Отбор проб. Полномочные представители

Добывающая промышленность, как правило, работает с огромными объёмами породы. В производственных процессах участвуют партии материалов в десятки или сотни тонн. В лабораторию для анализа попадает несколько килограммов. Анализу же подвергается проба массой не более нескольких граммов.

И по этим самым нескольким граммам лаборатория должна оценить элементный состав продукта, дать заключение об эффективности здешней технологии и так далее.

Имеет ли эта задача решение?

«Задача обеспечения представительности пробы не возникает, если объект вполне однороден по химическому составу». Такое примечание обычно содержится в справочниках по пробоотбору.

Если это газ или жидкость, однородности, пожалуй, можно достичь. А вот при работе с породой «однородный объект», можно сказать, просто нереален. Поэтому проблема отбора представительной пробы для добывающей отрасли остаётся актуальной. Даже так: набирает актуальность.

Фальстарт

Почему? Ну хотя бы потому, что если проба взята неправильно, то результаты всех последующих анализов оказываются под вопросом. А неверные лабораторные анализы — это ошибочные выводы.

«Представительность отбора проб, как первого этапа контроля качества входящего или исходящего материала, оказывает существенно влияние на точность определения качественных показателей.

Проба, отобранная с нарушением действующих требований по распределению, объёму и т. д., то есть, непредставительная проба, не даст объективной картины качества апробируемого материала.

Таким образом, непредставительная проба может дать существенное отклонение ключевых показателей качества, на основании которых производиться коммерческий учёт», — объяснил Управляющий ГК «Спецтехномаш» ООО «СТМ СЕРВИС» Никита Цыганков.

«Мы ставим условный знак равенства между представительностью проб и достоверностью полученных в результате анализа данных о материале. А в достоверности результатов принципиально заинтересованы все — и те, кто продают и те, кто покупают продукт», — согласен специалист по отбору проб ООО «РТК «РосАква» Владимир Зенкин.

Представим наше условное добывающее или перерабатывающее предприятие – любого профиля. Перед тем, как отправить материал заказчику, оно должно взять пробу и провести анализ – чтобы указать соответствующие показатели в документах на партию.

Заказчик тоже проверяет партию на соответствие написанному в документах — то есть, весь процесс опять повторяется. Кроме этого пробы, отбирают для технологических нужд — чтобы контролировать эффективность текущего использования материала или координировать его производство на различных этапах.

«Проще говоря, отбор проб производится на каждом этапе, который проходит материал на протяжении своей «жизни», а представительность отбираемых проб является основным показателем, определяющим эффективность отбора», — резюмирует Владимир Зенкин.

«Представительность проб важна как для предприятий, которые перерабатывают рудные или нерудные материалы и продают их, так и для предприятий, которые закупают готовую продукцию горно-перерабатывающих предприятий.

Перерабатывающие предприятия заинтересованы в повышении представительности проб, поскольку это влияет на точность управления технологическими процессами и позволяет экономить материалы и ресурсы, используемые в технологии, а также получать товарную продукцию более высокого качества. Соответственно предприятие сможет производить продукцию с меньшими затратами и реализовывать свою продукцию по более высокой цене.

За счёт повышения представительности проб покупатели могут снизить финансовые потери, связанные с искажением информации о реальном содержании ценных компонентов в промпродукте», — уверен руководитель отдела АСАК АО «Технолинк» Игорь Прокопенко.

На сегодня

Теперь вернёмся к ремарке о том, что актуальность отбора представительных проб и проведения точных исследований добытых из земли богатств, растёт. Конечно же, такая задача стояла перед специалистами всегда.

Однако именно сегодня производители сталкиваются с тем, что конкуренция на внутреннем и внешнем рынке полезных ископаемых ужесточается. Этот вопрос мы подробно обсудили со специалистами лаборатории «СЖС Восток-Лимитед» в г. Новокузнецке. Возьмем, например, уголь.

Заказчики, особенно иностранные, заинтересованы в приобретении низкозольного продукта с содержанием микроэлементов в точно оговоренных пределах.

