Способ определения минерального состава рудных месторождений

 

,((L

И С А™Й-И

Союз Соеетснил

Социалмстичеснил

Республин

Е 632970

О П (61) До((олнительн ое и авт. свил- ну (22) Заявлено 02.06.76 (21) 23(37899/ i8-25

2 (51 ) lц. 1(л

С, 0 Ч 3r00 с присоединением заявки ."й (23) Приоритет

Гасударствениа(й ((анктет

Совета Млилстров СССР а делан кзобретаккк к еткрыт((й (43) Or.óáëèêîâàíî15.3.1.78.Бюллетень X: 42 (53) УДК 550.837 (088.8) (45) (ата опубликования опнсаfi÷rr 25.Х 1.78 (72) Автор изобретении

М. В. Семенов (7!) Заявитель

Научно-производственное обьединение 1ЕОФИЗИКЛ

Министерства геологии СССР (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ NEEEEEPAflk>EEOK

COCTABA РУДНЫ:(МЕ-СТОРО>1(ДЕНИ Й

Изобретение относится к геофизическим методам поисков н разведки мес орождений рудных полезных ископаемых, в частности к разведке рудных месторождений разрабатываемых рудниками.

Известен способ поисков и оценки состава рудных сульфидных месторождений по ореолам тяжелых металлов, содержашнхся в рудах, используюший ореолы тяжелых металлов вокруг рудных месторождений, образованные природным электролитическим растворением рудных скоплений под воздействием естественных электрических токов, по которому отбирают пробы вод из пор горных пород и изучают их методами химического или спектрального анализа 111

Недостатками этого способа являются трудность отбора проб поровых вод из горных пород, низкая концентрация ионов металлов в природных ореолах вследствие малой интенсивности естественных критических токов и малые размеры ореолов.

Известен также способ электролитического отбора проб непосредственно из растворов почвенных капилляров, заключаю(цпйся в том, что извлечение ионов тяжелых металлов из ореола вокруг тел и

5 одновременное обогашение их концентрации в пробах осушествляют электрическим током, пропушенным через землю, и в качестве отрицательного электрода используют специал ьные заземления-эле10 ментоприемники, состоя(цие из пористых сосудов с раствором кислого электролита и угольных или металлических стержней внутри их 12)

Однако применение этого способа orpal5 ничивают малые размеры самих ореолов вокруг рудных тел.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретен.ю является способ, объединяюший в себе способ

Ю анопно-. o растворения рудного тела искусственно создаваемым электрическим током и способ электролитического отбора проб тем же самым электрически..: током 37.

Такой способ получил в геофизике наз632970 вание Метод частичного извлечения металла» { ЧИМ).

По этому способу положительный полюс источника тока мощностью B единицы — десятки киловатт подключают про- у водами через скважины или горные выработки непосредственно к рудному телу.

Осуществляется анодное растворение проводящих ток сульфндных руд постоянным, достаточно сильным, электрическим 19 гоком. Образовавшиеся ионы тяжелых металлов руд тем же током перемешаются по направлению текущего электрического тока в сторону отрицательных заземлений, образуя ореолы тяжелых метал- !3 лов вокруг рудного тела. В качестве от» рицательных заземлений, подключенных к отрицательному полюсу источника тока, используются описанные выше заземления — элементоприемники. В заземле- 2ц ниях-элементоприемниках осу цествляется одновременное с растворением рудного тела и образованием ореола металлов извлечение и накопление ионов тяжелых металлов от тела тем же электрическим 2$ током в течение некоторого времени. Затем при помощи химического или спектрального анализа содержимого элементоприемников определяют состав и количество извлеченных ионов и цо ним оце- ЗО нивают минеральный сос гав руд, Эгот способ имеет следующие недостатки: низкая производительность работ, обусловлена малой скоростью движения ионов тяжелых м еталлов под воздействием электрического поля в горных породах.

Образование ореола тяжелых металлов вокруг рудного тела и его распространение начинается только после включения тока и происходит только во время прохождения тока, т.е. непосредственно в процессе работы. Поскольку скорость движения ионов металлов в горных породах, по опыту, составляет первые сантиметры в час в электрическом поле волнг/см, время работы при непрерывном пропускании тока от источника мощностью 20 кВт составляет, по опыту, несколько десятков дней при глубине верхней кромки э рудного тела 10 м. С увеличением глубины залегания рудного тела время работы увеличивается; дороговизна работ, так как для организации анодного растворения рудных скоплений,перемещения и извлечения ореола ионов металлов необходимо использовать мощные источники тока - передвижные электростанции с обслуживаюшим пер— соналом в течение нескольких десятков суток непрерывно; технические трудности организации работ, так как для осуществления анодного растворения рудного тела необходимо иметь доступные для работы и размещения высоковольтных питающих линий скважины или горные выработки, вскрывающие рудное тело, что не всегда возможно по техническим причинам (завалы) или по требованиям техники безопасности.

Целью изобретения является ускорение и удешевление работ по оценке состава рудных скоплений путем использования блуждающих" промышленных токов.

