Данное предложение относится к области поиска полезных ископаемых, экологических загрязнений и может быть применено при геологических, экологических и сельскохозяйственных исследованиях.
Известен способ поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений, включающий отбор поисковой пробы, отделение от нее представительной навески, смешивание ее с жидкостью, разделение представительной навески пробы, смешанной с жидкостью, на фракции с использованием наклонной подвижной рабочей поверхности, исследования фракций с целью нахождения в них поисковых индикаторных признаков, оценку направления поиска рудного тела или экологического загрязнения по ним (Пробоотбирание и анализ благородных металлов. / Под ред. Барышникова И.Ф. М.: Металлургия, 1978, с.83).
Наиболее близким по технической сущности к данному предложению является способ поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений, включающий отбор поисковой пробы, отделение от нее представительной навески, смешивание ее с жидкостью, разделение представительной навески пробы, смешанной с жидкостью, на фракции с использованием наклонной рабочей поверхности с расположенными по ее краям препятствиями, исследования фракций с целью обнаружения в них поисковых индикаторных признаков, оценку направления поиска рудного тела или экологического загрязнения по ним (патент РФ 2155951, 7 G 01 N 1/38, 1996 г., Аполицкий В.Н. (прототип).
Недостатком известных технических решений (аналога и прототипа) является невысокое качество поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений, снижающее их надежность, правильность и скорость.
Целью предложения является повышение качества и скорости поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений.
Поставленная цель достигается за счет того, что согласно способу поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений, включающему отбор поисковой пробы, отделение от нее представительной навески, смешивание ее с жидкостью, разделение представительной навески пробы, смешанной с жидкостью, на фракции с использованием наклонной подвижной рабочей поверхности с расположенными по ее краям препятствиями, исследования фракций с целью нахождения в них поисковых индикаторных признаков, оценку направления поиска рудного тела или экологического загрязнения по ним, поисковую пробу разделяют на 4 фракции, выделяют крупную фракцию с помощью сита, тяжелую фракцию - концентрат, среднюю - хвосты и легкую, мелкую фракцию - шлам с использованием наклонной подвижной рабочей поверхности, с расположенными по ее краям препятствиями и совершающей возвратно-поступательные движения, путем накопления тяжелой фракции - концентрата на рабочей поверхности и удаления с нее легкой фракции через отверстия в препятствиях, расположенных по ее краям, сбора средней фракции в накопителе хвостов, из которого сливают верхний слой жидкости с наиболее легкими, мелкими частицами пробы в накопитель шлама, и осуществляют оценку направления поиска рудного тела или экологического загрязнения по поисковым индикаторным признакам, полученным в результате исследования фракций. Надежность, правильность оценки направления поиска повышают за счет того, что осуществляют нахождение как поисковых индикаторных признаков, так и поисковых индикаторных характеристик, рассчитанных по соотношению индикаторных признаков, для различных фракций и поисковых проб с целью оценки их изменения от пробы к пробе, включая такие характеристики как относительное изменение веса фракции, изменение содержания (количества) в них рудных, индикаторных, акцессорных, породообразующих минералов, органических веществ, изменение крупности частиц, характерных сростков минералов, внешнего вида поисковых проб и их фракций. Скорость и надежность оценки направления поиска повышается, когда в качестве поисковой индикаторной характеристики используют относительное изменение количества и крупности магнетита в концентрате, когда в качестве поисковой индикаторной характеристики используют относительное изменение количества и крупности минералов, в состав которых входит кислород и сера, когда производят измельчение крупной фракции и проводят ее дополнительное исследование с целью выявления в ней поисковых индикаторных признаков, в случае, когда величину представительной навески берут более 50 г, когда производят отбор поисковой пробы из почвенных слоев и рыхлых отложений, расположенных на разной глубине, при этом оценку направления поиска осуществляют с учетом соотношения индикаторных признаков и характеристик, полученных при исследовании проб, взятых с разной глубины, когда ведут поиск полезных ископаемых и экологических загрязнений с использованием отбора пробы из слоев почвы, которые выбирают на основании исследовании проб, взятых с различной глубины, когда в процессе получения 4-х фракций частицы поисковой пробы измельчают до крупности менее 1 мм, а при поиске благородных металлов измельчают до крупности менее 0,1 мм, а также когда дополнительно разделяют полученные фракции с использованием наклонной подвижной рабочей поверхности с расположенными по ее краям препятствиями, что позволяет более надежно обнаруживать индикаторные минералы и повысить качество поиска. Ускоренное выявление направления поиска, например, в полевых условиях рационально осуществлять по отдельным индикаторным характеристикам с