Основні теоретичні положення. Проведення пошуково-розвідувальних робіт супроводжується значним обсягом випробування корисних копалин і вміщуючих порід для подальших лабораторних досліджень
Проведення пошуково-розвідувальних робіт супроводжується значним обсягом випробування корисних копалин і вміщуючих порід для подальших лабораторних досліджень з метою встановлення кількості і якості корисних компонентів, їх розподілу в рудних тілах, характеру мінливості тощо.
Для дослідження мінеральної сировини в лабораторних умовах відібрану у польових умовах пробу необхідно здрібнити до необхідної (залежно від аналізу) крупності частинок (зазвичай до 0,1 мм, інколи 0,05 мм), а також скоротити її до маси, необхідної для даного виду аналізу.
Обробка проби заключується в чергуванні операцій з її дрібнення, перемішування та скороченню за певними правилами, які забезпечують показовість проби. Кінцева вага проб-наважок, необхідних для хімічного, кількісного, мінерального, а тим більш спектрального аналізу, вкрай мала, порівняно з початковою вагою проб. Але, слід пам’ятати про необхідність паралельних контрольних аналізів, зовнішній і внутрішній контроль і, відповідно, встановлювати кінцеву вагу із запасом.
Чим більш нерівномірно розподілений у пробі компонент, що аналізується (наприклад, вміст золота у руді), тим більшою буде похибка скорочення. Так, найбільш простим і надійним способом отримання лабораторної проби з найменшою похибкою скорочення було б дроблення початкової проби до найдрібніших частинок, ретельне перемішування отриманої маси та скорочення її до необхідної кінцевої ваги. Але цей спосіб сприйнятливий лише за умов невеликої початкової ваги проб. Значна вага проби приведе до надто великих витрат і часу, і коштів.
Тому обробка будь-якої проби складається з чергування операцій по дробленню, перемішуванню та скороченню її за певними правилами, які забезпечують показовість проби.
Найважливішим методичним питанням в теорії обробки проб є визначення оптимальної ваги скорочених проб для кожної стадії обробки. Оптимальною (надійною) вагою проби вважається та вага, до якої може бути скороченою проба даної руди, подрібнена до певного розміру частинок, за умов, що похибка скорочення не вийде за допустимі межі, які, в свою чергу, визначаються необхідною показовістю проби.
Встановлено, що надійна вага проби переважно визначається:
1) розмірами матеріалу проби – чим дрібніші частинки, тим меншою може бути її надійна вага;
2) ступенем неоднорідності матеріалу – чим більш неоднорідний матеріал, тим більшою має бути надійна вага проби;
3) величиною допустимої або заданої похибки скорочення.
На величину надійної ваги проби можуть впливати і деякі інші чинники:
– розмір частинок та питома вага мінералу, що містить корисний компонент;
– вміст у ньому корисного компоненту;
– середній вміст компоненту, що досліджується, в пробі.
Для визначення надійної ваги проби запропоновано декілька формул, серед яких найбільш досконалою й підтвердженою у практиці є формула Річардса-Чечетта. Вчені Р. Річардс та Г. О. Чечетт з досвіду практичної роботи дійшли висновку, що надійна вага проб приблизно пропорційна квадрату розмірів максимальних частинок, тобто:
, (3.1)
де Q – надійна вага проби, що скорочується, кг; d – діаметр найбільших частинок проби, мм; k – коефіцієнт, що залежить від властивостей корисної копалини, розмірів мінералів, щільності їх розміщення та вмісту корисних компонентів у руді.
Використовуються такі значення коефіцієнтів:
1. коефіцієнт k=0,05 – при дуже рівномірному та рівномірному розподілі корисної копалини в рудах;
2. коефіцієнт k=0,1 – при нерівномірному розподілі;
3. коефіцієнт k=0,2-0,3 – при дуже нерівномірному розподілі;
4. Коефіцієнт k=0,4-0,5 – при надто нерівномірному розподілі;
5. Коефіцієнт k=0,8-1,0 – під час опробування золотовмісних порід з розмірами окремих вкраплень золота від 0,6 мм і більше.
Процес обробки проб складається з наступних операцій:
– подрібнення;
– просіювання (грохотіння) (основне та допоміжне);
– перемішування;
– скорочення.
Всі ці операції здійснюються як ручним (рідко), так і механічним (переважно) способами.
За звичайних умов подрібнення здійснюється у такій послідовності: крупне, середнє, дрібне і тонке. При подрібненні механічним способом використовуються дробарки та стирачі різних типів і конструкцій, параметри яких наведені в табл. 3.1.
Таблиця 3.1 – Основні параметри дробарок та стирачів
| Тип дробарки | Розміри частинок, мм | Продуктивність кг/год | |
| Вхідного мате-ріалу (максимальний розмір) | Вихідного матеріалу (мінімальний розмір) | ||
| Щокова | 10-60 | 3-10 | 200-400 |
| Валкова | 0,5-4,0 | ||
| Млин стрижневий | 0,15-0,30 | 4,0-5,5 | |
| Дисковий стирач | 0,05 | ||
| Вібростирач | 2-3 | 0,05 | <0,07 |
Просіювання проби після її подрібнення здійснюється за допомогою механічних або ручних сит (для дрібних фракцій проб) та за допомогою механічних грохотів (для крупної фракції).
