Патент на изобретение №2272269

(54) СПОСОБ ПОИСКА И ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области поиска полезных ископаемых и может быть использовано при геологических и технологических исследованиях. Способ поиска и оценки качества минерального сырья, включающий разделение поисковой пробы на 4 фракции: крупную, тяжелую – концентрат, среднюю – хвосты и легкую, мелкую – шлам, нахождение в них положительных и отрицательных поисковых индикаторных признаков и характеристик, оценку направления поиска по нарастанию положительных и убыванию отрицательных поисковых индикаторных признаков и характеристик. В качестве поисковых индикаторных признаков используют обнаружение в поисковых пробах минеральных частиц с рассеянной формой нахождения полезных элементов, когда полезные элементы находятся в минеральных частицах в небольших количествах, как примесь, и с собственной минеральной формой и когда полезные элементы входят в основной состав минеральной частицы. В качестве поисковых индикаторных технологических характеристик используют величины, характеризующие распределение этих форм по фракциям. Способ позволяет обнаружить месторождение легких редкоземельных элементов, находящихся в рассеянной, растворимой форме и обнаружить месторождение редкоземельных элементов. 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Данное изобретение относится к области поиска полезных ископаемых и может быть использовано при геологических и технологических исследованиях.

Известен способ поиска и оценки качества минерального сырья, включающий разделение поисковой пробы на фракции, нахождение поисковых индикаторных признаков, оценку направления поиска (патент РФ №2155951, 7 G 01 N 1/38, Аполицкий В.Н., 1996 г.).

Наиболее близким по технической сущности к данному предложению является способ поиска и оценки качества минерального сырья, включающий разделение поисковой пробы на 4 фракции (крупную, тяжелую – концентрат, среднюю – хвосты и легкую – шлам), нахождение в них положительных и отрицательных поисковых индикаторных признаков и характеристик, оценку направления поиска по нарастанию положительных и убыванию отрицательных поисковых индикаторных признаков и характеристик (патент РФ №2215279, 6 G 01 V 11/00, 9/00, Аполицкий В.Н., Юшко Н.А., 2003 г. – прототип).

Недостатком известных технических решений (аналога и прототипа) является невысокое качество поиска и оценки минерального сырья, особенно в таких специфичных геологических объектах как коры выветривания.

Целью изобретения является повышение надежности поиска и оценки качества обнаруживаемого минерального сырья.

Поставленная цель достигается за счет того, что согласно способу поиска и оценки качества минерального сырья, включающему разделение поисковой пробы на 4 фракции (крупную, тяжелую – концентрат, среднюю – хвосты и легкую – шлам), нахождение в них положительных и отрицательных поисковых индикаторных признаков и характеристик, оценку направления поиска по нарастанию положительных и убыванию отрицательных поисковых индикаторных признаков и характеристик, в качестве поисковых индикаторных признаков используют обнаружение в поисковых пробах минеральных частиц с рассеянной формой нахождения полезных элементов, когда полезные элементы находятся в минеральных частицах в небольших количествах, как примесь, и частиц с собственной минеральной формой, когда полезные элементы входят в основной состав минеральной частицы, а в качестве поисковых индикаторных технологических характеристик используют величины, характеризующие распределение этих форм по фракциям. Обнаружение минеральных частиц с рассеянной формой и с собственной минеральной формой нахождения полезных элементов в поисковых пробах ведут с использованием интегрально-сцинтилляционного метода анализа, при котором судят о наличии этих форм в поисковых пробах по амплитуде и характеру появления аналитических сигналов от частиц поисковой пробы и содержанию полезных элементах в частицах. В случае поиска и оценки качества редкоземельного минерального сырья в корах выветривания ведут обнаружение частиц, содержащих собственные минералы иттрия и редкоземельных элементов, а также присутствие в пробе рассеянных форм их нахождения, уделяют особое внимание индикаторному химическому элементу иттрию, используют при поиске и оценке качества минерального сырья такие поисковые индикаторные признаки и характеристики, как характер распределения иттрия по объему фракции, содержание во фракции иттрия, технологическое извлечение иттрия во фракцию, величина технологического выхода фракции, величина соотношения извлечений иттрия, выходов одной фракции по отношению к другим фракциям. В случае поиска и оценки качества редкоземельного минерального сырья, содержащего редкоземельные элементы в рассеянной растворимой форме, особое внимание уделяют исследованию шламовой фракции поисковой пробы, важными поисково-оценочными положительными признаками и характеристиками в этом случае считают обнаружение частиц, содержащих рассеянные формы нахождения иттрия и редкоземельных элементов, равномерное распределение иттрия по частицам легкой шламовой фракции, снижение количества частиц, содержащих собственные минералы иттрия в ней, возрастание технологического извлечения иттрия в шламовую часть пробы и технологического выхода легкой шламовой фракции, рост величины отношения технологического выхода легкой (шламовой) фракции к выходу средней фракции исследуемой пробы, а важными поисково-оценочными отрицательными признаками и характеристиками считают возрастание технологического извлечения иттрия и редкоземельных элементов в тяжелую фракцию и величину отношения этого извлечения к извлечению в шламовую часть пробы. В случае поиска и оценки качества редкоземельного минерального сырья в корах выветривания, содержащего собственные минералы редкоземельных элементов, особое внимание уделяют исследованию тяжелой фракции, важными поисково-оценочными положительными признаками и характеристиками при поиске считают обнаружение в тяжелой фракции частиц, содержащих собственные минералы иттрия и редкоземельных элементов, возрастания величины технологического извлечения иттрия, редкоземельных элементов в эту фракцию, величины отношения извлечения иттрия, редкоземельных элементов в эту фракции к извлечению в среднюю (хвостовую) фракцию, а важными поисково-оценочными отрицательными признаками и характеристиками считают обнаружение рассеянной формы нахождения редкоземельных элементов во фракциях, возрастание технологического извлечения иттрия в шламовую фракцию и отношения этого извлечения к извлечению в шламовую и среднюю (хвостовую) часть пробы.