применением наиболее простых методов исследования с использованием микроскопа и взвешивания фракций на весах. Качество поиска повышается, когда при оценке направления поиска используют соотношение индикаторных поисковых характеристик, полученных при исследовании концентратов поисковых проб, взятых с различной глубины, а также когда направление поиска определяют с использованием процентного массового соотношения (выходов) сухих фракций относительно общей массы исследуемой навески пробы и с использованием поисковых индикаторных характеристик, рассчитанных по данным о содержании химических элементов во фракциях и пробе, и когда поиск проводят с использованием поисковых индикаторных характеристик, которые рассчитывают по данным о содержании минералов во фракциях и пробе. Для ускорения поиска в ряде случаев рационально проводить исследования не всех полученных фракций. Рациональным является определение направления поиска по соотношению положительных поисковых индикаторных характеристик, указывающих на близость рудного тела или эпицентра загрязнения, и отрицательных поисковых индикаторных характеристик, указывающих на удаление от них.
Сущность предлагаемого способа.
Поиск полезных ископаемых и экологических загрязнений заключается в отборе поисковых проб от исследуемого участка местности, выявлении поисковых индикаторных признаков и характеристик в результате исследования проб с использованием инерционно-динамического способа разделения каждой пробы на 4 фракции (крупную, тяжелую, среднюю и легкую) и последующей оценке по полученным поисковым индикаторным характеристикам направления поиска с целью нахождения рудного тела или экологического загрязнения. В случае осуществления поиска россыпных месторождений и поверхностных экологических загрязнений отбор поисковых проб ведется из верхних слоев почвы, при поиске коренных месторождений отбор поисковых проб может происходить из более глубоких слоев.
Для обнаружения и оценки поисковых индикаторных характеристик наиболее интересным является разделение поисковых проб на фракции по удельному весу (плотности) и крупности частиц-зерен пробы. В случае осуществления поиска по почвенному слою для сохранения природных признаков зерен (их формы, сростков минералов и т.п.) поисковые пробы не подвергаются измельчению. После отбора представительной навески порошковой поисковой пробы ее смешивают с жидкостью (водой) и дезинтегрируют ее зерна, например, с использованием резинового пестика, отделяют крупную фракцию (более 0,5 мм), например, с помощью сита, далее оставшаяся часть пробы с жидкостью подвергаются инерционно-динамическому способу разделения частиц по удельному весу. Для этого ее направляют на верхнюю часть рабочей наклонной поверхности с расположенными по ее краям препятствиями (например, наклонный сужающийся желоб с поперечным препятствием в его нижней части), совершающей возвратно-поступательные движения. При этих условиях зерна порошковой пробы, имеющие относительно большую плотность и вес, задерживаются на рабочей поверхности, образуя тяжелую фракцию (концентрат), а наиболее легкие частицы пробы через отверстия, расположенные в верхних частях препятствий, находящихся по краям рабочей поверхности, сливаются в накопитель средней фракции (хвостов). Далее верхняя часть жидкости с наиболее легкими, мелкими частицами пробы выливается через отверстие из накопителя хвостов с выбранной скоростью в накопитель шлама. Таким образом происходит разделение поисковой пробы на четыре фракции: крупную, тяжелую (концентрат), среднюю (хвосты) и наиболее легкую, мелкую фракцию (шлам). Минералогический состав, распределение по крупности, их вид, вес фракций, их изменение от пробы к пробе позволяет получить важную информацию о исследуемом геологическом объекте, процессах, условиях образования его, о изменениях условий роста минеральных частиц и их ассоциаций, дает возможность находить некоторые поисковые индикаторные признаки поисковых проб и оценивать по их изменению положительные и отрицательные поисковые индикаторные характеристики, позволяющие определить направление поиска рудного тела или экологического загрязнения. Тяжелая фракция (концентрат), полученная в результате инерционно-динамического способа разделения частиц пробы по удельному весу, накопления (концентрирования) частиц пробы в малом объеме, имеющих относительно большую плотность, позволяет уверенно обнаруживать индикаторные, акцессорные, рудные минералы при их содержания менее 0,0n%. Последние обстоятельства позволяют более глубоко изучить поисковые пробы и обнаружить важные поисковые индикаторные признаки, а значит, и определить наиболее важные поисковые характеристики для оценки направления поиска. Средняя фракция (хвосты) дает информацию о породообразующих минералах, а наиболее легкая (шлам) - о степени воздействия внешних и внутренних условий на развитие формирования исследуемого геологического объекта. Их исследование позволяет получить дополнительную информацию, новые поисковые индикаторные признаки и характеристики для оценки направления поиска. С приближением поиска к рудному телу часто количество шлама уменьшается, изменяется его цвет, а количество крупной фракции увеличивается, возрастает и максимальная крупность частиц этой фракции, соотношение этих изменений могут служить хорошими поисковыми индикаторными характеристиками.
