Обработка проб золотоносной руды

0
52
Лабораторный анализ золотой руды

Количество материала, получаемое в результате пробоотбора и составляющее начальную или исходную пробу, может сильно варьировать в зависимости от способа опробования, мощности рудного тела и ряда других факторов. В подавляющем большинстве случаев оно значительно превышает количество материала, которое требуется лаборатории для анализа. Для производства анализа на золото и серебро в нескольких параллельных определениях, при сохранении некоторого остатка исследуемой пробы на случай повторных или контрольных определений и для других целей, например для составления групповых проб, обычно требуется не более 1 кг руды.

Задачей обработки проб и является сокращение начального веса их до упомянутого количества, которое мы будем называть лабораторной или конечной пробой. При этом ставится требование, чтобы содержание исследуемых компонентов в конечной пробе с необходимой точностью соответствовало содержанию их в исходной пробе.

Пробы руд не бывают однородными, они состоят из кусков, в различной степени обогащенных исследуемым компонентом, имеющих разную величину и притом неравномерно распределенных в общей массе пробы. В связи с этим перед сокращением их требуются подготовительные мероприятия, без которых конечные пробы, получаемые в результате сокращения, не могли бы достаточно точно представить содержание исходного материала.

Прием сокращения пробы

Поскольку неоднородность содержания рудного материала остается неустранимым фактором, то к сокращению, один прием которого по существу является взятием пробы от пробы, могут быть применены основные положения вариационной статистики. Исходя из этих последних, очевидно, что получить в результате сокращения конечную пробу абсолютно тождественного состава с исходной невозможно. Между содержанием исходной пробы и содержанием пробы, полученной в результате ее сокращения, всегда будет некоторая разница, зависящая от степени неравномерности (изменчивости) содержания в рудном материале и от числа кусков (частиц) в сокращенно пробе.

Проводя ряд следующих друг за другом приемов сокращения пробы при одной и той же крупности рудного материала, с каждым приемом мы уменьшаем количество частиц в ней и, очевидно, тем самым расширяем пределы вероятной погрешности. Подойдя в результате ряда сокращений пробы к такому количеству частиц, при уменьшении которого возможная погрешность превысит допустимые пределы, мы, очевидно, будем уже не в праве продолжать сокращение при данной крупности материала. Дальнейшее сокращение будет возможно только тогда, когда мы уменьшим крупность материала, увеличив тем самым количество частиц пробы.

Таким образом в процесс обработки проб, кроме перемешивания и сокращения, вводится еще одна операция — дробление. Дроблением обычно и начинается обработка большинства бороздовых и задирковых проб, исходный вес которых почти всегда мал в сравнении с относительно большой начальной крупностью.

Дробление и перемешивание

Дроблением, перемешиванием и сокращением исчерпываются имеющие принципиальное значение операции, слагающие обработку проб. Помимо них, в обработку проб входит еще четвертая операция — просеивание или грохочение, но она имеет вспомогательное, чисто техническое значение. Дробление имеет целью увеличить количество частиц рудного материала в пробе с таким расчетом, чтобы при последующем сокращении этой пробы оно (число частиц) не уменьшилось далее минимально необходимого при заданной точности сокращения.

Перемешиванием достигается равномерное распределение различных по составу и крупности частиц материала в массе пробы.

Сокращением преследуется цель уменьшить количество материала, взятого в пробу, до лабораторного веса или иначе — отобрать от исходной пробы лабораторную пробу, что является конечной задачей процесса обработки в целом.

Таким образом по своему назначению две первые операции являются подготовительными для производства третьей — результирующей.

Если обрабатываются пробы небольшого исходного веса, например бороздовые пробы весом до 4—5 кг, то при наличии механических дробильных приспособлений они могут измельчаться сразу в той степени, которая допускает сокращение до намеченного конечного (лабораторного) веса. При больших начальных весах проб, а также в тех случаях, когда дробление ведется вручную (как это часто бывает в условиях поисковых и разведочных партий), измельчать весь материал исходной пробы до размера зерен, позволяющего выделение лабораторной пробы, невыгодно, так как это потребовало бы больших затрат труда и времени. В таких случаях дробление, а с ним и обработка в целом расчленяются на несколько стадий.