Сущность предлагаемого способа.

Разделение поисковых проб на 4 фракции: тяжелую, среднюю – хвосты, легкую – шлам и крупную фракцию позволяет получить новые дополнительные поисковые индикаторные характеристики, дающие возможность не только повысить надежность поиска, но и оценить технологические свойства обнаруживаемого сырья, т.е. его качество, за счет выявления технологических характеристик самого процесса разделения поисковой пробы на фракции.

При направленном поиске полезных ископаемых важным является обнаружение минерального сырья, в котором полезные компоненты находятся в форме, позволяющей эффективно осуществлять его технологическую переработку, дающую возможность получить товарный продукт хорошего качества. Поэтому для оценки направления поиска минерального сырья интересно использовать в качестве поисковых индикаторных признаков и характеристик величины, связанные с формой нахождения полезных компонентов в поисковых пробах. С этой целью предлагается использовать обнаружение в поисковых пробах минеральных частиц с рассеянной формой нахождения полезных элементов, когда полезные элементы находятся в минеральных частицах в небольших количествах, как примесь, и с собственной минеральной формой, когда полезные элементы входят в основной состав минеральной частицы, а также в качестве поисковых индикаторных технологических характеристик использовать величины, характеризующие распределение этих форм по фракциям. К ним относятся величины технологических извлечений полезных компонентов в отдельные фракции поисковой пробы, величины отношений этих извлечений к друг другу и величины отношений технологических выходов фракций. Эти характеристики позволяют при поиске полезных ископаемых давать и оценку качества обнаруживаемого минерального сырья, так как они дают возможность оценить сложность и стоимость процесса технологической переработки минерального сырья.

В предлагаемом способе поиска и оценки качества минерального сырья одними из наиболее важных поисковых характеристик выбирают наличие и соотношение в поисковых пробах рассеянных и собственных форм нахождения полезных компонентов. Известные способы обнаружения форм нахождения полезных элементов в поисковых пробах дороги и трудоемки, имеют низкую чувствительность. В предлагаемом способе используют разделение поисковых проб на 4 фракции (крупную, тяжелую, среднюю(хвосты) и легкую (шламовую)) с использованием гравитационного инерционно-динамического способа разделения порошкового материала по плотности на фракции, которые подвергаются исследованию с помощью нового интегрально-сцинтилляционного фазового анализа. Этот метод фазового анализ имеет достаточно высокую чувствительность и позволяет относительно быстро и просто обнаружить наличие различных форм нахождения полезных и индикаторных элементов, оценить положительные и отрицательные поисковые признаки и характеристики, дающие представление об удалении или приближении поиска к рудному телу и оценить качество обнаруживаемого сырья. При использовании интегрально-сцинтилляционного фазового анализа судят о наличии рассеянных и собственных форм нахождения полезных элементов в поисковых пробах по амплитуде и характеру появления аналитических сигналов от частиц поисковой пробы и содержанию полезных элементах в частицах.

