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

Понравилась статья? Подпишитесь
на наш дайджест и получайте такие материалы раз в месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №3, 2019,

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.