Основным средством исследования ТМ на втором
этапе являются ядерногеофизические методы, такие как рентгенофлуоресцентный
(РФМ), нейтронноактивационный (НАМ), гамма-гамма (ГГМ) и др., обеспечивающие
геолого-технологическое картирование и выявление наиболее перспективных для
разработки участков.
Второй этап исследований ТМ начинается
рентгенорадиометрической съёмкой, когда это возможно, или отбором проб с
поверхности отложений по разведочным линиям с максимальным расстоянием между
ними для однородных отвалов 100 м, а между пунктами опробования по линии –
10-20 м. Отбор проб по поверхности рыхлых отложений проводится горстьевым
способом или способом вычерпывания. Крупные глыбы шлаков, горных пород,
некондиционных руд и других образований опробуются штуфным способом. Проба
представляет собой образец (штуф) или сколки, отобранные равномерно с
опробуемой поверхности. В случае неоднородности строения объекта исследований
проводится опробование каждой разновидности.
Отобранные пробы подвергаются сначала
полуколичественному спектральному анализу с целью выявления широкого круга
элементов в исследуемом материале. Количественный анализ осуществляется
рентгенорадиометрическим или нейтронно-активационным методом в зависимости от
минимальных содержаний (Cmin) и типа (порядкового атомного номера Z)
определяемых элементов, представляющих практический интерес. Для РФМ - Сmin³(10-3-10-2)%,
Z>20; а для НАМ - Сmin³5·10-5%;
Z – практически любой.
При исследовании многих типов ТМ возможна
рентгенофлуоресцентная съёмка (РФС) по поверхности отложений без отбора проб.
Например, РФС с успехом применяется для картирования поверхности хвостохранилищ
оловорудных, полиметаллических и некоторых других типов месторождений.
В процессе съёмки определяется содержания основных
полезных компонент – Cu, Zn, Pb, Sn и др., сопутствующих– Fe, As и
др., редких и рассеянных элементов – Ag, Cd, Re, Ga и др., которые имеют
промышленное значение и могут быть извлечены при переработке техногенных руд, а
также Sr, Ba, Sb, Zr, Rb, Ca, S, P, которые определяют технологический
тип руды и влияют на извлечение полезных компонент. Такая многоэлементная
съёмка может быть выполнена в настоящее время ретгенофлуоресцентным методом с
портативной или переносной аппаратурой на пропорциональных, полупроводниковых
или кристалл-дифракционных детекторах (АР-104, Дукат, Спетроскан и др.). По
результатам съёмки выделяются перспективные для отработки участки ТМ.
Второй этап исследований включает также
изучение физических свойств и минералогическое и петрофизическое изучение
материалов проб и образцов. Результаты определения вещественного состава, минералого-петрографической
и петрофизической характеристик техногенных отложений оформляются в виде
геолого-технологической карты или плана.
3.
Разбуривание
перспективных участков.
Основная его задача – заверка результатов поверхностной съёмки и получение
данных о пространственном распределении оруденения в техногенных отложениях. На
основе этих сведений осуществляется прогнозный подсчёт запасов полезных
компонент, разработка плана отработки ТМ с учётом технологических типов
оруденения и составление геологической карты и разрезов.
Разбуривание перспективных участков осуществляется по
густой, разведочной сети – 10´10 м,
а для неперспективных участков по более редкой, поисковой, сети – 50´50 м с экспресс-анализом шламовых проб
рентгенофлуоресцентным методом, на тот же круг элементов, что и при съёмке.
Результаты исследований по этапам 1-3 уже достаточны
для того чтобы начать разработку ТМ. Однако, для более эффективного
использования техногенного сырья целесообразно проведение дополнительных
исследований для уточнения технологии его переработки. С этой целью
осуществляются исследования 4-го этапа.
4.
Изучение малой
технологической пробы. Оно
направлено на решение технологических вопросов и составление технико-экономического
обоснования (ТЭО) промышленного освоения ТМ с разработкой кондиций.
