З основы опробования полезных ископаемых

Итогом прогнозно-поисковых работ является выявление и оценка промышленного месторождения полезных ископаемых. Промышленная оценка выявляемого полезного ископаемого осуществляется путем его опробования на всех стадиях геологоразведочного процесса. При этом опробованию полезных ископаемых уделяется исключительное внимание, поскольку окончательная оценка выявляемого рудопроявления полностью зависит от качества выполненного опробования. Поэтому в третьей части учебника приводятся краткие сведения о требованиях к качеству полезного ископаемого, рассматриваются задачи и виды опробования, рациональные способы отбора проб, способы определения качества без отбора проб и вопросы контроля опробования.

В заключительной части учебника обсуждаются принципы формирования оптимальных прогнозно-поисковых комплексов, геолого-экономическая эффективность прогнозно-поисковых и оценочных работ, их организация и проектирование.

Понятия о качестве полезного ископаемого

Свойства полезных ископаемых, определяющие промышленную ценность, пути и возможности использования их в народном хозяйстве, объединяются под общим понятием — качество полезного ископаемого. Показатели качества специфичны для каждого вида минерального сырья. К ним относятся химический и минеральный состав полезного ископаемого, его текстурно-структурные, физические и технологические свойства.

Важнейшей характеристикой качества преобладающего числа видов минерального сырья является его химический состав. Чем больше содержание металла в руде, тем выше ее качество. На многих месторождениях по содержанию металла в породах оконтуриваются рудные тела, а также выделяются в них промышленные сорта руд. Химические элементы, входящие в состав руд, разделяются на главные компоненты (определяют промышленную ценность месторождения, контуры рудных тел и сортов руд) и попутные (оказывают влияние на качество руд). Среди компонентов руд различают полезные и вредные. Например, в железных рудах полезным компонентом является железо, а вредным — сера и фосфор. При высоком содержании вредных компонентов для их удаления приходится менять технологию переработки руд. Поэтому богатую серой железную руду предварительно подвергаю! обжигу (агломерации) для удаления серы. Ценные попутные компоненты руд разделяют на две группы: образующие собственные минералы, которые могут быть выделены в концентрат путем обогащения; входящие в главные минералы руд в виде изоморфных и других примесей и извлекающихся только при металлургической переработке руд (рассеянные элементы руд — ванадий в магнетитовых; золото, серебро. палладий, кадмий, индий, германий, галлий, висмут, теллур и др. в полиметаллических).

Наряду с общим (валовым) химическим составом руды для многих полезных ископаемых большое значение имеет фазовый состав компонентов. Фазовый состав показывает долю ценного компонента в руде, связанного с отдельными минералами или их группами. Определение фазового состава позволяет предсказать некоторые технологические свойства руды и вероятный процент извлечения из нее ценных компонентов. Так, например, из полуокисленных полиметаллических руд по обычной технологической схеме извлекается только сульфидная часть меди, цинка и свинца, а из железистых кварцитов выгодно извлекать железо, связанное преимущественно в виде магнетита и гематита.

Минеральный состав полезного ископаемого в одних случаях дополняет сведения о химическом составе руд, а в других — является главным показателем их качества (россыпи). Но содержанию ценных минералов можно оконтурить рудные тела и подсчитать их запасы. По минеральному составу можно установить форму нахождения компонентов в руде, баланс их распределения между минералами, подсказать вероятную схему переработки руд. Иногда руды одинакового химического состава резко отличаются по минеральному составу и требуют различных схем переработки. Например, магнетитовые кварциты могут быть обогащены магнитной сепарацией, а гематитовые кварциты того же химического состава — флотацией или восстановлением обжигом с последующей магнитной сепарацией.

Текстуры и структуры руд активно влияют на их обогатимость. Большое значение имеет размер зерен минералов и их агрегатов, а также срастания минералов. Чем крупнее зерна и их сростки, тем лучше обогащается руда. Некоторые весьма тонкозернистые руды не подвергаются обогащению вообще («упорные» бокситы, фосфориты). Плохо обогащаются медные и полиметаллические руды колломорфной или метаколлоидной текстуры.

Руда и слагающие се минералы обладают разнообразными физическими свойствами. Для нас важны тс свойства, которые так или иначе влияют на поиски, разведку, добычу и переработку руды или определяют область применения полезного ископаемого. Почти всегда приходится определять объемную массу, пористость и влажность руды как показатели, необходимые для подсчета запасов. Определяются прочностные свойства руды, категория буримости пород и руд, коэффициент разрыхления, кусковатость руды и др. Для рыхлых полезных ископаемых изучается граннуломегрический состав, особенно рудовмещающих пород и руд. Для асбеста важно определять длину и гибкость волокон, для слюды — площадь пластинок и электроизоляционные свойства, для оптического сырья — размер моноблоков и отсутствие дефектов в кристаллах.

Только некоторые виды полезных ископаемых находят непосредственное применение в народном хозяйстве. Обычно они подвергаются той или иной переработке с использованием в промышленности конечного продукта. Так, например, из полиметаллических руд получают несколько концентратов (медный, свинцовый, цинковый), из которых извлекается вся гамма основных и сопутствующих металлов.

Схема переработки руд определяется ее химическим и минералогическим составом, текстурно-структурными особенностями, иногда физическими свойствами, а также уровнем развития перерабатывающий промышленности. Практически для каждого вида минерального сырья применяется «своя» схема переработки. Более того, иногда на одном месторождении имеются промышленные руды, требующие различных схем переработки. Например, на скарново-магнетитовых месторождениях самые богатые и «чистые» руды идут в плавку, богатые сернистые руды предварительно подвергаются обжигу (агломерации), а бедные руды — обогащению методом магнитной сепарации.

Технологические свойства переработки полезного ископаемого характеризуются различными показателями. Наиболее важные из них — выход готовой продукции, качество (состав) готовой продукции, извлечение ценных компонентов. Для обеспечения надежности этих показателей необходимо классифицировать руды на природные типы (отражают минеральный состав, текстуры и структуры руд) и промышленные сорта руд (выделяют согласно кондициям преимущественно по химическому составу). Дело в том, что руды, относящиеся к различным промышленным сортам (нередко и природным типам), обладают различными технологическими свойствами, т. е. перерабатываются по разным технологическим схемам. Отсюда вытекает необходимость опробования руд по природным типам и промышленным сортам, раздельного подсчета их запасов, учета и добычи.