Нахождение в поисковых пробах собственных минералов полезных элементов предвещает в большинстве случаев обнаружение месторождения с высоким качеством минерального сырья, так как в этом случае обычно удешевляется процесс технологического получения товарного продукта. Но есть дефицитное сырье, в котором ценным является наличие рассеянной формы полезных элементов, когда, например, возможно осуществление получение товарного продукта с использованием “кучного выщелачивания”, которое существенно удешевляет процесс обогащения минерального сырья.

Особый интерес представляет применение предлагаемого способа при поиске полезных ископаемых в корах выветривания. Это объясняется геологическими особенностями кор выветривания, специфичностью нахождения в них полезных компонентов. Отличительной особенностью кор выветривания является тонкодисперсность поисковых геологических проб и вероятность нахождения полезных компонентов в двух наиболее интересных минеральных формах – в виде собственных минералов полезных химических элементов и когда полезные химические элементы входят в состав частиц породообразующих минералов в виде примесей. Последняя рассеянная форма нахождения полезных компонентов может оказаться формой, хорошо растворимой в кислотах, когда применимо “кучное выщелачивание”.

Существенный интерес представляет поиск редкоземельного и золотоносного минерального сырья в корах выветривания по обнаружению рассеянных и собственных форм нахождения этих элементов в частицах поисковых проб. Частицы собственных минералов редкоземельных элементов (РЗЭ), золота обычно обнаруживают в тяжелой фракции, так как собственные минералы этих элементов имеют большую плотность. Рассеянные минеральные формы этих элементов, когда они связанны с частицами породообразующих минералов, имеющих малую плотность и размеры, необходимо искать в легкой (шламовой) фракции.

В случае геологического поиска в корах выветривания и оценки качества редкоземельного сырья, как показывают исследования, в качестве поискового индикаторного химического элемента рационально использовать элемент иттрий. Этот элемент является спутником редкоземельных элементов и достаточно просто определяется с помощью аналитических методов.

В первую очередь с целью выявления формы нахождения редкоземельных элементов в поисковой пробе подвергается фазовым исследованиям шламовая ее часть. Для этого может успешно применен интегрально-сцинтилляционный эмиссионный фазовый анализ (патенты РФ N2172949, Аполицкий В.Н., 2001 г.), который позволяет наблюдать на экране монитора при введении частиц поисковой пробы в плазму источника возбуждения спектральные импульсы (сцинтилляции) частиц, содержащих редкоземельные элементы. Если в частицах легкой фракции постоянно наблюдается относительно небольшие аналитические сигналы иттрия, то есть основания считать, что в пробе присутствует сорбционная растворимая форма нахождения легких РЗЭ. Амплитуда аналитического спектрального сигнала в случае присутствия собственной минеральной формы нахождения РЗЭ может превышать в десятки раз аналитический сигнал, связанный с рассеянной, растворимой формой нахождения редкоземельных элементов в исследуемых частицах (Фиг.1). На Фиг.1 представлены спектральные аналитические сигналы иттрия и иттербия в случае растворимой формы нахождения редкоземельных элементов – фрагмент (а) Фиг.1 (обычно в этом случае хорошо наблюдается и аналитический сигнал европия) и собственной минеральной формы нахождения иттрия – фрагмент (б) Фиг.1.

Исследования показали, что особенностью рассеянной, растворимой формы нахождения редкоземельных элементов является то, что эта форма сосредотачивается в легкой (шламовой) фракции, в наиболее мелкодисперсной части исследуемой пробы, в частицах породообразующих минералов. Содержание иттрия и РЗЭ в отдельных частицах породообразующих минералов не превышает 0,n %.

Исследования растворимой формы нахождения редкоземельных элементов указывают на то, что в основной состав растворимой форм РЗЭ входят наиболее дефицитные в настоящее время легкие редкоземельные элементы. Проведенные интегрально-сцинтилляционные спектральные фазовые экспериментальные исследования шламовой фракции, содержащей рассеянную, растворимую форму, показали наличие аналитических сигналов небольшой амплитуды иттрия и легких редкоземельных элементов, которые наблюдаются непрерывно во время введения навески поисковой пробы в плазму источника возбуждения. В случае присутствия растворимой формы нахождения РЗЭ в исследуемой пробе в ее шламовой фракции иттрий и легкие РЗЭ распределены равномерно по всей массе фракции, иттрий наиболее характерный и важный химический элемент рассеянной, растворимой формы нахождения РЗЭ в пробе. В случае нахождения собственных минералов редкоземельных элементов в исследуемой поисковой пробе спектральные аналитические сигналы редкоземельных элементов не присутствуют постоянно, они наблюдаются в виде отдельных сцинтилляционных сигналов относительно большой амплитуды.

