Минералогический анализ полезных ископаемых

21.09.2020

Минералогический анализ — самостоятельный раздел минералогических исследований, имеющий свой метод и объект исследования. Метод включает фракционирование материала пробы по некоторым свойствам, качественное определение (диагностика) минералов и установление их количества, основанное на визуальном (глазомерном) определении или на более точных методах. Объекты исследования — природные или техногенные смеси минералов.

Минералогическому анализу чаще всего подвергаются не сами породы, а только — гравитационные концентраты тяжелых минералов (шлихи). Шлих— остаток тяжелых и химически стойких минералов (Pt, Au, вольфрамит, алмаз и др.), получаемый при промывке песков, галечников и других рыхлых отложений, а также из предварительно измельченных монолитных горных пород. Поэтому составной частью анализа является концентрация тяжелых минералов, как правило, мокрая по плотности, и последующее фракционирование магнитным и электромагнитным методами. Почти все рудные минералы попадают в тяжелую фракцию проб, что и определяет важное значение минералогического анализа. Минералогический анализ отражает количественные взаимоотношения между минералами пробы, характерные свойства и отличия минералов. Текстурно-структурные особенности руды, а также состав, строение и свойства минералов исследуются другими методами. Успешное выполнение минералогического анализа предусматривает использование химических (пленочные, капельные, порошковые реакции) и оптических методов для диагностики минералов.

Минералогический анализ по сравнению с другими видами исследования минерального сырья имеет ряд преимуществ:

- высокую чувствительность при определении содержания тяжелых минералов (особенно в россыпях). Например, в пробе 10 кг при массовом анализе с использованием технических весов минералогическим анализом гарантировано обнаружение 0,01 г золота;

- сохранение в ходе анализа исходного вещества, исключающее перевод его в раствор, сжигание или сплавление, что позволяет при необходимости неоднократно возвращаться к его изучению;

- установление в конечном результате минеральной формы полезного компонента, что определяет минимальное промышленное его содержание, выбор схемы обогащения и т.д.;

- возможность получения ряда дополнительных характеристик минералов, например, гранулометрического состава;

- высокая информативность.

В настоящее время предложены некоторые разновидности обычного минералогического анализа и прежде всего шлихо-геохимические методы, сочетающие минералогический анализ со спектральным определением элементного состава.

Классической схемой минералогического анализа (базовой схемой) является следующая:

- регистрация и взвешивание пробы на технических весах;

- рассев на сите 1 мм, взвешивание обоих классов;

- квартование мелкого класса (в отдельных случаях опускается);

- деление отквартованной навески или обоих классов в бромоформе;

- выделение из тяжелой фракции магнитных минералов (ручным магнитом);

- деление немагнитной части на электромагните с выделением нескольких фракций (сильноэлектромагнитная, слабоэлектромагнитная и неэлектромагнитная);

- взвешивание всех фракций;

- просмотр всех фракций под бинокулярной лупой, диагностика всех минералов и визуальная оценка из содержаний (в %) в каждой фракции;

- пересчет содержаний на тяжелую фракцию, на шлих, на пробу;

- составление таблицы результатов анализа.

Эта базовая схема в зависимости от типа минерального сырья и конкретных геологических задач может изменяться в довольно широких пределах (рис. 2.22—2.29).

Типизация видов минералогических анализов, принятая НСОММИ, основана на двух главных признаках: полноте анализа в диагностическом отношении и точности количественных оценок содержания минералов в пробе.


Различают анализы неполные, полные и детальные. Неполные анализы на полезные минералы и некоторые минералы — спутники полезных минералов (например, пироп, пикроильменит, турмалин, флюорит, хромит и др.) применяются при поисково-разведочных и поисковых работах, а также при изучении разведочных материалов и продуктов обогащения с целью контроля процессов обогащения. При полных анализах определяются все присутствующие минералы, но допускается устанавливать лишь группу (группы гранатов, пироксенов, амфиболов, магнезиально-кальциевых карбонатов, турмалина, хромшпинелидов, оливина, хлоритов и тд.) без указания положения минерала в изоморфных рядах.