В первой стадии обработки начальная проба измельчается только в той степени, которая допускает сокращение материала в 2—4 раза, затем производится перемешивание и сокращение. Во второй стадии снова производится дробление, но уже более мелкое, позволяющее произвести дальнейшее сокращение еще в 2—4 раза. Таким же образом ведется работа в третьей и последующих стадиях до получения конечной пробы в последней стадии. При расчленении обработки на несколько стадий основная масса пробы проходит только первое, наиболее крупное и наименее трудоемкое дробление, после чего удаляется из обработки. Для последующих стадий более мелкого дробления остается все меньше и меньше материала, и наиболее тонкому дроблению подвергается только незначительная часть обрабатываемой пробы.

Принципы определения необходимого веса проб

Вес пробы золотой рудыВажнейшим вопросом обработки проб является определение веса, до которого может быть сокращена проба при данной ее крупности и при условии, чтобы погрешность сокращения не выходила из допустимых пределов. Та же задача ставится в обратном виде, когда требуется определить степень измельчения материала, необходимую для того, чтобы сократить пробу до некоторого намеченного веса.

Необходимый вес пробы зависит от степени неоднородности материала, его крупности, величины допустимой погрешности и желаемой вероятности того, чтобы фактическая ошибка не превысила допустимую.

Та или иная неоднородность рудного материала в свою очередь будет определяться рядом свойств, присущих этому материалу: содержанием исследуемого компонента в несущих его минералах, размером выделений и удельным весом минералов, средним содержанием исследуемого компонента в пробе и т. п. факторами.

Определить влияние каждого из перечисленных выше факторов на вес пробы крайне сложно. Попытки в этом направлении впервые были сделаны Brunton и впоследствии повторены Mica. Из наших советских специалистов по этому пути пошел Гольдштейн. Работы названных исследователей указали на необходимость проведения весьма сложных экспериментов для определения влияния каждого из ряда упомянутых факторов в отдельности. Если учесть широкие пределы, в которых может меняться сила влияния этих факторов для разновидностей одного и того же сырья, а тем более для разных его видов, то приходится убедиться, что этот путь определения необходимого веса проб в практике не найдет применения.

Те из уравнений, предложенных для определения необходимого веса проб, которые находят применение в практике, отдельно учитывают влияние только одного фактора — крупности материала, изменения которой сильнее всего сказываются на величине необходимого веса проб и которая поддается определению легче других факторов. Влияние комплекса остальных факторов учитывается в этих уравнениях одним общим коэффициентом.

В практике чаще всего пользуются уравнением Ричардса—Чечотта, находит некоторое распространение также уравнение Демонда и Хальфердаля.

Уравнение Ричардса—Чечотта

Это уравнение, связывающее допустимый вес пробы после сокращения и размер максимальных частиц в пробе: Q = Kd2, где Q — масса после сокращения, в кг; d — диаметр максимальных частиц в пробе, мм; К — коэффициент. Формулой руководствуются при составлении схемы обработки химических проб, дробления и сокращения по стадиям. Наиболее широко распространена при разведочном опробовании.

Коэффициент K в зависимости от вида полезного ископаемого и может изменяться от 0,05 до 1,0. Его величина зависит от физико-механических свойств минералов, слагающих полезное ископаемое, и в первую очередь от того, насколько равномерно они распределяются по массе пробы в процессе дробления. Хрупкие минералы склонны к переизмельчению и равномернее распределяются по массе пробы. Ковкие минералы, например самородное золото, труднее измельчаются. Для них сложнее добиться равномерности распределения по пробе. Поэтому для первых значения коэффициентаk принимаются меньшими, а для вторых большими. Коэффициент K должен определяться экспериментально для каждого природного типа руды месторождения. На стадиях оценочных работ и разведки, его значение чаще устанавливается по принципу аналогии.

