Способ определения минерального состава рудных месторождений Советский патент 1978 года по МПК G01V3/00 

J6 вание Метод частичного извлечения металла (ЧИМ). По этому способу положительный полюс источника тока мощностью в единицы - десятки киловатт подключают проводами через скВажнны или горные выработки непосредственно к рудному телу. Осуществляется анодное растворение проводящих ток сульфидных руд постоянным, достаточно сильным, электрическим током. Образовавшиеся ионы тяжелых металлов руд тем же током перемешаются по направлению текущего электрического тока в сторону отрицательных заземлений, образуя ореолы тяжелых метал лов вокруг рудного тела. В качестве отрицательных заземлений, подключенных к отрицательному полюсу источника тока, используются описанные выше заземления - елементоприемники. В заземлениях-элем ентоприемниках осуществляется одновременное с растворением рудного тела и образованием ореола металлов из влечение и накопление ионов тяжелых металлов от тела тем же электрическим током в течение некоторого времени. Затем при помощи химического или спектрального анализа содержимого влементоприемников определяют состав и количество извлеченных ионов и по ним оценивают минеральный состав руд. Этот способ имеет следующие недостатки:низкая производительность работ, обу словлена малой скоростью движения ионов тяжелых металлов под воздействием електрического поля в горных породах. Образование ореола тяжелых металлов вокруг рудного тела и его распространение начинается только после включения тока и происходит только во время прохождения тока, т.е. непосредственно в процессе работы. Поскольку скорость дв жения ионов металлов в горных породах, по опыту, составляет первые сантиметры в час в электрическом поле волнг/см, время работы при непрерывном пропуска нии тока от источника мощностью 20 кВ составляет, по опыту, несколько десятков дней при глубине верхней кромки рудного тела 10 м. С увеличением глубины залегания рудного тела время работы увеличивается; дороговизна работ, так как для орга низации анодного растворения рудных скоплений,перемещения и извлечения оре-ал ионов металлов необходимо использовать мошные источники тока - передвижные O лектроста шии с обслуживающим пероналом в течение нескольких десятков уток непрерывно; технические трудности организации работ, так как для осуществления анодного растворения рудного тела необходимо иметь доступные для работы и размещения высоковольтных питающих линий скважины или горные выработки, вскрывающие рудное тело, что не всегда возможно по техническим причинам (завалы) или по требованиям техники безопасности. Целью изобретения является ускорение и удешевление работ по оценке состава рудных скоплений путем использования блуждающих промышленных токов. Цель достигается тем, что по предлагаемому способу на исследуемой плошади определяют участки с экстремальными: значениями разных знаков потенциалов поля этих токов, например, путем изме- рения разности потенциалов поля блуждающих токов двух измерительных линий, одна из которых неподвижна, а другую перемешакуг по исследуемой плошадн и устанавливают на этих участках заземления - элементоприемники, выдерживают соединенными в течение времени, достаточного для накопления в них ионов рудных элементов, В качестве тока, осуществляющего анодное растворение рудных скоплений и перенос ионов металлов в ореоле, служит ток, теряемый в окружающее пространство электроустановками железных дорог рудников. Эти установки имеют мощности в сотни киловатт и обеспечиваю в окружающих рудник горных породах появление электрических полей положительного и отрицательного знаков, по напряженности на порядок более высоких, чем поля, достигаемые, при помощи специальных геофизических электроразведочных станций. Структура электрического поля во вмещающей среде определяется морфологией рудных скоплений. Она аналогична структуре поля двухполюсника (с осложнениями, связанными с морфологией рудных тел), что обеспечивает протекание тока через рудные скопления вокруг месторождения, как непосредственно с последним связанные, так и близлежащие, а также анодное растворение руд в местах, где ток вытекает из рудных скоплений. Очевидно, что такое растворение рул током протекает непрерывно в течение деятельности рудника с момента его вст пления в строй, т.