СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИРОДНЫХ РАЗНОВИДНОСТЕЙ АСБЕСТА Российский патент 1998 года по МПК G01N21/62 G01N15/04 

Изобретение относится к определению разновидностей хризотил-асбеста и может быть использовано в геологоразведочном производстве и горнодобывающей промышленности, а также в тех отраслях, которые используют хризотил-асбест.

В настоящее время выделяют две основные природные (технологические) разновидности хризотил-асбеста: жесткую и мягкую, которые в силу различия технических и технологических свойств имеют различные области применения.

В природных условиях эти разновидности встречаются как в неизменном виде, так и в измененном (выветрелом) состоянии.

Выветрелые разновидности хризотил-асбеста в зависимости от интенсивности изменения могут иметь такое же примечание (например, слабовыветрелый хризотил-асбест) как и невыветрелый хризотил-асбест, или ограниченное применение (средневыветрелый хризотил-асбест), или практически не находят применения (сильновыветрелый хризотил-асбест) в силу частичной или полной потери физических и химических свойств. Сильновыветрелый хризотил-асбест приутрачивается, как правило, к приповерхностным частям рудного тела и при оценке месторождений исключается из баланса запасов, а при эксплуатации вывозится в стволы пустых пород. Поэтому достоверность определения природных (технологических) разновидностей хризотил-асбеста имеет важное практическое значение.

Известен способ определения природных разновидностей асбеста, включающий отбор пробы, разбавление ее водой и приготовление суспензий, определение скорости седиментации частиц суспензии и оценку по ней разновидности асбеста [1]
Способ не достаточно точен, скорость анализа не достаточно высока, технология осуществления сложна, невозможно определение разновидностей асбеста в полевых условиях.

Целью изобретения является повышение точности и экспрессности, упрощение технологии проведения и возможность определения разновидностей асбеста не только в стационарных, но и в полевых условиях.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения природных разновидностей асбеста, включающем отбор и подготовку образцов, их дезинтеграцию и приготовление водных суспензий образцы перед дезинтеграцией нарезают на волокна длиной менее 2 мм, асбестовые суспензии готовят при соотношении: Т: Ж=1:(1000-1400), измеряют линейную величину осаждения твердой фазы за время 3-5 мин, вычисляют Δ относительную величину осаждения твердой фазы и по ней оценивают разновидности асбеста, при значении D 20-40% - жесткий асбест, при D 47-50% мягкий асбест, а при D > 51% асбест мягкий, разной степени выветрелости.

Заявляемое техническое решение обладает новизной, т.к. предложенная совокупность признаков является новой. Использование асбестовой водной суспензии при соотношении твердого к жидкому Т:Ж=1:1000-1400(0,1-0,07%) для изготовления которой волокно хризотил-асбеста дезинтегрируется до крупности, не превышающей 2 мм и определения величины осаждения твердой фазы на 3-5 мин, нигде ранее в известных технических решениях по определению разновидностей хризотил-асбеста и в других смежных областях не обнаружено.

В обнаруженной информации отсутствуют также сведения о техническом результате, который достигается при использовании отличительных признаков заявляемого способа: что отвечает требованию критерия "изобретательский уровень".

Заявляемое изобретение соответствует требованию "промышленной применимости", так как соблюдается вся совокупность условий, необходимых для оценки этого критерия, а именно:
1. Заявляемый способ предназначен для использования в геологоразведочной и горнодобывающей промышленностях.

2. Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в представленной к рассмотрению формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке примеров.

3. Заявляемый способ обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно: обеспечение экспрессности и повышение надежности при определении разновидностей природных асбестов.

Сущность заявляемого технического решения основывается на следующем. Волокна одной и той же разновидности хризотил-асбеста имеют одинаковые по величине и знаку заряды поверхности. Так, мягкие невыветрелые, слабовыветрелые и средневыветрелые христозил-асбесты имеют положительный заряд, сильновыветрелые мягкие и жесткие хризотил-асбесты имеют отрицательный заряд. Благодаря одноименному заряду поверхности волокна хризотил-асбеста, находящиеся в воде, отталкиваются друг от друга и при определенной их концентрации равномерно распределяются по объему. Когда сила заряда поверхности волокон превышает величину массы волокон, они находятся во взвешенном состоянии и наоборот. В силу набухания волокон водой масса их увеличивается, что способствует их более быстрому осаждению. Волокна жесткого хризотил-асбеста, которые обычно получаются более тонкими при расщеплении в жидкой среде, набухают в водной среде меньше, чем волокна мягкого хризотил-асбеста, и поэтому осаждение их происходит медленнее. По величине осаждения твердой фазы и определяется разновидность хризотил-асбеста.

