岩石样品分析与取样.docx
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岩石样品分析与取样
样品的化学分析
1样品化学分析
通过矿样的化学分析，了解矿石中有益、有害元素（组份）的种类和含量，确定矿石质量，矿体与夹石、围岩界线，研究各组份间的关系及空间变化规律。
通常分为基本分析、多元素分析、组合分析、物相分析、全分析、岩石全分析。
1.1光谱全分析
光谱化学分析（spectrochemicalanalysis）应用光谱学原理和实验方法以确定物质化学成分和结构的分析法。
简称光谱分析。
包括发射光谱化学分析和吸收光谱化学分析。
根据分析LI的不同，光谱化学分析可以分为光谱定性分析、光谱定量分析和结构分析。
LI的是了解矿石及圉岩中有儿种有益、有害元素及它们的大致含量。
光谱样可以是拣块样,也可以用具代表性地段的基本分析副样和组合分析副样进行。
光谱分析结果是提供确定基本分析、组合分析、全分析项目的依据。
1.2基本分析
基本分析乂称普通分析、单项分析、主元素分析。
它的目的是了解矿石中主要有益、有害组份含量，为圈定矿体，划分矿石类型和品级，进行资源量佔算提供依据。
当经过一定数量的基本分析、证实某些有益组份含量或有害元素含量变化不大，不影响矿体圈定时，可不再做基本分析项U。
分析项忖见表1-1
矿种
基本分析项目
备注
铁矿
锈矿
TFc、mFeS、P、SiO2
Mn.Fc、P、Si02
TFc全铁，mFc磁性铁
碳酸猛矿石还要分析CaO、MgO.A1203,和烧失
珞矿
0203、FcO、Fc2O3（SiO2、MgO.CaO）
钛
TiO2V2O5TFe
钛砂矿中应分析鉴世金红石、独居石、钳英石等。
锐矿
V205
锐单独矿床很少，多数生在磁铁矿、炭质页岩、铝土矿、煤矿等中。
铜矿
Cu
铅锌矿
Pb、Zn
铝矿
AL203、Si02.TiO2、Fe203
银矿
Ni.Cu
钮矿
Bi
钻矿
Co
鸽矿
W03、Mo、Bi、Sn
锡矿
Sn
铝矿
Mo
汞矿
篠矿
金矿
Hg.Sb
Sb、Hg
Au
银矿
Ag
钳族元素
Pt、Pd
稀有金属
披
BeO
锯锂矿
Nb2O5、TaO5
链
ZrO2、Nb2O5、Ta2O5、HfO2
锂絶tl矿
锂
Li20、Cs20、Rb20
SrO
稀有元素
饰族元素（轻稀上）包括La.Ce、Pr.
NdsPm（人造元素〉SnuEu七种
锂族元素（重稀土）包括Y、GdxTb、Dy.Ho.Er、Tu、Yb、Lu九种
分散元素放射性铀、锂
Gc、Ga、In、Tf、Re、Cd、Sc.Sc、Te等主要赋存于别的矿物中.独立矿物比较少见.一般不形成做独开采矿床，在评价其他矿床时，应对分散元素进行综合评价。
U、Th02
1.3多元素分析
一个样品分析多种元素项II。
它是根据对矿石的肉眼观察或光谱半定量全分析或矿床类型与地球化学的理论知识，在矿体的不同部位釆取代表性的样品，有U的地分析若干个元素项U,以检查矿石中可能存在的伴生乂一组分和有害元素的种类和含量，为组合分析提供依据。
查定结果某些组分达到副产品的含量要求、某些元素超出了有害组分允许的含量要求时，则进一步作组合分析。
1.4组合分析
组合分析是了解矿体内具有综合回收利用价值的有益组分，或影响矿产悬液性能的有害组分（包括造渣组分）含量的一种化学分析。
组合分析样品不单独取样，山基本分析的副样组合而成。
按矿体、矿石类型、不同工程、单一勘探线中的样品组合。
LI的是了解矿体中具有综合回收利用的有益组份或影响矿石选冶性能的有害组份含量，分析结果可用于伴生有益组份的储量计算或划分矿石类型及品级。
分析项U一般根据光谱全分析或化学全分析结果确定。
在基本分析中的项LI不再做组合分析项LI。
组合分析取样是在基本分析结果出来后，根据有益、有害组份含量变化大小，由儿个至十儿个（或更多）的基本分析的副样组合而成。
