Отбор проб для исследования обогатимости минерального сырья

Отбор технологических проб на разных стадиях геологоразведочных работ, сопровождающийся выделением природных типов руд, выполняют по проекту геологи при участии или консультации обогатителей-исследователей. Эта сложная и ответственная работа имеет для каждого месторождения свои особенности.

Общим для всех месторождений и всех стадий разведки является условие представительности проб. Различают масштаб и степень представительности проб. Масштаб представительности характеризует размер участка месторождения в пространстве, руды которого представлены пробой. Степень представительности определяет соответствие свойств руды, отобранной в пробу, тем же свойствам руды в запасах, представляемых этой пробой. Степень представительности оценивают отклонением какого-либо параметра пробы от аналогичного параметра для всего объема руды на опробуемом участке.

Для малообъемных (лабораторных) технологических проб, отбираемых на вновь разведуемых месторождениях, следует использовать рудный материал, не засоренный вмещающими породами. Однако в него включены все безрудные прослои, имеющиеся внутри рудного тела, если они являются выдержанными и маломощными и раздельная выемка их при отработке месторождения невозможна. Технологические пробы, отбираемые на эксплуатируемых месторождениях, включают рудную массу, засоренную при добыче вмещающими породами.

Большеобъемные технологические пробы для укрупненно-лабораторных и полупромышленных испытаний представляют средний состав рудной массы, то есть смесь руды с промышленным содержанием полезного компонента и разубоживающих ее вмещающих пород ориентировочно в том же соотношении, в котором их будут выдавать на поверхность при эксплуатации. Такой рудный материал, поступающий в технологическую пробу в разубоженном виде, не подвергается рудоразборке.

Технологическая проба для промышленных испытаний представляет состав рудной массы в том виде, в каком ее будут подавать в перерабатывающие цеха фабрики. Поэтому руду для такой пробы отбирают в тех же условиях, в которых ведется ее добыча при эксплуатации (с той же степенью разубоживания).

Предварительное заключение о представительности технологических проб производится предприятием, отбирающим пробу. Окончательное заключение о соответствии проб техническим условиям составляется организацией, проводящей исследования. Отбор технологических проб требует сознательного и аккуратного отношения к работе.

Ниже изложены общие, рассчитанные в основном на обогатителей положения по отбору проб для лабораторных исследований и полупромышленных испытаний, а также по технологической типизации руд и геологотехнологическому картированию месторождений.

Для отбора технологических проб при оценке и разведке коренных месторождений используются горные выработки и скважины как специально пройденные, так и те, проходка которых осуществляется при выбранной системе разведки на соответствующей стадии геологоразведочных работ. При этом отбирают все виды проб (бороздовые, задирковые, штуфные, валовые, керновые и шламовые), обеспечивающие при поисково-оценочных, разведочных и эксплуатационных работах представительное определение необходимых характеристик оцениваемых руд.

Бороздовым способом пробы отбирают при полосчатых, слоистых текстурах руд и при направленной максимальной изменчивости по мощности. Сечение борозды в стенках, кровле или почве горных выработок, пересекающих рудное тело на всю его мощность, подбирают так, чтобы после отбора частных, соответствующих лабораторным проб рудного материала из всех намеченных мест масса технологической пробы составила установленную проектом величину. Масса материала, поступающего в частную пробу из каждого места отбора, пропорциональна объему руд, тяготеющему к этой горной выработке. При равномерном расположении выработок в пределах характеризуемого участка это достигается постоянством сечения борозд, с помощью которых отбирается рудный материал в частные пробы. В случае неравномерного расположения горных выработок для соблюдения необходимой пропорции поступления материала поперечные сечения борозд изменяются.

В зависимости от характера месторождения проводятся борозды: прямо-линейно-поперечные, продольные, круговые или кольцевые (когда борозда проводится по стенкам, кровле и почве забоя, проходящего всем сечением в мощном рудном теле), спиральные (в горизонтальной или вертикальной выработке при неравномерном распределении составляющих по длине выработки).

Спиральное и кольцевое бороздовое опробование при значительной длине выработки целесообразнее заменить луночным с расположением лунок по кольцам или спиралям с сохранением равных расстояний между лунками при равном объеме лунок.

Задирковый способ отбора проб наиболее пригоден при крайне неравномерном распределении основных полезных компонентов. Основные условия пробоотбора этим способом — тщательная подготовка (выравнивание) поверхности стенки или забоя горной выработки в интервалах отбора частных проб и строгое соблюдение глубины и ширины задирки. Задир-ка — это отбор горной массы с относительно большой площади опробования сравнительно ровным маломощным слоем. Глубина задирки (слоя опробования) составляет от 0,1 до 0,3 м (в среднем 0,2 м). Размер площади определяется объемом пробы. Задирковые пробы могут быть мало-, средне- и крупнообъемными, объем которых соответственно составляет 0,6;1; 20 м3 и более.