Разделение золотосодержащих руд по признаку крупности выделений золота

Размер золотинок варьирует в широких пределах не только от месторождения к месторождению, но и от участка к участку в пределах одного и того же месторождения.

Анализ материалов, имеющихся по этому вопросу, в настоящее время позволяет разделить главнейшую массу золотосодержащих руд по признаку крупности выделений золота и связанной с нею сложности обработки проб лишь на две группы. Кроме того, обособляется третья группа руд, изредка встречающихся в отдельных участках некоторых месторождений и не имеющих внутри этих последних значительного распространения.

Согласно этому подразделению к первой группе относятся руды целых месторождений или отдельных их зон, в которых удельный вес крупных золотинок настолько мал по отношению к мелким, что если первые и встречаются, то не более как в одной из ста или из нескольких сот проб. При этом размер мелких золотинок колеблется также в широких пределах, а именно: от мельчайших, часто дисперсных, до сотых и одной-двух десятых миллиметра. Следовательно, это руды главным образом с невидимым невооруженным глазом золотом.

Во вторую группу входят руды месторождений или их отдельных зон, в которых наряду с мелкими золотинками в относительно большом количестве присутствуют средние: от 0,1—0,2 до 0,5—0,6 мм, редко более.

В третью группу выделяются руды, характеризующиеся наличием наряду с мелким и средним крупного золота. Руды этой группы встречаются сравнительно редко.

Из этого следует, что, подходя к вопросам обработки проб, нужно стремиться по возможности полнее изучить месторождение или его отдельные участки с точки зрения крупности золота, что окажется безусловно полезным и для решения технологических вопросов.

По возможности четкий ответ на вопрос о крупности золота и схемах локализации его в месторождении вполне оправдает усилия и затраты.

Погрешности обработки проб и мероприятия по их ограничению

Отклонение содержания конечной пробы от содержания исходной, или погрешность обработки, зависит от ряда факторов, каждый из которых обусловливает возникновение той или иной величины погрешности. Погрешности обработки могут быть подразделены на статистические и технические.

Вследствие ковкости золотинки, как известно, плохо измельчаются. В силу этого измельчение пробы, имеющее целью восстановить количество частиц в ней, уменьшенное предыдущими приемами сокращения, не может полностью восстановить количества золотинок. Последнее, таким образом, убывает с каждым приемом сокращения пробы и к концу процесса обработки становится слишком малым. При дальнейшем сокращении такой пробы неизбежна ошибка.

Этих ошибок нельзя предотвратить усложнением схем обработки, так как в конечном итоге, как бы ни была сложна схема, мы приходим к той же лабораторной навеске, с тем же количеством золотинок, что и в пробе, обработанной по более простой схеме. Ошибки, связанные с неблагоприятным поведением золота при измельчении могут иметь место главным образом в последних стадиях обработки проб, измельченных до 3—2 мм и ниже, а также при взятии навески.

Мероприятием, могущим предотвратить указанные ошибки, является предварительное извлечение крупного золота. Одним из рациональных и простых способов этого извлечения может быть промывка пробы при измельчении 48—65 меш в обычном лотке. Опыт показывает, что тщательная промывка 40—50 кг руды займет от 0,5 до 1 часа, при этом все золотинки крупнее 0,1 мм будут уловлены.

Учет содержания в шлихе и хвостах промывки позволит с достаточной точностью определить содержание исходной пробы.

Схема обработки проб с предварительным извлечением крупного золота представляется в следующем виде. Пробы, исходный вес которых не превышает 40—50 кг, измельчаются (без сокращения) до 48—65 меш (0,285—0,208 мм) и поступают в промывку. Пробы, имеющие больший исходный вес, перед измельчением до 48—65 меш и промывкой обрабатываются (сокращаются) до получения веса 20—40 кг.

Промывка производится в баке (взамен бака может быть использован кузов вагонетки) с таким расчетом, чтобы весь отмытый материал (хвосты) был сохранен.