Экспериментальные исследования технологических характеристик процесса разделения поисковых проб, содержащих различные формы нахождения РЗЭ, на 4 фракции с использованием инерционно-динамического способа классификации порошковой пробы позволили выявить наиболее интересные индикаторные поисковые технологические характеристики. Это такие характеристики, как технологическое извлечение иттрия во фракции (Фиг.2), технологический выход фракции (Фиг.3) и величина отношения извлечений иттрия во фракцию и ее выхода к извлечению или выходу к другим фракциям. Положительными индикаторными поисковыми признаками при проведении направленного поиска нужно считать в случае поиска минерального сырья, содержащего редкоземельные элементы, находящиеся в легкорастворимой форме, обнаружение в шламовых частях поисковых проб при проведении интегрально-сцинтилляционного фазового анализа постоянно присутствующего в частицах аналитического сигнала иттрия с небольшой амплитудой, нарастание величины технологического извлечения иттрия в шламовую часть пробы и его величину, большую 50%, и увеличение отношения величины этого извлечения к извлечению иттрия в хвосты (величину более 1), возрастание величины технологического выхода шламовой фракции и его значение, большее 60%, а также отношения величины технологического выхода легкой (шламовой) фракции к технологическому выходу средней фракции исследуемой пробы (величину, большую 1), а основными поисково-оценочными отрицательными признаками – возрастание в пробе технологического извлечение иттрия в тяжелую фракцию (более 5%).

Обычно там, где присутствует растворимая форма РЗЭ, собственная минеральная форма РЗЭ присутствует в малых количествах. В случае поиска и оценки качества редкоземельного минерального сырья в корах выветривания, содержащего собственные минералы редкоземельных элементов, особое внимание уделяют исследованию тяжелой фракции, основными поисково-оценочными положительными признаками и характеристиками при поиске считают обнаружение в тяжелой фракции частиц, содержащих собственные минералы иттрия и редкоземельных элементов, возрастания величины технологического извлечения иттрия, редкоземельных элементов в эту фракцию и увеличение отношения извлечения иттрия, редкоземельных элементов в эту фракции к извлечению в среднюю (хвостовую) фракцию, а основными поисково-оценочными отрицательными признаками и характеристиками считают обнаружение рассеянной растворимой формы нахождения редкоземельных элементов во фракциях, возрастание технологического извлечения иттрия в шламовую фракцию и отношения этого извлечения к извлечению иттрия в среднюю (хвостовую) часть пробы.

Примеры конкретной реализации предлагаемого способа.

Пример 1. Необходимо осуществить поиск в корах выветривания наиболее интересного и дефицитного редкоземельного минерального сырья, содержащего легкие редкоземельные элементы в корах выветривания. Поиск ведется по почвенным поисковым пробам.

Наиболее ценным редкоземельными корами выветривания считаются коры выветривания, в которых легкие редкоземельные элементы находятся в частицах пробы в рассеянной, сорбционной форме, в виде солей, растворимых в кислотах. В этом случае технологический процесс получения кондиционного концентрата наиболее ценных легких РЗЭ упрощается и удешевляется.

Поиск минерального сырья ведут подобно тому, как это делается в прототипе (патент РФ N221579, Аполицкий В.Н., Юшко Н.А., 2003 г.). Для осуществления предлагаемого способа производят разделение поисковых проб на 4 фракции с использованием инерционно-динамического способа классификации частиц порошкового материала по их плотности.

При выполнении предлагаемого способа поиска и оценки качества минерального сырья важно сохранять природную минеральную форму нахождения иттрия и РЗЭ в исследуемом материале, поэтому исходная представительная навеска массой более 50-100 г не подвергается внешним разрушительным воздействиям в процессе проводимых исследований. Отобранная представительная навеска без какого-либо измельчения замачивается в воде с целью получения пульпы с дезинтегрированными частицами пробы. После размокания осуществляют дезинтеграцию частиц пробы в воде (например, с помощью резинового пестика). Обычно коры выветривания, глины – это тонкодисперсные материалы, которые легко переводятся при взаимодействии с водой в пульповое состояние с хорошей дезинтеграцией частиц.

