СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ И ПОДГОТОВКИ ТВЕРДЫХ ПРОБ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК G01N1/38 

Данное предложение относится к области получения и подготовки твердых проб для исследований и может быть использовано при геологических, экологических и технологических исследованиях природных и техногенных объектов.

Известен способ получения и подготовки твердых проб для исследования, включающий взятие представительной пробы от исследуемого объекта, ее измельчение, выделение фракции определенной крупности, усреднение материала, получение аналитической навески пробы, использующейся при проведении исследований, с применением операции сокращения материала путем его деления /Методические основы исследования химического состава горных пород, руд и минералов. /Под ред. Остроумова Г.В.. М.: Недра, 1979, с. 130 - 148/.

Наиболее близким по технической сущности к данному предложению является способ получения и подготовки твердых проб для исследования, включающий взятие представительной навески от исходной пробы исследуемого объекта, ее смешивание с жидкостью и получение аналитической навески, используемой при проведении исследований /Основы количественного спектрального анализа руд и минералов, Русанов А.К. М.: Недра, 1976, с. 197 - 198 - прототип/.

Недостатком известных технических решений /аналога и прототипа/ является невысокое качество способов получения и подготовки твердых проб для исследования, особенно, если содержание определяемых компонентов в исследуемом объекте мало, что снижает точность и чувствительности исследований.

Целью предложения является повышение качества подготовки и получения проб для исследования.

Поставленная цель достигается за счет того, что согласно способу получения и подготовки твердых проб для исследования, включающему взятие представительной навески от исходной пробы исследуемого объекта, ее смешивание с жидкостью и поручение аналитической навески, используемой при проведении исследований, смешивание представительной навески от исходной пробы осуществляют с водой, эту смесь подвергают гравитационному способу разделения на фракции, выделяют тяжелую фракцию, и используют ее в качестве аналитической навески для исследований. Если легкая фракция представляет интерес для исследований, выделяют и легкую фракцию, от которой отбирают представительную навеску, при этом аналитическая проба для исследований состоит из двух навесок, подвергающихся исследованиям. С целью осуществления наиболее качественного и простого получения аналитической пробы для исследований смесь представительной навески исследуемого объекта с водой подвергают гравитационному способу разделения с использованием наклонной рабочей поверхности с преградами, совершающей движения. В случае специальных исследований, когда необходимо вскрытие минералов или осуществляется изучение самородных металлов, представительную навеску от исходной пробы исследуемого объекта измельчают до крупности менее 1 мм.

Сущность данного способа заключается в следующем:
От исходной порошковой пробы исследуемого объекта отбирают относительно большую представительную навеску для исследований. Смешивают ее с водой и осуществляют выделение из представительной навески исследуемых компонентов в отдельную небольшую по массе фракцию, которую и используют в качестве аналитической навески для исследований. Такой способ поручения аналитической навески для исследования непосредственно из исходной представительной навески исследуемого объекта оказалось возможным осуществить после созданного нами способа классификации частиц порошкового материала с использованием наклонной подвижной рабочей поверхности с расположенными по ее краям препятствиями. Путем такой классификации можно получить тяжелую фракцию с удельным весом частиц более 3,5 г/см³, т.е. выделить рудные минералы из исходной навески пробы исследуемого геологического объекта.

Использование в предлагаемом способе больших навесок исходного материала повышает точность результатов исследования за счет представительных навесок исследуемого объекта, участвующих в исследованиях, а сокращение исходной представительной навески до аналитической навески-концентрата /тяжелой фракции/ в 100 - 1000 раз и более, позволяет повысить чувствительность определения исследуемых компонентов на несколько порядков.

Пример конкретной реализации предлагаемого способа.

Задача. Необходимо провести геологический поиск россыпного золота. Исследуется геологический регион, состоящий из силикатных и алюмосиликатных пород /их удельный вес менее 3,5 г/см³/. В силу неравномерного распределения благородных металлов в геологических объектах представительная навеска пробы, поступающая на исследования должна быть более 1 кг. В нашем случае геолог отбирает на местности пробы около 2,5 кг и доставляет их в полевую лабораторию. Там с помощью дробления, сушки и грохочения /ситования/ была отобрана исходная проба крупностью менее 2 мм и весом около 2 кг. Обычно такие пробы упаковывают и отправляют на исследования в центральную геологическую лабораторию, где происходит подготовка и получение аналитической пробы и отбор аналитической навески для исследования.

Пример 1. По предлагаемому способу процесс подготовки и получения представительной аналитической навески рационально осуществлять непосредственно в полевой лаборатории. Этот процесс начинается с взвешивания исходной пробы или ее части - получения представительной навески пробы для исследования. В нашем случае вес представительной навески исходной пробы крупностью менее 2 мм оказался 3 кг. После взвешивания исходной пробы выделяют от нее тяжелую фракцию. Для этого полученную навеску смешивают с водой 1:2 /по массе/ и отделяют частицы пробы с удельным весом более 5 г/см³ в тяжелую фракцию с помощью наклонного подвижного сужающегося желоба с поперечной перегородкой, установленной в его нижней части /см. патент РФ N 2085295 С1 "Способ классификации частиц порошкового материала", опубликованный 27.07.97/.