По окончании промывки хвосты отстаиваются, осветленная вода сливается сифоном, хвосты выгребаются из бака на железные листы (с закраинами) и просушиваются. После просушки хвосты сокращаются до веса лабораторной пробы, измельчаются до 150 меш и анализируются.

Шлихи также сдаются в лабораторию для анализа, свободное крупное золото при этом может быть предварительно удалено отдувкой (по усмотрению).

Промывка в простом лотке может быть заменена одним из более совершенных способов улавливания золота, как, например, промывка на ворсистых шлюзах или др.

Предлагаемая схема обработки проб руд с крупным золотом является громоздкой, однако применение ее вполне оправдает все затраты в тех условиях, где обычная обработка может привести к неправильному представлению о содержании металла.

Погрешности техники обработки

В процессе производства каждой операции обработки проб может возникнуть погрешность тем большая, чем менее тщательно выполняется данная операция и чем менее совершенна применяемая аппаратура.

Технические погрешности могут возникнуть по следующим причинам:

а) Потери более богатой или более бедной рудной мелочи, обусловливающие систематические (постоянного знака) отрицательные или положительные погрешности. Потери имеют место в каждой операции обработки: перемешивание, вспомогательное и проверочное грохочение, дробление, сокращение. Особо значительных размеров (относительно веса проб) они достигают при тонком измельчении в дисковых истирателях, однако не менее чувствительно могут сказаться на точности обработки также и при больших весах проб, в случае неаккуратной работы на плохо изготовленных деревянных площадках.

б) Потери свободных золотинок в щелях и неровностях площадки или на мелких ситах, притирание их к рабочим поверхностям дисков истирателей, а также валков обусловливают возникновение систематических погрешностей отрицательного знака.

в) Заражение пробы остатками предыдущей пробы может быть причиной как положительных, так и отрицательных погрешностей. Заражение пробы свободными золотниками, оставшимися от предыдущей пробы на ситах, в истирателе или другом агрегате, является причиной завышения содержания пробы.

Анализ на содержание золота в рудеПотери, разубоживание, заражение и связанные с ними погрешности в тех стадиях сокращения, когда веса проб исчисляются несколькими килограммами или десятками килограммов и более, при аккуратной работе и тщательной очистке аппаратуры после каждой пробы могут быть сведены к минимуму, но в последних стадиях обработки даже и незначительные по своей абсолютной величине потери или занос материала предыдущей пробы будут велики в сравнении с малым в этих стадиях весом проб, в результате содержание последних может быть весьма сильно искажено. Во избежание этого сокращать пробы руд первой группы далее 0,8—1,0 кг, руд второй группы далее 2—3 кг и руд третьей группы далее 4 кг перед измельчением их в истирателе не следует, несмотря на то, что крупность материала, поступающего в истиратель (обычно 1—2 мм), позволяет дальнейшее сокращение. Сокращение проб золотых руд первой группы далее 0,4—0,5 кг, а руд второй группы далее 1,0—1,5 кг не рекомендуется и после тонкого измельчения (0,15—0,07 мм). Эти веса лучше всего принять в качестве конечных (лабораторных).

Относительно большой конечный вес проб руд второй группы целесообразен не только во избежание значительной величины искажений за счет потерь и разубоживания, но также в целях ограничения возможных искажений, связанных с отмеченным выше неблагоприятным поведением золота при измельчении. По той же причине конечный вес проб руд третьей группы при обычной обработке должен быть не менее 2,5—3,0 кг. Конечный вес проб хвостов при обработке с промывкой может быть таким же, как и проб второй группы, т. е. 1,0—1,5 кг.

В связи с отмеченной особенностью золота в последних стадиях обработки проб руд второй и третьей групп следует несколько ограничить применение просеивания.

Эффективность вспомогательного грохочения (просеивания), производящегося в основном для уменьшения количества материала, подлежащего измельчению, при механическом дроблении проб небольшого веса весьма незначительна. Поэтому при крупности материала менее 2—3 мм, когда веса проб уж невелики, от него можно отказаться, практически не осложняя работу.

