основн.дисциплины / поиск и разв.мест.п.и-Высоцкий / Курс лекций

случае проб) от величины среднего значения признака (в нашем случае среднего содержания полезного компонента). Для вычисления коэффициента лучше всего пользоваться табл. 2.

Среднее арифметическое содержание компонента Сср рассчитывается по формуле

Cср = ∑nCi = 84,624 =3,5,

где п — количество проб.

Среднее квадратическое отклонение

Коэффициент вариации содержания полезного компонента

V = σ 100 = 2,6 100 = 74%. Cср 3,5

Чем выше коэффициент вариации, тем значительнее изменчивость полезного ископаемого. При выборе коэффициента следует использовать оба способа, взаимно контролируя их. Нередко геологические наблюдения с учетом аналогии с детально исследованными месторождениями дают возможность достаточно точно определить равномерность руд и подобрать соответствующее значение для коэффициента К. Это особенно важно на первых этапах изучения месторождений, когда фактических материалов, относящихся к данному месторождению, еще мало и коэффициент вариации с достаточной точностью не может быть рассчитан.

2. 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.

Конечные диаметры частиц при дроблении, характерные для каждого из видов дробления, степень измельчения и основные способы дробления приведены в табл. 3.

Крупное дробление производится вручную молотками или чаще щековыми (челюстными) дробилками разных размеров с механическим приводом (рис. 2).

Щековая дробилка состоит из двух щек. Одна щека неподвижно закреплена в установке, другая расположена на шарнире и может при колебательном движении приближаться и отдаляться от неподвижной щеки. Подвижная щека на дробилке «Блек» приводится в движение эксцентричным

341

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

валом с двумя рычагами и пружинной тягой, которая возвращает щеку в исходное положение после рабочего хода. Размеры материала, выходящего из дробилки, зависят от ширины щели между щеками. Степень измельчения обычно составляет от 1/2 до 1/4, редко больше. Размер щели регулируется вкладышами в виде клиньев. Максимальный диаметр раздробленных частиц

100—30 мм.

Среднее дробление осуществляется на малых щековых дробилках (аналогичных описанным выше) 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.

Дробильные валки в виде коротких тяжелых цилиндров с насаженными на них бандажами из специальной сгали расположены на горизонтальных осях рядом друг с другом; расстояние между валками (щель) определяет максимальный диаметр раздробленного материала, выходящего из валков. Степень измельчения от 1/2 до 1/6. Конечный максимальный диаметр раздробленных частиц 20—5 мм.

Мелкое дробление производят на малых валках, в ступах и на растирателях. По своей конструкции малые валки аналогичны описанным выше и, как правило, работают от механического привода. Работа на ступах и растирателях производится вручную.

Ручной растиратель представляет собой массивный башмак (молоток) с выгнутым основанием в виде пресс-папье, насаженным на рукоятку. При движении такого башмака (вес его достигает 5—6 кг) по металлической доске, на которую насыпают материал пробы, можно производить дробление

— растирание этого материала. Доска имеет бортики, предохраняющие материал пробы от рассыпания.

Иногда 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. Бегунная установка ввиду большой тяжести бегунов обычно используется в заводских условиях и очень редко при разведке месторождений.

Степень измельчения при мелком дроблении от 1/з до 1/6 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.

Дисковые истиратели могут быть вертикальные и горизонтальные. Руда измельчается между двумя дисками, один из которых укреплен в передней стенке рабочей камеры и является неподвижным, а другой, вращающийся диск установлен на горизонтальном валу, снабженном рабочим и холостыми шкивами. Подлежащий измельчению материал поступает через воронку в рабочее пространство между дисками (в центре); далее материал увлекается силой тяжести и центробежной силой по

342

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

радиальным каналам к периферии дисков, измельчается и разгружается через нижнее отверстие в находящийся под аппаратом приемник. Тонкость измельчения регулируется установочным винтом. Подъемная крышка кожуха и откидывающийся на шарнире неподвижный диск дают свободный доступ ко всем частям аппарата для чистки и ремонта. 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. Механическое грохочение 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°).

Примером механического грохота может служить грохот типа Феррариса. Этот грохот представляет собой железную или деревянную раму, перекрытую проволочной или штампованной сеткой с соответствующими отверстиями. Рама устанавливается на качающихся опорах и соединена тягой с эксцентриком, делающим 200—350 об/мин. При каждом обороте эксцентрика грохоту сообщается энергичное встряхивание, в результате чего просеиваемый материал проходит через отверстия, передвигается вперед и высыпается через выпускной желоб.

