Количественный минералогический анализ шлихов

В зависимости от масштабов поисков и стоящих перед ними задач выделяют три типа количественно-минералогических анализов шлихов: полуколичественный, полуколичественный повышенной точности и количественный.

Анализы этого типа выполняются при общих поисках и предусматривают визуальное определение содержаний минералов. Шлихи фракционируются по упрощенной схеме, включающей ситовой анализ на одном сите (1 мм) и выделение трех магнитных и двух диамагнитных фракций. Минералы диагностируются только до минеральных групп. Содержание минералов устанавливается визуально и выражается в процентах от массы фракции с последующим пересчетом на весь шлих. По желанию заказчика содержание полезных компонентов пересчитывается в граммах на кубический метр объема исходной пробы. При незначительном количестве минерала его содержание выражают числом зерен.
При визуальном определении содержаний минералов полезно использовать специально изготовленные количественные эталоны, где задано некоторое конкретное содержание какого-либо минерала (в процентах). Сравнивая частоту встречаемости заданного минерала в эталоне и анализируемого минерала во фракции шлиха, уточняют его содержание. Ошибки определения могут превышать 5 % за счет завышения количества минералов яркого блеска и окраски, а также за счет различий в форме и размерах эталонных и изучаемых минералов.

Эти анализы проводятся при поисковых работах в пределах перспективных рудных полей с целью выявления зон коренной минерализации определенных полезных компонентов или россыпей. Фракционирование шлихов, тяжелых фракций дробленых пород, а иногда и концентратов выполняется по более сложным схемам. Применяется ситовой анализ на двух ситах (1,0 и 0,315 или 0,1 мм) и раздельное фракционирование по классам. В каждом из классов помимо основных выделяются и дополнительные фракции на электромагнитах и в тяжелых жидкостях, что позволяет выявить распределение компонента по классам и фракциям шлиха. Минералы диагностируются до минеральных видов с использованием специальных методик исследования. Количественное определение содержаний минералов может быть осуществлено визуально (выражается в процентах) или методом подсчета зерен на стандартной площади.
Более точные результаты можно получить, подсчитывая число зерен на стандартной площади с помощью специальной сетки-накладки к окуляру бинокулярного микроскопа. На стандартной площади определяют общее число всех зерен минералов N и отдельно число зерен анализируемого минерала n. Подобные подсчеты проводятся на нескольких площадях в разных частях фракции, и рассчитывается среднее содержание минерала во фракции по объему Cv (в процентах) по следующему соотношению: Cv = 100 n/N. Полученные данные пересчитывают на массовую долю (содержание) Cm (в процентах)

где Cm — содержание (массовая доля) определяемого минерала во фракции, %; Cv — подсчитанное содержание (объемная доля) минерала во фракции, %; ρ1 — плотность определяемого минерала, кг/м3; ρср — суммарная средняя плотность прочих минералов фракции, кг/м3.
Для полезных минералов шлиха данные расчетов могут быть представлены в весовых единицах, т.е. в граммах на 1 м3 или 1 т рыхлых песчано-глинистых пород, подвергавшихся опробованию, исходя из следующих соотношений:

где M — масса всего шлиха, г; m1 — масса навески для анализа, г; m2 — масса фракции, содержащей анализируемый минерал, г; Cm — рассчитанное при количественном анализе содержание (массовая доля) определяемого минерала во фракции, %; V — исходный объем (для дробленых пород - масса) первоначальной пробы, поступившей в промывку на лотке, м (г); ρ — плотность рыхлых пород, поступивших в промывку, кг/м3.

