Обработка проб: назначение, операции, оборудование, составление схемы

Целью обработки проб является их подготовка к стандартным требованиям для проведения химического анализа, сохранив при этом первоначальные соотношения между химическими компонентами.

Применяется два метода подготовки проб для химического анализа: стадийный и одноактный.

Для составления стадийных схем обработки проб более века назад американскими учеными была предложена формула, вошедшая в теорию и практику под названием формула Демонда-Хальфердаля:

q=kd^a. где q – минимальная масса пробы, до которой ее можно сократить (кг), d –максимальный диаметр частиц (мм), k – безразмерный коэффициент. Авторы формулы предлагали величину a принимать в пределах от 1,5 до 2,7. Вследствие сложности выбора значений k и a от указанной формулы довольно быстро отказались и перешли на ее частный вариант, который применяется и в настоящее время. Этот вариант формулы Демонда-Хальфердаля называется формула (принцип) Ричардса-Чечотта:

q=kd², где q – минимальная масса пробы, до которой ее можно сократить (кг), d –максимальный диаметр частиц (мм), k – безразмерный коэффициент (коэффициент неравномерности).

Коэффициент k должен определяться экспериментально для каждого природного типа руды месторождения. На стадиях оценочных работ и разведки, его значение чаще устанавливается по принципу аналогии.

Обработка проб проводится в проборазделочных лабораториях, оборудованных необходимыми механизмами и инструментами. Она состоит из следующих операций: 1) дробление (измельчение), 2) контрольное грохочение (просеивание), 3) перемешивание, 4) сокращение.

Крупное дробление ведется щековыми дробилками, с помощью которых можно раздробить куски размером менее 60-80 мм до 3-10 мм. Если проба содержит куски размером более 60-80 мм, они, прежде чем направить в дробилку, должны быть раздроблены вручную с помощью молотка на стальной плите. Мелкое измельчение производится валковыми дробилками, позволяющими дробить материал крупностью менее 10 мм до 0,5-4,0 мм. Тонкое измельчение до размеров 0,05 мм ведется с помощью дисковых истирателей, виброистирателей, стержневых мельниц и др. Контрольное просеивание (грохочение) производится для того, чтобы размер частиц после каждой операции дробления не превышал заданной величины. Для этой цели используются стандартные наборы сит (грохотов). В ситах американского стандарта размер отверстий указан в мешах. Меш (mesh) – это число отверстий проволочной сетки, приходящееся на один линейный дюйм (25,4 мм) при толщине проволоки, равной диаметру отверстий.

Для того чтобы объем дробленого материала перед сокращением был однородным, производится его перемешивание. При большом количестве материала перемешивание осуществляется с помощью совка или лопаты. В лабораторных условиях перемешивание производится: 1) на клеенке или 2) способом кольца и конуса. В первом случае проба предварительно высыпается на клеенку, положенную на лабораторный стол. Сам же процесс перемешивания заключается в попеременном поднимании концов клеенки. При применении способа кольца и конуса проба высыпается на лабораторный стол, а затем с помощью совка насыпается в виде конуса. Далее с помощью металлической пластинки путем постепенного вдавливания при одновременном ее вращении проба разворачивается в кольцо. Затем материал пробы с помощью совка вновь насыпается в виде конуса. Указанные операции должны быть повторены не менее трех раз.

Сокращение лабораторных проб может производиться способом квартования, с помощью желобковых делителей Джонса, способом вычерпывания. Сущность способа квартования заключается в том, что на развернутую в диск пробу накладывается металлическая крестовина, которую несколько раз двигают в диагональных направлениях. В результате манипуляции диск разделяется на четыре равных сектора. Материал двух противоположных секторов объединяется, он и представляет собой сокращенную пробу. Материал двух других секторов направляется в отвал. Деление проб с помощью желобковых делителей является более оперативным: проба сразу же делиться на две равные части, которые оказываются в ванночках, размещаемых под отверстиями делителя. Способ вычерпывания применяется главным образом для отбора лабораторных проб и их дубликатов на самой последней стадии обработки. Для этого материал, полученный после истирания, насыпается на лабораторный стол в виде квадрата, на который набрасывается квадратная сеть с размером ячеек 2х2 см. В дальнейшем из каждой ячейки с помощью лабораторной ложечки отбирается материал, который после объединения и представляет собой пробу. Как показывает опыт, достаточным обычно является размещение на сокращаемой пробе 25 или 36 ячеек.