При детальных анализах определяются все присутствующие минералы, в том числе в группах гранатов, пироксенов, амфиболов, хромшпинелидов, шпинелей, оливина, тантало-ниобатов, хлоритов, изоморфных рядов магнезиально-железистых и известково-магнезиально-железистых карбонатов; указывается вид и положение минералов в изоморфных рядах. Особое значение имеют в пределах групп те минералы, которые указывают на определенные рудоносные комплексы. Детальные анализы должны сопровождаться и более подробными и систематизированными описаниями минералов, особенно тех их признаков и свойств, которые указывают на основные условия образования минералов и характеризуют минеральные ассоциации. При детальных анализах увеличивается трудоемкость работы минералогов, проводящих анализы, за счет главным образом значительно большего использования методов микроскопического определения оптических констант в иммерсионных препаратах, дополнительных микрореакций и других методов (определение плотности минералов, изучение спектров люминесценции, рентгенорадиометрические методы определения содержаний отдельных элементов и т.д.).


По степени точности и способам определения содержания минералов также выделяются три группы анализов: полуколичественные, полуколичественные с повышенной точностью определения содержания некоторых минералов и количественные.

В минералогических полуколичественных анализах ограничиваются визуальным определением содержания минералов. Предусматривается наиболее простая схема фракционирования (подготовки) минералов: рассев на одном сите (1 мм или 0,315 мм), взвешивание полученных классов. Если масса мелкого класса превышает 100 г, его можно квартовать с тем расчетом, чтобы масса тяжелой фракции составила не менее 10 г. Далее из полученных классов выделяется бромоформом тяжелая фракция без сохранения леткой. Тяжелая фракция делится ручным магнитом и электромагнитом; все фракции взвешиваются и просматриваются под бинокуляром. При этом проводится диагностика всех минералов и дается визуальная оценка содержаний минералов в каждой фракции размерно-зерновым способом В.Д. Тимофеева и В.Д. Плужниковой, затем оформляется документация и подсчитываются содержания минералов на шлих, составляются таблицы.



При размерно-зерновом способе количественного минералогического анализа тщательно отобранную пробу данной фракции насыпают на стекло с нанесенной на него сеткой с квадратными делениями и выравнивают ее в виде монослоя. Стекло переносят на столик бинокулярной лупы и производят подсчет зерен каждого минерала (свободных и в сростках с указанием примерного объема минерала в последних, например 1/2 зерна, 1/4, 1/8 и т.д.) в каждом квадрате сетки. Если в результате подсчета получилось п зерен данного минерала и n1, зерен минералов пустой породы, то объемное содержание рассчитывается по формуле:
Минералогический анализ полезных ископаемых

Для перевода содержания минерала в проценты по массе (M) необходимо знать плотность этого минерала (b) и плотность руды (bp):

Для точного определения содержания минерала нужно тем большее число зерен для подсчета, чем ниже содержание минерала. Способ очень трудоемок. Однако, он не может считаться достаточно точным, так как не учитывает формы зерен, которая сказывается на их массе.

Полуколичественные анализы с повышенной точностью определения полезных минералов предусматривают более детальный рассев на ситах 3 мм (если надо), 1 мм (обязательно), 0,316 и 0,1 мм. Если значительная часть материала проходит через последнее сито, надо добавить еще одно сито 0,05 (или 0,063 или 0,071) мм. В случае необходимости большой точности класс -1+0,316 мм дополнительно классифицируется на сетке 0,56 (0,5) мм. Навески для анализа следует брать из каждого класса, осуществляя сокращение до требуемой массы квартованием. Для фракционирования по плотности классов крупности используют не только бромоформ, но и другие тяжелые жидкости: например, иодистый метилен (плотность 3,3 г/см3) для отделения циркона и рутила от апатита и турмалина; разведенную жидкость Клеричи (плотность 3,6; 3,8 г/см3) для отделения пироксенов и амфиболов от более тяжелых минералов. Электромагнитная сепарация также может быть более дробная до 5—6 фракций.

