非金属矿产勘查取样及分析测试

一、取样的目的

在矿产勘查的不同阶段都需要对矿产的质量做出评价，取样和分析测试就成了矿床勘查中的一个重要环节，在矿产勘查的各个阶段都要进行。矿产勘查取样是指按照一定要求，从矿石、矿体或其他地质体中采取一定容量的代表性样本，并通过对所获得样本中的每个样品进行加工、化学分析测试、试验或者鉴定研究，以确定矿石或岩石的组成、矿石质量、物理力学性质、矿床开采技术条件以及矿石加工技术性能等方面的指标，为矿床评价、储量计算以及有关地质、采矿、选矿和矿产综合利用等方面问题的解决提供必要的资料依据。矿产勘查取样工作由以下三部分组成：

1）采样。从矿体、近矿围岩或矿产品中采取一部分矿石或岩石作为样品，这一工作称为采样。

2）样品加工。由于原始样品的矿石颗粒粗大，数量较多或体积较大，所以需要进行加工，经过多次破碎、拌匀、缩分使样品达到分析、测试要求的粒度和数量。

3）样品的分析、测试或鉴定研究。

矿产取样工作在矿床评价中有着举足轻重的作用。由于取样工作是抽样观测，取样的规格和数量有限，加之地质体都不是均质的，其变化相当复杂，因而取样的首要问题是样品的代表性。如果没有代表性，取样也就失去了意义。

影响取样代表性的因素很多，主要有矿体中有用组分分布的均匀程度、采样的规格、方法和数量以及样品的分布及抽样方式等。地质人员应充分认识这些影响因素，力求提高样品的代表性，以保证矿石质量、矿床储量和矿床工业价值评价的可靠。

二、矿产取样的种类

不同矿产其质量研究内容不同，取样目的各异。根据取样目的可将矿产取样分为以下4类。

1）化学分析取样：通过对样品进行化学分析，确定矿石中化学成分及其含量，了解矿石质量，进而用来圈定矿体，核算主要伴生有用组分的平均含量，计算矿产储量，划分矿石类型和工业品级，检验矿山生产活动中矿石的损失、贫化及质量变化等。为评定矿床工业价值及解决矿山开采加工方面问题提供依据。

2）岩矿鉴定取样：通过对矿石及岩石（近矿围岩）进行矿物学及岩石学的研究，以查明矿石及围岩的矿物成分及含量，共生组合、结构构造特点、矿物粒级和嵌布特征，矿物化学成分及次生变化等。用来确定岩石种类、矿石自然类型、矿石加工技术性能、综合利用可能性，以及解决矿床成因、概略估计矿产质量及其他一些地质问题。

3）物理取样：物理取样又称技术取样。通过测定矿石和近矿围岩的物理机械性质（如矿石体重、湿度、松散度、块度、坚固性、抗压强度、孔隙度等），了解其物理性质和加工技术性能，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。对于某些非金属矿产（如石棉、水晶、云母等），通过测定其物理技术性质，确定矿产质量、划分品级和确定工业用途，评定矿床价值。

4）工艺取样：工艺取样也称加工技术取样，通过矿石工艺性质及选矿试验研究，确定矿石的选矿、加工性能和加工技术条件。为制定矿石加工方法、选矿生产工艺流程、*佳生产技术经济指标，以及为矿床技术经济评价、建矿可行性研究和矿山企业设计提供可靠资料。

三、矿产勘查中常用的采样方法

采样是矿产勘查取样的一个基本环节，矿产勘查各阶段都必须进行采样工作。由于采样目的和所采集的样品种类、数量以及规格不同，所采用的采样方法也有所不同。常用的采样方法主要有以下6种。

1.打（拣）块法

打块法是在矿体露头或近矿围岩中随机地凿（拣）取一块或数块矿（岩）石作为一个样品的采样方法。这种方法的优点是操作简便、采样成本低。在矿产勘查的初期阶段，利用这种方法查明矿化的存在与否，所采集的往往是*有可能矿化的高品位样品，因而在有关打（拣）块取样结果的报告中常常采用“高达”的术语来描述，这种情况下获得的品位不是矿化体的平均品位，只能表明矿化的存在而不能说明其经济意义，并且这种方法也不能给出矿化的厚度。在矿山生产阶段，常常利用网格拣块法或多点拣块法采样进行质量控制。