通常是同一工程或相邻工程构成的同一矿体，同一块段，同一类型品级的基本分析副样组成（即参与同一个组合样的基本样不得分布在不同储量级别块段、不同矿体、不同类型、品级矿石）。
组合原则是按基本分析样长比例提取采样重量。
组合样重量一般100〜200g。
经岩矿鉴定和对主矿段一定量的组合分析成果足以证明矿床中无综合利用价值或有害元素低于工业指标要求的组份，可少做或不再续做。
组合样一般按下列公式采样：
Qz二QxLz/L
Qz—从参加组合样的每个基本分析样品中应采取的重量；
Q一组合样的重量（一般200-400克）；Lz—参加组合样的各个基本分析样品的长度；L一参加组合样的各个基本分析样品的总长度。
1・5合理分析（物相分析）
合理分析乂称物相分析，其任务是确定有用元素的矿物相，以区分矿石的自然类型和技术品级，了解有用矿物的加工技术性能和矿石中可回收的元素成分。
合理分析样品的采取，通常先利用显微镜或肉眼鉴定初步划分矿石自然类型和技术品级的分界线，然后在此界线两侧采取样品。
LI的是了解某些矿床的自然分带和确定矿石自然类型。
物相分析样可在基本分析副样中抽选（必须及时进行，以免副样变质影响分析质量）或专门采样。
采样一般是自地表至原生带上部按一定间距采取，以确定分带界线（氧化矿、混合矿、原生矿）。
1.5.1硫的物相分析
硫在自然界中分布较广，其存在状态有自然硫、硫化物及硫酸盐三类，但以硫化物及硫酸盐占多数。
在硫化物中主要矿物有黄铁矿FeS2、闪锌矿ZnS、方铅矿PbS、辉铜矿Cu2S等。
在硫酸盐中，主要矿物有芒硝Na2SO4.H2O、石育CaSO4.2H2O、重晶石BaSO4、明矶石KA13（OH）6（SO4）2、天青石SrSO4、苦土石MgSO4.H2O等。
在进行物相分析时，一般测定自然硫、硫酸盐及硫化物中的硫。
1-5.2铜矿石物相分析
含铜的矿物，大致分为两大类，即硫化物矿和氧化物矿。
硫化物矿物包括原生矿物如黃铜矿CuFeS2,方黃铜矿CuFe2S3,次生矿物辉铜矿Cu2S、铜蓝CuS及斑铜矿Cu3FeS3等。
氧化物矿物包括硫酸盐如胆矶CuSO4.5H2O、水胆矶CuSO4.3Cu（OH）2、铜锌胆矶（Cu,Zn,Fe）SO4等；碳酸盐如孔雀石CuCO3.Cu（OH）2、蓝铜矿2CuCO3.Cu（OH）2；硅酸盐如硅孔雀石CuSiO3.2H2O；氧化物如赤铜矿Cu2O、黑铜矿CuO等；其他有神酸盐、；磷酸盐等但不多见，自然铜分布不多。
1.5.3铅矿石物相分析
通常铅的物相分析只测定铅矶、口铅矿、方铅矿和铅铁矿。
有时也要测定碑（磷、饥）氯铅矿等项U。
1-5.4锌矿石物相分析
锌的主要矿物是
锌矿石物相分析一般测定水溶性硫酸盐、碳酸盐、硫酸盐、氧化物与异极矿、硅锌矿、闪锌矿和铜铅铁矶类中的锌。
1・6岩石化学全分析
1・6・1主要目的
岩石化学全分析样主要用在矿产勘查过程中。
岩石化学全分析是指对岩石、矿物组分的全面分析。
它的訂的是全面了解岩石、矿物中各种组分的含量，通常在进行此项分析工作之前,先做光谱半定量分析。
根据光谱分析结果，确定全分析的项口。
1.6.1.17解岩石的化学组成，进行化学分类、命名。
1.6.1.2作矿物含量及参数的讣算。
1.6.1.3研究岩石成分在成岩过程中的变化。
1.6.1.4研究岩石成分在时间、空间上的演化。
1.6.1.5判别岩浆岩的成因。
1.6.1.6恢复变质岩的原岩。
1.6.1.7研究沉积岩的沉积环境。
1.6.1.8研究岩石成分与成矿的关系。
1.6.2分析要求
1.6.2.1硅酸盐样分析项口一般有：
SiO2、TiO2、A12O3、Fe2O3、FeO、MnO.MgO、Na2O、
K2O、P2O5o
L6.2.2碳酸盐分析项H—般为6项：
CaO、MgO、MnO、C02、Si02、A1203。
1.6.23每项分析要精确到小数点后第二位。
误差在国家规定的允许误差范围之内。
1.6.3釆样要求
化学全分析样取样，可利用组合分析副样或单独采取有代表性的样品，一般每个矿区内每种矿石类型可作1〜2件。
