Menu

Глава 3. Методы и аппаратура

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ И АППАРАТУРА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ 
В РУДНОЙ МИНЕРАГРАФИИ

 

 

Глаз человека при нормальной остроте зрения на расстоянии наилучшего видения может различать мелкую структуру, при условии, что соседние элементы структуры отстоят друг от друга не меньше чем на 0,08 мм (толщина лезвия для бритья). Эта величина называется разрешающей способностью глаза. Для наблюдения мелких объектов с большим диапазоном увеличения предназначен микроскоп. Только микроскоп и отраженный свет дают возможность идентификации большинства рудных минералов. Для изучения минералов в отраженном свете применяются специальные поляризационные микроскопы и рефлекторы, создающие вертикально падающий свет. Принципы устройства поляризационных микроскопов также используются для изучения спектров отражения, твердости и химического состава минералов.

Рудные микроскопы

Микроскопы для изучения рудных минералов отличаются от петрографических тем, что имеют специальную приставку – опак-иллюминатор для направления пучка света сверху на полированную поверхность. Подобно всякому поляризационному микроскопу рудный микроскоп состоит из штатива, тубуса и предметного столика. Эти детали служат для взаимной связи между его оптическими частями (объектив, окуляр, опак-иллюминатор с осветителем и поляризатором, анализатор) и объектом, помещенным на предметный столик. Для того чтобы рудный микроскоп можно было использовать для работы в проходящем свете, в центре столика делается отверстие, под которым устанавливается зеркало для подсветки. Простейшие рудные микроскопы наиболее распространенные в России – это поляризационные рудные микроскопы отечественного производства: МИН-9, (изготовитель завод «Геологоразведка», сняты с производства, рис. 2) и агрегатные микроскопы серии «ПОЛАМ» (с индексом Р), Р-311 и др. (изготовитель АООТ ЛОМО, г. Санкт-Петербург, рис. 3).

 

 

 

[image]

 

Рис. 2. Рудный микроскоп МИН-9

 

 

[image] 

 

 

Рис.3. Рудный микроскоп ПОЛАМ Р-311(1) с трансформатором (2) 
и минералогическим прессиком (3)

 

 

Из зарубежных микроскопов наиболее распространенными являются микроскопы серии «MIKROVAL», фирмы Carl Zeiss Jena GmbH или «Оpton» (Германия), типа «АMPLIVAL» и др. (рис. 4).

 

[image]

 

Рис.4. Универсальный микроскоп «AMPLIVAL»

 

 

Современные рудные микроскопы, типа «METALLUX», «ELSAM» 
и др., как правило, являются сложными многоцелевыми приборами (рис. 5, 6).

 

 

[image] 

 

Рис.5. Универсальный микроскоп «METALLUX»

 

 [image]

 

 Рис.6 Универсальный микроскоп «ELSAM»

 

Спектрофотометры

Одной из важнейших характеристик рудных минералов является отражательная способность, которая определяется приближенно с помощью стандартных эталонов или фотометрического окуляра, или измеряется количественно с помощью специальных приборов – спектрофотометров. Приборы типа МСФП, выпускавшиеся фирмой «ЛОМО», измеряют отражение минералов в диапазоне видимого глазом спектра 400–700 нм (нанометр = 10-9 м) и в ближней ультрафиолетовой (до 1 200 нм) и инфракрасной (до 250 нм) частях спектра. Спектры отражения (типы дисперсионных кривых) могут также служить диагностическим признаком минералов.

 

Микротвердометры

Важнейшим свойством рудных минералов является твердость. Измерение твердости может выполняться разными методами. Наиболее простой – царапание стальной и медной иглами, что позволяет по методу А.Г. Бетехтина разделить все минералы по относительной твердости на три группы: низкой, средней и высокой твердости. Для количественного измерения микротвердости созданы специальные микроскопы типа ПМТ-3 (рис. 7).

 

 

[image]

 

Рис.7. Прибор для измерения микротвердости минералов ПМТ-3

 

Современные приборы для измерения твердости, типа «LEITZ» (рис. 8) и другие снабжены автоматическими системами нагружения и контроля над процессом измерения твердости.

 

[image] 

Рис. 8. Прибор для измерения микротвердости минералов фирмы «LEITZ»

 

 

 

Магнитная порошкография

Магнитность является свойством немногочисленной группы минералов и поэтому верным диагностическим признаком. Для ее определения в минераграфии используются разные методы. Наиболее простые основаны на взаимодействии образца с магнитной стрелкой (например, компаса) или порошка минерала со стальной иглой. Но когда минералы мелкозернистые или, если в образце содержится несколько магнитных минералов, то используется метод магнитной порошкографии. Он заключается в нанесении на поверхность аншлифа эмульсии магнитного порошка какого-либо минерала или специального феррита, используемого при производстве магнитных лент для звукозаписи. Мелкие магнитные частицы притягиваются магнитными минералами и позволяют определять количество магнитных минералов и характер их срастания с другими минералами.