2.刻槽法

在矿体或矿化带露头或人工揭露面上按一定规格和要求布置样槽，然后采用手凿或取样机开凿槽子，再将槽中凿取下来的矿石或岩石作为样品的采样方法称为刻槽法。刻槽取样的目的是要确定矿化带或矿体的宽度和平均品位，样槽可以布置在露头上、探槽中以及坑道内。样槽的布置原则是样槽的延伸方向要与矿体的厚度方向或矿产质量变化的*大方向相一致，同时，要穿过矿体的全部厚度，不漏采，也不重采。

样品长度又称采样长度，是指每个样品沿取样线刻取的长度。样品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、*小可采厚度和夹石剔除厚度等因素。当矿体厚度不大，或矿石类型变化复杂，或矿化分布不均匀时，或需要根据化验结果圈定矿体与围岩的界线时，样品长度不宜过大，一般以不大于*小可采厚度或夹石剔除厚度为适宜。当工业利用上对有害杂质的允许含量要求*严时，虽然夹石较薄，也必须分别取样，这时长度就以夹石厚度为准。当矿体界线清楚，矿体厚度较大，矿石类型简单，矿化均匀时，则样品长度可以相应延长。

样槽断面的形状主要为长方形，样槽断面的规格一般（5cm×3cm）～（10cm×5cm）。对于有些矿种要求样槽断面规格较大，如温石棉矿含棉率样品采样刻槽断面规格一般为：镁质碳酸盐岩型矿床（10～15)cm×（10～15)cm，镁质超基性岩型矿床（20～30)cm×20cm。

3.岩（矿）心采样

岩（矿）心采样是将钻探提取的岩（矿）心沿长轴方向用岩心劈开器或金刚石切割机切分为两半或四份，然后取其中一半或1/4作为样品，所余部分归档存放在岩心库。

岩（矿）心采样的质量主要取决于岩（矿）心采取率的高低。如果岩（矿）心采取率不能满足采样要求时，必须在进行岩（矿）心采样的同时，收集同一孔段的岩（矿）粉作为样品，以便用两者的分析结果来确定该部位的矿石品位。

4.岩（矿）屑采样

岩（矿）屑采样是使用反循环钻进或冲击钻进方式收集岩（矿）屑作为样品的采样方法，主要用于确定矿石的品位以及大致进行岩性分层。

5.剥层法采样

剥层法采样是在矿体出露部位沿矿体走向按一定深度和长度剥落薄层矿石作为样品的采样方法，适用于采用其他采样方法不能获得足够样品质量的厚度较薄（小于20cm）的矿体或有用组分分布*不均匀的矿床，剥层深度为5～15cm。该方法还可验证除全巷法以外的采样方法的样品质量。

6.全巷法

地下坑道内取大样的方法称为全巷法，是在坑道掘进的一定进尺范围内采取全部或部分矿石作为样品的一种取样方法。全巷法样品的规格与坑道的高和宽一致，样长通常为2m，样品质量可达数吨到数十吨。

全巷法样品的布置：在沿脉中按一定间距布置采样；在穿脉坑道中，当矿体厚度不大时，掘进所得矿石作为一个样品；当厚度很大时，则连续分段采样。

全巷法取样主要用于技术取样和技术加工取样，如用来测定矿石的块度和松散系数；用于矿物颗粒粗大，矿化*不均匀的矿床的采样（对这种矿床剥层法往往不能提供可靠的评价资料），如确定伟晶岩中的钾长石，云母矿床中的白云母或金云母，含绿柱石伟晶岩中的绿柱石，金刚石矿床中的金刚石，石英脉中的宝石、光学原料、压电石英等的含量。另外还用于检查其他取样方法。

全巷法采样在坑道掘进同时进行，不影响掘进工作，样品质量大，*度高等是其优点，缺点是采样方法复杂，样品质量巨大，加工和搬运工作量大，成本高，所以只有当需要采集技术加工和选矿试验样品以及其他方法不能保证取样质量时才采用此方法。

四、样品的鉴定、分析、测试

1.矿石的矿物学及岩石学鉴定

对矿石进行矿物学及岩石学研究是矿石质量研究的基础性工作，也是一种概略估计矿产质量的方法，对主要利用其中有用矿物的矿产有特殊意义。

对矿石的矿物学研究，目前仍是以偏光显微镜下鉴定为主，辅以各种测试手段，如硬度、折光率、微化分析、电子探针、扫描电镜、X－衍射分析等测试。

矿石矿物学研究主要包括以下几个方面：

1）查明矿石矿物成分、矿物共生组合、矿物次生变化及分布规律。

2）确定矿石中各矿物组分的数量，要求粗略时可用目估法，要求*时采用统计法等。

3）查明矿石结构构造、测定矿物外形、粒度、嵌布特性及硬度、脆性、磁性、导电性等物理性质，为选矿加工方法提供资料。

4）考查矿石中元素赋存状态，为确定工业矿物，确定选矿方法和流程提供依据。

2.矿石化学成分分析

矿石化学成分分析的目的是确定矿石的化学成分及分布规律。样品经过加工后，地质人员填写送样单，提出化验分析的种类和分析项目等要求，送化验室分析。化学样品分析的种类很多，根据研究目的要求不同主要有以下几种：

