Geológiai mintavételezés

Geológiai mintavételezés

A  geológiai mintavételezés a kutatás minden szakaszában időszerű, sőt, kötelező. A kutatási célterület kijelölése után kezdetét veszi annak rendszeres és részletes megkutatása. Ezen belül a renszeres és minőségi mintavételezésnek különös jelentősége van.

A mintavételezés alkalmával meghatározott rendszer szerint és  a kitűzött célok érdekében a kőzetekbő, ércesedésekből, egyébb haszn 949i83j os nyersanyagokból bizonyos mennyiségű mintákat emelünk ki változatos tipusu elemzések, megfigyelések, meghatározások céljából. Azért, hogy a minták használhatók és meggyőzőek legyenek, a mintavételezés reprezentativ kell legyen.

A legfontosabb mintavételezési tipusok a következők:

-ásványtani-kőzettani

-paleontológiai

-kémiai

-geotechnikai

-technológiai stb.

A terepen és a bányamunkálatokban a mintákat a következő helyekről gyűjthetjük be:

felszini kibúvások

kutató árkok

kutatóaknák

kutatófúrások

vizszintes bányamunkálatok

függőleges munkálatok (aknák)

kitermelési mnukavágatok-üregek stb.

A felszini kibúvásokban rendszerint kőzetmintákat, ércmintákat, paleontológiai mintákat gyűjtünk. Ezek a leghozzáférhetőbb helyek, ahol a mintavételezés nem igényel előzetes munkálatokat.

A kutató árkok és kutatóaknák ott telepithetők, ahol a terepi viszonyok megengedik. Az ilyen munkálatokat általában a kutatások kezdeti szakaszaiban végzik, de kisegitő munkálatként a kutatófúrások mellett a kutatások előrehaladottabb stádiumában is sor kerülhet rájuk. A kis mélységű (10-12 m) kutatóaknákat elég széles körben használják a nemfémes ércesedések kutatásánál

A kutatóárkokat kézi, vagy gépi erővel ássák és azt a célt szolgálják, hogy a felszinen, illetve  a felszinközelben megnyissák a kőzeteket, ércesedéseket stb. A részletes térképezés és mintavételezés céljából. A kutatóárkok hossza tetszőleges, mélységük általában nem haladja meg a 4 m-t.

Geológiai térképezésreés mintavételezésre alkalmas kutatóárok vázlatos szelvénye

Mintavétekezés a kutatóárokban (Clichici et. Al., 1986, nyomán)

Mintavételezés céljából 10x 5 cm, vagy 20x5 cm szelvényű barázdákat vésünk a kőzetekbe/ércesedésekbe. A barázdák hosszát a geológus állapitja meg a mintavételezésre kijelölt terület szerkezete, az ércesedés folytonossága, vagyszabálytalansága függvényében.

A kutatófúrások mintavételezése a  kitűzött célok alapján lehet: paleontológiai, ásványtani-kőzettani, vegyi, geomechanikai, technológiai stb.

-a paleontológiai mintavételezés a következő célokból történhet:

-üledékes kőzetek korának meghatározása

-üledékes rétegek korrelációja

-üledékes formációk és ércesedések kapcsolatának megállapitása stb.

A paleontológiai  minták feldolgozása és vizsgálata erre a célra szakosodott laboratóriumokban történik.

- ásványtani-kőzettani mintavételezés- céljai:

-kőzetek, ércesedések ásványösszetételének meghatározása

-ásványelegyrészek közötti mennyiségi arány meghatározása

-szerkezeti-szöveti jellemzők meghatározása

-ásványparagenézis meghatározása

-kőzetátalakulási tipusok jelenléte és vizsgálata

-ásványösszetétel és ércfeldolgozás kapcsolatának tanuémányozása stb.

Az ásványtani-kőzettani mintavételezés alkalmából begyűjtött ásvány,-illetve kőzetmintákat vegyi és geomechanikai elemzésnek is alávetik abból a célból, hogy megvizsgálják a  kémiai összetétel-geomechanikai tulajdonságok kapcsolatokat.

-Vegyi, mintavételezés-céljai:

-a hasznos és kisérő elemek jelenlétének és dúdúlásának meghatározása

-az ércesdés minőségi jellemzőinek és az érceedés feldolgozhatóságának meghatározása

-a kémiai elemzések eredményei az ércvagyon felbecsülésének megkerülhetetlen elemei

A kémiai mintavételezésnél a következő alapelveket kell figyelembe venni:

-a kutatófúrásokat és szükség esetén a bányaunkálatokat folyamatosan mintázuk a munkálatok előrehaladásával párhuzamosan

-az ércesedett zónákat és a meddő beékelődéseket együtt mintázuk, hiszen a kitermelésben látni fogjuk, hogz a kettő nem választható el egymástól.