Малообъемные задирковые пробы отбирают с площади 0,6x0,5 или 0,3x1 м; среднеобъемные — с площади 3,5x1,5 или 2,5x2 м; крупнообъемные — с площади 3,5x30 или 7x15 м. Объем проб и сеть опробования выбирают в зависимости от группы россыпи, при этом расстояние между пробами измеряют от геометрического центра площади отбора.

В исключительных случаях (при малом развитии горных выработок) лабораторную пробу можно составить из керна буровых скважин, специально пробуренных для этой цели, или из остатков геологических проб.

Опробование в процессе проходки системы подземных выработок, вскрывающих россыпное месторождение, осуществляется в основном бороздовым, реже — валовым способами. Бороздовые пробы отбирают по стенкам горных отработок, валовые — из стенок выработок после оконтурива-ния бороздами продуктивного пласта. При валовом взятии пробы толщина (глубина) вынимаемого слоя руды достигает > 1 м, а масса пробы — нескольких тонн. Плотность сети бороздовых проб, а также длина секций валовых проб зависят от группы сложности и ширины россыпи.

Размер лунки при точечном опробовании, поперечное сечение борозды и глубина задирки определяются не только массой пробы, но и крупностью материала пробы, необходимого для исследования. Крупность же материала для исследования зависит от крупности кристаллов ценных компонентов.

Для большинства проб массой > 100 кг крупность кусков в пробе должна быть > 30—40 мм. Если материал крупнее, то его подвергают грохочению на грохоте с отверстиями указанного размера; верхний продукт додрабливают. Составлять пробы из мелкого материала (мельче 20—25 мм) нежелательно, так как на такой пробе трудно испытывать способы крупнокускового обогащения. Кроме того, мелкий материал быстро окисляется.

С учетом вышеизложенного при опробовании крупнокристаллических полезных ископаемых с неравномерно распределенной вкрапленностью глубина лунки или борозды находится в пределах 50—100 мм. Для тонковкрап-ленных руд глубина лунки может быть от 10 до 40 мм. Ширина борозды обычно больше глубины и составляет около 1 м, интервал опробования 0,2 м.

При отбойке проб настилается брезент по почве выработки с таким расчетом, чтобы вся отбиваемая руда падала на брезент и вошла в пробу. Перед взятием пробы поверхность рудного тела очищается от налетов и продуктов окисления, если проба берется в старых выработках

На эксплуатируемых месторождениях технологические пробы для лабораторных исследований отбирают так же, как и в условиях разведки, — специальными выемками в выработках, вскрывающих рудное тело, а в отдельных случаях — от керна. При этом наряду с разведочными и подготовительными выработками используются и очистные.

Технологические пробы, отбираемые на эксплуатируемых месторождениях, состоят из рудной массы в том виде, в каком она подается на фабрику. Если на фабрике существует сортировка, то исследователи проводят эту операцию на отобранной пробе.

Способ выемок (бороздовый или задирковый) обеспечивает получение сравнительно мелкого материала, трудно поддающегося сортировке. В связи с этим выемки лучше применять к месторождениям, руды которых при добыче разубоживаются незначительно и нет необходимости в их сортировке.

Более точным и универсальным способом является опробование на месторождении добытой рудной массы. Пробы отбирают непосредственно в забое, после отпалки (из навала), из вагонеток, из железнодорожного вагона и разгрузочного люка бункера. В первом случае на поверхности лежащей в забое руды намечается несколько точек, из которых отбираются куски (типичные) руды. Количество кусков в одной точке определяется массой частной точечной пробы. Однако может быть один или несколько более мелких кусков. При нескольких работающих забоях из каждого забоя в общую пробу должны быть взяты пробы пропорционально запасу руд, представляемых каждым забоем.

Проба из вагонеток отбирается рукой, совком или лопатой. Из отдельных вагонеточных проб составляют общую пробу. При взятии пробы из железнодорожных вагонов на поверхность руды в вагоне наносится сетка с прямоугольными ячейками. Отбор проб производят в узлах сетки вычерпыванием. При перевозке в вагоне происходит сортировка руды, и мелочь, отличающаяся от крупнозернистой части по содержанию ценных компонентов и количеству растворимых солей, просеивается между крупными кусками на дно вагона, поэтому при вычерпывании нужно обеспечить правильное соотношение между мелочью и кусковым материалом.

Число узлов сетки зависит от размера вагона, количества вагонов, необходимой массы пробы и может быть равно 4—12 и больше. Если в точке взятия пробы оказываются крупные куски, то от них молотком отбивается такой кусок, который по массе примерно соответствует требуемой массе пробы из одной точки.