Пример 1.

Испытания проводились на хризотил-асбестах Баженовского месторождения. Отобранные образцы представлены невыветрелыми и различной интенсивности выветрелыми разновидностями мягкого и жесткого хризотил-асбеста с длиной волокон 15-20 мм. Подготовка хризотил-асбеста к испытаниям осуществлялась следующим образом. От каждого образца брали навеску волокна массой по 0,03 г, которое очищали от видимых минеральных примесей, измельчали путем настрига в сухом состоянии на одноразмерные столбчатые агрегаты длиной не больше 2 мм, а затем помещали их в агатовую ступку, смачивали водой для ослабления агрегативной связи между волокнами и предотвращения захвата или пузырьков воздуха при расщеплении и растирали в течение 2 мин пестиком на отдельные тонкие волокна. Обработанную таким образом каждую пробу хризотил-асбеста помещали в стеклянный цилиндр и путем добавления необходимого количества воды (до 30 см³) и последующего перемешивания изготавливали водную асбестовую суспензию, в которой соотношение твердого к жидкому составляло Т:Ж=1:1000. После перемешивания и последующего отстоя через 3 мин производили замеры линейной величины осаждения твердой фазы (хризотил-асбеста), фиксируемой визуальной по прозрачному слою воды над образующимся осадком (чертеж).

Относительную величину осаждения твердой фазы (хризотил-асбеста) за каждое фиксируемое время вычисляли по формуле:

где Δ относительная величина осаждения твердой фазы (хризотил-асбеста), отн.

h_i линейная величина осаждения твердой фазы (хризотил-асбеста) за i-й промежуток времени, мм;
H высота столба асбестовой водной суспензии в сосуде на начало испытаний, мм.

Сопоставление результатов вычислений показывает на различие по величине осаждения твердой фазы (хризотил-асбеста) из водной асбестовой суспензии природных разновидностей хризотил-асбеста. Для жесткой разновидности хризотил-асбеста величина осаждения твердой фазы составляет 20% а для мягкой разновидности 47%
Для выявления оптимальных условий с целью надежности установления природных разновидностей хризотил-асбеста были проведены дополнительные опыты, направленные на определение более четкой продолжительности осаждения твердой фазы по времени (примеры с 1 по 16), необходимого соотношения твердого и жидкого (примеры с 9 по 24) и выбора длины волокна (примеры с 25 по 28). Результаты основных и дополнительных экспериментов приведены в табл. 1.

Анализ данных табл. 1 показывает, что наиболее надежное и существенное различие жесткой и мягкой разновидностями хризотил-асбеста получены в случае применения водной асбестовой суспензии, изготовленной при соотношении Т:Ж=1: 1000-1400 с использованием волокна меньше 2 мм при определении величины осаждения твердой фазы (хризотил-асбеста) в интервале 3-5 мин, считая от начала отстоя.

Жесткий хризотил-асбест в этих условиях характеризуется величиной осаждения твердой фазы, равной 20-40% а мягкий хризотил-асбест величиной, составляющей 47-58% (примеры 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15).

Изменение технологии приготовления водной асбестовой суспензии и технологии определения показателей осаждения твердой фазы от указанных в примерах 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15 приводит во всех других случаях к уменьшению или, наоборот, к увеличению величины осаждения твердой фазы как для суспензий, изготовленных на основе жесткого хризотил-асбеста, так и для суспензий, изготовленных на основе мягкого хризотил-асбеста, а также приводит к некоторому сближению получаемых результатов для жесткого и мягкого хризотил-асбестов. Это затрудняет проведение анализа и требует более тщательного его исполнения.

Так, если проводить фиксирование величин осаждения твердой фазы через минуту с начала отстоя, то величина осаждения твердой фазы для жесткого хризотил-асбеста сократится с 20-36% до 11-14% или в 1,8-2,6 раза, а для мягкого хризотил-асбеста с 47-58% до 18-24% или в 2,4-2,6 раза. При этом промежуток между величинами осаждения твердой фазы жесткого и мягкого хризотил-асбестов сокращается в 2,7-3,1 раз (22-27 и 7-10%) (примеры 1, 5, 9, 13).

Если проводить фиксирование величины осаждения твердой фазы через 7 мин с начала отстоя, то величина осаждения твердой фазы для жесткого хризотил-асбеста возрастает с 20-36% до 50-54% или в 1,5-2,5 раза, а для мягкого хризотил-асбеста с 47-58% до 59-62% При этом интервал между величинами осаждения твердой фазы жесткого и мягкого хризотил-асбеста сокращается в 2,4-3,4 раза (22-27% и 8-9%) (примеры 4, 8, 12, 16).

