрозолотометрический. Масса пробы, направляемой в лабораторию для выполнения первых трех типов анализа, должна быть не менее 15 г. Чувствительность анализов, в зависимости от определяемых элементов колеблются 0,1 - 0,0001%. Точность анализа, особенно при высоких содержаниях, низкая.

Спектрозолотометрический анализ – это спектральный анализ проб, обогащенных химическим путем. Чувствительность этого анализа на золото 0,03 г/т (0,000003 %). Метод может быть использован для отбраковки проб, направляемых на пробирный анализ. Для анализа требуется навеска класса менее 0,1-1,0 мм, массой не менее 50 г.

Новейшие виды спектрального анализа: атомно-абсорбционный, эмиссионный, масс-спектрометрический и др. Их преимущества в том, что для их выполнения требуются навески небольшой массы, буквально миллиграммы.

Ядерно-физические методы. Сущность их заключается в воздействии на вещество определенного вида лучей и изучении интенсивности и спектрального состава вторичного излучения. Разработано большое количество модификаций.

По условиям применения выделяются две группы методов: 1) γ-активационные и нейтронно-активационные на тепловых нейтронах; 2) рентгенорадиометрические, фотонейтронные и активационные с портативным оборудованием.

γ-активационными методами определяются содержания Au, Ag; нейтронно-активационными – содержания элементов с порядковым номером более 11 (Na). Методы обладают высокими порогами чувствительности, но требуют стационарного оборудования (атомные реакторы, ускорители заряженных частиц и т.п.).

Во второй группе в качестве источников облучения используются ампулы с радиоактивными изотопами: Se⁷⁵, Cd¹⁰⁹, Sn¹¹⁹, Co⁵⁷, Cs¹³⁷, Ba¹³³ и др. Методы характеризуются большой экспрессностью, но меньшей чувствительностью. Рентгенорадиометрические методы позволяют определять содержания элементов с порядковым номером более 13 (Al) в обнажениях, горных выработках, скважинах. Порог чувствительности методов 10-1-10-3 %. Достаточно высокой чувствительностью и производительностью обладают рентгеноспектральные методы, позволяющие определить содержание почти всех химических элементов.