-az ércedeések környezetében levő kőzeteket is folyamatosan mintázzuk. Egyes érctestek esetében informativ mintavételezés történik.

-a nehezen behatárolható érctestek övezetében folyamatos mintavételezés történik. Az érctestek behatárolás a készletszámitás céljából ezekben az esetekben kémiai alapokon történik.

-abban az esetben, ha a kutatfúrásban több érctipus, vagy ércesedési fázis van jelen, a mintavételezés szelektiven történik.

-a kémiai mintavételezés lehetőleg az érctest dőlésére merőlegesen történjen

-a kémiai minták mennyisége arányos kell legyen

-minden kémiai minta tartalmazzon annyi anyagmennyiséget, ami biztositja a minta reprezentativitását

Minden mintából elemzésre kerülnek azok a hasznos elemek, amelyek jellemzik az ércesedést és altaluk meghatározható az ércesedés  tipusa, összetétele, gazdasági értéke.Ugyanakkor elemzésre kerülnek az un. kisérő elemek is, amelyeket nem lehet kiküszöblni a kitermelés és az ércfeldolgozás folyamatában.

Annak ellenére, hogy az ábra egy, a mélyszinti bányamunkálatokban használatos mintavételezési módszert ábrázol, ugyanaz a módszer használható a kuatató árkokban történő mintavételezésnél is. Látható, hogy a barázdák (1-5) a szerkezetre merőleges irányitásuak, a barázdák hosszánál pedig  figyelembe veszik a kőzettani, ásványtani jellegek változásait.

A különböző mélyszinti bányamunkálatokban a mintavételezés ugyanilyen szempontok alapján történi, amint az alábbi ábra is mutatja. A bányamunkálatokbana mintavételezés megelőzően a mntavételezés helyét megfelelően elő kell késziteni úgy, hogy annak felülete sima legyen. Ezután meg kell határozni a mintavételezés módszerét, a minták közötti távolságot, azt a minimális mintamennyiséget, amely biztositja a minták reprezentativitását.

Mintavételezés aknákban és emelkékben (Clichici et. Al., 1986, nyomán)

A mintavételezés módszerének megállapitásánál a helyi kőzettani szerkezettel, az ércesedéssel kapcsolatos tényezőket kell figyelembe venni:a

a, geológiai tényezők

-az érctestek alapja,  vastagsága,

-az ércesedés szerkezeti és szöveti jellemzői

az érc és a mellékkőzetek keménysége

b, műszaki-gazdasági tényezők:

-a geológiai kutaómunkálatok tipusa

-a mintavételezés hasznossága és költségei stb.

A legfontosabb  és legelterjedtebb mintavételezési módszerek a következők:

-barázdák

-kaparásos

-hálózatos

-fúrólyukban

-globális

Kutató vágatban mintavételezésre kijelölt barázda. Jól látható a mantó tipusu ércesedés. (Atacama Kozan bánya, Chile)

Az egyedi minták és a mintavételezési szelvények közötti távolság meghatározása rendkivül fontos az ércesedés minőségi paramétereinek jellemzésénél. A mintavételezés sűrűsége változó a különböző tipusu érctelepekben és általában:

egyenesen arányos az ércesedés hasznos komponenseinek változékonysági együtthatójával és az érctest vastagságával

forditottan arányos az lércesedés intenzitásával

A fúrásokkal történő feltárás esetén a mintasűrűség, illetve a minták közötti távolság megegyezik az egyes fúrások közötti távolsággal. Az optimális mintavételezési távolság meghatározására több módszer ismeretes:

-statisztikai

-geostatisztikai

-analitikai

-összehasonlitó

Mintavételezés az előhajtás front-szelvényében

Mintavételezés keresztvágat falán

Minden minta olyan minimálisan szükséges mennyiségű anyagot kell tartalmazzon, amely  reálisan tükrözi az ércesedés összetételét és fizikai-mechanikai jellemzőit az érctelep adott pontjában . A minimális minta mennyiséget 1 m hosszú barázda alaku, vagy 1 m² felületü mintára vonatkoztatjuk.

A minta feldolgozása alatt értjük azt a műveletet, amelynek során a begyűjtött mintából kiemeljük a különböző mérések és elemzések számára szükséges anyagmennyiséget (egységes minta) és megörizzük a minta másik részét úgy, hogy a minta mindkét része minőségi szempontból egyformán reprezentativ legyen.