При увеличении концентрации суспензии до соотношения Т:Ж1:250 отмечается сокращение в различии величин осаждения твердой фазы жесткого и мягкого хризотил-асбеста с 18-27% (20-40% примеры 2, 3, 10, 11 и 47-58% примеры 6, 7, 14, 15 соответственно) до 8-13% (23-32% примеры 17, 18, и 36-40% примеры 19, 20 соответственно), или в 2,1-2,2 раза.

При уменьшении концентрации суспензии до соотношения Т:Ж-1:2500 также отмечается сокращение в различии величин осаждения твердой фазы жесткого и мягкого хризотил-асбеста с 18-27% (20-40% примеры 2, 3, 10, 11 и 47-58% примеры 6, 7, 14, 15 соответственно) до 10-17% (38-58% примеры 21, 22 и 55-68% примеры 23, 24 соответственно) или в 1,6-1,8 раза.

При изготовлении водной суспензии на основе волокон хризотил-асбеста более 2 мм величины осаждения твердой фазы резко увеличиваются и составляют для жесткой разновидности 75-80% и для мягкой разновидности 79-83% (примеры 25, 26, 27, 28).

Как видно, одновременно с этим значительно сокращаются и граничные величины для обеих разновидностей хризотил-асбеста, что отрицательно влияет на интерпретацию результатов по определению разновидностей хризотил-асбеста.

При оценке месторождений или рудных тел, представленных одной мягкой разновидностью хризотил-асбеста, с помощью седиментационного анализа оказывается возможным установить интенсивность изменения (выветривания) хризотил-асбеста в зависимости от глубины залегания. Как правило, сильно выветрелые хризотил-асбесты располагаются в приповерхностных частях рудных тел, а с глубиной влияние выветривания уменьшается. Сильно выветрелые хризотил-асбесты сменяются средневыветрелыми, которые переходят в слабовыветрелые и в конечном итоге, в невыветрелые неизмененные хризотил-асбесты.

По результатам седиментационного анализа, проведенного по методике, изложенной в примере 1, установлено, что для сильновыветрелого хризотил-асбеста величина осаждения твердой фазы составляет 62% для средневыветрелых 56% для слабовыветрелых 51% и невыветрелых 47% (табл. 2).

Как видно из табл. 1 и 2 предлагаемый способ определения разновидностей хризотил-асбеста по сравнению с прототипом имеет ряд преимуществ:
1. Повышает точность определения жесткого и мягкого хризотил-асбестов.

2. Повышает надежность в определении хризотил-асбестов по интенсивности их выветривания.

3. Позволяет достичь более четкого выделения типов руд на месторождениях хризотил-асбеста как неизмененного, так и подвергнутого выветриванию.

4. Обеспечивает доступность способа к широкому применению в практику, т. к. не требуется дефицитных химических реактивов и специальной сложной аппаратуры при определении разновидностей хризотил-асбестов.

Сущность изобретения: способ определения природных разновидностей асбеста включает отбор пробы, измельчение образцов путем настрига волокна длиной не более 2 мм и их мокрое растирание в течение 2 мин, разбавление пробы водой и приготовление суспензий в массовом соотношении твердой и жидкой фаз, равном 1:1000-1400, определении скорости седиментации частиц суспензии и оценку по ней разновидности асбеста. За скорость седиментации принимают отношение линейной величины осаждения твердой фазы за 3-5 мин к высоте столба асбестовой водной суспензии на начало испытаний. Величина данного отношения, равная 20-40%, соответствует жесткому асбесту, 47-50% - мягкому асбесту, 51% и выше - мягкому асбесту разной степени выветренности. 2 табл., 1 ил.

Способ определения природных разновидностей асбеста, включающий отбор пробы, разбавление ее водой и приготовление суспензии, определение скорости седиментации частиц суспензии и оценку по ней разновидности асбеста, отличающийся тем, что после отбора пробы осуществляют измельчение образцов путем настрига волокна длиной не более 2 мм и их мокрое растирание в течение 2 мин, приготовление суспензии осуществляют в массовом соотношении твердой и жидкой фаз, равном 1 1000 1400, за скорость седиментации принимают отношение линейной величины осаждения твердой фазы за 3 5 мин к высоте столба асбестовой водной суспензии на начало испытаний, причем величина данного отношения, равная 20 40% соответствует жесткому асбесту, 47 50% - мягкому асбесту, 51% и выше мягкому асбесту разной степени выветрелости.