Стандартный подход к получению фракций и оценке индикаторных характеристик фракций позволяет выбрать общий подход к осуществлению проведения геологического поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений. Совместный общий анализ поисковых индикаторных характеристик, полученных при исследовании каждой из фракций различных проб, позволяет более надежно находить направление поиска рудного тела или экологического загрязнения. В зависимости от решаемых задач, имеющихся условий и возможностей исполнителей поиск может осуществляться на различном уровне, при этом возможно выявление не всех индикаторных характеристик фракций и исследование лишь отдельных фракций, получаемых стандартным методом. При оценке индикаторных характеристик в полевых условиях, когда имеются ограничения в аппаратурных возможностях и времени, рациональна оценка лишь отдельных индикаторных характеристик с использованием весов, сит, микроскопа и постоянного магнита. Простой и быстрый способ выделения магнетита из порошкового материала с помощью магнита и связь данных о числе его зерен или его содержании, крупности и внешнем виде магнетита во фракциях с проявлением рудного тела на местности дают основания использовать этот минерал в качестве одного из наиболее важных индикаторных минералов при поиске полезных ископаемых. Рациональным является выявление известных поисковых индикаторных характеристик типа содержание, внешний вид акцессорных, рудных, сульфидных и других минералов во фракциях. Для упрощения обнаружения индикаторных минералов в ряде случаев, например при больших количествах концентрата, накапливающегося на рабочей поверхности, рационально разделять его дополнительно с помощью наклонной подвижной рабочей поверхности на тяжелую (концентрат) и легкую (промпродукт), а в случае большого числа невскрытых, крупных зерен в пробе или фракции исследования монолитного материала (например, керна) они должны измельчаться до крупности менее 1 мм. При поиске благородных металлов рационально измельчение до менее 0,1 мм. Так как рудное тело может располагаться на различной глубине от поверхности земли, то интересным является в качестве поисковой индикаторной характеристики использовать соотношение индикаторных характеристик, полученных при исследовании различных фракций поисковых проб, взятых с различной глубины. Это соотношение особую важность приобретает в случае поиска экологических загрязнений, оно позволяет отличить поверхностные загрязнения от рудного тела, расположенного на глубине. При более глубоких исследованиях фракций в стационарных условиях и экономических возможностях круг индикаторных характеристик может быть расширен, проведена оценка элементного и минералогического состава поисковых проб. В ряде случаев, когда общая масса фракции велика, а количество зерен индикаторных минералов в ней мало, ее дополнительно разделяют на тяжелую и легкую фракции с помощью инерционно-динамического способа разделения, что позволяет вести более надежный поиск. Оценка направления поиска упрощается, если поисковые индикаторные характеристики имеют знак плюс, когда относительное изменение поисковых признаков сравниваемых проб отвечает условию приближения к рудному телу, а знак минус, когда оно указывает на удаление от него. Последнее дает возможность дополнительно получать суммарную поисковую индикаторную характеристику, упрощающую нахождение направления поиска.
Примеры конкретной реализации предлагаемого способа.