Бель достигается тем, что по предлагаемому способу на исследуемой плошади определяют участки с экстремальными значениями разных знаков потенциалов поля этих токов, например, путем измерения разности потенциалов поля "блуждающих." токов двух измерительных линий, одна из которых неподвижна, а другую перемешают по исследуемой плошади и устанавливают на этих участках заземления - элементоприемники, которые выдерживают соединенными в течение времени, достаточного для накопления в них ионов рудных элементов.

И качестве тока, осуществляющего анодное растворение рудных скоплений и перенос ионов металлов в ореоле, служит ток, теряемый в окружающее пространство электроустановками железных дорог рудников. Эти установки имеют мощности в сотни киловатт и обеспечивают в окружающих рудник горных породах появление электрических полей положительного и отрицательного знаков, по напряженности на порядок более высоких, чем поля, достигаемые. прн помощи специальных геофизических электроразведочных с ганций. Структура электрического поля во вмещающей среде определяется морфологией рудных скоплений. Она аналогична структуре поля двухполюсника (с осложнениями, связанными с морфологией рудных тел), что обеспечивает протекание тока через рудные скопления вокруг месторождения, как непосредственно с последним связанные, так и близлежащие, а также анодное растворение руд в местах, где ток вытекает из рудных скоплений. Очевидно, что такое растворение руд током протекает непрерывно в течение деятельности рудника с момента его вступпения в строй, т,е. в течение многих лет. Следовательно, к моменту начала рабат по оценке состава рудных скоплений, установленных эпектроразведкой па флангах такого рудника, ва вме- 5 шаюшей среде вокруг рудных скоплений уже имеется готовь)й ореол ионов металлов того же состава, что и рудное скопление. Перенос ионов металлов и, следовательно, их концентрации в впектрическом поле протекает со скоростью, пропорциональной напряженности поля, 8 местах, где эпекгрическое пале от "бпуждаюших токов, создаваемых электроустановками рудника, наиболее интенсивно, будет наблюдаться наибольшая концентрация ионов в ореоле. По методу "блуждаюших токов" можно опредепить те участки вокруг известных и искомых рудных тел данного месторождения, разрабатываемого рудникам, где есть экстремумы ).Итенсивности впектрическага поля

"блуждающих токов". Из теории эпектроразведки известно, что экстремумы ин») генсивности электрического поля блуж.)аюших токов" наблюдаются на поверхности земли на участках, ближе всего расположечных к рудным телам и другим проводникам тока, Таким образом, участки экстремумов поля - те особые

Fe точки исследуемого участка, где, вопервых, можно ожидать аткрьггис еше не разведанных рудных скоплений (состав которых подлежит определению, во избе7Я жанне излишних затрат дарогастояшегс бурения на их разведку), во-вторых, где интенсивность тяжелых металлов будет наибольшей и, в гретьих, где по линиям проводов, соединяющих через со46 ответствующие заземления экстремумы электрического поля разного знака, потечет возможно больший электрический ток, который можно использовать для извлечения ионов тяжелых металлов из ореола в

4$ заземления-элементоприемники дпя последующего анализа содержимого с целью

Определения элементного состава металлов из ореола и руди ь)х тел на участке данного вкс гремума.

Оценка состава рудных скоплений осушествляется па предлагаемому способу следуюшим образом, На исследуемой плошади, на которой предполагается наличие рудных скоплеИ ний, состав ко)орых подлежит определению, предварительно отыскива)ат участки с экстремальнь!ми значениями !loTe)IIIBaлов поля "бпуждаюцгих" прамьлцленных то6 кав пу"-.-..I н.-,, . :раций м! Наяенных значений разностей ":Loте!шиалов поля блужда)oIILHx " таков !IA двух измерительнь)х линиях, omla из которых неподвижна, а другая перемещается по всей изучаемой ппащади, и отыскания тех точек участка, на которых отношение одноврел)енно из. pен!."!х разностей потенциалов на пода иж на и и !!1»д1)! ПО Отношению к непад виж ной макс ил я л bное.

Па каждом из экстремальных участков устанав;-!1вд)Ог в земле один или несколько ззземле)шй: на у.астках с отрипатеп):11ыл1 зпяKoM ноля "блуждающих прамышпенных токов - выиеупомянутые ззземпеш. я-эпементоприемники с растворам кислого впектролита, на участках с папожитепьным з)гаком — такие же или

;!еталпнч вские (железные) заэел)пения.

И!)О).аж!1;II:III,II!)I проводами соединя)ат ме "K. »" саба!» ПопарцО или группами зазелпения, распопаженные на участках

ВКСТРЕЛ) 1 .OB С I »IÇIIOÈJ!ÐLIÍÅ)!ÌH ЗНаКаМИ потенцпапов попя блужда)ащих" промыш» пеннь:х таков, выбирая заземления или

III гру))пь1 так, чтабь! между соседними груп!.ам)1 Оказались возможно, большие разности пате)шиапав ноля бпуждаюшнх промьипленны» —,îêîâ, Раз))ость патенциа:;.а-. между двумя разноименными экстрел!) мал!и папи "бпла!)да!О)!)их" токов испопьзуется в така.» случае как влектродвижущая с!1па дпя возбуждения протекания электрического тока между заземлениями, соеД!)НЕННЫМН НВОВОДЯЛ .И.