При отборе проб рядовых углей из железнодорожных вагонов применяются установки типа OB, представляющие комплекс оборудования не только для отбора проб, но и для их разделки (рис. 1.1 и табл. 1.3).

На фабриках пробы обычно отбирают из потока руды последней стадии дробления. Пробы отбирают или с ленточного конвейера сгребанием руды куском доски, или от потока руды в месте разгрузки конвейера пересечением потока специальным ящиком. При сгребании руды часть мелочи остается на ленте; это — недостаток данного метода. Второй метод обеспечивает более полный отбор материала. Пробы отбирают через каждые 20 или 30 мин в течение 6—10 смен. При менее постоянном составе руды пробоотбор ведут длительнее. Например, в некоторых случаях вследствие больших колебаний в содержании золота в золотосодержащих рудах пробы отбирают в течение 10—15 суток.

Представительную пробу от обрабатываемой руды отбирают, если фабрика оборудована установкой для механического головного опробования. При этом пробу следует отбирать от получаемого на установке материала соответствующей крупности.

Пробы руд текущей добычи на руднике и фабрике отбирают для исследования только в том случае, если после окончания исследования руды данного качества не будут выработаны. В противном случае нужно брать пробы из горноподготовительных выработок с участков, которые подлежат выдаче к концу исследования. Для отбора проб рядовых углей и продуктов обогащения наибольшее распространение получили ковшовые пробоотборники, используемые на перепадах потоков, и скреперные, применяемые на ленточных конвейерах (рис. 1.2 и 1.3). Технические характеристики пробоотборников приведены в табл. 1.4—1.5.

На фабриках для технологических исследований часто отбирают пробы пульп от слива классификатора, нижних продуктов сгустителей, продуктов флотации, хвостов. Пробы пульпообразных продуктов отбирают в основном на горизонтальных или вертикальных перепадах из труб и желобов, транспортирующих пульпу.

Требования при организации пробоотбора следующие: возможность наблюдения за состоянием питающего желоба, перегрузочного ящика и пробоприемного устройства. Желоб должен подводить пульпу к перепаду без завихрений и брызг. Во время пауз между отсечками подтеки или капли пульпы не должны попадать ни на пробоотсекающий нож, ни в щель пробоприемного устройства. Весьма важно правильное решение узла установки пробоотбирателя.

На рис. 1.4 показан пример установки пробоотбирателя типа АП-1 на горизонтальном участке потока пульпы. Пробоотбиратель 1 с пробоотсекательным ножом 2 устанавливается на определенном расстоянии от подводящего пульпу короткого желоба 3, ширина которого на 150 мм меньше хода ножа. Козырек желоба 4 и кольца 5 на патрубке ножа служат защитой от проникновения подтеков и брызг пульпы в пробоприемную коробку 6. Пульпа самотеком или насосами подается в буферную коробку 7 с успокоительной стенкой 8, не доходящей до дна коробки. Успокоенный поток пульпы проходит по желобу 3 и попадает в откуда через патрубок направляется на дальнейшие операции. Проба, отсеченная ножом 2, движущимся вдоль прорези, попадает в пробоприемную коробку 6, откуда через патрубок направляется в закрытый на замок ящик с сосудом для пробы. В случае подачи пульпы к пункту опробования только самотеком, буферную коробку 7 не устанавливают, а пульпопровод сопрягают с желобком 3.

Установка пробоотбирателей других типов отличается от описанной лишь способом крепления пробоотсекателя, узел перепада пульпы остается практически постоянным. Когда организация перепадов пульпы практически невозможна, а также при эпизодическом опробовании пробы отбирают вручную.

Способ взятия пробы из отвала зависит от его размеров, характера материала и ценности полезного ископаемого. Простым и дешевым способом отбора проб из отвалов является способ поверхностного вычерпывания, который обеспечивает достаточную для проведения исследовательских работ точность опробования. При этом способе по всей поверхности отвала проводят ряд параллельных основанию отвала линий на расстоянии 0,5 м одна от другой (самая нижняя — на расстоянии 0,25 м от основания отвала) и на эти линии в шахматном порядке наносят точки на расстоянии, например, 2 м друг от друга. В намеченных точках перпендикулярно поверхности отвала (или штабеля) выкапывают лопатой ямки глубиной около 0,5 м и со дна ямок берут в пробы такое число лопаток материала, которое будет пропорционально расстоянию по вертикали до основания отвала.

В пробу необходимо отбирать наиболее крупные куски руды, не подвергшиеся окислению, а мелочь брать отдельной пробой. Если отвал состоит из долго лежавшей сульфидной руды и на основании исследования отвальной руды необходимо дать схему обогащения подлежащих добыче свежих сульфидных руд этого же месторождения.

Взятие проб производят на всю глубину отвала щупом, если он содержит тонко измельченный материал, например, хвосты обогащения прежних лет.