Количественные минералогические анализы выполняются при исследовании разведочных, промышленных, товарных шлихов или тяжелых фракций дробленых пород, концентратов технологических проб и продуктов обогащения при изучении обогатимости россыпей и разработке схем обогащения проб. Для этого проводится весьма дробное фракционирование проб, тщательный рассев на узкие классы на стандартной колонне сит, многократное разделение магнитной части пробы на специальных электромагнитных (СИМ-1) и электрических (ЭС-1, ДСК-1) сепараторах, последовательное фракционирование немагнитной части в наборе тяжелых жидкостей. Этим достигается выделение малокомпонентных или мономинеральных фракций и создается возможность изучения распределения полезного компонента по различным фракциям и классам. Количественный анализ выполняется различными способами: весовым методом, подсчетом зерен изучаемого минерала в стандартном числе зерен фракции и статистически-весовым методом.
Весовой метод. В результате мономинерального фракционирования получают отдельную фракцию исследуемого минерала (или ряд его отдельных фракций по классам), дочищают ее под бинокулярным микроскопом и производят точное взвешивание на аналитических весах. Получив истинную массу минерала во фракции, пересчитывают ее на содержание во фракции (в процентах) и далее — в единицы массы (в граммах на 1 м3 или на 1 т). Результаты полного количественного анализа выражают в виде дроби: в числителе указывают содержание (объемную долю) полезного компонента во фракции в процентах (при разделении первоначальной пробы на классы вычисляют суммарное содержание полезного компонента в шлихе, выражаемое также в процентах), а в знаменателе — его содержание в пересчете на единицы массы.
Подсчет зерен полезных компонентов в стандартном числе зерен фракции. Более точные данные по сравнению с ранее описанным методом подсчета зерен на стандартной площади можно получить, проводи подсчеты в заранее определенном количестве зерен минералов.
Большое влияние на точность анализа оказывает метод отбора средней пробы для анализа. Среднюю пробу можно извлечь квартованием, методом вычерпывания и дорожки. Для отбора средней пробы методом дорожки фракцию распределяют на стекле и через равные интервалы сметают кисточкой материал вверх и вниз от дорожки. Из выделенных двух частей фракций одну вновь сокращают аналогичным способом, повторяя подобную операцию несколько раз до получении средней пробы. Эту пробу распределяют на стекле в виде дорожки и отсчитывают заданное число зерен минералов (чаще 300—500 зерен), а затем в них определяют число зерен каждого минерала в отдельности. Далее вычисляют содержание минералов во фракции (в процентах) и их массу во фракции и помученные данные пересчитывают на содержание минералов в единицах массы в исходной пробе. Применяя метод подсчета в стандартном числе зерен фракции, условно допускают, что зерна разных минералов имеют равный объем.
Статистически-весовой метод был разработан Н.В. Ивановым (1463 г.). Он предусматривает подсчет числа зерен исследуемого минерала в средней пробе фракции. Применение этого метода требует выполнении двух условий: предварительной дробной и строгой классификации материала по крупности зерен и знания средней массы одного зерна каждого анализируемого минерала в каждом классе. Эта масса определяется предварительно перед началом количественного анализа данным методом, для чего отбирается и взвешивается большое число зерен заданного минерала из фракций по классам. Для обеспечения требований количественного минералогического анализа следует отобрать и взвесить 1000 зерен, что дает статистическую точность определения средней массы одного зерна 3,16 %. Массовое взвешивание отобранных зерен производится на аналитических весах с точностью до 0,0001 г или на микроаналитических весах с точностью до 0,00001 г.
Получив для ряда минералов данные о средней массе одного зерна, можно выполнить подсчеты, для чего фракция, которую необходимо анализировать, тщательно перемешивается и сокращается методом квартования или полного вычерпывания. Отделенная для количественного подсчета часть фракции, или средняя проба, распределяется в виде дорожки на стекле, и в ней подсчитывается число зерен каждого минерала. Послe окончания подсчета средний проба взвешивается на аналитических весax. Масса каждого минерала в средней пробе P определяется по формуле

где n — подсчитанное число зерен исследуемого минерала; р — средняя масса одного зерна для данного класса, г.
Среднее содержание С (массовая доля) анализируемого минерала во фракции (в процентах) рассчитывается по формуле

где Q — масса средней пробы, в которой производится подсчет, г.
Установив средние содержания заданного минерала во всех классах шлиха, можно определить содержание этого минерала во всем шлихе путем суммирования.