е. в течение многих лет. Слепователыю, к момеЕлу начала работ по оценке состава рудных скоплений, установлегшых электроразведкой на флангах такого рудника, во вме- щающей среде вокруг рудньк скоплений уже имеется готовый ореол ионов металлов того же состава, что н рудное скопление. Перенос ионов металлов и, следовательно, их концентрации в влек- трическом поле протекает со скоростью, пропорциональной напряженности поля, В местах, где электрическое поле от блуж дающих токов , создаваемых електроуста новками рудника, наиболее интенсивно, будет наблюдаться наибольшая когшентра ция ионов в ореоле. По методу блужла™ юших токов можно определить те участки вокруг известных н искомых рудных тел данного месторо; дения, разраба тываемого рудником, где есть экстремумы интенсивности электрического поля блуждающих токов. Из теории электроразведки известно, что экстремумы ин) генсивности электрического поля блуждающих токов наблюдаются на поверхности земли на участках, ближе всего расположенных к рудным телам и другим проводникам тока. Таким образом, участки экстремумов поля - те особые точки исследуемого участка, где, вопервых, можно ож1шать открытие еще не разведанных рудных скопленихТ; (соста которых подлежит определению, во избежание излишних затрат дорогостоящего бурения на их разведку), во-вторых, где интенсивность тяжелых металлов будет наибольшей и, в-третьих, где по линиям проводов, соединяющих через со ответствующие зaзe meния экстремумы электрического поля разного знака, по- течет Возможно больший электрический ток, который можно использовать для извл чения ионов тяжелых металлов из ореола в заземления-элементоприемннки для после- дующего анализа содержимог-о с целью определения элементного состава металлов из ореола и рудных тел на участке данного экстремума. Оценка состава рудных скоплений осуществляется по Предлагаемому способу следующим образом. На исследуемой площади, на которой предполагается наличие рудных скоплений, состав коаорьгх подлежит определению, предварительно отыскива от участки с экстремальными значениями потенциалов поля бпуждаюших промышленных то коп . нз:ч еро11нй мгчювенных знячоЯНН разностей noTeimiianoB поля блуждающих токов на дпух измер1стельньгх лики ях, одна из которых неподвижна, а другая перемешается по всей изучаемой Tinoiuarui, и отыскания тех точек участка, на которых отношение одновременно из- : ;ре Я1ь;х разностей потенциалов на подвижной ,икпн по отношению к неподвижной макси алыюе. На каждом из экстремальных участков ус-танавлм&ают в земле один или нес- рсатько азземленнн: на у.астках с отри- иательи, епоком поля блуждающих промышле1а1ых токов - вышеупомянутые заземлекШ-элементоприемннки с раствором кисгюго еяектролнта, на участках с положительным знаком - такие же или металлические (железные) заземления. Мыотож 1ль 1ык И проводами соединя- ют межпу собой попарно или группами заземления, расположекные на участках екстремут.юв с разноименными знаками потегшиалов ноля блуждающих промыщлепных токов, выбирая заземления или их грчтты так, чтобы между соседними грур.ами оказались возможно . большие раоностп поте щпалов Поля блуждаюшнх ггоомышлеипьг ; токов.Разность потенпна- .;ОЗ ме:кду двумя pa3UosiN;eHffb MH экстремумами поля блркдаю1цнх токов испол1 зуется в такоч- случае как электродвижущая сила для возбуждения протекания электрического тока между заземлениями, соед 1менными проволаьш. Установленные и соедитюнные между собой заземления периодически, через 2-.-3 ч в тгеченне всего срока работы, попивают растворами электролитов, тем самым обеспечивают и поддерживают возможно меньшее сопротивление электрическому току в цепи заземлений. Участки почвы в рб1дкусе до метра вокруг каждого заземления, установленного в точке, со- отБйтствутощей экстремуму поля блуж- дающих токов отрицато-тьного знака, поливают нормальным раствором азотной кислоты (нлн соляной кислоты), а у заземлений, установленных в точках, соответст& тоших BKCTpeMyNtaM поля положительного знака - раствором поваренной соли ши слабым раствором щелочей. Такая полиьк/ч снижает переходное сопротивление чЗазсмленнй, препятствует обра- зован11Ю нерастэзоримых соединений ионов металлов, которые необходимо извлечь из ореола Б заземлеш я - элемен гоприемни- ки, и препятствует поляризации заземле- НИИ прот€ кпюи1чм по ним током и высыханию почвы викруг оазсмлеиий под действием электропсмпса. Установленные електроприемники выдерживают соелиненными, т.