1.6.3.1样品要新鲜（研究风化、蚀变者除外）、纯净（不应有外来的包体、脉体等混入）。
1.6.3.2-般一个样品重2kg。
粗粒、不均匀的岩石样品重5kgo采样点必须采薄片样进行对照研究。
1.6.33一般用同一露头上5块左右的岩石小块，聚合成一个样品。
1.6.3.4野外有条件时，对样品进行破碎、缩分、最后过160IJ,取50g送样。
否则原样送出。
163.5送样时要注明是硅酸盐样还是碳酸盐样（分析流程不同）。
2取样方法
地表和坑道工程中取样，一般用刻槽法、刻线法、拣块法、剥层法、全巷法和岩心钻探采样。
勘查阶段不同、取样对象不同，方法也有所不同。
采样的具体长度，取决于矿体厚度大小、矿石类型变化情况和矿化均匀程度，以及工业指标所规定的最低可采用度和夹石剔除厚度。
矿体厚度不大，或矿石类型变化复杂、矿化分布不均匀的矿床，或需要依据化学分析结果圈定矿与围岩界线时，采样长度不宜过大，一般不大于可釆厚度或夹石剔除用度。
矿体与夹石、围岩界线不清楚时，则需连续釆取样品，确定界线；当矿体与围岩界线较为清楚时，矿体顶、底板围岩要各采一个样品，样品长度0.5-lmo
某些矿种工业利用中允许的有害杂质要求严时，虽然夹石较薄也必须分别采样。
2.1刻槽法
应用最广，也是各勘查阶段最常用的取样方法。
样槽布置尽量水平，对矿石类型和品级不同的矿体，沿厚度方向分段连续取样，并要穿过矿体的全部厚度。
刻槽法釆样的一般规格见表
2-1
在探槽取样，样槽布于其一壁或槽底。
探井中样槽，视矿化均匀程度布于一壁、对壁或四壁。
碉探中穿脉工程，样槽布于一壁，当矿化很不均匀时，则在两壁同时采样，然后合并成一个样；沿脉采样，是了解矿体沿走向品位变化情况，其间隔视矿化均匀程度而定，一般在掌子面上采取。
表2-1主要金属矿产常用釆样规格参考表
矿种
方法
采样断面规格宽X深（cm）
采样长度（m）
备注
铁矿
刻槽
5x2-10x3
0.3-2
内化矿床采样断面不小于20x5cnu
镭矿
刻槽
5x2-10x5
0.3-2
化矿床不小于20xl5cnu
珞矿
刻槽
5x2-10x5
0.3-2
风化矿床不小于20xl5cmo
铜铅锌
刻槽
5x3-10x3
1-2
脉浸染大型铜矿床，采样长度可以适十放长。
钳矿
刻槽
5x3-10x3
1-2
脉浸染大型矿床.采样长度可以适”放长。
硫化银
刻槽
5x3-10x3
1-2
铝土矿
刻槽
5x2-10x3
0.5-1
汞、锤
刻槽
5x3-10x5
0.5-1.5
铸、锡
刻槽
5x3-10x5
O.5-1.5
岩金
刻槽
10x3-20x5
<2
钻土矿
刻槽
10x5-20x20
0.5-1
披矿
刻槽
10x3-20x5
0.5-2
锯、钮
刻槽
5x3-20x5
1-2
2.2刻线法
刻线法线沟规格一般2x1cm（宽x深），断面呈三角形，上大下小。
样线布置，是在取样点一定范围内，按相同的间距（一般为5-10cm）,等距平行刻取3-6条采样线，合成一个样,以保证样品的代表性。
采样线长度可参考刻槽法釆样规格。
当矿层（体）厚度大、品位稳定、矿石均一、地表采样工作量大时，可部分采用此法。
2.3拣块法
在取样点一定范围内，按相同的间距（一般为5-10cm）.相同长度（样长），连续敲取同等大小的矿石组成一个样品。
适用于矿点（区）踏勘和预查、普查阶段。
2.4剥层法
剥层法相当于断面加大了的刻槽法，其样品布置原则与刻槽法相同，剥层宽度一般为20-50cm,深度5-15emo该方法其样品主要用于品位不均匀或厚度小的矿床（如产于伟晶岩内的矿床或贵金属矿床）采样。
2.5全巷法
全巷法采样，是坑道掘进一定进尺时，采取全部或部分矿石作为样品的取样方法，其规格和坑道一致，样长通常为2mo具体方法是：
根据取样任务和所需要的样品重量，将2m距离（样品长度）内爆破下拉的全部矿石作为一个样品用矿车运出。
全巷法主要用于矿石加工技术试验样品釆样（也可在评价矿化极不均匀的矿床时使用）。