Для лучшего концентрирования полезных минералов в одной фракции вводятся и такие операции, как прокаливание для изменения магнитных свойств минералов и отмывка в тяжелой жидкости. Назначение всех этих операций состоит в том, чтобы сконцентрировать во фракции > 70 % содержащихся в шлихе полезных минералов. В этом случае визуальное определение содержаний достигает требуемой точности; в других фракциях этих полезных минералов должно оставаться < 10—15 % от общего их количества. Для определения малых содержаний полезных минералов применяется размерно-зерновой способ.

Известно несколько вариантов количественного минералогического анализа рыхлого материала:

- вариант отбора и взвешивания — самый простой, но применим лишь в случаях небольших фракций, небольшого числа крупных зерен полезного минерала, достаточно крупных, чтобы их можно было взвесить на аналитических или микроаналитических весах;

- вариант подсчета зерен всех присутствующих минералов после дробного рассева на 8—10 и более классов с введением поправки на плотность минералов;

- статистически-весовой метод Н.В. Иванова состоит в подсчете зерен во фракциях. Метод осуществляется только после дробного рассева на 8—10 классов крупности полезных (или других подлежащих определению) минералов при предварительном определении средней массы одного зерна определяемого минерала каждого класса крупности;

- вариант изготовления из рыхлого материала (фракций) брикетов, а затем прозрачных или прозрачно-полированных шлифов и подсчет в них минералов планиметрическим, линейным или точечным способом.

При планиметрическом методе под микроскопом в шлифе измеряют площади, приходящиеся на долю каждого минерала в отдельности с помощью квадратно-клетчатого окуляр-микрометра. В фокальной плоскости последнего вставлена стеклянная пластинка с квадратными делениями, квадратная сетка имеет в каждой стороне по 20 делений и 400 клеток (рис. 2.30). В случае неравномерного распределения минералов измерению подвергается вся площадь шлифа.

Для получения объемных отношений подсчитанного слоя его толщина принимается равной единице и предполагается, что количественные соотношения минералов в пределах этого слоя сохраняются те же, что были установлены в плоскости шлифа.

Линейный метод основан на том, что отношение площадей, занимаемых сечениями минералов в плоскости шлифа, приравнивается к отношению длин линий, пересекающих эти сечения (рис. 2.31). Для проведения подсчетов этим методом можно пользоваться окуляр-микрометром, например, окуляром Гиршвальда, который вставляется в тубус микроскопа вместо окуляра и в фокальной плоскости которого помещена пластинка с двумя пересекающимися линейками (одна из них может передвигаться, другая неподвижна), а также интегральным столиком (ИСА) конструкции Андина.

Точечный метод основан на следующем положении: если в плоскости полированного шлифа равномерно распределить некоторое число точек (порядка 1000), то соотношение чисел точек, пришедшихся на долю каждого минерала, может быть приравнено к соотношению суммарных площадей, занимаемых сечениями этих минералов в шлифе, и, следовательно, суммарных объемов, занимаемых зернами этих минералов в брикете. Для автоматической регистрации минералов при просмотре шлифа используется специальный прибор — пуш-интегратор А.А. Глаголева, состоящий из счетчика-регистратора и препаратоводителя.

Вариант изготовления брикетов для количественного минералогического анализа теоретически безупречен, но практически не всегда можно судить (в случае прозрачного цементирующего вещества), находится ли минерал на поверхности шлифа или на некоторой глубине; если же использовать в качестве цемента непрозрачные среды, то затрудняется диагностика прозрачных минералов. Вследствие указанных трудностей такой метод может быть использован в основном для определения содержания некоторых рудных минералов в отраженном свете с помощью приемов минераграфии.

Результаты минералогических исследований представляют в виде таблиц. Например, в табл. 2.27—2.28 приведен состав руды коры физического выветривания и вольфрамсодержащей руды.



Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна