矿产取样
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发布时间：2022-04-26 20:02
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时间：2023-10-26 22:24
（一）矿产取样的概念
在矿体的一定部位，按一定的规格和要求，采取一小部分具有代表性的矿石或近矿围岩，作为样品，用以确定矿产质量、某些性质和矿体界线的地质工作，称之为矿产取样。它的全过程包括：从矿体（或某些近矿围岩）上采取原始样品、样品的加工、样品的化验、化验资料的整理与研究等阶段。矿产的取样工作也同原始地质编录一样，在矿床地质研究的各个阶段（找矿、地质勘查、矿山地质工作）都要进行。假若矿石的质量是完全均匀的，那么取样工作可以很简单，只需任意采取少量样品就可以了。但实际上，自然界中任何矿体的矿石质量都是不均匀的，它们总是在空间上（即沿着矿体的走向、倾向及厚度方向）有着不同程度的变化，所以在取样过程中，一定要注意样品的代表性、全面性和系统性。
（二）矿产取样的种类
矿产取样的种类很多，根据取样的目的，一般可分为化学取样、矿物取样、技术取样、技术加工取样4种。
1.化学取样
目的是通过对采集的样品进行化学分析，确定其有用及有害组分的含量，据此可以圈定矿体的界线、划分矿石的类型和品级、了解开采矿石的贫化和损失。从而为研究矿石综合利用的可能性，确定合理的采矿、选矿方法，做好采场矿石质量的管理等工作提供可靠的依据。化学取样的数量最多，应用最广，在矿床地质研究的全过程中，对绝大部分矿种以及各种探、采工程都要进行这类取样工作。
2.矿物取样（或称岩矿取样）
在矿体中系统地或有选择性地采取部分矿石（有时也包括近矿围岩）的块状标本，进行矿物学、矿相学及岩石学方面的研究，从而达到如下两个方面的目的：一是确定矿石或岩石的矿物组成与共生组合、矿物的生成顺序、矿石的结构与构造，用以解决与成矿作用有关的理论问题；二是鉴定矿石中有用矿物及脉石矿物的含量、矿物的外形和粒度、某些物理性质（如硬度、脆性、磁性、导电性等）以及有用组分和有害杂质的赋存状态，用以确定矿石的选矿和冶炼加工性能。
3.技术取样（即物理取样）
其目的是研究矿石或近矿围岩的各种物理机械性质和技术性质。根据矿种的不同，又有两种情况：对于一般矿产来说，技术取样是为了确定矿石（有时也包括部分近矿围岩）的体重、湿度、松散系数、强度、块度等性质，为储量计算和采掘设计提供依据；对于某些非金属矿产来说，技术取样是确定矿产质量的主要方法。例如对于云母矿来说，主要是确定云母片的大小、透明度、导电系数、耐热强度；对于石棉矿来说，则是确定其纤维长度、韧性、耐火强度；对于压电石英来说，则是确定其晶体的大小、颜色、压电性能等；对于建筑石料来说，则要确定它的瞬时抗压强度、吸水性、导热系数、摩擦阻力等。技术取样的特点一般是以单矿物或矿物集合体为样品，采集时要特别注意其完整性，尽量避免损伤。
4.技术加工取样
其目的是通过对相当重量的样品进行选矿、烧结、冶炼等性能的试验，了解矿石的加工工艺和可选性质，从而确定选矿、烧结、冶炼的生产流程和技术措施，对矿床作出正确的经济评价。技术加工取样可分为：实验室试验、半工业试验、工业试验等3种。
（1）实验室试验：所需样品重量较小，可初步确定矿石的提取方法、回收率以及试剂的消耗量，评定矿产被利用的可能性。
（2）半工业试验和工业试验：需采集大量样品，并尽可能在接近正式生产条件下进行试验，为选矿、冶炼设备的选择和工艺流程的确定提供可靠依据。技术加工取样虽然在找矿、地质勘查、矿山地质工作等各阶段均可进行，但主要是在地质勘查阶段中，对于已经确立了工业价值，并用足够工程控制了工业储量的矿床，进行该类取样工作。在生产矿山，只有当改变选、冶方法或发现新的矿石类型时，才要求重做技术加工试验。
（三）取样方法
人们在长期的取样实践工作中，总结出了各种取样种类的不同取样方法，其中尤以技术取样（物理取样）的取样方法繁多，几乎每个矿种都有不同的取样方法，但只有矿物取样的方法较简单。现仅对化学取样和技术加工取样中常用的几种方法进行简要介绍。
1.刻槽法
此法是在需要取样的矿体部位开凿一定规格的槽子，将槽中凿取下来的全部矿石或岩石作为样品，它是取样中使用最广泛的方法之一。
（1）取样位置：在探槽中，多在槽底垂直矿体走向取样，也可在槽壁取样（图4-8-7），视具体情况而定。在探矿浅井、天井中，矿化均匀者一壁取样（图4-8-8）；矿化不均匀或变化甚大者，应两壁取样，将对应位置的样品合并为一，保证其可靠性。在水平坑道中，对穿脉或石门工程，多在腰切平面位置（距坑道底1.0～1.4m高处）沿矿体厚度方向一壁或两壁连续分段取样（图4-8-6）。对沿矿体走向掘进的探矿沿脉工程，多在一定间距的掌子面或顶板沿矿体厚度方向取样。
图4-8-6 穿脉坑道壁上连续刻槽分段取样示意图
图4-8-7 浅井一壁上取样示意图
图4-8-8 探槽中阶梯状刻槽取样示意图
（2）样槽规格：样槽断面形状有矩形、三角形等，常用前者。样槽断面规格用宽×深（cm2）表示。确定其大小的影响因素首先是样品的可靠性，包括考虑矿化的均匀程度、矿体厚度大小、矿石硬度等，其次是取样效率。在保证样品可靠性的前提下，选取断面规格小，取样效率高者为合理。可用经验类比法与试验法确定。经验类比法是参考应用同类型矿体取样的断面规格数据，一般为5×2～10×5（cm2），极少数矿体如脉金、铍、铌、钽矿体等，取样规格扩大到15×3～20×5（cm2）；确定风化矿体的含矿率，断面规格一般不小于20×15（cm2）。
（3）样槽长度：样槽长度是指单个样品沿取样线的长度。样槽长度过短会增加样品数量，增加大量化验、测试工作量和费用；样槽长度过长可能会影响对矿石类型与品级的正确圈定及分采工作。一般样槽长度为0.5～3m，常用的为1～2m，最长者可达4～5m。对于矿体边界清楚，矿体厚度大，矿化均匀，矿石类型简单者，样槽可长一些，反之则应短一些。
2.拣块法
是用一定规格的绳网，铺在所需采样的矿堆上，从每个网眼中间拣出大致相等的小块矿石，合并在一起，作为一个样品。每个样品的重量一般为1～3kg。其优点是：效率高，操作简便，并具有一定的代表性。缺点是：对不同类型的矿石不能分别取样。这种取样方法常用于矿点（区）检查、在矿体中掘进的坑道、采矿掌子面以及矿车中的取样。在矿车中取样时，还常采用简化的五点梅花状或三点对角线的形式布置拣块取样点。
3.方格法（即网格法）
是在需要采集样品的矿体出露部位布置一定形状的网格，如正方形、长方形、菱形等，在网格交点处凿取大致相等的小块矿石，合并为一个样品。每个样品可由15～100个组成，总重量一般为2～5kg。其优点是：效率高、比较简便，不同类型的矿石可分别取样。缺点是：薄矿体不适用此方法，只适用于厚度较大的矿体。
4.打眼法
是在坑道掘进或采场回采时，收集炮眼中所排出来的矿、岩泥（粉），作为化学分析样品。使用时虽有某些局限性，并对生产进度有一定的影响，但由于它具有效率高、成本低、样品不用加工、代表性较强、可实现取样机械化等突出优点，所以在生产矿山取样中使用比较广泛，而且目前正在改进与推广之中。
5.剥层法
是在需要取样的薄矿体出露面上，每隔一定距离剥取一定厚度（5～10cm）的矿体作为样品。每个样品的长度一般为1m。其优点是：代表性强。但因劳动强度大，效率低，故一般只用于检查上述几种取样方法的可靠性和矿化极不均匀的稀有金属或贵金属薄矿脉的取样。
6.全巷法
是把在矿体内掘进的某一段坑道中爆破下来的全部（或在现场进行初步缩分后的部分）矿石作为样品，每个样品长度一般为1～2m，重量可达数吨至数十吨。全巷法的优点是代表性最强。但因其成本高，效率低，劳动强度大，所以一般只用于检查其他取样方法的可靠性、技术取样和技术加工取样等情况。
7.钻探取样
岩心钻机中的取样是将钻机中提取出来矿心用劈岩机劈成两半，取其一半作为样品，每个样品长度一般为1～2m，另一半保留下来，以备检查和地质研究用。当矿心采取率小于70%时，还要求补采矿泥（粉）作为样品。
8.实测统计法
此法首创于我国某钨矿山，其方法是在坑道顶板或天井帮上，取2m长作为一个实测统计单位（即一个样品的范围），用小钢尺测出矿体暴露的总面积和其中黑钨矿所占的面积，可用下式换算出黑钨矿体的矿石品位：
固体矿产探采选概论
式中 C——黑钨矿体的矿石品位；
∑Sw——一个样品范围内黑钨矿面积之和；
Qw——黑钨矿密度（6.5～7.5）；
Cw——黑钨矿中WO3的平均含量（74%）；
∑Sq——一个样品范围内矿脉面积的总和；
Qq——石英密度（2.65）。
上式仅适用于脉石矿物只有石英的黑钨矿脉，且假设其深度为1m。
这种方法的优点是将样品的采取、加工和化验简化为一个步骤。但它们只适用于有用组分单一，有用矿物颗粒粗大，有用矿物与脉石矿物种类单一且易于区分的矿床。目前仅少数钨、锑矿山使用，至于其他类似这些条件的矿山，是否可以使用此法，有待今后进一步研究。
9.物理仪器测定法
是目前国内外正在大力研究和试用的直接在现场测定矿石品位的方法。例如：利用放射性测定仪器直接测定放射性元素矿产的质量；用电测法确定某些金属矿产的质量；使用较广泛的还是最近几年新出现的同位素X射线荧光分析仪，它能测出几十种元素的含量。手提式的这种仪器携带方便，可用于掌子面爆下矿石堆、岩（矿）心、岩（矿）泥（粉）的品位测定，加一个特制的探头后，还可将探头伸入到钻孔内测定品位。可以预计不久的将来，这些物理仪器测定法将会得到大量的推广。
必须说明的是，为了保证取样工作既经济又可靠，各个矿山应根据具体的情况，通过反复多次的科学试验，确定出最合理的取样方法。
（四）化学样品的加工与化验种类
1.样品的加工
一般情况下，所采集原始样品的重量是比较大的，常为0.5～50kg，一般为2～5kg。且样品的块度也是比较大的，而进行化学分析的样品，最终重量只需1～2g。颗粒直径也要求小于0.1mm。所以在进行样品的化学分析之前，必须对样品进行加工处理。它的具体步骤是：破碎→筛分→拌匀→缩分。将这一过程反复进行数次，直达到化学分析的要求为止。一般来说，原始样品的重量愈大，则加工的过程也就愈繁杂，愈慢，成本也愈高。为此，样品加工时必须遵守这样的原则：过程要简单、速度要快、成本要低、缩减后样品的代表性要强。
2.样品的化验种类
样品的化验种类主要有如下4类：
（1）基本分析（又名单项分析或普通分析）。只要求分析矿石中主要有用组分的含量，它是用来评价矿石质量最常用的一种分析，其样品数目最多，差不多每个样品都要进行这类分析。例如：铅、锌矿床中分析Pb、Zn、Cu；铁矿床中分析全铁和可溶铁，当掌握了全铁和可溶铁之间关系的规律后，也可只分析全铁。
（2）多元素分析及组合分析。多元素分析是检验矿石中伴生的有用及有害元素的情况，借以提供组合分析的项目。组合分析则是为系统地研究伴生有用元素提供资料，其样品是由相邻的8～12个基本分析副样所组成的，而且必须按同一矿体的同一类型或同一品级矿石进行组合。
（3）合理分析。其目的在于区分矿石的类型和品级界线。如硫化矿床可划分为氧化矿石、混合矿石、原生矿石等。样品的采取是以肉眼鉴定为基础的，在分界处附近采集5～20个样品，作为进行合理分析的样品。
（4）全分析。就是将矿床中由光谱分析所确定的全部元素（只有痕迹者除外）作为分析项目，了解矿床中可能存在的全部化学成分及其含量，为研究成矿规律和矿石的综合利用提供资料。全分析样品可采用具代表性的组合样品，其样品数目视矿床的规模和复杂程度而定，一般为数个即可，最多不超过20个，并要求各种元素分析结果的总含量应接近于100%。
