Отбор проб грунта. О пробах и видах их анализа

В прошлом номере мы подробно описали будни специалистов, которые определяют судьбу месторождения любых полезных ископаемых, — геологов(«Будни геологов: умом и молотком«). И лишь вскользь затронули работу представителей лабораторий, без участия которых геологоразведка просто невозможна.

Что ж, исправляемся. О пробах грунта и видах их анализа нам рассказал начальник производственного отдела ООО «Научно-технический центр «Минеральные стандарты» Максим Савинов.

отбор проб
Максим Савинов, 
начальник производственного отдела ООО «Научно-технический центр «Минеральные стандарты»

Максим Савинов,
начальник производственного отдела ООО «Научно-технический центр «Минеральные стандарты»

— Максим Анатольевич, в каком виде пробы полезных ископаемых попадают в лабораторию? Какой объём породы необходим для получения точных данных?

— В зависимости от вида опробования и типа бурения масса и крупность проб, поступающих в лабораторию, могут быть различными. Масса может варьироваться от нескольких сот грамма до десятков килограммов. Крупность кусков может также изменяться в широких пределах в зависимости от характеристики материала.

Основное требование к пробе — это обеспечение её представительности. Для выполнения химического анализа с определённой точностью зачастую требуется не более нескольких десятых грамма пробы.

И задача лаборатории — подготовить пробу, таким образом измельчив и сократив её, чтобы навеска, поступающая на химический анализ, была представительной.

Это достигается применением современного дробильно-измельчительного оборудования, в котором процессы измельчения пробы совмещены с процессом её сокращения до нужной массы.

— Какое содержание ПИ в породе могут определить современные приборы? Как эволюционировали лабораторные приборы за последние, скажем, 30 лет?

— В настоящее время эволюция технического оснащения аналитических работ при исследовании состава и свойств ПИ идёт по пути увеличения доступности и надёжности применяемого оборудования. С появлением новых конструкционных материалов и технологий в последние 20 лет стали широко применяться РФИ, АЭС с ИСП, МС с ИСП и многие другие методы. Применение более дешёвого, надёжного и производительного оборудования позволяет существенно снизить затраты на аналитические работы при исследовании полезных ископаемых.

Прямых определений (приборных) в анализе полезных ископаемых существует немного.

Это обусловлено большим разнообразием ПИ по составу и свойствам. Основные методы прямого (приборного) исследования ПИ характеризуются следующими пределами определения:

  • рентгено-флуоресцентная спектроскопия (РФА) — от 10-3 до 100%;
  • атомно-эмиссионная спектроскопия (АЭС) — от 10-4 – 10-3 до 1%;
  • спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектроскопия) — от 10-6 – 10-5 до 1%.

Данные методы позволяют получить общее представление о ПИ. Более детальные исследования осуществляются методами, подразумевающими химическую подготовку пробы с целью селективного или группового выделения анализируемого компонента ПИ.

Химическая подготовка, а нередко и концентрирование анализируемого компонента позволяет существенно расширить диапазон определяемых концентраций и селективность метода. Наиболее распространёнными при массовых исследованиях на данный момент являются следующие:

— атомно-абсорбционная спектроскопия — от 10-5 до n10%;
— атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой (АЭС с ИСП) от 10-5 до n10%;
— масс-спектроскопия с индуктивно связанной плазмой (МС с ИСП) от 10-5 до n*10%.

До сих пор особняком стоит пробирный анализ, представляющий собой концентрирование благородных металлов из расплава (пробирное концентрирование) и последующее их определение весовым (гравиметрическим) или любым подходящим спектральным методом.

— Эксперты отрасли говорят о снижении кондиций и росте интереса к более бедным месторождениям. Фиксируете ли вы такую тенденцию?

— Да действительно, такая тенденция существует. Уже сейчас в разработку вовлекаются месторождения с более низкими содержаниями полезного компонента, чем это было несколько лет назад. Конечно, это связано с экономической составляющей: современные технологии добычи и обогащения позволяют вовлекать в переработку запасы, которые ранее считались нерентабельными.