Далее пульпа с дезинтегрированными частицами пробы пропускается через сито с величиной ячейки 0,5 мм, при этом от исходного материала отделяют крупную фракцию +0,5 мм, а пульпу с оставшейся части пробы подают в верхнюю часть сужающегося подвижного желоба установки для осуществления инерционно-динамического способа классификации порошковых материалов по плотности. В основе инерционно-динамического метода классификации порошкового материала лежит способ гравитационного разделение по плотности частиц исходного порошкового материала, смешанного с водой. Разделение на тяжелую и легкую фракции осуществляется с помощью наклонного сужающегося желоба, в нижней части которого установлена поперечная перегородка. Желоб совершает возвратно-поступательные движения с отрицательными ускорениями. Пульпа, сбегая вниз по сужающемуся наклонному желобу, за счет динамического воздействия тонкого потока воды на частицы и гравитационных сил, расслаивается, при этом у дна желоба сосредотачиваются частицы порошкового материала с относительно большой плотностью, в верхней части пульпы более легкие частицы. В нижней части желоба у поперечной перегородки пульпа дополнительно расслаивается за счет возвратно-поступательного движения этой части с отрицательными ускорениями. В таких условиях в результате инерционного движения частиц в пульпе происходит энергичная сегрегация частиц. В процессе подачи пульпы в верхнюю часть желоба вблизи дна нижней части желоба у поперечной перегородки происходит накопление тяжелой фракции исходного порошкового материала, легкая часть исследуемого материала при этом выливается с жидкостью через отверстия, расположенные в верхней части боковых стенок желоба. Этому способствует как сбегающий поток жидкости вниз, так и поперечное возвратно-поступательное движение желоба. Таким образом, в нижней части наклонного сужающегося желоба у его поперечной перегородки сосредотачивается тяжелая фракция исходного материала, содержащая зерна рудных тяжелых минералов с плотностью более 3 г/см, к которым относятся практически все собственные минералы РЗЭ и иттрия. Выливающаяся пульпа из желоба направляется в седиментационный проточный сборник, в котором сосредотачивается средняя фракция пробы (хвосты). Наиболее легкая, шламовая часть исходной пробы с пульпой сливается из этого сборника в шламовый отстойник, в нижней части которого со временем сосредотачивается шламовая часть исследуемой пробы. После слива воды из накопителей фракций все 4 фракции подвергается сушки при температуре более 105°С. Полученные фракции взвешиваются, рассчитывают технологические выходы фракций (процентное отношение веса фракции к общему весу взятой для исследования навески пробы).

Далее каждая из фракций подвергается интегрально-сцинтилляционному спектральному элементно-фазовому анализу. Особое внимание при этих исследованиях уделяется спутнику редкоземельных элементов поисковому индикаторному элементу иттрию. С целью получения поисковых индикаторных технологических характеристик проводят определение содержаний иттрия в полученных 4 фракциях. Особое внимания уделяют легкой (шламовой) и тяжелой фракциям. Для каждой из полученных фракций поисковой пробы осуществляют расчет таких индикаторных поисковых технологических характеристик, как технологический выход фракции и технологическое извлечение иттрия.

В рассматриваемом случае при осуществлении поиска рудного тела месторождения, содержащего легкие редкоземельные элементы в рассеянной, растворимой форме поиск проводился по почвенным поисковым пробам. При поиске месторождения осуществляли нахождение положительных и отрицательных поисковых индикаторных признаков и технологических характеристик, оценку направления поиска по нарастанию положительных и убыванию отрицательных поисковых индикаторных признаков и характеристик. В качестве основных поисковых индикаторных признаков использовалось обнаружение в поисковых пробах рассеянной и собственной минеральной форм нахождения полезных элементов с использованием интегрально-сцинтилляционного эмиссионного спектрального фазового анализа, а в качестве поисковых индикаторных технологических характеристик – такие как технологический выход фракций и технологические извлечения в них иттрия. Фазовые исследования поисковых проб с использованием интегрально-сцинтилляционного эмиссионого спектрального анализа показали, что в шламовой фракции постоянно присутствуют аналитические спектральные сигналы иттрия и иттербия с относительно малыми амплитудами (они представлены на Фиг.1 (а)), которые обнаруживаются при непрерывном введении поисковых проб в плазму источника возбуждения спектров, что указывало на присутствие в них рассеянной, растворимой формы нахождения редкоземельных. С учетом нарастания значений положительных поисковых признаков и характеристик от пробы к пробе (в первую очередь технологического извлечения иттрия в шламовую фракцию и технологического выхода этой фракции), увеличения величины отношения выходов шламовой фракции и средней (хвостовой) фракции и уменьшения значений отрицательных поисковых характеристик – снижения содержаний иттрия и редкоземельных элементов в тяжелой фракции было выявлено рудное тело.