（1）基本分析

基本分析又称普通分析、单项分析、主元素分析。分析的目的是查明矿石中主要有用组分的含量及变化情况，以了解矿石质量、划分矿石类型、圈定矿体和计算储量。基本分析是勘查工作中数量*多的一种化学分析工作，故必须系统地进行。分析项目为主要有用组分，具体因矿种，矿石类型和用途而定。例如，玻璃硅质原料矿床的基本分析项目为SiO

；重晶石矿床的基本分析项目一般为BaSO

，当用于钻井液时需增测可溶性碱土金属，用于橡胶、造纸填料时增测CaO,Mn,Cu,Pb,R

。当矿石中其他有用组分达到工业要求时，也应列入基本分析项目。

（2）多元素分析

一个样品分析多种元素项目叫多元素分析。它是根据对矿石的光谱半定量全分析结果.在矿体的不同部位采取代表性的样品，有目的地分析若干元素项目，以查明矿石中可能伴生的有益组分和有害元素的种类和含量，为组合分析提供项目。多元素分析一般在矿产普查评价阶段就要进行。例如，玻璃硅质原料矿的多元素分析项目一般为SiO

,CaO,MgO,K

O，灼失量等。

（3）组合分析

组合分析是为了系统了解矿石中可综合回收利用伴生有用或有害组分的含量。一般按同一矿体、块段、工程、矿石类型、品级由相邻的基本分析样的副样组合而成，分析项目可根据光谱全分析、化学全分析结果确定。例如，玻璃硅质原料矿的组合分析项目为TiO

（4）矿石全分析

包括光谱全分析和化学全分析，用以全面了解各种矿石类型中各种化学成分的含量。每种矿石类型的化学全分析样可作1～2件，分析项目一般根据光谱分析结果确定。样品由同一矿石类型有代表性的基本分析副样组合或单独采取。全分析*好在勘查初期进行，以便指导勘查工作。对某些以物理性质确定工业价值的矿石如石棉等，只需个别化学全分析样以了解其化学成分，判定其矿物种类即可。

3.矿石物理技术性质测定

测定矿石物理技术性质，一般是为了储量计算及矿床评价提供必要的资料，而对于某些非金属矿床（如云母、水晶、石棉等），不仅是为了查明其开采技术条件，更重要的是为了评价其矿产质量、确定其加工工艺特性。通常，物理技术性质测定项目有矿石体重、湿度、孔隙度、硬度、块度、粒度、白度、可塑性、干燥收缩率、耐火度、矿石和围岩的抗压强度、裂隙度、坚固性、松散系数等。评价非金属矿产质量所需测定的项目则视矿种和要求而定。

4.矿石选矿工艺性质试验

矿石选矿工艺性质试验是矿产勘查工作必不可少的重要环节之一。因为矿产勘查阶段探明的矿产储量，除少数外，大多数不能自然达到工业生产利用要求，必须进行选矿试验。其试验标准是应达到工业生产上既技术可行，又经济合理。这也是矿产可否供工业生产利用的原则标准。选矿试验只有达到一定程度，才能断定选矿试验是否达到上述标准。

（1）实验室试验

在实验室条件下采用一定的试验设备对矿石的可选性能进行试验，了解有用组分的回收率、精矿品位、尾矿品位等指标，为确定选矿方案和工艺流程提供资料。实验室试验一般在概略研究或预可行性研究阶段进行。

（2）半工业性试验

该试验也称为中间试验，是在专门试验车间或实验工厂进行矿石选矿的工业模拟试验。是采用生产型设备，按“生产操作状态”所做的试验。工业模拟度强，成果更为可靠。其试验一般是作为建设前期的准备而进行的，供矿山设计使用。一般在可行性研究阶段进行。

（3）工业性试验

是在生产条件下进行的试验，目的是为大、中型选矿厂提供建设依据或为新工艺、新设备提供设计依据。