2. Лабораторные исследования

Испытания, которым подвергаются пробы, отбираемые в процессе геологоразведочных работ можно подразделить на следующие группы:

1) полуколичественный спектральный анализ (ПСА), выполняется с целью определения химических элементов в горных породах и рудах;

2) силикатный анализ, выполняется для изучения петрохимических особенностей горных пород;

3) пробирный анализ и атомно-абсорбционный анализы, предназначен для определения в пробах содержаний благородных металлов;

4) химический анализ, производится для определения содержания полезных компонентов и вредных примесей;

5) технологические испытания, выполняемые для наиболее эффективного способа переработки или прямого использования полезного ископаемого;

6) технические испытания, определяющие физические свойства полезного ископаемого, что необходимо для выяснения его качества и горнотехнологических условий эксплуатации, а также для подсчета запасов.

Полуколичественный спектральный анализ

Все спектральные исследования выполняются на промышленных установках или в специальных лабораториях. Спектральный анализ - физический метод определения химического состава веществ, основанный на использовании спектров электромагнитного излучения, поглощения, отражения или люминесценции. Спектральный анализ подразделяется на качественный и количественный. Применяется на всех стадиях геологосъемочных, поисковых и разведочных работ, при изучении месторождений, в минералогических исследованиях - для определения свыше 70 элементов при содержаниях от 10^-6 - 10^-5 % до десятка %.

Спектральный анализ является универсальным экспресс-методом, он позволяет одновременно определять большое количество химических элементов, но уступает по точности химическому анализу, т.е. является количественно-приближенным. Те участки рудных тел или отдельные пробы, в которых установлено аномальное содержание элемента, подвергаются химическому анализу. Особенно широко применяется спектральный анализ при геологических методах поисков.

Силикатный анализ

Пробы на силикатный анализ отбираются с целью определения химического состава горных пород (преимущественно магматических). Результаты химического анализа магматических пород используются для диагностики пород по классификационной диаграмме и определения петрохимических особенностей.

Результаты силикатного анализа выражаются в виде массовых содержаний породообразующих оксидов в процентах: SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, FeO, MnO, MgO, CaO, Na₂O, K₂O, P₂O₅, H₂O^- (вода гигроскопическая), H₂O⁺ (конституционная или кристаллизационная вода минералов), п.п.п. (потери при прокаливании), СО₂. Из них первые 10 оксидов составляют 99% массы всех горных пород. Сумма содержаний оксидов должна приближаться к 100%; допустимый предел точности ±0,5 (99,5-100,5%).

Химический анализ

Проводится с целью определения химического состава исследуемого материала и содержания в них полезных и вредных примесей. Например, для металлических полезных ископаемых (железо) определяются: содержание основного компонента (Fe); содержание сопутствующих полезных компонентов (Ti); содержание вредных примесей (P, S, As, Zn), содержание полезных примесей (Cr, Mn, Co, Ni).

Для неметаллических полезных ископаемых определяется содержание полезного компонента (например в магнезите - MgO). Точные химические анализы являются основой для определения качества и запасов полезного ископаемого по результатам геологоразведочных работ. Химическое опробование широко применяется при изучении качества добываемой рудником руды, а также при контроле содержания полезных компонентов в хвостах и концентратах при переработке руды на обогатительной фабрике. По данным химического опробования производится разбивка рудного тела на отдельные блоки и участки.

Химический анализ характеризуется точностью до сотых долей процента, но высокой стоимостью и длительностью проведения анализа. Наиболее жесткие требования к точности химических анализов предъявляются при опробовании бедных руд.

Для определения компонентов, подлежащих химическому анализу, обычно используются результаты полуколичественного спектрального анализа. При разведке угольных месторождений применяется элементный анализ.

Элементный анализ. Это определение органической массы углей - (C, H, O, N, S, P). Углерод - его содержание определяет теплоту сгорания углей. Один килограмм углерода при сгорании выделяет 8140 ккал. Содержание углерода в бурых углях составляет 60-70%, в каменных 75-90%,а в антрацитах до 93,5 %. Водород - вторая основная часть углей. Чем больше уголь содержит водорода, тем выше его теплота сгорания и тем больше из него можно получить жидких продуктов. Теплотворная способность водорода в несколько раз выше теплотворной способности каменных углей. Кислород - балластная примесь. Его содержание убывает от бурых углей 10 - 30%, до антрацитов, где его содержание 1-2%. Азот - содержится в углях в количестве 1-3%, он не влияет на качество угля, но при повышенных содержаниях является сырьем для химической промышленности (производство азотистых удобрений, азотной кислоты и др.). Сера и фосфор относятся к вредным примесям, они снижают качество выплавляемого металла.