СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАЛОВОГО МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА ТЯЖЕЛЫХ ФРАКЦИЙ ПОРОД Российский патент 2009 года по МПК G01N21/00 G01N27/00 

Изобретение относится к анализу тяжелых фракций горных пород по минеральному составу и позволяет снизить трудоемкость и обеспечить одинаковую точность определения по всем размерным фракциям валового минерального состава тяжелых фракций горных пород.

Известен способ определения валового петрографического состава галечников и валунов, включающий отбор крупнообъемной пробы, рассев ее на размерные фракции, отбор обломков-сколов каждой из фракций и петрографический анализ этих обломков. Согласно способу-аналогу обломки-сколы отбирают в каждой размерной фракции с размером 1-3 см в количестве, пропорциональном массе этой фракции в пробе (а.с. СССР №1270702, МПК G01N 33/42, бюл. изобр. №42, 1986 г.).

Недостатками способа-аналога является трудоемкость процесса, невозможность определения валового минерального состава тяжелых фракций пород.

В качестве прототипа предлагаемому способу ближе всего соответствует рассмотренный В.А.Новиковым (Новиков В.А. Типизация и унификация методов минералогических анализов шлихов и рыхлых пород Тр. ЦГИГРИ, вып.94, М., 1970, 87 с. Полные количественные анализы, с.36) способ полного анализа всех присутствующих в пробе минералов, когда в пределах некоторых групп минералов (гранаты, пироксены, амфиболы, турмалины) точного определения минералов не производится. По количественным показателям это ближе всего способ полного количественного анализа - метода петрографов-осадочников (Новиков, 1970). Способ включает рассев на 3-5 и более ситах, деление в тяжелых жидкостях, магнитную сепарацию, подсчет в каждом размерном классе 500-1000 зерен минералов с использованием бинокуляра и микроскопа, вычисление средневзвешенного содержания в пробе. Если не сделана поправка на средний вес зерна и форму зерен минералов, то содержание определяется не в весовых процентах, а в условных числовых характеристиках, которые могут быть использованы для выводов геологического характера. Такие содержания А.А.Кухаренко называет объемно-весовыми процентами.

Недостатками способа-прототипа является трудоемкость процесса, невозможность получить одинаковую точность определения по всем размерным фракциям валового минерального состава тяжелых фракций за короткое время.

Задачей создания изобретения является снижение трудоемкости процесса и обеспечение одинаковой точности определения по всем размерным фракциям валового минерального состава тяжелых фракций.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как способ определения валового минерального состава тяжелых фракций пород, включающий в поле отбор пробы, в лаборатории дробление навески (для сцементированных разностей), разделение ее в тяжелой жидкости, рассев на узкоразмерные фракции, например на 3-10 фракций, магнитную и электромагнттную сепарацию, определение массы фракций в процентах, и отличительных существенных признаков, таких как оптическое определение валовых содержаний минералов осуществляют в «дорожках» зерен каждой размерной фракции с подсчетом минералов по количеству зерен минералов, пропорционально массе в процентах изучаемой узкоразмерной фракции в пробе, затем минералы, извлеченные из «дорожки», подвергают воздействию магнита и электромагнита, количество одинаковых минералов разной крупности суммируют, полученный результат выражают в 100%, что соответствует валовому содержанию минералов в пробе.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат: снижение трудоемкости, материальных затрат и обеспечение одинаковой точности анализа в каждой фракции.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ имеет следующие преимущества. Первое преимущество - уменьшается число анализируемых зерен (2500 до 500 и др.); второе преимущество - устраняется операция вычисления средневзвешенного содержания, применяемая по традиционной методике анализа; третье преимущество - упрощается магнитная и электромагнитная сепарация; четвертое преимущество - снижаются затраты высококвалифицированного труда минералога (анализ 500 зерен вместо 2500); пятое преимущество - повышается общая производительность труда. При наличии в пробе минералов с аномальной формой (слюды) и плотностью (более 5) в количестве нескольких процентов вводится пересчетный коэффициент на форму и плотность минералов, уменьшающий ошибку анализа.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. В полевых условиях отбирают пробу горных пород массой 100-500 г. В лабораторных условиях берут навеску 20-50 г (для пород, где ожидается большой выход тяжелой фракции) или 100-300 г (для пород, бедных тяжелыми минералами). Сцементированные породы дробят. В тяжелой жидкости выделяют тяжелую фракцию, отфильтровывают, промывают в спирте, высушивают, рассевают на узкоразмерные фракции (3 и более), определяют массу каждой фракции, вычисляют гранулометрический состав тяжелой фракции (%), в зависимости от планируемой точности выбирают число анализируемых зерен для всего анализа (суммарно всех фракций) - 500-1000. Анализ фракций выполняется под бинокуляром с использованием дорожек минералов. Из каждой узкоразмерной фракции (дорожки) отбирают число зерен, пропорциональное процентному содержанию данной размерной фракции в общей массе тяжелой фракции. Выбранные из дорожки минералы на стекле под бинокуляром подвергают воздействию микромагнита и микроэлектромагнита для более достоверного определения минералов. Зерна одноименных минералов суммируют. При анализе по 500 зернам (точность анализа 0.2%) их число в сумме должно составить 500. Предлагаемый метод при изучении по 5 узкоразмерным фракциям уменьшает число зерен в анализируемой пробе в 5 раз (с 2500 зерен по традиционной методике до 500 по предлагаемой).

