Обработка проб на россыпных месторождениях

Определение начального веса проб. По мере увеличения начального веса пробы ее приготовление, отбойки обработка до конечного веса, поступающего на химический анализ, становятся сложнее и дороже. Поэтому следует стремиться к сокращению первоначального веса проб. Однако какого-либо надежного способа опре­деления этого веса пока не разработано и обычно он устанавливается опытно-методическими работами. При определении начального веса проб и подборе анало­гов рекомендуется учитывать следующие факторы.

· сложение, или текстура, руды (минерального сырья) оказывает решающее влияние на величину начального веса проб.при опробовании руд с полосчатой, ленточной или массивной текстурой бороздой, направленной вкрестполосчатости, начальный вес пробы может быть резко уменьшен без нарушения ее представительности. при опробовании руд с пятнистой, брекчиевидной или конгломератовидной текстурами, а также вкрапленных руд с крупными выделениями рудных зерен начальный вес проб приходится значительно увеличивать.

· крупность зерен рудного минерала — чем крупнее зерна рудного минерала, тем больше вес пробы.

· количество зерен рудного минерала в пробе — чем больше число
зерен рудного минерала в пробе, тем менее вероятна ошибка в определении содержания полезного  компонента.

· различие в удельных весах рудных и нерудных минералов — чем
больше различие в удельных весах, тем больше вес пробы.одно излишнее зерно рудного минерала в пробе может исказить содержание полезного компонента, так как оно в несколько раз тяжелее нерудного, которых для компенсации этого зерна нужно 2—3 и более.

· порядок среднего содержания полезного компонента — чем выше
содержание металла в руде и равномернее его распределение, тем меньше начальный вес пробы.

· требуемая точность химического анализа — чем выше требования к точности анализов, тем больше должен быть начальный вес пробы.

Выбор коэффициентов, стадии и механизмы обработки. Начальные веса проб, особенно для химических исследований, обычно превышают веса навесок, направляемых в лаборатории на анализ. По­этому для получения конечных проб, отправляемых на исследования, начальные пробы сокращаются по их весу. Сокращение начальных весов проб до конечных должно быть выполнено так, чтобы содержание металла (или минерала) в конечной, уменьшенной пробе было равно содержанию его в начальной пробе — конечная проба должна быть представительной.

Это достигается сообщением пробе равномерности содержания металла в ней путем ее измельчения и тщательного перемешивания. Раздроблен­ная и перемешанная проба может быть сокращена сразу в один прием до конечного веса или в несколько приемов. Размер кусков пробы, при котором воз­можно ее сокращение, контролируется просеиванием на ситах.

Многочисленные теоретические исследования всех стадий и операций обработки первичных проб и сравнение результатов фактических анали­зов первичных, промежуточных и конечных проб позволили исследова­телям установить зависимость между весом пробы (в кг) и диаметром наибольших ее частиц, при которой сохраняется представительность пробы. Такая зависимость определяется следующей формулой:

Q = Kd²                                                                (1)

где Q — вес пробы, кг;

d — диаметр наибольших частиц, мм;

К — коэффициент, характеризующий степень равномерности рас­пределения полезного компонента в руде.

Эта формула в начале XX в. была одновременно предложена ленин­градским профессором Г. О. Чечоттом и Р. Ричардсом (США), поэтому в литературе она известна под названием формулы Ричардса — Чечотта.

Таким образом, для обработки и сокращения проб необходимо сле­дующее:

· подобрать коэффициент К, обеспечивающий правильное сокращение начальных весов проб и представительность конечного веса пробы,
отбираемой для лабораторных анализов;

· произвести измельчение материала пробы (дробление);

· произвести проверку полноты измельчения всего материала с тем, чтобы не осталось частиц крупнее заданного диаметра — эта операция называется грохочением (просеивание);

· перемешать весь измельченный материал, обеспечив равномерное распределение полезных компонентов;

· сократить первоначальный вес пробы до конечного — заданного, обеспечив представительность конечной пробы (навески);

· составить общую схему обработки и сокращения проб.

Выбор коэффициентаК

Степень неравномерности распределения полезного компонента в минеральном сырье можно определить следующими способами:

а) геологическим – путем изучения скважин и естественных выходов (обнажений) с их геологической документацией и изучением минерального состава, структуры и текстуры руд и
полезных ископаемых.  

б)  математически, - когда коэффициент выражен числовым показателем на основании обработки результатов химических анализов проб.

Этот способ дает наиболее надежные результаты и чаще всего используется при разведке месторождений.  

Для этих целей вычисляется коэффициент вариации содержания полезного компонента.

Коэффициент вариации представляет собой относительную величину среднего квадратического отклонения индивидуальных измерений (в дан­ном случае проб) от величины среднего значения признака (в нашем слу­чае среднего содержания полезного компонента). Чем выше коэффициент вариации, тем значительнее изменчивость полезного ископаемого.