 

Микрохимические реакции

 

Все минералы обладают способностью растворяться в химических реактивах. При этом образуются характерные по форме, цвету и запаху продукты реакций. В рудной минераграфии разработан специальный набор химических реактивов, который позволяет по характеру взаимодействия минералов с реактивами определять их химический состав. Стандартный набор включает шесть реактивов: концентрированные кислоты – HNO3
и HCl и 20-процентные растворы KCl, FeCl3, HgCl2 и KOH. В некоторых определителях приведены данные диагностического травления всех минералов.

 

 

Микрозондовые анализаторы

Для точного определения количественного химического состава минералов применяется электронно-зондовый микроанализ или рентгеноспектральный микроанализ (РСМА), который выполняется на специальных аналитических приборах – микроанализаторах. Они имеют оптические системы и рентгено-спектральные установки. Метод основан на возбуждении в исследуемом образце характеристического и тормозного рентгеновского спектра с помощью тонкого электронного пучка и разложении полученного спектра по длинам волн с помощью рентгеновского спектрометра с целью идентификации элементов и определения их содержания. Такому же воздействию подвергаются эталонные образцы (стандарты) с известным содержанием анализируемых химических элементов. Сравнение данных образца и эталона позволяет с высокой точностью определять содержание элементов в исследуемом минерале. Микрозондовые анализаторы позволяют определять состав минералов в зернах размером несколько микрон (1 микрон = 10-6 м). Наиболее известны французские (Cameka MS-46, Camebax SX-50 и др.) и японские (JXA-733, JCXA-733 и др.) микрозондовые анализаторы (рис. 9).

[image] 

 

Рис. 9. Общий вид прибора для микроанализа минералов JXA-733


Приборы для измерения количества минералов

Определение относительного содержания минералов в руде или породе является необходимым для характеристики ее химического состава. Использование минералогического метода оценки химического состава занимает значительно меньше времени, чем химического и не требует сложных лабораторных химико-аналитических комплексов.

При визуальном определении количества рудного вещества в образце используется метод стандартного препарата С.А. Вахромеева (прил. 1). Он не требует специальных приборов, но применим только для мономинеральных руд (хромитовых, лопаритовых, сульфидных). Для точного измерения количества минералов, находящихся в срастании друг с другом, существуют специальные приставки к рудным микроскопам. Простейшими из них являются ручное устройство Интеграционный столик Андина (ИСА, рис. 10) и полуавтоматические минералогические интеграционные устройства МИУ-1, МИУ-3. Cовременные приборы подобного назначения оборудованы автоматическими системами сканирования и расчета количества и ряда других параметров (структуры,срастаний, размера зерен и др.).

 [image]

 

Рис.10. Интеграционный столик Андина (ИСА-1)

 

Приборы для измерения размеров зерен

Размер минеральных выделений (зерен, прожилков и т. д.) является необходимым параметром для проектирования методов технологической обработки руды (обогащение, металлургия).

Простейшим прибором для измерения размеров зерен является микрометр-окуляр, прилагаемый в комплекте объективов к рудным микроскопам. В нем установлена специальная пластинка с нанесенными делениями, цена которых определяется в зависимости от увеличения микроскопа с помощью специальной линейки – объект-микрометра, также имеющейся в комплекте микроскопа. Точность определения размера с помощью микрометра-окуляра составляет 0,01 мм (в последних моделях микроскопов – 0,005 мм).

Более точным является винтовой окуляр-микрометр ОМ-9, установленный на ПМТ-3. Он позволяет измерять размеры зерен с точностью порядка 0,0002 мм, в зависимости от разрешающей способности микроскопа.

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:4223 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:7422 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:4412 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Методы определения положения и элементов…

Непосредственные измерения элементов залегания контактовых поверхностей геологическими методами проводятся в основном на эрозионной поверхности, после чего интерполируются на глубину. В состав геологических методов изучения положения контактов входят прямые измерения компасом...

14-10-2010 Просмотров:8864 Геологическое картирование, структурная геология

Нивелиры.

Отечественная и зарубежная промышленность выпускает приборы различной конструкции и точности. По устройству различают следующие типы нивелиров. Нивелиры с уровнем при трубе снабжены точным цилиндрическим уровнем, приводимым для измерений вместе со зрительной трубой...

13-08-2010 Просмотров:11154 Инженерная геодезия. Часть 1.

Задача расчета оптимальной вантовой сети…

Задача расчета оптимальной вантовой сети шестиугольной структуры Уравнение для определения усилия в сети при расчете по заданным напряжениям примем в виде (111.50). По-прежнему Ак — разность значений неизвестных кг системы А...

20-09-2011 Просмотров:3930 Вантовые покрытия