Задача 1. Осуществить поиск полезных ископаемых и экологических загрязнений после предварительного геологического исследования местности путем взятия поисковых проб из почвенного слоя (горизонт В) в полевых условиях. Ориентировка поисковых профилей субмеридиональная. За день было отобрано от середины первого профиля в северном и южном направлении по 10 проб через 20 м. Необходимо определить последующее направление поиска.
Пример 1. В распоряжении полевой лаборатории имеются весы, микроскоп-бинокуляр, сита, постоянный магнит, позволяющий выделять магнитные и слабомагнитные зерна пробы. Пробу сушат и отбирают от нее представительную навеску массой Рн=200 г.
Для разделения зерен поисковой пробы на 4 фракции по удельному весу и крупности используют установку (патент РФ 2085295, 1995 г.), состоящую из наклонного сужающегося желоба с поперечной перегородкой, расположенной в его нижней части, и отверстиями, расположенными в боковых стенках желоба у его поперечной перегородки, совершающего возвратно-поступательные движения с отрицательными ускорениями. Перед разделением пробы на фракции от нее отбирают представительную навеску 200 г, эту навеску пробы замачивают в воде, а ее частицы дезинтегрируются (например, с использованием резинового пестика) без нарушения природной формы зерен поисковой пробы. После чего частицы пробы, смешанные с водой 1:3 (пульпа), равномерно подаются через сито 0,5 мм в верхнюю часть наклонного сужающегося желоба, совершающего возвратно-поступательные движения. Пульпа, сбегая вниз, за счет действия на частицы динамического потока жидкости, инерционных сил, действующих на частицы пробы при возвратно-поступательном движении желоба, и гравитационных сил, расслаивается - тяжелая ее часть оказывается вблизи дна желоба у поперечной перегородки, легкая за счет движения воды вниз и возвратно-поступательного движения желоба через отверстия в боковых стенках желоба выливается из него в накопитель хвостов. Накопитель хвостов имеет отверстие в верхней части его боковой стенки, через которое верхний слой воды с наиболее легкой, мелкой частью частиц исследуемой пробы сливается в накопитель шлама, где происходит его накопление и отстаивание. Таким образом после окончания подачи пробы в установку проба разделяется на 4 фракции: 1-я фракция (крупная фракция) сосредотачивается на сетке, через которую проба, смешанная с водой, попадает в верхнюю часть желоба, 2-я фракция (концентрат) находится в нижней части желоба, 3-я фракция (хвосты) оказывается в накопителе хвостов, а 4-я фракция (шлам) - в накопителе шлама. Далее от фракций отделяют воду, сушат и взвешивают. По указанной схеме производятся разделение на фракции всех имеющихся поисковых проб. В нашем случае взвешивание показало, что вес фракций различных проб существенно меняется (см. табл.1). После взвешивания фракций осуществляют их исследование с использованием сит и микроскопа, производят оценку присутствия индикаторных минералов, текстурно-структурных характеристик, морфологии зерен минералов и их сростков, магнитные свойства зерен. Исследования показали наличие зерен магнетита в тяжелой фракции (концентрате), зерна магнетита легко выделяются из фракций магнитом и просто диагностируются под микроскопом.
Из табл. 1 видно, что в первый день поиска содержание магнетита в концентрате и вес крупной фракции несколько возрастает в южном направлении, одновременно при движении на север в концентрате наблюдается появление и нарастание числа мелких частиц (менее 0.1 мм), имеющих зеленоватую окраску. Необходимо выбрать направление поиска на следующий день. Решение - необходимо последующее движение поиска на юг и на север.
Последующее взятие партии проб в южном и северном направлениях и их исследование (см. табл.2) показало, что характер поведения поисковых индикаторных характеристик не изменился. По-прежнему в южную сторону идет нарастание количества зерен магнетита, при этом появились частицы, похожие на сульфидные минералы, а в северную сторону поиска возрастает количество и наблюдается некоторый рост крупности зерен минерала зеленоватого цвета, при этом количество магнетита в северную сторону существенно падает. Выбор правильного направления поиска осложнен.