2.6岩心钻探取样
岩心钻探取样包括矿心、矿屑和矿粉三部分。
其中以矿心为主，只有当矿心达不到规定要求时，才用矿屑、矿粉补充。
岩心钻探取样，通常沿矿心长度连续劈（锯）取一半。
使用小口径（59mm）钻机钻进，因所取的岩矿心直径较小，为使样品有代表性，往往将不再劈（锯）取一半，而是取整矿心作为样品。
除特殊情况，一般不使用小口径钻机钻进。
钻孔矿心采样，除特殊情况不得跨回次，取样分段长度一般与刻槽样长相同。
3技术取样（物理取样）
技术取样的LI的是为了研究矿石和近矿围岩的技术性质。
其任务是要测定矿石和近矿用岩的物理机械性质，如矿石的体重、矿石的湿度、孔隙度、矿石和近矿圉岩的松散系数、坚固性、抗压强度、裂隙度等，为矿产储量计算、矿山建设设计和开采提供必要的参数和资料。
3.1矿石体重取样
矿石体重是指在自然状态下单位体积矿石的重量。
它的特点是矿石保持地下原有的自然状态，即其中的空洞和孔隙没有经受任何破坏。
（-）涂腊法
采取小块样品，样品直径约5-10厘米大小，采回后立即进行测定，以防样品中水分跑掉，这里所测的体重是湿体重。
（二）全巷法
用全巷法采取大样品，称其重量，除以体积，即得矿石的体至。
样品的规格视矿床裂隙发育情况而定，但其体积最小不得小于0.125立方米，相当于边长为0.5米的立方体。
样品重量W可直接称得，样品体积V可用灌砂法测量砂子的体积。
一个矿床的矿石体重测定数没有具体规定，但每种矿石品级都要测定。
一般每一品级矿石需测小体重30-50个，大体重1-2个。
当矿体中裂隙很发育时，大体重就要多做儿个，体重样品应采自具有代表性的不同部位。
通常矿石的小体重大于大体重，因为小体重样品的裂隙已被破坏，相对变致密了，所以小体重要用大体重校正。
3.2矿石孔隙度取样
矿石孔隙度是矿石中所有孔洞的体积与矿石总体积的比值，一般用白分数表示。
孔隙度测定方法有：
（一）据矿石体重和比重计算求得
式中：
k—矿石孔隙度，单位百分数（％）；
D—干矿石的体重；
D—干矿石的比重。
求干矿石的比重不单独采样，就在小体重样品中每两个选一个，用比重瓶测得比重值。
（二）将保持原始状态的干燥样，切成规则的形状，量其原有体积Vk,用蜡封好，留出一缺口，注入煤油，到样品内空气排完为止，所用煤油体积即为孔隙体积Vy,则孔隙度
（三）测量样品原体积Vy,把样品破碎成细块，全部放入用量筒盛装的煤油中，量筒内增长的体积为矿石的实体体积Vsh,用下式可求出：
孔隙度矿石孔隙度对于受氧化的多金属矿石（铁帽）尤为重要。
3.3矿石湿度取样
矿石湿度是指在自然状态下单位重量，矿石中的含水量，以其含量与湿矿石的重量白分数表示。
矿石湿度样品要在体重样品同一地点采集，或者就用体重样品测定湿度，以便验证。
湿度与孔隙度、季节、地下水面、取样深度等有关，因此要采自不同的矿石类型、深度和季节。
样品重量可300-500克。
样品数量对于每种矿石类型不少于15—20个。
湿度测定方法是先把样品称湿重Wsh,然后碾碎成1—2厘米的碎块，再进行烘干，烘干温度＜105°C,再称样品的干重Wg。
计算公式如下：
湿度
矿石湿度的用途在于校正矿石的品位或体重，因为体重一般是湿体重，而品位是干品位,计算储量时两者必须统一，才能得到正确的储量数字。
校正品位采用下式：
式中：
Csh—矿石湿体重；
cg—r石干体重。
用湿品位就可求得湿储量，即自然状态下的矿石蕴藏量。
当然湿度不大时就不必作此项校正。
3.4矿石松散系数取样
松散系数是指一定量矿石在爆破或者挖掘前后的体积比值，即矿石山天然状态到爆破之后的松散程度。
测定方法：
先测量松散矿石的体积，把松散矿石倒入容器进行度量，容器大小0」立方米或0.5立方米。
最后相加的松散矿石总体积Vs,再测量这部分矿石松散前的原体积Vy,即测量矿体上挖空的空间体积，用灌砂法或挖掘规则形状的空间而后用尺量度都行。
此体积一般为0.5—1立方米。
计算公式如下：
松散系数