Исключение вспомогательного грохочения при ручном дроблении (наиболее трудоемкими стадиями которого являются последние) уже значительно осложнило бы обработку проб, поэтому при ручном дроблении вспомогательное грохочение в ряде случаев придется сохранить. Применяя его, необходимо помнить о возможном застревании свободного золота на сите и принимать соответствующие меры предосторожности.

Поверочное грохочение является обязательным. Однако и здесь необходимо учесть возможность осложнений с крупным золотом при мелком дроблении. Относительно же поверочного просеивания при тонком измельчении (до 100—200 меш) следует указать, что в этом случае отмеченное выше осложнение с золотом имеет место не только при наличии в пробе свободных золотинок размером до 2 мм, но и болев мелких (0,1—0,05 мм). Поэтому лучше несколько переизмельчать материал, избегая просеивания всей пробы через мелкое сито. С этой целью следует просеивать очень небольшую часть пробы в начале измельчения ее на дисковом истирателе и, убедившись в удовлетворительности последнего, еще несколько сблизить диски. После этого в просеивании остальной части пробы уже не будет необходимости.

г) Перемешивание весьма сильно влияет на точность обработки. Анализ материалов опытных работ с золотыми рудами и рудами редких металлов показывает, что чем больше разница между начальным и конечным весом пробы, т. е. чем большее количество приемов сокращения проходит проба при обработке, тем больше, при прочих равных условиях, может отклоняться ее содержание от содержания исходной пробы. Этот факт, по-видимому, объясняется несовершенством перемешивания. При обработке валовых проб большого веса, сокращение которых состоит из 10—12 приемов квартования, даже и тщательное исполнение перемешивания не всегда исключает возможность значительных погрешностей. Абсолютная, идеальная равномерность распределения различных по содержанию кусков в массе пробы, очевидно, не может быть достигнута, как бы тщательно ни было перемешивание, та или иная степень неравномерности распределения всегда будет иметь место.

В длинном ряду сокращений небольшие погрешности каждого отдельного приема могут повториться с одним и тем же знаком несколько раз подряд, в результате чего итоговая погрешность всего процесса сокращения может достигнуть значительных размеров. Рид приемов сокращения, который проходит проба при обработке, является последовательным, а не параллельным. Если в параллельном ряду с увеличением количества вариант средний результат в силу взаимной компенсации отклонений отдельных наблюдений находится с большей точностью, то в случае последовательного ряда размах возможной величины результирующей погрешности не уменьшается, а наоборот увеличивается при увеличении количества точек возникновения слагающих погрешностей. Таким образом с увеличением количества сокращений вероятность полной взаимной компенсации погрешностей отдельных приемов сокращения уменьшается, возможный же максимальный размер итоговой погрешности всего ряда сокращений увеличивается.

Сокращение проб золотых руд способом вычерпывания

Снижение погрешности, связанной с отмеченным выше обстоятельством, в тех случаях, когда повышение качества перемешивания не дает положительного эффекта, должно идти по линии уменьшения количества приемов сокращения, что может быть достигнуто применением способа полного вычерпывания. Способ вычерпывания иногда называется точечным, горстьевым, pick sampling или gr sampling. В простейшем виде этот способ, вообще говоря, известен давно и применяется в практике, например при опробовании и металлических руд в вагонах.

Однако при опробовании золотых руд, ввиду менее равномерного чем в других рудах содержания металлоточечный способ окажется (в применяемом виде) ненадежным.

Необходимая точность сокращения проб золотых руд способом вычерпывания может быть достигнута при достаточно большом числе и достаточном весе порций рудного материала, из которых составляется общая проба (будем называть эти порции частичными пробами).

Возможность систематических ошибок может быть устранена, если частичные пробы будут отбираться равномерно со всей толщины слоя опробуемого рудного материала. Это необходимое условие надежности рассматриваемого способа опробования может быть выполнено, если при взятии частичных проб слой рудного материала будет прочерпываться от поверхности до основания. Отсюда и сам способ мы называем способом полного вычерпывания.