Для оценки качества обнаруженного месторождения из проб рудного тела была отобрана представительная проба, которая была разделена на 4 фракции с использованием инерционно-динамического способа разделения порошкового материала на фракции по плотности частиц. Исследования, проведенные с помощью интегрально-сцинтилляционного элементно-фазового анализа, показали, что при проведении анализа шламовой фракции постоянно наблюдаются небольшие аналитические сигналы иттрия и иттербия, а также чувствительная спектральная линия европия. При этом технологическое извлечение иттрия 82% (см. фрагмент (а) Фиг.2), технологический выход шламовой фракции составил 74% (см. фрагмент (а) Фиг.3), а отношение технологических выходов шламовой фракции к выходу средней (хвостовой фракции) составил величину, существенно большую 1 (см. фрагмент (а) Фиг.3). Извлечение иттрия, находящегося в собственных минералах РЗЭ, в тяжелую фракцию оказалось менее 5%. Такие характеристики дают основания отнести обнаруженное месторождение к месторождению редкоземельного сырья высокого качества. Применение химического способа, по которому можно оценить содержание растворимой формы в порошковой пробе, показало, что шламовая часть исследуемой пробы содержит более 90% легких редкоземельных элементов в растворимой форме, что подтверждает полученные результаты и сделанный вывод.

Таким образом, предлагаемый способ поиска и оценки качества минерального сырья за счет использования в качестве основных поисковых индикаторных признаков обнаружение в поисковых пробах минеральных частиц с рассеянной и собственной минеральной формой нахождения полезных элементов, использования интегрально-сцинтилляционного эмиссионного спектрального фазового метода анализа, при котором судят о наличии этих форм в поисковых пробах по амплитуде и характеру появления спектральных аналитических сигналов, а также использования в качестве поисковых индикаторных технологических характеристик технологического выхода шламовой фракции, извлечения в нее иттрия и соотношения выхода этой фракции к выходам других фракций позволил обнаружить месторождение легких редкоземельных элементов, при этом предлагаемый способ позволил по обнаруженной форме нахождения РЗЭ и индикаторным поисковым технологическим характеристикам поисковой пробы, взятой из рудного тела месторождения, оценить его качество и отнести его к высококачественным месторождениям.

Пример 2. Необходимо осуществить поиск в корах выветривания месторождения редкоземельного сырья, содержащего редкоземельные элементы, находящиеся в собственной минеральной форме, и оценить качество обнаруженного минерального сырья.

Поиск проводится подобно тому, как это делалось в примере 1. Отличительной особенностью является то, что основными поисковыми индикаторными признаками и характеристиками являются обнаружение собственных минеральных форм редкоземельных элементов в поисковых пробах с использованием интегрально-сцинтилляционного фазового анализа, технологическое извлечение иттрия и редко-земельных элементов в первую очередь в тяжелую фракцию и технологические выходы фракций, полученных с использованием инерционно-динамического способа разделения поисковых проб на фракции, и их соотношения.

В тяжелой фракции в случае использования мокрого гравитационного инерционно-динамического способа разделения порошкового материала по плотности должны сосредотачиваться (концентрироваться) практически все собственные формы нахождения РЗЭ и иттрия, так как плотность собственных минералов существенно выше 3 г/см. Это облегчает поиск собственных минералов РЗЭ поисковых пробах, а использование интегрально-сцинтилляционного эмиссионного спектрального метода фазового анализа позволяет обнаружить собственные минералы РЗЭ даже, если содержание редкоземельных элементов в исследуемой пробе составляет менее 0,001% и крупность частиц минералов менее 100 мкм.

Фотоэлектрическая регистрация спектров частиц при выбранном фазовом анализе позволила получить характерные спектры (Фиг.4) частиц минералов в исследованных поисковых пробах, которые можно визуально сравнивать на экране монитора ЭВМ со спектрами известных минералов. Для ксенотима (Фиг.4, фрагмент (а)) характерны интенсивные спектральные линии Y, Yb и отсутствие спектральных линий La Се и других тяжелых элементов. В спектре монацита (Фиг.4 фрагмент(б)) на оборот наблюдаются характерны интенсивные линии La, Се. В случае присутствия малоизвестных сложных минералов, сростков минералов минералогическую диагностику осуществляют после расчета соотношения содержаний РЗЭ в отдельных частицах редкоземельных минералов пробы путем сравнения рассчитанных соотношений содержаний РЗЭ со статистически усредненными соотношениями содержаний РЗЭ в известных РЗ минералах, экспериментально полученными исследователями.

В ряде случаев из-за недостаточно четкой информации о минералах, содержащих РЗЭ, в случае диагностики частиц, содержащих большие количества не редкоземельных элементов, осуществить минералогическую диагностику по соотношению содержаний в частице только редкоземельных элементов и иттрия оказывается очень сложно. С целью уточнения проводимой минералогической диагностики круг определяемых элементов в частице расширяют (определяют Р, Zr, Nb, Ca, Ti, Fe и др. элементы) и таким образом выявляют сростки минералов.

Необходимо отметить, что определение минералогических названий обнаруженных минеральных частиц во фракциях, содержащих РЗЭ, является далеко не всегда обязательными. При оценке качества минерального сырья, осуществлении геологических поисковых работ и создании технологической схемы переработки минерального сырья важно знать являются ли обнаруженные частицы собственными минералами редкоземельных элементов.

Направление поиска при поиске месторождений, содержащих собственные минеральные формы редкоземельных элементов, оценивают по обнаружению этих форм, в первую очередь по обнаружению их в тяжелой фракции, возрастанию извлечения редкоземельных элементов в эту фракцию и уменьшению выхода шламовой фракции и извлечению иттрия в нее.

В рассматриваемом случае при проведении поиска были обнаружены в поисковых пробах частицы, содержащие собственную форму нахождения редкоземельных элементов, и по нарастанию положительных и уменьшению отрицательных индикаторных поисковых признаков и характеристик обнаружено рудное тело. Для оценки качества этого месторождения были осуществлены скважные бурения. Исследования полученных поисковых проб показали, что эпицентр месторождения находится на глубине 10 м.

Характер нахождения собственных форм нахождения редкоземельных элементов можно оценить по технологическим характеристикам Фиг.2 и Фиг.3, где представлены результаты исследования поисковой пробы, взятой с глубины 10 м – (б) и с глубины 3 м – (в). Технологические характеристики – извлечение иттрия во фракции (в тяжелую около 19%, хвосты около 40% и шламовую часть около 40%) и выход фракций (тяжелой около 2%, хвостов и шлама более 40%) (характер распределения по фракциям церия и лантана подобен иттрию) дают основания отнести обнаруженное сырье к редкоземельному сырью низкого качества (редкоземельные элементы находятся в значительных количествах в средней (хвостовой) и шламовой фракциях и требуют специальной технологии их извлечения). Исследования с помощью интегрально-сцинтилляционного фазового анализа легкой (шлама), средней (хвостов) и крупной фракций показали, что в исследованных мелкодисперсных корах выветривания редкоземельные элементы присутствуют во фракциях в виде сростков собственных минералов редкоземельных элементов с породообразующими минералами, что не дает возможности получить с помощью наиболее простого и дешевого гравитационного способа обогащения концентрат (тяжелую фракцию) с высоким извлечением редкоземельных элементов и требует применения для получения товарного продукта более сложного способа обогащения.

Таким образом, в случае поиска и оценки качества редкоземельного минерального сырья в корах выветривания, содержащего собственные минералы редкоземельных элементов, при котором особое внимание уделяют исследованию тяжелой фракции, обнаружению в ней частиц, содержащих собственные минералы иттрия и редкоземельных элементов, оценке таких поисковых индикаторных признаков и характеристик, как величина технологического извлечения иттрия, редкоземельных элементов в эту фракцию, величина ее технологического выхода, отношение извлечения иттрия, редкоземельных элементов и самого выхода этой фракции к подобным характеристикам, полученным для средней (хвостовой) фракции, на местности удалось обнаружить рудное тело редкоземельного месторождения, содержащего РЗЭ, находящихся в собственной минеральной форме. Оценка его качества по индикаторным технологическим характеристикам позволила отнести его к месторождениям невысокого качества.

Таким образом, предлагаемый способ поиска и оценки качества минерального сырья за счет использования в качестве поисковых индикаторных признаков обнаружение в поисковых пробах минеральных частиц с рассеянной формой нахождения полезных элементов, когда полезные элементы находятся в минеральных частицах в небольших количествах, как примесь, и с собственной минеральной формой, когда полезные элементы входят в основной состав минеральной частицы, а в качестве поисковых индикаторных технологических характеристик используют величины, характеризующие распределение этих форм по фракциям, позволил обнаружить месторождение легких редкоземельных элементов, находящихся в рассеянной, растворимой форме, и оценить его высокое качество, а также обнаружить месторождение редкоземельных элементов, находящихся в нем в форме собственных минералов, и обнаружить, что качество этого сырья низкое. Использование новых поисковых индикаторных признаков и технологических характеристик позволяет более надежно и быстро проводить поиск полезных ископаемых и одновременно оценивать их качество. Сделать это с помощью прототипа невозможно.

