Практика использования новых методов в изучении вещественного состава руд

Оптико-минералогический анализ является одним из инструментов технологической минералогии при изучении вещественного состава руд и продуктов обогащения. Данный анализ может осуществляться двумя способами: ручным и автоматизированным.

В настоящее время в институте «Иргиредмет» при проведении оптико-минералогического анализа используется автоматизированный метод, который реализуется на приборе «Анализатор фрагментов микроструктуры твердых тел ”Минерал С7„», разработчиком и поставщиком которого является ООО «СИАМС», г. Екатеринбург. Данный прибор представляет собой синтез микроскопа с фотокамерой или видеокамерой, компьютера с программным обеспечением и цветного принтера. Все перечисленные приборы должны соответствовать определенным техническим требованиям. Главным преимуществом программы является наличие алгоритмов и инструментальных шаблонов, позволяющих в автоматическом режиме проводить не только определение массовых долей минералов, но и расчет качества сростков (массовая доля по 10 градациям качества) [1, 2].

«Минерал С7» применяется при изучении прозрачных шлифов, аншлифов и, что самое важное, при изучении брикетных полированных шлифов, изготовленных из продуктов обогащения. Необходимое условие при подготовке к исследованиям — плоскопараллельность и высокое качество полированной поверхности (для аншлифов и брикетных полированных шлифов), и однородная (20 мкм) толщина прозрачного шлифа. Использование анализатора с фотокамерой предусматривает фотодокументирование (сканирование) изучаемого объекта по нескольким параллельным линиям, и реализует автоматизацию оптико-минералогического анализа на двух уровнях:

1. Диагностика минералов (классификация) на цифровых изображениях.

2. Измерение, статистическая обработка, выдача таблиц и окончательного отчета, при необходимости — графических материалов.

При оснащении микроскопа видеокамерой и прецизионным сканирующим столиком с программным управлением навигация по образцу также осуществляется автоматически. Однако если в первом случае микроскоп можно использовать, в том числе, и для обычных микроскопических исследований, то во втором случае необходимо иметь в наличии еще один микроскоп.

Использование анализатора позволяет соблюсти все требования к регламенту проведения оптико-минералогического анализа и результатам минералогических исследований в технологической минералогии [3]. К таким требованиям относятся:

1. Однотипная обработка представительной выборки полей зрения и набор требуемой статистики по зернам, сросткам и включениям.

2. Непредвзятый выбор и произвольное количество полей для анализа (в зависимости от степени концентрации минералов).

3. Произвольное количество диагностируемых минеральных фаз, например, все минералы в поле зрения; все рудные минералы; характер нахождения одного или нескольких минералов и др.

4. Контроль и корректировка полученных изображений минералогом на любой стадии процесса.

Результирующий отчет, сформатированный в формате Word, включает:

1. Общие данные по минералам: массовая доля (%), доля свободных зерен (%), доля в сростках (%).

2. Данные по зернам минералов: процент раскрытых, количество и размеры свободных минералов и сростков.

3. Данные по сросткам: количество, состав и размер по всем типам сростков.

4. Распределение массовой доли минералов в сростках.

Общий вид основной комплектации прибора для автоматического анализа изображений «Минерал С7», используемого в институте «Иргиредмет», и его отдельные фрагменты представлены на рис. 1, 2.

В качестве примера приведем результаты исследования брикетного аншлифа, изготовленного из материала цинкового концентрата руды месторождения «Новоширокинское». На первом этапе работы, после соответствующей настройки микроскопа, методом фотографирования через встроенную в микроскоп камеру были сняты 23 поля. Сканирование брикета выполняли при объективе 20х по двум параллельным линиям с шагом в линии 1 мм. Полученные фотографии импортировали в интерфейс электронных таблиц ПО. В процессе дальнейшей работы с ними был использован готовый шаблон «Минералогический анализ технологического продукта при объективе 20х» — предварительная обработка (выравнивание яркости и оконтуривание зерен, установка масштаба). По одной из фотографий проводили контроль правильности оконтуривания зерен минералов и, по необходимости, производили корректировку. На других изображениях корректировка осуществлялась автоматически. Затем применили второй готовый инструментальный шаблон, настроенный на минералогический анализ полиметаллических руд. Этот шаблон включает интерактивную идентификацию минералов из настроенного перечня по цветовым, яркостным и текстурным характеристикам минералов — с их последующей цветовой кодировкой на изображении (при необходимости можно дополнить перечень минералов из Справочника минералов, вшитого в программу). Авто-матически происходит классификация минералов, анализ изображения и статистический подсчет по каждому выделенному полю. После завершения операции цветовой кодировки минералов, минералог (по одной из фотографий) производит контроль путем снятия цветовой маски с минерала и также, по необходимости, выполняет корректировку цветовой кодировки минерала. На рис. 3 приведен пример цветовой кодировки минералов на одном из полей. Чем выше качество изготовления брикета, тем меньше «ошибок» допускает анализатор и тем быстрее осуществляется исследование. В подсчетах принимают участие только зерна, полностью попавшие в поле зрения. Краевые зерна (так называемые «срезанные») не анализируются.