Повірочне (основне) просіювання дозволяє контролювати крупність частинок проби після подрібнення. Великі фракції, що не пройшли через отвори сит, знов завантажуються у дробарку.
Допоміжне просіювання виконується з метою виділити дрібну фракцію породи та направити її на наступну операцію.
Розміри отворів у ситах і грохотах стандартні для всіх галузей промисловості, і згідно з ДСТ 3584-53 дорівнюють (мм): 50; 25; 12; 6,0; 3,0; 2,5; 2,0;1,6; 1,25; 1,0; 0,8; 0,63; 0,40; 0,315; 0,250; 0,200; 0,160; 0,125; 0,100.
Після подрібнення та просіювання проба скорочується. Перед скороченням пробу слід ретельно перемішувати.
Скорочення проби здійснюється до межі, яка визначається формулою Річардса-Чечетта, за якою не повинна порушуватися показовість проби. Тобто, після кожного подрібнення проби до певного розміру частинок, здійснюють перевірку мінімально допустимої маси проби для даного розміру частинок за формулою Річардса-Чечетта.
Проба скорочується у процесі виконання всіх операцій з її обробки до маси, необхідної для проведення лабораторних досліджень та для маси дубліката проби.
У залежності від виду досліджуваної проби її маса може бути різною:
– спектральний аналіз – 5-10 грамів;
– хімічний аналіз – 50-100 грамів;
– пробірний аналіз – 250-500 грамів.
Вихідні дані
Методика виконання лабораторної роботи полягає в тому, що студент отримує індивідуальне завдання за одним з варіантів виданих викладачем.
Завдання
Кожен студент згідно отриманого завдання складає найбільш раціональну (просту та економічну) схему обробки проби для певного виду аналізу, зазначеного розподілу мінеральної сировини у породах з використанням формули Річардса-Чечетта.
Порядок виконання роботи
Після отримання завдання студент перевіряє за формулою Річардса-Чечетта можливість скорочення первинної (вихідної) маси проби за даних умов розподілу. Залежно від умов розподілу, які надаються у завданні, визначається коефіцієнт розподілу. Крім того, необхідно визначити розмір уламків вихідного матеріалу. Для наведених завдань це діаметр керну, який визначається за формулою:
мм, (3.2)
де 
-внутрішній діаметр бурової коронки, мм; 2÷5 мм – зменшення діаметра керну за рахунок часткової руйнації його при бурінні, (для алмазних коронок береться мінімальне значення, для твердосплавних-максимальне і середнє).
Встановлюється вид проби, її кінцева маса (залежно від виду) та маса дублікату.
Після цього слід визначити тип дробарки, залежно від діаметра уламків вихідної проби, і за чітким дотриманням послідовності операції обробки проб (дроблення, грохотіння, просіювання, скорочення) скласти схему обробки проби із обов’язковим дотриманням правила збереження показовості проби за допомогою формули Річардса-Чечетта. Приклад схеми обробки проби наведений на рис. 3.1.
Перед усім необхідно задатися кінцевою масою проби qкінц, і визначити розмір частинок у кінцевій пробі згідно формули 3.1. Потім необхідно визначити ступінь подрібнення початкової проби із співвідношення dпоч/dкінц. Оскільки ступінь подрібнення буває досить великою відразу подрібнити пробу до необхідного розміру неможливо, тоді процес розбивають на декілька етапів. Перед кожним подрібненням і після нього пробу просіюють. Після кожного з подрібнень пробу намагаються скоротити якомога більше, користуючись формулою 3.1 контролюють, щоб маса скороченої проби не була меншою за мінімально допустиму при відповідному розмірі частинок проби. При цьому можливі два варіанти:
1. Q вдвічі і більше перевищує масу кінцевої проби, для відповідного розміру частинок проби після подрібнення. При такому варіанті є право на скорочення проби з попереднім її перемішуванням.
2. Q рівне або менше подвійної маси кінцевої проби. У цьому випадку скорочення проби є неможливе. Необхідно провести просіювання проби і її подальше подрібнення до необхідного розміру.
Оформлення звіту
Звіт про виконану роботу повинен містити пояснювальну записку з вирішеними завданнями.
Контрольні запитання
1. Дайте характеристику формули Річардса-Чечетта.
2. Що таке дроблення?
3. Що таке скорочення?
4. Яка мета перемішування проби?
5. Схарактеризуйте оптимальну вагу проби.
6. Як визначають надійну вагу проби
Рисунок 3.1 – Схема обробки проб
Література
1. Альбов М.Н. Опробование месторождений полезных ископаемых / М.Н. Альбов. – М.: Недра, 1975. – 232 с.
2. Милосердина Г.Г. Задачник по геологоразведочному делу / Г.Г. Милосердина. – М.: Недра, 1968. – 212 с.
3. Вирвінський П.П. Геологорозвідувальна справа і техніка безпеки: навчальний посібник / П.П. Вирвінський, Ю.Л. Кузін, В.Л. Хоменко. – Д.: Національний гірничий університет, 2010. – 368 с.
4. Милосердина Г.Г. Сборник типовых задач по геологоразведочному делу / Г.Г. Милосердина, А.П. Прокофьев. – М.: Недра, 1976. – 151 с.
Лабораторна робота № 4