Ручные грохота обычно с проволочной сеткой, натянутой на деревянную раму, приводятся в качательное движение ручным способом. Для этого удобнее всего подвесить грохот на веревках к небольшим козлам, и тогда один рабочий легко приводит его в качательное движение. Пользуются также и грохотом, у которого рама имеет рукоятки (в виде носилок). Тогда двое рабочих держат грохот на руках и покачивают его в горизонтальном и вертикальном направлениях. Эта работа более утомительна, чем при использовании подвесного грохота.

Сухой и легко рассыпающийся материал можно классифицировать и на неподвижных грохотах, устанавливаемых под углом 20—40°. В этом случае раздробленную породу бросают на верхнюю часть грохота, мелкий материал, двигаясь вниз, успевает пройти через сетку.

Размер сеток (ширина ячеек), или расстояния между продольными колосниками, т. е. щели грохота, определяются требуемой степенью измельчения.

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.

343

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

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. Механическая установка с несколькими встряхивающимися ситами носит название «Ратап».

3. 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 (рис. 3).

Небольшие порции хорошо смешиваются на холсте размером (1— 1,5) X (0,5—0,7) м, концы (углы) которого берут в руки двое рабочих поочередно поднимают и опускают их, благодаря чему материал перекатывается и перемешивается.

4. 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. Например, проба весом 40 кг, раздробленная до максимального диаметра частиц 6 мм, при К = 0,5 может быть сокращена только один раз (пополам) до 20 кг; повторное сокращение приведет к тому, что вес сокращенной части окажется равным 10 кг, т. е. менее 18 кг, предусмотренных формулой, что является недопустимым.

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. Небольшие количества материала можно квартовать на ящичных и конусных делителях. Ящичные делители («Джонса») состоят из нескольких пар небольших ящиков; в каждой паре ящиков нижние отверстия открыты в противоположные стороны (рис. 4, А). Если с широкой лопаты ссыпать сверху раздробленный материал в делитель, а внизу поставить сборный ящик, разделенный продольной перегородкой на две части, то половина материала поступит в одно отделение (часть I), а половина — в другое отделение (часть II), как показано на рис. 4.

344

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Обычно несколько конусов располагают один над другим по оси делителя и при работе сразу получается несколько последовательных делений (сокращений). Такое сочетание нескольких конусных делителей ускоряет и уточняет работу по сокращению небольших проб.

5. 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.

мального размера кусков в ней dKOH.

3.Соотношение конечного dKOH и начального dHАЧ 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 Qnp 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 грохочения и 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.

Составление схемы обработки и сокращения проб лучше всего видно на разборе конкретного примера.

345

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Дана проба весом (Qнач = 500 кг с диаметром наибольших частиц dнач = 20 мм. Требуется сократить данную пробу, отправляемую в лабораторию, до размеров химической пробы (вес конечной пробы (Qкон = = 0,5 кг).

Для руд с весьма неравномерным распределением полезного компонента коэффициент К принимается равным 0,5.

Предварительно решаем следующие вопросы в последовательности, указанной выше:

1. Определяем возможность сокращения пробы без дробления. Qнач должно быть больше или равно 2Kd2. Подставляя известные величины, получаем: 500 > 2·0,5·400, следовательно, сокращение возможно.

2. Определяем конечный диаметр дробления для химической пробы

QKOН = KdaKOH; 0,5 = 0,5·d2ОН; dКОН = 1 мм. Рассчитываем степень измельчения и намечаем стадии дроблений

ddначкон = 201 = 14 15 .

Следовательно, намечаются две стадии дробления:

I = 14 и II = 15 .

После первой стадии дробления наибольший диаметр частиц d будет равен 20·0,25 = 5 мм, а после второй -- dкон = 5·0,2=1 мм.

4.После первого сокращения пробы до дробления промежуточный вес

еебудет Q'np = 250 кг; после первой стадии дробления промежуточный вес пробы составит: Q’’пp = Kd21 = 0,5·25 = 12,5 кг.

После получения предварительных расчетных величин нетрудно составить общую схему обработки и сокращения пробы, которая приведена на рис. 5.