Малая технологическая проба массой от 50 до 100 т
отбирается с перспективных участков. Изучение такой пробы позволяет:
§ оценить обогатимость руд, используя
полученные данные по её гранулометрическому составу, распределению полезных
компонент по классам крупности, контрастности оруденения, определённой химическим
или радиометрическим методом, по вещественному и минералогическому составу, по
степени окисленности рудных минералов и опытной флотации или гравитации;
§ оценить возможность и перспективы
радиометрической порционной сортировки транспортных емкостей (вагонеток,
самосвалов, транспортёров и т.д.) и покусковой сепарации при отработке
техногенных отложений;
§ разработать рациональную технологическую схему
извлечения полезных компонент для данного ТМ с экономическим обоснованием и
проектом технологической линии для отработки ТМ.
Общая структурная схема переработки руд с применением
радиометрической сортировки и сепарации руд показана на рис.3, но для каждого
конкретного месторождения она должна быть уточнена и конкретизирована.
Рис.3.
Общая принципиальная схема технологии переработки коренных и техногенных руд с
применением предварительной концентрации на основе радиометрической сортировки
и сепарации.
Успех изучения и
комплексного использования ТМ в значительной степени зависит от уровня аналитического
обеспечения. Очевидно, что от качества определения химического состава
многокомпонентных веществ зависит достоверность выводов о полезности и перспективности
использования отходов промышленного производства. Многие традиционные
аналитические методы далеко не всегда удовлетворяют требованиям практики из-за
их трудоёмкости, недостаточной точности и чувствительности. Поэтому закономерен
интерес к использованию инструментальных методов анализа, которые позволяют
выполнить количественные определения широкого круга элементов в приемлемые
сроки в автоматическом или полуавтоматическом режиме с выводом информации на
диспетчерский пульт для оперативного управления процессом производства, в
память компьютера или непосредственно в соответствующую базу данных.
Особое место при решении
перечисленных задач принадлежит ядернофизическим методам:
§
рентгенофлуоресцентному,
§
нейтронно-активационному,
§
гамма-спектрометрическому,
§
эманационному,
§
радиометрическому.
Комплекс этих методов позволяет
определять содержания практически всех элементов, представляющих интерес, и
исследовать практически все объекты ОС, в том числе воздух, воду, почвы, горные
породы, руды, продукты и отходы их переработки и т.д. При этом обеспечивается
не только количественная характеристика элементного состава объекта по
стабильным изотопам, но и радиационная оценка по активности естественных и искусственных
радионуклидов.
Ядернофизические методы и аппаратура
для элементного анализа вещества получили в последние 2-3 десятилетия
интенсивное развитие и широкое применение. Используя достижения атомной и
ядерной физики, полупроводниковой и электронной вычислительной техники, создан
к настоящему времени целый ряд анализирующих приборов и разработаны
методические основы применения этих методов для решения разнообразных задач
геологии, экологии, металлургии, строительства, медицины, пищевой, химической,
горнодобывающей и горноперерабатывающей отраслей промышленности и др.
При
исследовании таких сложных объектов как ТМ ядернофизические методы обладают
целым рядом достоинств по сравнению с традиционными методами анализа вещества:
1. Возможность анализа техногенных отложений в естественном залегании,
т.е. без отбора проб, а также в полевых условиях с помощью передвижных полевых
лабораторий.
2. Высокая экспрессность анализа, длительность которого обычно составляет
не более нескольких десятков секунд и редко превышает 10-15 мин, что
обеспечивает, с одной стороны, высокую производительность, достигающую десятков
и даже сотен тысяч элементоопределений в год, а с другой стороны, решение
принципиально новых задач, недоступных традиционным методам анализа. Например,
это достоинство в сочетании с первым позволяет осуществить сортировку руд по
качеству в транспортных емкостях, корректировку технологического процесса
обогащения при анализе пульпы в потоке и т.д.
3. Высокая экономическая эффективность.
4. Высокие точность и чувствительность, низкий предел обнаружения,
который, например, при НАА достигает для некоторых элементов 10-8-10-10%.
Погрешность определений обычно не превышает 10-20% отн. даже при выполнении
анализа без отбора проб.
5. Возможность одновременного многокомпонентного анализа и получение
результатов в реальном масштабе времени. При РФА число одновременно
определяемых элементов обычно не менее трёх-четырёх, например, Ni, Cu, Zn, Pb, Fe, а при НАА может достигать 30-40 и более.
6. Анализ является неразрушающим, материал образца полностью сохраняется
после завершения измерений.