对于砂矿，松散系数测定方法分不注水测定和注水测定两种：
1.不注水测定是挖掘浅井，釆样以后，按上述方法进行测定；
2.注水测定是在挖掘之询进行注水达到饱和程度，再采样按上述方法测量和计算。
注水是因为要用这个松散系数校正砂钻的松散体积，以求得正确的品位和储量，而砂钻常是注水钻进，砂钻采出的样品其含水量是达到饱和状态的。
松散系数的用途：
（1）用来确定矿车、吊车、矿仓等的容积和矿石运输量的计算。
（2）用来校正砂矿的品位。
当勘探以砂钻为主要手段用松散体积讣算品位时，必须进行校正。
当用浅井勘探并用实方计算品位时，不需校正，但Ks可供矿山开采设计作参考。
Cy=CsxKs
式中：
Cy—未松散矿石的原矿石；
Cs—松散矿石的品位；
Ks—松散系数。
山此可见，松散系数是砂矿储量计算的重要参数。
3.5矿石硬度和可钻性取样
硬度一般是指矿石抵抗其他刚体压力的阻力。
可钻性是指每分钟纯钻岩时间内推进的距离或每钻进一米所需的时间。
硬度与可钻性二者的关系其为密切，硕度大者可钻性差，硬度小者可钻性好。
测定这些性质的LI的在于了解矿体开采时在一定条件下单位时间可以钻进的米数以及每钻进一米所需的材料消耗量，并根据这些因素，确定岩石的硬度等级。
它是合理制定凿岩掘进劳动定额、编制矿山采掘计划的一个根据。
测定方法有两种：
1.采取样品，以各种不同形状的压模（球形体、圆柱体、圆锥体）压住岩样，取其在破碎时所施加的外力与压模面积的比值。
单位为千克/平方厘米。
硬度分静硬度与动硬度两种，一般静硬度大于动硬度8—9倍。
2.不专门采样就在不同岩层和不同矿石品级内钻进以测定硬度，然后取其平均值。
3・6矿（岩）石的力学性质取样
这是指矿（岩）石在外力作用下抵抗破碎的能力。
样品要按矿石硬度级别分别采取，在坑道工程中通常采用刻槽法取样，一般规格为5x5x5cmo分别在矿体顶、底盘围岩和矿体上、下部系统采集有代表性的岩石和矿石力学试验样品各3组，共12组、每组6件，共计72件,在平行层面和垂直层面的方向分别作施压试验。
注意：
采集时不留锤痕和风化面，一定要取新鲜的岩矿样品，样品要进行研磨加工，要求每边误差不大于一毫米。
测试内容包括：
抗压强度（6c）（垂直、平行）、单轴饱和抗压强度（6cw）、抗拉强度（&）（垂直、平行）、抗剪切强度（垂直、平行）、抗剪断强度（C、9）（45。
、55。
、65。
）、密度（p）、变形模量（E）、弹性模量（Et）、动弹性模量（Ed）、静弹性模量（Eme）、泊松比（u）、动泊松比（ud）、点荷载强度。
它可供开釆部门和设讣部门计算坑道支护材料用。
3.7矿石块度取样
矿石块度测定即机械分析，把矿石按块度大小分类、称重并求出口分率。
测定块度的样品要按不同矿石类型和品级采取，或者就利用丄艺样品，或者利用全巷法、剥层法采取的化学样品进行测定而不单独采取样品。
块度级别的划分应根据不同矿石类型与工业部门商定。
一般块度分七级，见下表：
块度级别级
别
I
II
III
IVVVI
VII
块度直径（mm）
<
55—10
10—25
25—50
50—100
100—200>200
每种矿石类型的块度测定不得少于五次，然后取其平均值。
方法是定时将爆破后取出的矿石碎块用选定的筛子过筛分级，分别称重，求出百分数。
大于50毫米者用手分。
计算公式如下：
式中：
K—某一块度的矿石重量百分比；
P1—某一块度矿石的重量；
P—试样矿石的总重量。
山于常常发生试样矿石的散失或围岩的混入，故对所求的数据要用下式加以校正:
式中：
Pl/—修正后的某一块度矿石的重量白分比;
P1—某一块度矿石的重量；
K/—试样矿石的总重量。
K/值由下式确定:
式中：
P—试样矿石的总重量；
Pl,P2,...—试样的各级块度矿石的重量。
工艺样品要作块度测定。
块度资料是选择选矿冶炼方法的依据之一。
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