Добытчик, соответственно, настроен на то, чтобы этот самый уголь продать, при этом минимизировать издержки при производстве и транспортировке угля, а также использовать все существующие резервы для повышения качества готовой продукции.

Кроме того, сегодня очевиден переход от торговли рядовым углём к реализации высокотехнологичного «энергопродукта». Отсюда задача: повышение качества угольной продукции.

Чтобы её решить, как раз и нужна достоверная информация. Во-первых, о качественных показателях сырьевой базы месторождения. Без этих данных невозможно планирование добычных работ и организации складского хозяйства.

Это не говоря уже о том, что они необходимы для ведения отчётной документации по балансовым и забалансовым запасам, которую подают в органы госнадзора.

Во-вторых, только таким образом можно определить эффективность комплексов по переработки и обогащению полезного ископаемого.

Сегодня в России появилось большое количество новых обогатительных фабрик. Предположим, что они построены с учётом всех возможностей современных технологий — хотя и это не факт. Но ведь есть много старых фабрик, где существует возможность модернизации.

И именно аналитическая работа с пробами материала позволит разработать комплексы мероприятий по повышению КПД как отдельно взятых установок, так и всего производственного процесса в целом.

В-третьих, принципиальны качественные характеристики отгружаемой продукции, потому как именно они отражаются на её стоимости.

«На основе получаемых данных на каждой отдельной ступени производственного процесса экономический отдел предприятия рассчитывает технико-экономические показатели всего предприятия.

Это позволяет эффективно определить рентабельность работы и выявить, а в последствии и устранить недочёты на каждом отдельном производственном цикле, негативно влияющие на общую экономику предприятия.

Ключевым фактором в определении качественных показателей является представительность проб, отбираемых от испытуемого материала.

Так как чем ниже представительность проб, тем выше погрешность (отклонение от истинного значения) в полученных данных, а если учесть объёмы предприятия (это сотни тысяч тонн ПИ в месяц), то можно сделать вывод, что при систематически возникающей погрешности анализ эффективности работы предприятия становится бесполезен, так как не влечёт за собой практической ценности.

Это принципиально как для производителя, так и для покупателя готовой продукции, при низкой степени представительности проб эффективность рыночных отношений значительно снижается, так как покупать «кота в мешке» при нынешней рыночной ситуации не хочет никто», — подчеркнул операционный менеджер филиала «СЖС Восток-Лимитед» в г. Новокузнецке Игорь Бавдей.

Правила одни для всех?

В рассуждения выше мы выбрали в качестве примера угольную отрасль, хотя перечисленные ценности едины для всех рудных материалов. А вот сам процесс отбора проб не идентичен. В целом, технологические операции схожи, однако нюансов — бесконечное количество.

«Фундаментально процесс отбора проб сыпучих материалов ископаемых не отличается. В отборе проб любого материала будут действовать все те же статистические показатели и те же принципы.

Однако пробы различных материалов будут выглядеть по-разному — иметь различный размер частиц, фракцию, дальнейшее применение.

Кроме этого некоторые материалы требуют особых условий отбора и подготовки: какие-то нельзя перегревать, а какие-то нельзя бросать с высоты и т. д., одни пробы требуют использования определенного оборудования, чтобы соответствовать принятому стандарту подготовки проб, а другие будет невозможно готовить на некоторых дробилках, если такой материал окажется слишком твердым», — объяснил Владимир Зенкин.

«Конструктивно пробоотборники для всех отраслей горнодобывающей и горно-перерабатывающей промышленности выполнены идентично. Но для каждой отрасли разработаны соответствующие ГОСТы и СТП, определяющие требования к оборудованию пробоотбора.

Документы имеют определённые отличия, связанные с распределением ценных компонентов в сырье и технологиями, применяемыми при переработке сырья.

Также существенно различаются по конструкции пробоотборники для отбора проб сыпучих материалов и жидких продуктов (пульпы, суспензии, растворы)», — уточняет Игорь Прокопенко.

«Универсального правила взятия представительной пробы, одинаково пригодного для различных материалов, не существует, что значительно затрудняет процесс пробоотбора.