Можно предположить, что присутствие в поисковых пробах зеленоватого минерала связано с поверхностным экологическим техногенным загрязнением. Для выяснения этого предположения проведено взятие поисковых проб при последующем поиске в южном и северном направлениях и с различной глубины (с поверхности и с глубины 40 см). Таким образом, используются более информативные слои почвы. Исследования третьей партии поисковых проб четко показали, что на глубине 40 см в обоих направлениях зеленоватый минерал во фракциях отсутствует, при этом в поверхностном слое количество зерен зеленоватого минерала на север еще больше возрастает, а на юг - уменьшается. В южную сторону количество магнетита и сульфидных минералов как в поверхностном слое, так и на глубине 40 см возрастает. Есть основания предполагать, что увеличение в северную сторону происходит за счет техногенного загрязнения. На основании этого выносится решение проводить вначале поиск рудного тела в южном направлении по почвенному горизонту В до выхода на фоновый участок, считая наиболее важными индикаторными признаками и характеристиками в нем нарастание количества зерен магнетита и других рудных минералов в тяжелой фракции, уменьшение веса легкой фракции по отношению к весу исследуемой исходной навески поисковой пробы, возрастание веса и крупности крупной фракции. После завершения всего объема профильного опробования было обнаружено поверхностное железорудное проявление скарнового типа. В процессе поиска с приближением к рудопроявлению количество шламовой фракции уменьшалось, а цвет ее изменялся от серого до бурого, что связано с увеличением количества гидроокислов железа, одновременно с этим увеличивался вес крупной фракции, возрастали размеры ее частиц. Соотношение весов или выходов легкой и крупной фракции являлся важной поисковой индикаторной характеристикой при определении правильного направления дальнейшего поиска. В центре рудопроявления в концентрате при его дополнительном разделении на тяжелую и легкую фракции с помощью используемой установки для осуществления инерционно-динамического разделения на фракции обнаружились единичные зерна самородного золота. Для более надежного подтверждения обнаруженного из предполагаемого эпицентра рудного тела были взяты дополнительные поисковые пробы, а при разделениях их на фракции использовались относительно большие представительные навески в 1 кГ, которые были измельчены до крупности менее 0,1 мм с целью вскрытия в них частиц тонкого золота. Исследования позволили откорректировать положение эпицентра рудного тела и обнаружить наличие большого количества мелкого золота. Более глубокие исследования фракций поисковых проб в стационарных условиях с определением элементного и минералогического состава фракций позволяет более точно определить направление поиска для детального изучения рудопроявления. Таким образом, использование предложенного способа поиска позволяет с помошью разделения представительных навесок поисковых проб инерционно-динамическим способом на 4 фракции - крупную, тяжелую (концентрат), среднюю (хвосты) и легкую (шлам), получения относительных информативных индикаторных характеристик, которые с помощью известных аналогов и прототипа не выявляются, относительно быстро и надежно обнаружить проявление рудного тела.
Так как в задачу экспедиции входил поиск и экологических загрязнений, то после завершения предварительных работ по поиску рудопроявления был продолжен поиск эпицентра экологического загрязнения в северную сторону от первоначального направления поиска. В результате проведенных работ по поиску этого эпицентра на расстоянии 20 км по нарастанию количества и крупности зеленоватого минерала в концентрате (тяжелой фракции) и сопутствующих ему характерных мелких зерен кальцита и других легких минералов в легкой (шламовой) фракции было обнаружен район предполагаемого экологического загрязнения. В эпицентре загрязнения крупность зерен серого минерала и кальцита достигала более 0,3 мм. Анализ поисковых проб в стационарных условиях показал, что зерна зеленоватого минерала являются продуктом переработки бериллиеносных руд на горно-металлургическом комбинате, расположенном в 100 км от места поиска.
Задача 2. Необходимо выявить рудное тело коренного месторождения, обнаруженного в примере 1, с использованием поисково-разведочного бурения.
Поиск ведется аналогично примеру 1, особенностью его является отбор поисковых проб по керну скважин в виде монолитных образцов. Поэтому пред взятием представительной навески поисковой пробы ее измельчают. Как и в случае примера 1, направление поиска коренного месторождения может оцениваться в полевых условиях, если в распоряжении имеется установка для дробления и измельчения поисковых проб.