Измельчение (дробление) материала проб. Обычно выделяют четыре вида дробления: крупное, среднее, мелкое и тонкое. Такое подразделение вызвано применением различных способов и механизмов для измельчения материала проб, отличающихся по сте­пени измельчения. Степень измельчения определяется отношением конеч­ного диаметра раздробленного материала к начальному диаметру до дроб­ления.

Крупное дробление производится вручную молотками или чаще щековыми (челюстными) дробилками разных размеров с механическим приводом. Максимальный диаметр раздробленных частиц 100—30 мм.

Среднее дробление осуществляется на малых щековых дробилках или на механических дробильных вал­ках. Реже применяются ручное дробление молотками и крупные (боль­шие) ступы. При работе в больших ступах пест подвешивается на гибкий балансир, что облегчает работу. Конечный максимальный диаметр раздробленных частиц 20—5 мм на малых валках, в ступах и на растирателях.

Для мелкого дробления используют механические бегуны, представляющие собой короткие цилиндры, вращающиеся на осях, кото­рые катятся по дорожке (по кругу) и дробят материал, насыпаемый на дорожку. Конечный диаметр максимальных частиц 2—0,7 мм.

Тонкое дробление достигается в шаровых (стержневых) мельницах на дисковых растирателях, реже вручную в агатовых, фарфоровых, стальных ступах и на ручных растирателях.Конечный максимальный диаметр частиц от 0,1 до 0,15 мм.

Контроль измельчения. Проверка (контроль) полноты измельчения при диаметре частиц более 2,5 мм осуществляется грохочением или просеиванием. Механиче­скоегрохочение производится на подвижных, качающихся грохотах с колосниковой решеткой (продольные отверстия) или сеткой, которые натягиваются на деревянную или металлическую раму. Грохот для круп­ного материала устанавливается обычно под большим углом (40—50°), а для мелкого — под пологим углом (10—20°).

Просеивание мелкого материала с частицами менее 2,5 мм ведется на ситах. Размеры отверстий в ситах могут определяться: 1) их шириной (диаметром); 2) числом отверстий (от 3 до 200) на линейный дюйм (число отверстий на один дюйм называется «меш»), или числом отверстий на 1 см². В настоящее время у нас изготовляются сита до 4500 и даже 10 000 отверстий на 1 см².

Сита с различными отверстиями могут ставиться одно над другим, образуя стопку, где просеивание будет вестись одновременно через не­сколько сит. Такое просеивание может производиться ручным и механи­ческим способами.

Перемешивание. Перемешивание раздробленного материала проб можно производить перелопачиванием, когда с помощью лопат материал перебрасывается из одной кучи в другую. Чаще переме­шивание производят способом «кольца и конуса». В этом случае материал сначала набрасывают лопатами в виде конуса, а затем конус разворачивают на кольцо с помощью короткой широ­кой доски, которая погружается через центр конуса и затем повертывается на полный круг.

Небольшие порции хорошо сме­шиваются на холсте, концы (углы) которого берут в руки двое рабочих и поочередно поднимают и опускают их, благодаря чему материал пробы перекатывается и перемешивается.

Сокращение. Сокращение раздробленного и перемешанного материала пробы должно контролироваться формулой Q = Kd², согласно которой вес сокращенной части пробы (в кг) не должен быть меньше Q.

Любые порции материала можно сокращать методом квартования. При квартовании материал пробы рассыпается в виде усеченного конуса (диска) с небольшой высотой (0,1—0,2 м), а затем с помощью доски или лопаты делится на четыре примерно равных сектора (для небольших порций используется специально изготовляемая крестовина). Два проти­воположных сектора берутся в одну часть, а два других — в другую. Обе части считаются однозначными (равноценными), и одну часть удаляют. Таким образом, при каждом отдельном квартовании проба сокращается в два раза. Квартование можно производить несколько раз, если поз­воляет формула (1). В лабораториях часто пользу­ются конусными делителями.

Составление общей схемы обработки проб. Все описанные выше процессы, необходимые для сокращения пер­вичных проб (дробление, просеивание, смешивание и собственно сокра­щение), должны быть увязаны в одну общую схему, которую обычно изображают в виде графика. В этой схеме указывают рациональную смену диаметров максимальных частиц, последовательность дробильных установок, способы просеивания и сокращения материала пробы.

При составлении схемы последовательно решают следующие вопросы:

1. Возможность сокращения данной пробы без дробления при определенном весе Q, установленном коэффициенте К и наибольшем диаметре частиц d. Такое сокращение возможно, если Q = 2Kd².

2. Определение веса конечной пробы (сокращенной) и макси­мального размера кусков в ней.

3. Соотношение конечного и начального диаметров наибольших частиц в пробе покажет общую степень измельчения и даст возмож­ность путем разложения этого соотношения на множители наметить ста­дии дробления материала пробы.

4. Определяют промежуточные веса проб после каждой стадии
дробления, до которых данная проба может быть сокращена.