Формула изобретения

1. Способ поиска и оценки качества минерального сырья, включающий разделение поисковой пробы на 4 фракции: крупную, тяжелую – концентрат, среднюю – хвосты и легкую, мелкую – шлам, нахождение в них положительных и отрицательных поисковых индикаторных признаков и характеристик, оценку направления поиска по нарастанию положительных и убыванию отрицательных поисковых индикаторных признаков и характеристик, отличающийся тем, что в качестве поисковых индикаторных признаков используют обнаружение в поисковых пробах минеральных частиц с рассеянной формой нахождения полезных элементов, когда полезные элементы находятся в минеральных частицах в небольших количествах как примесь и с собственной минеральной формой и когда полезные элементы входят в основной состав минеральной частицы, а в качестве поисковых индикаторных технологических характеристик используют величины, характеризующие распределение этих форм по фракциям.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обнаружение в поисковых пробах минеральных частиц с рассеянной формой и с собственной минеральной формой нахождения полезных элементов ведут с использованием интегрально-сцинтилляционного метода анализа, при котором судят о наличии этих форм в поисковых пробах по амплитуде и характеру появления аналитических сигналов от частиц поисковой пробы.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что обнаружение в поисковых пробах минеральных частиц с рассеянной формой и с собственной минеральной формой нахождения полезных элементов ведут по содержанию их в отдельных частицах поисковой пробы.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в случае поиска и оценки качества редкоземельного минерального сырья в корах выветривания уделяют особое внимание поисковому индикаторному элементу иттрию.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в случае поиска и оценки качества редкоземельного минерального сырья в корах выветривания уделяют особое внимание такому поисковому индикаторному признаку, как характер распределения иттрия по объему фракции.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что в случае поиска и оценки качества редкоземельного минерального сырья в корах выветривания уделяют особое внимание такому поисковому индикаторному признаку, как содержание иттрия во фракциях.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве поисковой индикаторной характеристики используют величины технологических извлечений иттрия во фракции.

8. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве поисковой индикаторной характеристики используют величины технологических выходов фракций.

9. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве поисковых индикаторных характеристик используют величины соотношения технологических извлечений иттрия во фракции.

10. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве поисковых индикаторных характеристик используют величины соотношения технологических выходов одной фракции по отношению к другим фракциям.

11. Способ по п.3, отличающийся тем, что в случае поиска и оценки качества редкоземельного минерального сырья, содержащего редкоземельные элементы в рассеянной растворимой форме, особое внимание уделяют исследованию шламовой фракции поисковой пробы.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что в случае поиска и оценки качества редкоземельного минерального сырья, содержащего редкоземельные элементы в рассеянной растворимой форме, основными поисково-оценочными положительными признаками и характеристиками в этом случае считают обнаружение частиц, содержащих рассеянные формы нахождения иттрия и редкоземельных элементов, равномерное распределение иттрия по частицам легкой шламовой фракции, снижение количества частиц, содержащих собственные минералы иттрия в пробе, возрастание технологического извлечения иттрия в шламовую часть пробы и технологического выхода легкой шламовой фракции, рост величины отношения технологического выхода легкой (шламовой) фракции к выходу средней (хвостовой) фракции исследуемой пробы.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что основными поисково-оценочными отрицательными признаками и характеристиками считают возрастание технологического извлечения иттрия и редкоземельных элементов в тяжелую фракцию и величину отношения этого извлечения к извлечению в шламовую часть пробы.

14. Способ по п.3, отличающийся тем, что в случае поиска и оценки качества редкоземельного минерального сырья, содержащего собственные минералы редкоземельных элементов, особое внимание уделяют исследованию тяжелой фракции.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что в случае поиска и оценки качества редкоземельного минерального сырья, содержащего собственные минералы редкоземельных элементов, основными поисково-оценочными положительными признаками и характеристиками при поиске считают обнаружение в тяжелой фракции частиц, содержащих собственные минералы иттрия и редкоземельных элементов, возрастание величины технологического извлечения иттрия, редкоземельных элементов в эту фракцию, величины отношения извлечения иттрия, редкоземельных элементов в эту фракцию к извлечению в среднюю (хвостовую) фракцию.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что основными поисково-оценочными отрицательными признаками и характеристиками считают обнаружение рассеянной формы нахождения редкоземельных элементов во фракциях, возрастание технологического извлечения иттрия в шламовую фракцию и отношения этого извлечения к извлечению в шламовую и среднюю (хвостовую) части пробы.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 18.05.2007

Извещение опубликовано: 27.07.2008 БИ: 21/2008