Процесс разделения поисковых проб на 4 фракции и оценка поисковых индикаторных характеристик фракций и в целом пробы подобны процессу, изложенному в примере 1. В случае монолитных поисковых проб роль индикаторных характеристик, связанных с внешним природным видом зерен, полученным после их измельчения, уменьшается. Особую роль в оценке направления поиска рудного тела коренного месторождения играют сравнительные поисковые индикаторные характеристики латерального и вертикального направления поиска.
Опробование по скважинам проводилось поинтервально (интервал 1 м) до глубины 50 м, на первом участке площади показало, что относительные индикаторные характеристики проб, взятых с различной глубины и по разным профилям, контрастно меняются как в положительную, так и отрицательную стороны. В то же время наблюдается явная закономерность проявления оруденения по суммарному положительному знаку поисковых индикаторных характеристик в юго-западном направлении от начального направления поиска. Особенно сильно это проявляется по уменьшению поисковой индикаторной характеристике - относительному выходу шламовой фракции (отношению веса шламовой фракции к исходной навеске пробы) рядом расположенных скважин. Одновременно с этим в поисковых пробах, взятых в юго-западном направлении, уменьшается количество породообразующего минерала кальцита, который имеет относительно низкую прочность. В этом направлении поиска по глубине начинает увеличиваться число сростков и численность гипогенных минеральных фаз (появление сульфидов), возрастает число зерен рудных минералов и относительный вес тяжелой фракции. Далее проводят бурение в юго-западном направлении с последующим оконтуриванием перспективных рудных зон, оценивая направления поиска в первую очередь по суммарному положительному знаку поисковых индикаторных характеристик. Во время оконтуривания перспективных зон в северном направлении в случае взятия поисковых проб с глубины 20 и более метров после их разделения на фракции на поверхности воды в накопителе шлама были обнаружены тонкие пленки органической жидкости, которые дали основание предполагать наличие в этом регионе проявления месторождения углеводородного сырья.
Таким образом, предлагаемый способ поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений за счет разделения поисковых проб более чем на две фракции и использование новых поисковых индикаторных признаков этих фракций и новых поисковых индикаторных характеристик при оценке направления поиска рудного тела и экологического загрязнения позволяет повысить качество, надежность и скорость поиска различного типа месторождений и экологических загрязнений.
Изобретение относится к области поиска полезных ископаемых, экологических загрязнений и может быть использовано при геологических, экологических и сельскохозяйственных исследованиях. В способе поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений отбирают поисковую пробу, отделяют от нее представительную навеску, смешивают ее с жидкостью, разделяют представительную навеску пробы, смешанной с жидкостью, на фракции с использованием наклонной подвижной рабочей поверхности с расположенными по ее краям препятствиями. В способе исследуют фракции с целью нахождения в них поисковых индикаторных признаков, оценивают направление поиска рудного тела или экологического загрязнения по ним. В способе поисковую пробу разделяют на 4 фракции. Выделяют крупную фракцию с помощью сита, тяжелую фракцию - концентрат, среднюю - хвосты и легкую, мелкую фракцию - шлам с использованием наклонной подвижной рабочей поверхности, с расположенными по ее краям препятствиями и совершающей возвратно-поступательные движения, путем накопления тяжелой фракции - концентрата на рабочей поверхности и удаления с нее легкой фракции через отверстия в препятствиях, расположенных по ее краям. Осуществляют сбор средней фракции в накопителе хвостов, из которого сливают верхний слой жидкости с наиболее легкими, мелкими частицами пробы в накопитель шлама. Осуществляют оценку направления поиска рудного тела или экологического загрязнения по поисковым индикаторным признакам, полученным в результате исследования фракций. Способ позволяет повысить качество и скорость поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений. 17 з.п. ф-лы, 2 табл.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ И ПОДГОТОВКИ ТВЕРДЫХ ПРОБ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ | 1996 |
|
RU2155951C2 |
БАРЫШНИКОВ И.Ф | |||
Пробоотбирание и анализ благородных металлов | |||
- М.: Металлургия, 1978, с.83-84 | |||
Способ подготовки золотосодержащих проб для анализа | 1980 |
|
SU920440A1 |
Авторы
Даты
2003-10-27—Публикация
2002-02-20—Подача