Уста!юв:тепные и соединенные между собой =земпения периодически, через

2 — 3 ч в течение всего срока работы, попивают pQOTBopRI IB впектропитов, тем самым абеспечива)ат )I поддерживают возможно меньшее сопротивление эпектрическому.та-: у ь цепи заземлений. Участки почвы в радиусе до метра вокруг )Ia))lzol заземления, установленного в точке, соответствующей экстремуму поля бпуждаюших токов Отрицательного знака, поливают нормальным раствором азотной

КИСЛОТЫ (IIJl): СОЛ))Ной КИСЛОТЫ ), Q заземлений, установленных в точках, соответствующих экстремумам поля попожительнога знака — растворал) поваренной соли )лпи спабым раствором и!апачей.

Такая полиька снижает переходное сопротивление заземпений, препятствует образованию нерасъзарил)ых соединений ионов металлов, кочарые необходимо извпечь из ореола & заз мления — влеменюприел)ниKH и преп ятствуeT НОляризац)III заземлe г; l2!)70 ний протекающим по иим током и высыханию по lebf В . круг заземлений под деЙ ствием электр о осм оса.

Установленные электроприемники выдерживают соединенными, т,е. под током % (за счет ответвггения в созданные влектричоские цепи части блуждающих промышленных токов), в течение времени, достаточного для накоцлеиия в содержимом элементоприемников на участках Я экстремумов поля отрицательного знака такого количества ионов тяжелых металлов, которое можно обнаружить при помощи химического или спектрального анализов. Время выдержки определяют экспериментально, Обычно достаточно. вести извлечение в течение нескольких суток, однако это определяется интенсивностью "блуждающих" токов, Лля определения времени выдержки сравнивают результаты анализа содержимого одного из групп заземлений-элементоприемников, выполняемого с интервалом в одни сутки, с содержаниями тех же элементов в растворе электролита в элементоприемнике до начала эксперимента, Время выдержки достаточно, когда накопленное количество данного элемента в 5-10 раз превышает исходное содержание и чувствительность анализа.

Анализ содержимого заземлений-элементоприемников производится методами, известными для метода "частичного извлечения металла: химическими методами на медь, свинец, цинк, железо, или методикой с соосаждением элементов на сернистом кадмии, со спектральным окончанием, Оценка состава выявленного рудного скопления осуществляется непосредственно по составу извлеченных металлов, присутствующих в заземлителяхэлементоприемниках в количествах, превышающих фоновые количества, Фоновые количества определяются тем же способом, но только для заземлений - элемен45 топриемников, установленных вне участков с экстремальными значениями поля

"блуждающих токов отрицательного знака.

Применение предлагаемого способа

М позволяет на участке с аномальным полем "блуждающих" токов установить в течение примерно трех-пяти суток, содержатся ли в предлагаемом рудном теле минералы меди, свинца, цинка, железа, т.е. получить ту же информацию, которая могла бы быть получена на этом участке известным способом за двадцатьтридцать суток.

Благодари испОлгъзовагги)< l эл

Предлагаемый способ сокращает время работы по оценке состава руд на одном участке по сравнению с известным способом примерно в 4-5 раз. Одновременно, примерно в 2 раза сокращается стоимость работ за счет отказа от использования генераторной установки для создания электрического тока и сокрашения состава бригады, выполняющей работы по оценке.

Формула изобретения

Способ определения минерального состава рудных месторождений, основанный на элементном анализе содержимого заземлений — элементоприемников, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью удешевления работ путем использования блуждающих" промышленньм токов, на исследуемой плошади определяют участки с экстремальными значениями разных знаков потенциалов гголя этих токов, например, путем измерения разности потенциалов поля "блуждающих токов двух измерительных линий, одна из которых неподвижна, а другую перемешают по исследуемой плошади и устанавливают на этих участках заземления - элементоприемники, которые выдерживают соеди9

632970

Составитель Л. Воскобойников

Редактор Л. Батанова Техред М. Борисова Корректор Л. Василина

Заказ 6548/37 Тираж 660 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ненными в течение времени, достаточного для накопления в них ионов рудных s ментов.

Источники информации, принятые во внимание при вкспертнзе:

1, Свешников Г. Б. "Зпектрохимические процессы на сульфидных месторождениях", изд, ЛГУ, 1967, с. 143-152.

2. Авторское свидетельство СССР

% 46005, кл, C„. 01 11 3/00, 1935.

3, Софронов H. И, "К вопросу об ореолах рассеяния месторождений полезных ископаемых и их использования при поисках и разведке", Проблемы советской геологии, т. У1, М. 4, ОНТИ, М-М, с, 302-323.