Для этого навеску исходной пробы, смешанную с водой, равномерно подают в верхнюю часть желоба в течение 10 мин, легкая фракция при этом выливается из желоба в накопитель легкой фракции, тяжелая же фракция накапливается в нижней части желоба у поперечной перегородки. Полученную тяжелую фракцию сушат и взвешивают. Вес тяжелой фракции оказался 40 мг, т.е. произошло концентрирование золота из исходной навески в 2 кг в навеску 40 мг, степень концентрирования 5•10⁴. Далее полученная навеска - тяжелая фракция /40 мг/, отправляется для исследования в центральную лабораторию, где осуществляется определение золота в этой навеске и расчет его содержания в исходной геологической пробе с учетом степени концентрирования. В нашем случае оказалось, что навеска тяжелой фракции содержит 1% золота, а в исходной пробе 2•10^-5% /среднее извлечение золота в тяжелую фракцию 70%/.

Таким образом предложенный способ получения и подготовки проб позволяет по сравнению с прототипом повысить качество подготовки и получения пробы для исследования за счет использования больших представительных навесок исходной пробы исследуемого объекта /более 1 кг/ и высокой степени концентрирования исследуемых компонентов применяемым новым способом сокращения пробы в аналитической навеске пробы. Кроме этого предлагаемый способ осуществляется в отличие от прототипа без применения токсичных жидкостей, значительно проще и дешевле. Он может быть реализован непосредственно в полевых условиях, где в случае поиска золота возможно проведение и оценки содержания золота в тяжелой фракции по числу знаков под микроскопом. Это позволяет вести геологу направленный поиск.

Пример 2. Если при поиске геолога интересует основной минералогический состав пробы, то после разделения представительной поисковой пробы /см. пример 1/ на тяжелую и легкую фракцию, от легкой фракции отбирают обычным способом /усреднением, сокращением пробы, делением ее на части/ представительную аналитическую пробу для исследования. Эта проба отправляется в центральную лабораторию для исследования, совместно с аналитической навеской тяжелой фракции.

Пример 3. В случае поиска полезных ископаемых, которые находятся в природе в виде самородных металлических /золото, платина и т.п./ частиц и частиц, плохо измельчаемых, качество подготовки и получения пробы для исследования можно повысить в предлагаемом способе за счет тонкого измельчения исходной пробы исследуемого объекта. В этом случае происходит отделение от частиц искомых компонентов пустой породы, разрушение сростков минералов, тонкое измельчение частиц - минералов самой породы. Все это улучшает процесс извлечения частиц исследуемых компонентов в тяжелую фракцию, получаемую в предлагаемом способе /пример 1/. Извлечение золота в этом случае, как показывают исследования, повышается до 90%. Поэтому для повышения качества подготовки и получения проб для исследования способом, изложенным в примере 1, перед взятием навески исходной пробы для исследования исходную пробу измельчают до крупности менее 0,1 мм. Далее процесс подготовки и получения аналитической навески для исследования происходит также, как это изложено в примере 1.

Измельчение исходной пробы до крупности менее 0,1 мм приводит к тому, что вес тяжелой фракции уменьшается до 20 мг, содержание золота в навеске тяжелой фракции увеличивается до 3%, а в исходной пробе до 3,3 • 10^-5%. Введение в предлагаемый способ дополнительной операции - измельчения исходной пробы до крупности менее 0,1 мм, приводит к повышению точности исследования - повышается содержание золота в исследуемом объекте с 2 • 10^-5 до 3,3 • 10^-5% за счет большего вскрытия минералов.

Изобретение предназначено для получения и подготовки твердых проб для исследования при геологических, экологических и технологических исследованиях природных и техногенных объектов. Способ включает отбор представительной навески от исходной пробы исследуемого объекта. Навеску измельчают, смешивают с жидкостью и гравитационным способом разделяют на тяжелую и легкую фракции и отбирают аналитическую навеску от фракций для исследований. Измельчают навеску до крупности менее 1 мм. Для гравитационного способа разделения представительной навески на тяжелую и легкую фракции используют наклонную подвижную рабочую поверхность с расположенными по ее краям препятствиями. В процессе классификации легкую фракцию исходного материала сливают с рабочей поверхности, а тяжелую накапливают в ее нижней части у препятствия. Способ позволяет использовать большие представительные навески исходной пробы (более 1 кг), что создает условия для повышения точности и чувствительности исследований природных и техногенных объектов.

Способ получения и подготовки твердых проб для исследования, включающий отбор представительной навески от исходной пробы исследуемого объекта, ее измельчение, смешивание с жидкостью, осуществление гравитационным способом разделения представительной навески на тяжелую и легкую фракции, отбор аналитической представительной навески от фракций для аналитических исследований, отличающийся тем, что отобранную представительную навеску от исходной пробы измельчают до крупности менее 1 мм, а для гравитационного разделения измельченной представительной навески на тяжелую и легкую фракции используют способ классификации частиц порошкового материала с использованием наклонной подвижной рабочей поверхности с расположенными по ее краям препятствиями, при котором в процессе классификации легкая фракция исходного материала сливается с рабочей поверхности, а тяжелая накапливается в ее нижней части у препятствия.