3.1. Исследование вещественного состава руд и продуктов обогащения

Под вещественным составом минерального сырья понимают его элементарный, фазовый (минеральный, химический) и гранулометрический состав.

При разработке технологии обогащения минерального сырья необходимо глубокое изучение его вещественного состава. К наиболее важным вопросам ис­следований в этой области относятся :

• качественные и количественные определения химического и минерального состава изучаемого полезного ископаемого;

• выяснение его структуры (ассоциации минералов, характера выделения и крупности зерен рудных минералов) и распределения отдельных элементов по содержащим их минералам;

• определение состава извлекаемых минералов и характера связи их с сопутствующими минералами (изоморфные примеси, эмульсионные включения, адсорбционные соединения, поверхностные пленки и т. п.).

Для решения описанных выше вопросов, т.е для определение возможности и целесообразности извлечения золота из сульфидных вкрапленных медно – цинковых колчеданных руд Гайского месторождения, были проведены следующие виды анализов:

• элементный анализ;

• оптико-геометрический анализ;

• гранулометрический анализ;

• электронная микроскопия;

• пробирный анализ;

• энергодисперсионный анализ;

• химический анализ;

• фазовый анализ на Au и Ag.

3.2 Спектральный анализ

Спектральный анализ широко используется для диагностики минеральных фаз по набору минералообразующих элементов и их соотношению, оцененных по рентгеновскому спектру. Рентгеноспектральный анализ по положению и интенсивности линий характеристического спектра позволяет установить качественный и количественный состав вещества и служит для экспрессного неразрушающего контроля состава вещества. В рентгеновской спектроскопии для получения спектра используется явление дифракции лучей на кристаллах или, на дифракционных штриховых решётках, работающих при малых (1-12°) углах скольжения. Рентгеноспектральный анализ основан на использовании зависимости частоты излучения линий характеристического спектра элемента от их атомного номера и связи между интенсивностью этих линий и числом атомов, принимающих участие в излучении.

Рентгеновское возбуждение атомов вещества может возникать в результате бомбардировки образца электронами больших энергий или при его облучении рентгеновскими лучами. Первый процесс называется прямым возбуждением, последний – вторичным или флуоресцентным. В обоих случаях энергия электрона или кванта первичной рентгеновской радиации, бомбардирующих излучающий атом, должна быть больше энергии, необходимой для вырывания электрона из определённой внутренней оболочки атома. Электронная бомбардировка исследуемого вещества приводит к появлению не только характеристического спектра элемента, но и, как правило, достаточно интенсивного непрерывного излучения. Флуоресцентное излучение содержит только линейчатый спектр. Наряду со спектрометрами с плоским кристаллом широкое распространение получили фокусирующие рентгеновские спектрометры, работающие «на отражение» (методы Капицы – Иоганна и Иогансона) и на «прохождение» (методы Коуша и Дю-Монда). Они могут быть одно- и многоканальными. Многоканальные, так называемые рентгеновские квантометры, аутрометры и другие, позволяют одновременно определять большое число элементов и автоматизировать процесс анализа. Обычно они снабжаются специальными рентгеновскими трубками и устройствами, обеспечивающими высокую степень стабилизации интенсивности рентгеновских лучей. Область длин волн, в которой может использоваться спектрометр, определяется межплоскостным расстоянием кристалла – анализатора.

Число кристаллов, используемых в рентгеноспектральном анализе, довольно велико. Наиболее часто применяют кварц, слюду, гипс и LiF.

В качестве детекторов рентгеновского излучения, в зависимости от области спектра, с успехом используют счётчики Гейгера, пропорциональные, кристаллические и сцинтилляционные счётчики квантов.

Рентгеноспектральный анализ может быть использован для количественного определения элементов от Mg12 до U92 в материалах сложного химического состава – в металлах и сплавах, минералах, стекле, керамике, цементах, пластмассах, абразивах, пыли и различных продуктах химических технологий. Наиболее широко рентгеноспектральный анализ применяют в металлургии и геологии для определения макро- и микрокомпонентов.

Полуколичественным спектральным методом была проанализирована отквартованная проба после тонкого измельчения. Результаты спектрального анализа исходной руды приведены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты полуколичественного спектрального анализа

пробы руды (исходной шихты), %

Элемент	Содержание	Элемент	Содержание
Si	10n	Sn	3 . 10-3
Al	1.0	Ge	1 . 10-3
Mg	1	Ga	8. 10-3
Ca	5	In	1 . 10-3
Fe	10n	Be	1 . 10-4
Mn	3 . 10-2	Sc	3 . 10-4
Ni	1 . 10-3	Ce	3 . 10-2
Co	1 . 10-2	La	3 . 10-3
Ti	3 . 10--2	Y	1 . 10-3
V	3 . 10-2	Yb	1  10-4
Cr	1 . 10-2	Gd	1 . 10-2
Mo	8 . 10-3	U	3 . 10-2
W	 1  10-3	Th	1 . 10-2
Zr	 3  10-3	P	1
Hf	 1  10-2	Na	3 . 10-1
Nb	 3  10-3	K	1.0
Ta	 3  10-2	Li	3 . 10-3
Cu	 1	Sr	3 . 10-3
Pb	1  10-1	Ba	3 . 10-1
Ag	3. 10--3	Au	1 . 10-3
Sb	 1  10-2	Pt	1 . 10-3
Bi	3 . 10-3	Hg	1 . 10-2
As	1 . 10-1	Tl	1 . 10-3
Zn	 1	B	3 . 10-4
Cd	1 . 10-3

Вывод: каждый химический элемент имеет характерный для него спектр. Присутствие спектральных линий в спектре, анализируемого образца свидетельствует о наличии его в образце. Этот факт лежит в основе спектрального анализа; по результатам анализа можно определить, что основными составляющими руды являются цинк и медь, в состав руды входят такие полезные элементы как молибден, кобальт, никель, элементы иттриевой группы, также наблюдаем нахождение в руде золота и серебра, из чего следует возможность добычи этих ценных компонентов.