Исходный наибольший диаметр частиц пробы и намеченные стадии дробления позволят определить виды дробления, подобрать для дробле­ния оборудование, наметить диаметры сит для контрольного грохоченияи установить схему смешения и сокращения в каждой стадии. Контроль­ные грохота, или сита, следует ставить до дробления, чтобы не дробить лишнего материала, а также после дробления, чтобы случайно не попали крупные куски.

При сокращении в последнюю стадию следует взять одну половину расквартованного материала пробы в качестве лабораторной (основной) пробы, а другую сохранить как дубликат.

Следует иметь в виду, что после обработки каждой пробы все оборудование (дробилки, валки, истиратели) следует тщательно очищать, так как возможно засорение последующей пробы материалом, оставшимся от предыдущей пробы, что может исказить результаты опробования.

Контроль отбора проб. Опробование месторождений является очень ответственным делом. Поэтому все операции опробования должны нахо­диться под постоянным геологическим наблюдением и контролем. В частности, пробоотбор тоже должен контролироваться по следующим трем направлениям. Необходима проверка фактического веса отобранных проб, которая проводится путем сопоставления фактического веса проб с теоретическим по журналу опробования. Для этого рассчитывается теоретический вес, например, одного метра бороздовой пробы при заданном ее сечении и сопоставляется с весом проб, поступивших в лабораторию. Допустимыми отклонениями обычно считают ±10—20% относительных. Такая проверка является обязательной.

Даже при удовлетворительном совпадении теоретического веса с фактическим весом проб отбор их нередко оказывается недостаточно правильным. Поэтому необходим периодический контроль отбора проб под строгим геологическим надзором.

Такой контроль проводят один раз в квартал или полугодие в зависимости от объема работы и количества проб. Следует отбирать не менее 20—30 проб по возможности в тех же местах, где были отобраны основные (рядовые) пробы. Результаты контрольного опробования по каждой отдельной пробе могут расходиться. Величина расхождений будет зависеть от степени неравномерности распределения полезных компонентов в рудном теле. Однако в целом все контрольные пробы должны показать близкие резуль­таты. В отдельных случаях при крайне неравномерном распределении полезных компонентов (например, на золоторудных месторождениях) указанного количества проб (20—30) может оказаться недостаточным. Тогда их количество следует увеличить.    

Для надежной оценки качества минерального сырья необходимо проводить экспериментальные работы (контрольные), которые должны подтвердить правильность принятого метода (способа) пробоотбора. Для этого отбирается необходимое и достаточное количество контрольных проб другим, более надежным способом по сравнению с принятым основным. Чаще всего используют валовый способ, реже задирковый или широкую борозду (борозду большого сечения). Количество контрольных проб, так же как и в предыдущем случае, зависит от изменчивости содержания полезного компонента и решается в каждом конкретном случае самостоятельно.

Обработка проб на россыпных месторождениях начинается непосредственно на месте работ — в полевых условиях. Материал проб раздроблен самой природой и дополнительного измельчения обычно не требует. Сокращение объема проб в соответствующих случаях производят при их отборе — способом вычерпывания, отбор в пробу каждой 3-й, 5-й лопаты при валовом опробовании и др. Рыхлый материал подвергается промывке, в процессе которой тяжелые и, прежде всего рудные минералы и сростки отделяются от более легких безрудных фракций.

Промывка небольших проб (объемом 0,01—0,02 м³) производится в лотках или ковшах. Вместе с материалом пробы лоток наполняется водой, крупные куски — обломки пород, галька — обмываются и отбрасываются с помощью спе­циального гребка или руками. Затем разминается и размывается глина, из которой мелкие частицы смываются водой, а более крупные остаются в лотке. Путем резких коротких встряхиваний лотка создается подобие вибрации, под действием которой зерна легких минералов устремляются к краевой части лотка и сбрасываются — смываются чистой водой, а тяже­лые остаются в центре лотка.

В зимних условиях промывку осуществляют в специальных баках теплой водой. После промывки всех проб той или иной выработки, с того или иного интервала выработки «хвосты» еще раз промывают все целиком или часть их для контроля «сноса» полезного компонента.

Полученная после промывки часть пробы, состоящая преимущест­венно из тяжелых частиц, называется шлихом. Если в шлихе оказывается много легких минералов (серый шлих), его дополнительно промывают —«доводят», сохраняя минералы по­лезных компонентов — золото, кас­ситерит, вольфрамит и др.

Полученный шлих ссыпают в специальный бумажный капсюль — па­кетик, номеруют и документируют. Обработка шлихов обычно произ­водится в специализированных шли­ховых лабораториях с разделением минералов по удельному весу, элек­тромагнитным и другим свойствам.

Крупные пробы промывают на специальных приборах — вашгердах, бутарах. При промывке крупных проб получается обычно «серый» шлих, в котором еще много легких минералов, и его приходится дополнительно промывать в лотке или ковше.