При большом количестве химических проб, особенно при эксплуатационном опробовании на крупных рудниках (Тырны-Ауз и др.), для обработки проб используют специальные комбинированные механизмы, включающие крупное, среднее и мелкое дробление. Материал пробы загружают в щековую дробилку и вся проба автоматически передается на другие механизмы. Весь материал пробы измельчается без сокращения до диаметра 0,5—1 мм. При обычных пробах весом 15—25 кг такая обработка оказывается экономически выгодней.

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.

Часто, особенно в полевых условиях, пробы для химических анализов измельчают до конечного диаметра частиц 1 мм, как принято в приведенном выше примере. В этих случаях очень важно проследить и проверить, чтобы химическая лаборатория при доведении пробы до навески для химического анализа пользовалась для сокращения той же формулой и тем же значением коэффициента К. Нарушение этого правила может привести к тому, что

346

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

навеска окажется недостаточно представительной, а результаты анализа искаженными.

В приведенной выше схеме сокращения проб указано, что весь материал, остающийся после сокращения, направляется в отвал, однако это не всегда целесообразно. Особенно внимательно следует относиться к материалу проб на последних стадиях дробления и в тех случаях, когда начальный вес проб невелик.

Мелко раздробленный материал может быть промыт в лотке и из него получен шлих, который нередко представляет большую ценность и используется для предварительной оценки качества руды и направления работ.

Пробы, отобранные от керна, особенно с больших глубин и ограниченного веса, представляют большую ценность для геологического изучения. Поэтому все остатки после сокращения таких проб следует хранить вместе с керном (а не сбрасывать в отвал), так как часто приходится неоднократно возвращаться к изучению качества минерального сырья, производить контрольные анализы, повторные анализы на попутные компоненты, элементы-примеси, а нередко собирать материал и для лабораторных технологических испытаний. Эти замечания в первую очередь относятся к рудам цветных, редких и благородных металлов.

ЛЕКЦИЯ №28

КОНТРОЛЬ АНАЛИЗОВ

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КОНТРОЛЯ АНАЛИЗА

Тщательная оценка качества минерального сырья при разведке месторождений совершенно обязательна и ей всегда следует уделять большое внимание.

Надежное определение качества минерального сырья имеет гораздо большее значение, чем определение его количества. Ошибки в определении качества минерального сырья оказывают влияние на выбор технологической схемы его переработки и с первых же дней существования предприятия нарушают его нормальную работу. Если содержания полезных компонентов окажутся завышенными по сравнению с фактическими, то предприятие не выполнит план по выпуску продукции и будет терпеть убытки. Занижение содержаний не позволит планировать полное использование ресурсов месторождения и создаст условия для бесконтрольных потерь при добыче и переработке.

Неправильная оценка количества запасов месторождения, разумеется, также влияет на выбор производительности предприятия и определение себестоимости продукции. Но построенное на базе месторождения предприятие может испытать затруднения от неподтверждения запасов лишь через ряд лет, за время которых чаще всего удается выявить дополнительные

347

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

запасы за счет расширения уже известных или обнаружения новых тел полезных ископаемых.

Содержания полезных компонентов в минеральном сырье, определяемые теми или иными методами, должны обязательно проверяться специальными контрольными анализами, которые призваны подтвердить надежность основных массовых определений и правильность работы основной, обычно химической, лаборатории.

При оценке качества анализов различают их точность и верность. Эти понятия наглядно иллюстрируются схемой, приведенной на рис. 6.

Точность анализов проверяется внутренними контрольными анализами, которые производятся той же лабораторией, где выполнялись анализы рядовых проб. Верность анализов проверяется внешними контрольными анализами, которые производятся в другой не менее квалифицированной лаборатории. Кроме того, в случае наличия серьезных расхождений между рядовыми и внешними контрольными анализами необходимо проведение арбитражных анализов в третьей, наиболее авторитетной лаборатории.

Рекомендуется направлять на контрольный анализ пробы, группируя ах: по периодам основных анализов, пределам содержания металла в руде, объемному весу, типам руд, участкам месторождения, типам проб и аналитикам, выполнявшим рядовые анализы, и определять отклонения контрольных анализов по такого рода группам проб.

Пробы для контрольных анализов передаются в лабораторию в зашифрованном виде. Однако для улучшения качества контрольных анализов одновременно с передачей проб лаборатории следует сообщить сведения о минеральном составе руды и приблизительном содержании полезного компонента для правильного выбора методики анализов.

