Опробование полезных ископаемых

По своему значению полезные ископаемые могут быть общегосударственного и местного значения. Распределение запасов по значению осуществляется Кабинетом Министров Украины по представлению Государственной службы геологии и недр.

Добываемая из недр Земли горная масса представляет собой смесь кусков различной формы и размера, которая состоит из минеральных зерен с различными физическими, физико-химическими и химическими свойствами.

Эффективность использования полезного ископаемого зависит главным образом от содержания в ней полезного компонента и наличия вредных примесей.

Содержание полезных компонентов в сырье, которое добывается, может составлять:

§ доли процента (медь, никель, кобальт и др..);

§ несколько процентов (свинец, цинк и др.);

§ нескольких десятков процентов (железо, марганец и др.)..

Непосредственная переработка таких полезных ископаемых технически и экономически нецелесообразна. Поэтому в большинстве случаев полезные ископаемые подвергаются специальной переработке с целью их обогащения.

Обогащение полезных ископаемых - это совокупность процессов первичной переработки минерального сырья с целью повышения концентрации полезных компонентов путем их отделения от пустой породы и вредных примесей, которые не представляют практической ценности в данных технико-экономических условиях.

При развитии техники и технологии обогащения отходы могут быть использованы как исходное сырье для дальнейшей переработки или как конечный продукт определенного назначения.

Современные тенденции развития обогащения направлены на комплексное использование всех компонентов полезных ископаемых и создание безотходной технологии переработки.

Предварительное обогащение полезных ископаемых позволяет:

§ увеличить промышленные запасы минерального сырья за счет использования месторождений бедных полезных ископаемых с низким содержанием полезных компонентов;

§ повысить производительность труда на горных предприятиях и снизить стоимость руды, добываемой за счет механизации горных работ и сплошной выемки полезного ископаемого вместо выборочной;

§ повысить технико-экономические показатели металлургических и химических предприятий при переработке обогащенного сырья за счет снижения расхода топлива, электроэнергии, флюсов, химических реактивов, улучшение качества готовых продуктов и снижение потерь полезных компонентов с отходами. Например, повышение содержания железа в железорудном концентрате с 60% до 65% повышаем производительность доменной печи на 24-25%, снижает расход кокса на 80кг, флюса на 75кг на 1т чугуна;

§ осуществить комплексное использование полезных ископаемых, так как предварительное обогащение позволяет исключить из него не только основные полезные компоненты, но и сопутствующие, содержащихся в малых количествах;

§ снизить затраты на транспортировку к потребителям более богатых продуктов, а не всего объема добытой горной массы, содержащей полезное ископаемое;

§ выделить из минерального сырья вредные примеси, которые при последующей ее переработке могут ухудшать качество конечной продукции, загрязнять окружающую среду и угрожать здоровью людей. Например, снижение содержания серы в коксе на 1% снижает его расход при доменной плавке на 17% и увеличивает производительность доменной печи на 15%.

Опробование полезных ископаемых – это процесс отбора и обработки части исходного продукта (массива, горной массы или др.) для определения его физических, химических или технологических свойств. Опробование – одно из наиболее распространенных и важнейших операций при поисках, разведке, добыче и переработке полезных ископаемых.

Пробой называется некоторая часть (порция) полезного ископаемого, взятая по определенным правилам из общей его массы. В пробе должны с определенной погрешностью сохраниться определяемые свойства опробуемого материала.

В зависимости от цели пробы классифицируются на:

- пробы для химических анализов полезного ископаемого. При их помощи выясняются содержания полезных компонентов и вредных примесей. Они позволяют подсчитывать запасы и разделять их по сортам.

- пробы для определения физико-механических свойств – позволяют определять пригодность некоторых видов минерального сырья для использования в промышленности и для разделения их по сортам (например, асбест, слюды, пьезооптическое сырьё, драгоценные камни).

- пробы для технологических испытаний полезного ископаемого, обычно большого объёма и веса, отбираются для выяснения свойств минерального сырья, важных при решении вопросов переработки или прямого использования этого сырья (так, технологические свойства углей выражаются целым рядом показателей – теплотворной способностью, влажностью, зольностью, выходом летучих и т.д.).

- пробы для минералогических исследований – отбираются для определения минералогического и петрографического состава пород и руд, их структурно-текстурных особенностей, а также на россыпных месторождениях для определения содержания ценных металлов и минералов.

Кроме указанных проб иногда отбирают и обрабатывают целый ряд других проб более узкого назначения: для ситового и седиментационного анализов, для определения влажности исходной руды и продуктов ее переработки, для определения твердого в пульпе, пробы для контроля оборотной и сточных вод, для определения запыленности воздуха и другое.

Обязательным условием достоверного опробования полезных ископаемых при их добыче и переработке является обеспечение надежной представительности первичных объединенных проб.

Под представительностью пробы понимают степень соответствия содержания какого-либо компонента в пробе, содержанию этого компонента в опробуемой массе материала.

Первичная (общая) объединенная проба исходного материала – проба, составленная из точечных проб (порций), отобранных по определенной схеме в течение определенного времени. Чем больше число точечных проб, тем выше достоверность объединенной пробы.

Отбор минимальной надежной массы пробы обусловливается следующими факторами: текстурой руды, крупностью зерен рудного минерала, различием в плотности рудных и нерудных минералов, содержания ценного элемента в руде.

По действующим ГОСТам для руд и концентратов цветных металлов, для железных руд, железорудных концентратов, агломератов и окатышей, для угольных товарных продуктов минимальная масса пробы определяется по формуле:

q_min=kd²,кг

где k – коэффициент, зависящий от равномерности распределения определяемого компонента в общей массе опробуемого материала;

d – максимальный размер куска руды, мм.

Значения коэффициента k для каждого полезного ископаемого определяется экспериментально.

При опробовании руд и концентратов цветных металлов k принимают для весьма однородных продуктов равным 0,06, однородных – 0,1, среднеоднородных – 0,16, неоднородных – 0,2.

При опробовании каменных углей и марганцевых руд значения коэффициента k принимают равным соответственно 0,05 и 0,1.

Определение необходимого числа точечных проб производится по формуле:

n= tσ²/m²,

где t – коэффициент надежности опробования, соответствующий доверительной вероятности Р (обычно Р=0.95, а t=2),

σ – среднее квадратичное отклонение, определяемое экспериментально для опробуемого продукта по действующим ГОСТам,

m – вероятная погрешность пробы (предельная погрешность среднеарифметического содержания полезного компонента в пробе).

Масса точечных проб регламентируется соответствующими ГОСТами на опробование. Так, например, при ручном отборе для марганцевых товарных руд масса точечных проб принимается равной 0.3-1.0 кг в зависимости от крупности руды, для цветных металлов 0.5-2.0кг.

Разделка и подготовка первичных проб заключается в переводе полезного ископаемого в состояние удобное для намеченного вида исследования или химического анализа. Для чего пробы подвергаются дроблению, перемешиванию, сокращению веса.