Эксперимент. Выполнен минералогический анализ разновозрастных пород (Q, N, K, O) по традиционной методике (прототип, принятый за эталон) с вычислением средневзвешенного (СВ) содержания по 4-5 размерным фракциям (в границах 0.5-0.05 мм) и подсчете в каждой пробе 2000-2500 зерен (по 500 зерен на фракцию) и предлагаемым экспресс-методом (ЭМ) по этим же фракциям, но всего 500 зерен минералов в пробе. Вычислена относительная суммарная погрешность анализа (Δ) пробы, которая обычно не превышала 10%, при высоком содержании одного минерала (60-80%) в пробе она приближалась к 5%, а при большом числе минералов с низкими содержаяиями погрешность превышала 10%, что объясняется прежде всего ошибкой выборки.

Примеры. Ср. Азия, г.Навои (К): лимонит - 3.9 (СВ) и 3.0 (ЭМ), ильменит - 13.8(14.1), турмалин - 2.4(2.4), эпидот 16.2(17.8), рутил - 3.5 (4.0), лейкоксен - 51.7(49.2), сфен - 0.2(0.2), циркон - 1.6(1.5), слюда - 5.4(5.8), прочие - 1.4(2.0) Δ=7.1.

Аналогичные результаты получены по другим геологическим объектам, приведем результаты погрешностей (Δ) анализа. Свердловская область, р.Пышма, аллювий (Q), Δ=8.2; Башкирия, кварцито-песчаник (О), Δ=8.8; Кольский полуостров, аллювий (Q), Δ=5.4; Таджикистан, аллювий (Q), Δ=4.3; Оренбуржье, аллювий (К), среднее из 12 проб, Δ=7.1; Полярный Урал, р. Манья, аллювий (Q), среднее из 5 проб - Δ=12.4; Казахстан, прибрежно-морская россыпь (N), ср. из 3 проб, Δ=9.4 (традиционная методика выполнена по другой схеме и включала 16000 зерен) в пробе.

Способ найдет применение: для корреляции осадков, их геохимического и геологического изучения, анализа технологических проб россыпей, при геометро-химическом пересчете минерального состава тяжелых фракций на химический состав. Тяжелые минералы изверженных, метаморфических пород могут изучаться после дробления.

Предлагаемый способ за счет уменьшения трудоемкости позволяет широко использовать минералогический анализ в геологической практике, метод найдет массовое применение. Производительность труда минералога увеличивается в 3-5 раз. Информация об объекте исследования становится более объективной при сравнении с анализом по шлихам или одной размерной фракции.

Хотя настоящее изобретение описано посредством примеров его выполнения, объем данного изобретения не ограничивается этими примерами, но определяется лишь формулой изобретения с учетом возможных эквивалентов.

Использование: для определения валового минерального состава тяжелых фракций пород. Сущность: заключается в том, что осуществляют отбор пробы, дробление навески, разделение ее в тяжелой жидкости, рассев на узкоразмерные фракции, например на 3-10 фракций, магнитную и электромагнитную сепарацию и определение массы фракций в процентах, после чего осуществляют оптическое определение валовых содержаний минералов в «дорожках» зерен каждой размерной фракции с подсчетом минералов по количеству зерен минералов, пропорционально массе в процентах изучаемой узкоразмерной фракции в пробе, затем минералы, извлеченные из «дорожки», подвергают воздействию магнита и электромагнита, количество одинаковых минералов разной крупности суммируют, полученный результат выражают в 100%, что соответствует валовому содержанию минералов в пробе. Технический результат: обеспечение одинаковой точности определения по всем размерным фракциям валового минерального состава тяжелых фракций.

Способ определения валового минерального состава тяжелых фракций пород, включающий в поле отбор пробы, в лаборатории дробление навески (для сцементированных разностей), разделение ее в тяжелой жидкости, рассев на узкоразмерные фракции, например на 3-10 фракций, магнитную и электромагнитную сепарацию и определение массы фракций в процентах, отличающийся тем, что оптическое определение валовых содержаний минералов осуществляют в «дорожках» зерен каждой размерной фракции с подсчетом минералов по количеству зерен минералов пропорционально массе в процентах изучаемой узкоразмерной фракции в пробе, затем минералы, извлеченные из «дорожки», подвергают воздействию магнита и электромагнита, количество одинаковых минералов разной крупности суммируют, полученный результат выражают в 100%, что соответствует валовому содержанию минералов в пробе.