Методы отбора проб весьма разнообразны и зависят от агрегатного состояния материала, характера материала (сыпучий или кусковой), степени его однородности и от того, поступает материал без упаковки или в таре (ящики, мешки, бочки, цистерны и др.).

Существенно различаются операции пробоотбора для материалов, находящихся в движении (перемещаемых на ленте транспортера, перевозимых в вагонах или баржах, поступающих по трубам или желобам) и неподвижных (в штабелях, отвалах или собранных в отстойник).

Методика пробоотбора диктуется также задачей анализа, которая может состоять в определении среднего содержания одного или нескольких компонентов в объеме объекта, установлении распределения компонентов в пространстве (в частности, по глубине слоя) или во времени (например, в ходе технологического процесса в реакторе).

При взятии пробы необходим учёт всех этих факторов. Поэтому для каждого конкретного материала разработанные правила и приёмы пробоотбора, включающие способ отбора, вид пробоотборника, глубину его погружения, число точек отбора, размер проб и другие детали, находят отражение в соответствующих нормативных документах», — комментирует Игорь Бавдей.

Трудные пробы

Мы попросили экспертов уточнить вопрос работы с движущимся материалом: возможен ли отбор представительной пробы в этом случае?

О специфике этого процесса рассказал Никита Цыганков. Так, эксперт отметил, что при подборе оборудования для отбора проб разных по физическим и механическим свойствам материалов с конвейерных лент и на узлах пересыпки необходимо руководствоваться отраслевыми стандартами на отбор проб соответствующего материала.

В частности, большое значение имеют требования к ширине раскрытия отбирающего устройства, его объёмы и т.д., а также прочностные характеристиками оборудования. Вполне закономерно, что при отборе проб лёгких рудных материалов (до 1,4 т/м3) и тяжёлых (до 2,8 т/м3) применяют различные системы.

Сложности начинаются при отборе проб материала, погружённого на транспортное средство.

«Так, из-за высоких прочностных характеристик руд, например, железной руды, отсутствует возможность производить их предварительное дробление, непосредственно отбирающим устройством и последующий забор пробы.

Таким образом, крупность отбираемого материала ограничена фактическим кольцевым зазором отбирающего устройства при отборе проб бурошнековыми пробоотборниками типа ПБШ-150, которым были успешно отобраны пробы железорудных концентратов и окатышей класса 0,071 и 0-13 мм., во время совместных испытаний, проведенных на ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» в 2017 году», — делится опытом специалист.

ЭКСПЕРТ

«В существующих нормативных документах достаточно полно и подробно изложены все необходимые требования для обеспечения представительности опробования.

Эти требования были выработаны в результате исследований прикладной науки ещё в советское время.

Любые отклонения от них могут привести к искажениям и снижению представительности».

ЭКСПЕРТ

«Для угольной промышленности в России характерно слишком слепое следование устаревшим методикам, описанным в советском стандарте на отбор проб.

Само по себе понимание того, что наличие пробоотборника на предприятии не означает гарантию получения желаемо точных результатов уже значительно изменило бы ситуацию в лучшую сторону.

Отбор проб на любом предприятии должен постоянно подстраиваться под условия в котором он осуществляется и здесь важно понимать, что стандарты (даже современные) могут объяснить как построить данный процесс, но в них не написана единственно верная последовательность действий и количественные показатели процесса отбора».

ЭКСПЕРТ

«Важным аспектом при отборе проб является нарушение равномерности распределения точечных проб по объёму апробируемого материала.

В частности, это касается ручного отбора, ведь при автоматизированной работе пробоотборника на движущихся потоках равномерность достигается взятием точечных проб через равные промежутки времени, что является одним из основных параметров представительности отбора проб».

ЭКСПЕРТ

«Представительная проба должна адекватно отражать общий состав анализируемого объекта с учётом особенностей распределения всех компонентов.

Для случая однородного материала достаточно взять в любом месте партии любое количество этого материала и провести анализ, чтобы получить правильные данные о составе всей исследуемой партии.

На практике этому условию удовлетворяют лишь хорошо перемешанные газы или жидкости (однородные смеси).

Во всех остальных случаях пробы, как правило, лишь в большей или меньшей степени приближаются к представительным».

Текст: Анна Кучумова