7. Низкая трудоёмкость, обусловленная высокой экспрессностью и простотой
пробоподготовки или даже полным отсутствием какой-либо подготовки, так как
можно анализировать образцы различного размера, формы и вида (штуф, порошок,
жидкость, газ) или осуществлять анализ без отбора проб отложений, в естественном
их залегании.
8. Анализ выполняется, как правило, в широком диапазоне концентраций от 10-4-10-8
до 100% при этом без существенного изменения методики и легко поддаётся
автоматизации.
9. Результаты определения содержания элементов в веществе не зависят от
типа их химических соединений.
Из перечисленных достоинств ЯФМ
следует, что они могут с успехом применяться на всех этапах изучения и
утилизации ТМ, начиная от геолого-геофизической съёмки поверхности отложений
ТМ, разбуривания перспективных участков и изучения технологических проб и
кончая опробованием продуктов обогащения и их переработки, включая
автоматические системы управления (АСУ) этими процессами. Эффективное решение
этих задач в настоящее время обеспечено соответствующими аппаратурными и
методическими разработками (аппаратура типа «Спектроскан», «АР-104», носимые
спектрометры типа «Поиск», рентгенорадиометрическая каротажная аппаратура и
т.д.; методики многокомпонентного анализа со сцинтилляционными,
пропорциональными, полупроводниковыми и кристалл-дифракционными детекторами).
Контроль качества должен
осуществляться на всех этапах и при всех видах полевых и лабораторных работ.
Аналитические исследования должны проводиться в лабораториях, прошедших
аккредитацию в установленном порядке. Контроль качества аналитических работ
осуществляется в форме:
1. Внутреннего (внутрилабораторного);
2. Внешнего (главным образом в виде межлабораторного);
3. Геологического контроля.
1. Внутрилабораторный контроль правильности
результатов анализа выполняется систематически и обязателен для рядовых
анализов, при этом он
§
включает контроль правильности и оценку точности
результатов определений с помощью стандартных образцов (СО) и контрольных
проб (КП), контроль систематических расхождений результатов, получаемых принципиально
различными методами;
§
организуется руководителем аналитического
подразделения и выполняется группой контроля;
§
его данные обрабатываются раздельно по методам
анализа.
Для
контроля правильности и точности анализов используются результаты измерений
навесок государственных (ГСО) и отраслевых (ОСО) стандартных
образцов, контрольных проб (КП), изготовленных на основе ГСО и ОСО, стандартных
образцов предприятия (СОП). Набор стандартных образцов и контрольных проб
должен охватывать весь диапазон содержаний определяемого компонента в
анализируемых пробах. Навески СО и КП включаются в зашифрованном виде в каждую
партию рядовых проб.
2. Внешний межлабораторный контроль
осуществляется лабораториями, объединёнными этой процедурой. Они проводят
анализ ОСО, СОП и КП по единой методике с последующей обработкой результатов
измерений метрологической службой головной организации, которая разрабатывает
рекомендации по улучшению качества работ. Внутри и межлабораторный контроль
рекомендуется проводить на одних и тех же СО.
3. Геологический контроль предусматривает
повторное опробование в количестве 3% от общего объёма отобранных проб.
При
необходимости допускается создание и использование контрольных проб по всем
опробуемым объектам из типичных для района материалов. Такие пробы готовятся в
объёмах, достаточных для обеспечения навесками всех партий проб на весь период
работ с обязательным описанием и утверждением методик их изучения.
Исследования,
направленные на всестороннее изучение ТМ, выяснения их экономической ценности и
экологической безопасности при дальнейшем использовании неразрывно связаны с
сертификацией отходов производства. Для этого создаются специальные лаборатории
и институты испытаний и сертификации минерального сырья, в том числе и
техногенного. Например, институт испытаний и сертификации при Уральской
государственной горно-геологической академии (УГГА), выполняющий большой объём
работ по оценке качества минерального сырья и метрологическому обеспечению
научно-технических исследований и разработок.
Решение
задач, возникающих при переработке ТМ, требует их мониторинга, который является
необходимой частью единой технологической цепочки при формировании банка данных
по ТМ (БД ТМ).
Целью
создания БД является:
1.
Представление информации о ТМ в виде, позволяющем
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
|