Анализ полезных ископаемых

АНАЛИЗ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (а. mineral analysis; н. Mineralienanalyse, Analyse der Bodenschatze; ф. analyse des mineraux utiles; и. analisis de minerales) — комплекс минералого-петрографических, физико-химических и технологических исследований с целью определения элементного или вещественного состава и обогатимости минерального сырья.

Анализ полезных ископаемых производится на пробах, отбираемых на месторождении (в процессе разведки или добычи и рудоподготовки) таким образом, чтобы по изучаемому свойству они были представительными, т.е. характерными для полезных ископаемых данного месторождения. Элементный состав пробы определяется методами химического (для основных компонентов), спектрального анализов и другими способами (для микропримесей). Для определения видов химических соединений, которые образуют основные компоненты, применяют фазовый анализ полезных ископаемых, основанный на избирательном растворении пробы в различных растворителях. Для карбонатных и водосодержащих минералов используют термический анализ. Он является составной частью минералогического анализа, включающего также определение минералов под микроскопом, иногда с дополнительной обработкой их поверхности. Идентификация минералов при микроскопическом анализе может производиться на шлифах в отражённом свете (в некоторых случаях поляризованном), иногда в проходящем. Основные диагностические признаки — цвет, яркость (отражательная способность поверхности), оттенок (дисперсия), твёрдость (уровень рельефа на шлифе), анизотропность в поляризованном свете, внутренние рефлексы (для прозрачных и полупрозрачных минералов).

Воздействие ультрафиолетовых лучей или потока электронов на некоторые минералы вызывает их специфическое свечение — люминесценцию. Люминесцентный анализ, основанный на этом явлении, позволяет определять разновидности минералов, структурные особенности и дефекты кристаллической решётки. Эти же вопросы решают рентгено-структурный анализ и электронография. Для диагностики микровключений минералов применяют методы микрофазового анализа под микроскопом — травление, капельные и плёночные реакции с реагентами, избирательно взаимодействующими с определёнными минералами. Распределение минералов в шлифе фиксируют на фотобумаге или описывают по результатам визуальных наблюдений формы частиц, их взаимосвязи и прорастания. При этом также измеряют размеры включений, определяют количественное содержание отдельных минералов. Для этих целей используют автоматические и полуавтоматические установки (для подсчёта содержания минералов в пробе), окулярные сетки, микрометры или производят сопоставление со стандартным препаратом. Расширяется применение современных инструментальных методов анализа полезных ископаемых. Рентгенометрический фазовый анализ, основанный на дифракции лучей с определённой длиной волны от кристаллической решётки, позволяет идентифицировать минералы в малых пробах (менее 300 мг) при размере частиц до 0,1 мкм. При этом определяются минералогические разновидности, имеющие одинаковый состав, но различную кристаллическую решётку. Электронно-зондовый рентгено-спектральный микроанализ позволяет выявить состав образца на участках площадью несколько мкм² и глубиной около 1 мкм по всем элементам от Be до U. Информацию о структуре распределения элементов, их взаимосвязи, размерах вкраплений и т.д. можно получить с помощью электронного зондирования, осуществляя при этом обработку материалов исследований на ЭВМ. Получение данных такого типа — предмет петрографического или структурно-текстурного анализа, рассматривающего строение минеральных агрегатов и позволяющего определять условия образования минералов, генетический тип месторождения. Для россыпных месторождений проводят минералогический анализ только тяжёлой фракции минералов (шлиха), отмытых от пустой породы. Относительная оценка содержания тяжёлых минералов в шлихе и исходной пробе выполняется в процессе Шлихового анализа.

Важнейшая характеристика руды, поступающей на обогащение после дробления и измельчения, — Гранулометрический состав — характеристика крупности частиц. Для материала крупнее 40-70 мкм применяют ситовый анализ, заключающийся в просеивании пробы через стандартный набор сит и определении весового выхода каждой фракции. Точность ситового анализа обеспечивается тщательным высушиванием материала, автоматическим встряхиванием и вибрацией сит. Через сита размером отверстий 74 и 44 мкм материал промывается водой. Более тонкие частицы подвергаются седиментационному анализу.

Для проведения гранулометрического анализа применяют автоматизированные установки, действие которых основано на фотометрическом измерении мутности суспензии или изменении электрического сопротивления при прохождении частиц между электродами. При необходимости количественной оценки распределения свободных минеральных зёрен и сростков по фракциям различной плотности и крупности выполняется фракционный анализ. При этом гравитационный фракционный анализ полезных ископаемых производится в тяжёлых жидкостях и растворах, плотность которых подбирается в зависимости от состава полезных ископаемых. Тонкие классы (20 мкм) разделяют в тяжёлой жидкости и центрифуге. Аналогичным образом проводят фракционный анализ полезных ископаемых по магнитной восприимчивости (см. Магнитный анализ). По результатам данного анализа строят кривые обогатимости в координатах выход — плотность (состав) фракций.

Для радиоактивных руд соответствующие измерения радиоактивности фракций позволяют построить кривые контрастности, характеризующие обогатимость руды методом радиометрические сепарации (см. Радиометрический анализ).

При исследовании обогатимости иногда определяют электропроводность, электрохимический потенциал частиц, насыпную массу и т.д. Для угля и некоторых других полезных ископаемых, обогащаемых флотацией, измеряют удельную поверхность.