Необходимо иметь в виду, что контрольные анализы (как внешнего, так и внутреннего контроля) должны быть представительными, особенно по содержанию контролируемого компонента. Нельзя допускать, чтобы, например, руды с высоким содержанием полезного компонента были проконтролированы, а для руд с низким содержанием полезного компонента контрольные анализы отсутствовали или их было недостаточно для надежных выводов о точности и верности анализов с этим содержание полезного компонента.

При определении содержаний полезных компонентов в минеральном сырье могут быть допущены как случайные, так и систематические погрешности. Внутренний контроль призван выявлять случайные, а внешний —- систематические погрешности анализов. Кроме случайных и систематических погрешностей в математической статистике выделяют так называемые «промахи». К «промахам» относятся резкие расхождения между основными и контрольными анализами (как внутреннего, так и внешнего контроля), которые могут быть вызваны причинами, не имеющими прямого отношения к производству анализов, например перепутаны номера проб и др.

348

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

До обработки результатов контрольных анализов такие «промахи» должны быть исключены из общего списка контрольных анализов и каждый из них («промахов») должен быть проверен дополнительно с выявлением причин, вызвавших эти резкие расхождения.

2. ВНУТРЕННИЙ КОНТРОЛЬ

Основной задачей внутреннего контроля является своевременное выявление и устранение недопустимых случайных погрешностей рядовых анализов, связанных с неудовлетворительной работой лаборатории. Известно, что случайные погрешности определения той или иной величины подчиняются закону нормального распределения. Это дает основание величину средней случайной погрешности определять как среднеарифметическое из индивидуальных проб без учета их знака. Средняя абсолютная случайная погрешность определяется по формуле

_ ∑∆i

V= n ,

где ∆_ — средняя абсолютная случайная погрешность;

∆_ i — величина отклонений между основными х и контрольными у анализами без учета знака {xt — у{);

п — количество анализов.

Наиболее важная величина — средняя относительная погрешность — определяется по формуле

Величина средней относительной случайной погрешности должна вычисляться по отношению к среднему содержанию полезного компонента в основных, а не в контрольных анализах. Применяемое иногда определение величины средней случайной погрешности сопоставлением средних содержаний по основным и контрольным анализам является неправильным. В нашем примере разница между средними содержаниями по основным и контрольным анализам составляет всего 0,01% (2,88—2,87); такой расчет вуалирует фактическую величину случайной ошибки и не может приниматься во внимание.

Очень важно, чтобы внутренний контроль был систематическим. Для этой цели пробы на контрольный анализ необходимо отбирать от дубликатов проб регулярно, например один-два раза в квартал, и отправлять в основную лабораторию с зашифрованными номерами. При большом количестве проб обычно достаточно 3—5% от их общего количества, а при небольшом объеме

349

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

опробования — 30—50 анализов, равномерно распределенных в течение периода контроля.

Точность анализов должна быть проверена для каждого природного типа полезного ископаемого и по его сортам в зависимости от содержания ролезного компонента. Допустимые средние случайные погрешности в определении содержаний компонентов для большинства руд предусмотрены инструкциями ГКЗ.

Табл. 1 Сопоставление внутренних контрольных анализов с основными

Вразобранном примере определения случайной погрешности (см. табл.

1)колебания в содержаниях полезного компонента по отдельным пробам незначительны и фактически все пробы относятся к одному классу руды по содержанию в ней металла. В тех случаях, когда величина случайных погрешностей превышает установленные пределы, основные анализы за контролируемый период считаются недоброкачественными и их следует переделать.

При подсчете запасов для определения средних содержаний полезного компонента на месторождении обычно используют большое количество проб, исчисляемое сотнями и тысячами. Случайные погрешности, компенсируя друг друга, не оказывают существенного влияния на общую величину рудной площади месторождения, на среднее содержание полезного компонента, а следовательно, и на количество запасов минерального сырья. Однако для отдельных подсчетных блоков, которые базируются на ограниченном количестве проб, величина случайной погрешности может оказывать влияние на величину среднего содержания полезного компонента. Кроме того, важно не только знать среднее содержание полезного компонента в подсчетном блоке или рудном теле, но и правильно его оконтурить в пространстве. От величины случайной погрешности зависят точность и правильность контуров рудного тела, построенных по данным рядовых анализов.

Рассмотренный прием обработки результатов внутренних контрольных

анализов, предложенный автором в 1955 г., наиболее прост и широко

350

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»