е. под током (за счет ответвления в созданные елек- тричоские цепи части блуждающих про- мьт1ле№ых токов), в течение времени, достаточного для накопления в содержимом впементоприемников на участках экстремумов поля отрицательного знака такого количества ионов тяжёлых металлов, которое можно обнаружить при помоши химическот-о или спектрального ана лизов. Время выдержки определяют эк- спериментально. Обычно достаточно вести извлечение в течение нескольких суток, однако 9то определяется интенсив ностью блуждающих токов. Для определения времени выдержки сравнивают ре зультаты анализа содержимого одного из грутш заземлений-елементоприемников, в полняемого с интервалом в одни сутки, с содержаниями тех же элементов в растворе электролита в элементоприем- вике до начала эксперимента. Время выдержки достаточно, когда накопленное ко личество данного элемента в 5-10 раз превышает исходное содержание и чувствительность анализа. Анализ содержимого заземлений-элементоприемников производится методами известными для метода частичного извлечения металла : химическими методами на медь, свинец, цинк, железо, или методикой с соосаждением элементов на сернистом кадмии, со спектральным окон чанием. Оценка состава выявленного руд ного скопления осуществляется непосред ственно по составу извлеченных металлов, присутствующих в заземлителях - элементоприемниках в количествах, превышающих фоновые количества. Фоновые количества определяются тем же способом, но только для заземлений - элемен топриемников, установленных вне участков с экстремальными значениями поля блуждающих токов отрицательного знак Применение предлагаемого способа позволяет на участке с аномальным полем блуждающих токов установить в течение примерно трех-пяти суток, содержатся ли в предлагаемом рудном тел минералы меди, свинца, цинка, железа, т.е. получить ту же информацию, котора могла бы быть получена на этом участке известным способом за двадцатьтридцать суток. Бл а гол ар я исполюог ипно атоктрического поля от электроустановок рудника для извлечения ионов из ореола в еле- ментоприемкики, работа осуществляетпся без дополнительных затрат энергии и не требует использования специальных генераторных установок. Исследуемый ореол тяжелых металлов вокруг рудного тела не образуется в результате работы с помощью тока, подаваемого со специальных питающих электродов, а отыскивается уже готовым к началу оценочных работ и исследуется при помощи промежуточных заземлений - элементоприемников, не подключаемых к каким-либо до- полнительньпу источникам тока. При этом не требуется помещения одного из питающих заземлений непосредственно в рудное тело, состав которого исследуется. Одновременно не требуется особо длительного извлечения ионов.в элементоприемники, поскольку анодное растворение рудных скоплений и перенос ионов в точки наблюдения уже осуществлены токами от электроустановок рудника в течение длительного времени их работы. Предлагаемый способ сокращает время работы по оценке состава руд на одном участке по сравнению с известным способом примерно в 4-5 раз. Одновременно, примерно в 2 раза сокращается стоимость работ за счет отказа от использования генераторной установки для создания электрического тока и сокращения состава бригады, выполняющей работы по оценке. Формула изобретения Способ определения минерального состава рудньк месторождений, основанный на элементном анализе содержимотх) заземлений - элементоприемников, отличающийся тем, что, с целью удешевления работ путем использования блуждающих промыщленньгх токов, на исследуемой площади определяют участки с экстремальными значениями разных знаков потенциалов этих токов, например, путем измерения разности потенциалов поля блуждающих токов двух измерительных линий, одна из которых неподвижна, а другую перемещают по исследуемой площади и устанавливают на этих участках заземления - элементоприемники, которые выдерживают соеди9 63297010

неикыми в течение времени, достаточного2. Авторское свипетельство СССР

ппя накопления в них ионов рудных вте-№ 46ОО5, кл. q O1Y 3/00, 1935.

ментов,3, Софронов Н, И, К вопросу об ореИсточники т1формации, прт1ятые воолах рассеятя месторождений полезных

внимание при экспертизе:S ископаемых и их использования при поис1. Свешников Г. Б. Эпектрохимичес-ках и разведке . Проблемы советской

кие процессы на сульфидных месторожпе-геологии, т. У1, № 4, ОНТИ, М-М,

ниях, изп. ЛГУ, 1967, с. 143-152.с. .