A technológiai mintavételezés célja az ércesedés dúsithatóságának és feldolgozhatóságának a meghatározása. A technológiai kutatások és kisérletek eredmémyeit felhasználják az ipari felhasználhatósági dokumentációk elkészitésére, mert azok alapján sorolják be az érckészleteket a különböző kategóriákba.

A technológiai minták feldolgozása és a kapott eredmények alapján fontos következtetések vonhatók le, amelyek alapján döntés születhetik.

a további kutatások és feltárások leállitásáról (az eredmények nem indokolják a további befektetéseket)

a kutatások és feltárások folytatásáról

Egy érctelep technológiai paramétereit nagymértékben befolyásolhatja a geológiai, illetve  a technológiai mintavételezés helyes, vagy helytelen módszere. A technológiai mintákhoz szükséges anyagmennyiség a feldolgozás különböző fázisaiban a következő:

-a laboratóriumi fázisban min. 10 kg-tól több száz kg-ig.

-a pilot fázisban min. 10-15 tonnától max. 100 tonnáig.

-a fél-ipari fázisban néhány száz tonnától 1000-1500 tonnáig.

-az ipari fázisban több mint 1500 tonna.

A technológiai mintákat az esetek tulnyomó többségében bányamunkálatokból gyűjtik, de előfordulhatnak olyan esetek is, amikor kutatóárkokból, vagy éppen kutatófúrásokból kell  a mintavételezést megvalósitani. Összességében a technológiai minta több részmintából áll, amelyeket úgy válogatnak össze, hogy reálisan jellemezzék az egész érctest et minőségi és mennyiségi szempontból egyaránt.A technológiai minta szállitásánál kötelező elkerülni az esetleges szennyeződéseket.

Minden technológiai minta szállitólevéllel érkezik rendeltetési helyére, amelyen fel kell tüntetni a mintával kapcsolatos legfontosabb információkat:

az érctelep megnevezése

a vállalat neve

a bánya részlege (övezete)

az érc tipusa

a mintavételezés helyei

az érctelep jellemzői

a különböző ércesedési tipusok különválasztása és azok részletes leiráa

az ércesedés minőségi jellemzői a mintavételezés helyein

a mintavételezési pontok sűrűsége

a mintavételezés módja

a minta súlya

a szállitás és raktározás módja

geológiai szelvények, szintrajzok, fúrások szelvényei a mintavételezés helyeinek pontos megjelölésével

a fúrások geológiai oszlopai a mintavételezés helyeinek ponmtos megjelölésével

A minták előkészitése laboratóriumi elemzésekre

A begyűjtött mintákat elő kell késziteni a laboratóriumi elemzésekre.Az előkészités többb szakaszból áll:

száritás

őrlés

szitálás

keverés-homogenizáció-négyelés

Az igy előkészitett mintaanyagot két részre osztják:

az egyik rész elemzés alá kerül

a másik rész un. tartalék (tanu)

A minták száritása- kb 1oo-1o5^oC hőmérsékleten történik azért, hogy ne legyen S vesztesség, vagy a mintá ásványai ne veszitsék  el a kristályosodási vizet. A száritás elektromos, vagy infravörös száritökban történik.

A minták őrlése-első lépésben, 4o-5o mm szemcsenagyságig a mintákat helyben is lehet őrölni. A megfelelő szemcsenagyság és homogenizáció céljából erre a célra készitett őrlőberendezéseket használnak, amelyben a szemcsenagyság o,15-o,o5 mm.

A minták szitálása-abból a célból történik, hogy elérjük a kivánt szemcsenagyság osztályokat.

Minták keverésére-homogenizációjára-négyelésére (redukálás) szolgáló berendezések (Clichici et.al., 1986, nyomán)

Keverés-homogenizáció-négyelés (redukálás)-a kivánt szemcsenagyságra őrölt mintákat a minél nagyobb homogenizáció elérése céljából külön erre a célra készitett berendésekben keverik.A négyelés (redukálás) lényege az, hogy a speciális berendezésekben az elemzésekre szükséges és homogén minta mennyiséget előállitsák.

A fenti műveletek után  a megfelelő szemcsézetű, mennyiségű és homogén minta laboratóriumi elemzés alá kerül.

A fennmaradt, szintén homogén mintamennyiség (tanu) arra szolgálhat, hogy szükség esetén  kontroll elemzéseket, vagy más tipusu elemzéseket végezhessenek el (geokémiai, izotópos stb.)