Но в то же время нельзя забывать, что разведанных запасов с высокими содержаниями уже практически не осталось, и недропользователям, можно сказать, приходится разрабатывать те месторождения, которые есть в наличии. Ведь расходы на разведку новых месторождений в значительной степени урезаны как у государства, так и у самих недропользователей.

Как производитель стандартных образцов, мы видим повышенный спрос на образцы с низким содержанием аттестованных элементов, использование которых позволяет контролировать качество выполняемых анализов на всех этапах опробования «бедных» месторождений.

Вырос спрос на так называемые образцы «бланка», представляющие собой пробы, по составу и физическим характеристикам аналогичные исследуемым, но не содержащие рудную минерализацию.

— Влияют ли на качество пробы особенности её хранения и транспортировки? Какие требования существуют и чем грозит их несоблюдение?

— Несомненно, на качество пробы, поступающей в лабораторию, влияет то, как данная проба была отобрана и упакована на участке, в каких условиях она транспортировалась. Использование не предназначенной для упаковки тары, например, бывших в употреблении мешков, нарушение целостности упаковки в процессе транспортировки может быть причиной взаимной контаминации проб и поставить под сомнение результаты аналитических исследований. Неточно заполненные сопроводительные документы, нарушение в маркировке проб, перепутанные образцы могут значительно затруднить дальнейшую работу. Нарушение сроков и условий хранения проб также оказывает значительное влияние на качество получаемых результатов.

— Расскажите, как с помощью опробования удаётся осуществить оконтуривание месторождения.

— Опробование месторождений состоит из трёх неразрывно связанных между собой процессов. Это отбор проб, подготовка проб и непосредственно анализ подготовленных проб. Задача геологов — на каждой стадии работ по поиску, разведке и эксплуатации месторождений учесть все погрешности, возникающие в каждом из этих трёх процессов, и их вклад в конечный результат.

Это достигается правильным выбором способа отбора проб, учитывающим многие факторы, в том числе количество отобранных проб, их массу, которая должна обеспечивать представительность пробы.

Правильно выбранная система отбора проб позволяет выяснить размер оцениваемых рудных массивов и средние показатели содержания полезных компонентов в руде. На этапе подготовки проб необходимо правильно рассчитать схему пробоподготовки с учётом коэффициента распределения полезного компонента. Подобрать оборудование, которое снижает количество стадий дробления и истирания, в автоматическом режиме позволяет осуществлять процессы деления и сокращения пробы.

При выполнении исследований проб необходимо использовать методы и методики, которые обеспечивают необходимую точность и производительность, требуемую на каждой стадии геологоразведочных работ. Использование стандартных образцов при выполнении геологического и аналитического контроля может в значительной степени повысить точность получаемых данных и как результат повысить качество опробования.

— Что гарантирует достоверность пробы?

— Достоверность результатов опробования гарантируется учётом всех погрешностей на всех этапах опробования. Для этого необходимо оценивать случайные и систематические погрешности. Для оценки случайной погрешности отбираются основная проба и её дубликат (борозда по борозде, две половинки керна и т. п.), которые анализируют как две независимые пробы. Систематическую погрешность оценивают путём определения систематического расхождения между результатами, полученными при основном способе опробования (методика отбора пробы, схема пробоподготовки, метод анализа), и данными контрольного опробования, выполненного другим, более достоверным способом.

— Чем определяется выбор способа опробования?

— Выбор способов опробования осуществляется на разных стадиях геологоразведочных работ — от поисково-оценочных работ до разведки и освоения месторождения, исходя из конкретных особенностей изучаемых геологических объектов. Принятая методика опробования должна обеспечить наибольшую достоверность и представительность результатов опробования при достаточной производительности, но при этом должна быть экономически эффективной.

Беседовала Кира Истратова

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.