Производство сокращения способом полного вычерпывания будет состоять в следующем:

  1. сокращаемая исходная проба веса после перемешивания сбрасыванием на кольцо и конус разворачивается в диск;
  2. на диске намечается квадратная сетка;
  3. из центра каждого квадрата сетки или с каждого ее узла совком или лопаткой, прорезая диск до основания, вычерпываются частичные пробы;
  4. все частичные пробы объединяются в одну общую пробу. Эта общая проба явится второй пробой веса.

Для дальнейшего сокращения те же операции повторяются с 2-й пробой и т. д. до получения намеченного конечного веса (веса лабораторной пробы). В один прием сокращения способом полного вычерпывания вес пробы может быть сокращен не обязательно в 2 раза, как при квартовании или сокращении делителем Джонса, а в 5—10 раз и более. Таким образом процесс сокращения пробы даже очень большого веса, сведется к двум-трем приемам, тогда как при сокращении таких проб квартованием может потребоваться до десяти и более приемов.

Метод взятия навески для производства пробирного и химического анализа, применяемый лабораториями (так называемое квадратование), по существу является тем же способом полного вычерпывания. Этот способ применяется иногда на производстве и при сокращении проб, преимущественно на последних стадиях обработки.

Многолетний опыт работы пробирных лабораторий показывает что навеска, тщательно взятая способом вычерпывания (квадратования), достаточно точно характеризует состав пробы (содержание в ней анализируемых компонентов). Если и при сокращении про способом вычерпывания рудный материал будет тщательно перемешан, взятие частичных проб будет производиться правильно. Если вычерпывание будет полным и равномерным, то при достаточном числе и весе частичных проб мы будем иметь все условия, позволяющие достигнуть не меньшей точности чем, при взятии лабораторной навески. Число и вес частичных проб при этом, несомненно должны быть иные — большие.

Погрешности лаборатории

Помимо погрешностей, возникающих по изложенным причинам в процессе обработки, содержание проб искажается также погрешностями лаборатории. Общая погрешность лаборатории складывается из ряда ошибок, возникающих в различных стадиях производства анализа (прокаливание, шихтование, шерберование, купелирование, разварка и взвешивание королька), а также при взятии навески.

Навеска по существу является пробой, отбираемой от лабораторной пробы для производства одного определения на золото или на золото и серебро вместе. Взятие навески может рассматриваться как один прием сокращения способом полного вычерпывания. В соответствии с этим при взятии навески могут иметь место статистические погрешности того же характера, что и при сокращении, при неаккуратной работе могут быть и технические погрешности, сходные с таковыми при сокращении.

При наличии систематических погрешностей, т. е. погрешностей с постоянным знаком, анализы считать удовлетворительными нельзя. Если средняя величина этих погрешностей не выявлена по достаточно точному числу заведомо надежных контрольных анализов, то вопрос об использовании неверных (с систематической погрешностью) анализов решается отрицательно.

Пределы случайной погрешности лаборатории можно выявить путем контрольного анализа остатков нескольких (не мене 16) проб, взятых из лаборатории после производства основного анализа и вновь сданных ей под зашифрованными номерами.

Расхождения между первыми — основными анализами проб, и повторными — контрольными анализами их остатков будут характеризовать величину случайных погрешностей лаборатории.

При хорошей работе лаборатории расхождения между основными и контрольными (зашифрованными) анализами не должны превышать установленных пределов. Однако опыт показывает, что в практике работы рудничных лабораторий эти расхождения часто бывают довольно большими.

Случайную погрешность сокращения можно считать допустимой если выявленные указанным выше способом суммарные отклонений (слагающиеся из отклонений сокращения и отклонений, допущенных, лабораторией) не более чем на 20—30% превышают максимальные расхождения между основными и контрольными анализами одних и тех же проб.

ВАШЕ МНЕНИЕ?

Пожалуйста, напишите свой комментарий!
Please enter your name here