Отчет результатов исследования который формируются автоматически и состоит из 6-и таблиц:

1. Область анализа: количество полей зрения, проанализированная площадь.

2. Общие данные по минералам: массовые (%); фактор формы; поверхность (свободная/в сростках; доля (%)).

3. Химический состав (рассчитывается автоматически на присутствующие минералы по стехиометрическим формулам).

4. Данные по зернам минералов: название минерала; масс. %; раскрытие зерен (%); все зерна (количество; размеры (мкм)); свободные зерна (количество; размеры (мкм)).

5. Данные по сросткам: состав; масс. %; сростки (количество; размеры (мкм)); составляющие (минерал; доля (%); количество; размеры (мкм)).

6. Распределение массовой доли минералов в сростках (размер, мкм/ качество, %; итого).

В качестве примера приведена одна из таблиц отчета «Общие данные по минералам».

Общие данные по минералам

Из таблицы следует, что концентрат на 88,4 % состоит из сфалерита. Основным минералом, загрязняющим концентрат, является пирит. При этом сфалерит на 98,6 % представлен свободными зернами, а 1,1 % сульфида цинка находится в сростках с халькопиритом. Пирит при массовой доле 10,5 % практически то же на 95 % находится в виде свободных зерен, т.е. можно сделать вывод, что он в основном образует «механическую» примесь в концентрате. Халькопирит, доля которого составляет 0,6 %, присутствует преимущественно за счет сростков, в основном, со сфалеритом.

Из таблицы «Химический состав» следует, что примесь меди в сфалеритовом концентрате присутствует за счет халькопирита, железа — за счет пирита, а свинца — галенита. Из таблицы «Данные по сросткам» следует, что сфалерит образует сростки, преимущественно, с халькопиритом, в меньшей степени — с пиритом или с галенитом. Присутствует небольшая масса зерен, где сфалерит находится в более сложных сростках, например, одновременно с галенитом и халькопиритом или галенитом и пиритом, или пиритом и халькопиритом, или галенитом, пиритом и халькопиритом (показано процентное соотношение минералов и размер зерен по каждому типу сростков). Так, размер зерен, представляющих сростки сфалерита и халькопирита, колеблется от 2 × 3 до 195 × 347 мкм, из них 76,5 % приходится на зерна крупностью более 190 мкм. Сростки (по площади) на 96,4 % состоят из сфалерита и только на 3,6 % из халькопирита, причем зерен халькопирита крупнее 70 мкм нет, что свидетельствует об эмульсионном характере вкрапленности халькопирита. Из таблицы «Распределение массовой доли минералов в сростках» следует, что относительно чистые зерна сфалерита, где на его площадь приходится > 95 % площади зерна, находятся в интервале крупности 10–100 мкм. Их доля составляет 67 % от всей массы сростков сфалерита, из них 56,5 % приходится на интервал крупности 10–70 мкм. Для халькопирита характерно, что 85,3 % минерала, находящегося в сростках, представлено зернами, размер которых менее 70 мкм, при этом только 34,8 % сростков являются относительно чистыми.

Оперативно полученная полная информация о составе концентрата, состоянии зерен минералов в концентрате, характере и размере сростков поможет:

- своевременно корректировать технологический процесс;

и обосновать

- нормативные потери полезных компонентов;

- необходимость разработки более сложных технологических схем;

- возможность получения (или неполучения) продукции, соответствующей определенным требованиям по ТУ или ГОСТам.

Список литературы

1. Технологические аспекты рационального недропользования: роль технологической оценки в развитии и управлении минерально-сырьевой базой страны. Т.В.Башлыкова, Г.А.Пахомова, Б.С.Лагов и др. Под науч. ред. Ю.С.Карабасова.—М.: МИСиС, 2005.—576 стр.

2. Применение пакета анализа изображений «Минерал С7» для расчета структурных параметров минерального сырья. А.Р. Макавецкас (ООО «НВП «Центр-ЭСТАгео, МИСиС), М.С. Петров (ООО «СИАМС»)

3. Решение задач технологической минералогии средствами автоматизированной оптической микроскопии. М.С. Петров, Е.Ю. Нурканов, А.Л. Козерчук, Р.М. Кадушников (УГТУ-УПИ, ООО «СИАМС», Екатеринбург).

-0+0

• Содержание сайта
• Комментарии
• Главная страница