CN103207190B - 实验室测定岩石混入率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实验室测定岩石混入率的方法，用于研究矿石的贫化程度，揭示矿石贫化规律。本发明利用X射线透照不同的物质，能够得到不同的黑度值这一原理，采用X射线发射机、放矿模型、黑度计、增感屏和X射线胶片作为测定装置，标定出具有密度差的松散矿岩以及两者不同混入率与黑度值的对应关系；然后按照相同的测定系统对放矿过程中的松散矿岩进行透照，每放出一定量矿岩便进行一次透照，胶片经显影后测定黑度值，按照已标定的对应关系求出放矿过程中的岩石混入率。通过本发明能够研究放矿过程中的矿石贫化过程，提高矿石质量，提高矿山经济效益。

Description

实验室测定岩石混入率的方法

技术领域

本发明涉及崩落采矿法测定放矿过程中岩石混入率的方法，特别是一种实验室测定岩石混入率的方法。 

技术背景

崩落采矿法已被广泛应用，其采出的地下铁矿石占总采出量70%以上。该采矿方法的特点是在松散岩层覆盖下进行放矿，矿石损失、贫化率大是这种方法的缺点之一。如何降低矿石损失贫化，充分回收地下铁矿石资源，一直是采矿工作者研究的难题。迄今为止，对于矿石贫化的规律尚不清楚，其原因之一就是没有测定放矿过程中岩石混入率的方法。因此，测定放矿过程中岩石混入率，对于研究矿石的贫化程度及其贫化规律，进而优化结构参数，提高矿石的质量，降低矿石损失贫化，提高矿山经济效益具有重要意义。 

发明内容

本发明提供了一种实验室测定岩石混入率的方法，在实验室利用X射线衰减原理标定出具有密度差的松散矿岩以及两者不同混入率与黑度值的对应关系，按照此对应关系通过对放矿过程中矿岩黑度值的测定求出岩石混入率，进而研究矿石的贫化程度，揭示矿石贫化规律。 

实验室测定岩石混入率的方法可描述为：X射线透照不同的物质会得到不同的黑度值，利用这一原理标定出在某一测定系统下具有密度差的松散矿岩以及两者不同混入率与黑度值的对应关系。然后对放矿模型内下部矿石，上部岩石的矿岩材料进行透照，每对矿岩材料放出一次便进行透照一次，胶片经显影后测定黑度值，放矿过程中的测定系统与标定相同，该过程中被透照矿岩材料必需与标定时相同。按照测得的黑度值和已标定的岩石混入率与黑度值对应关系，求出放矿过程中的岩石混入率。 

本发明提供的实验室测定岩石混入率的方法包括以下内容： 

一.选择测定系统 

1.透照矿岩材料的选取 

根据X射线衰减原理，选定出两种具有密度差的松散矿岩作为透照材料，透照矿石材料级配均匀，粒径范围0＜d≤5cm；岩石材料级配均匀，粒径范围0＜d≤5cm。同时该种矿岩材料的物理属性能够满足放矿测定的具体要求，保证矿岩材料能够从放矿模型内顺利放出。 

2.透照条件的确定 

在已知放矿模型材质、模型规格、透照向矿岩尺寸、透照矿岩材料的物理属性后，按照已有相似材料的透照条件曲线或自制此矿石、岩石的透照曲线，确定出透照条件。同时保证在透照条件下所得黑度值上限值、下限值在所选用黑度计量程以内。按照标定岩石混入率与黑度值对应关系和测定矿岩黑度值的要求，透照条件可选用范围为物距0～200cm，像距0cm，管电压50～450Kv、管电流0～5mA、曝光时间0～10分钟，显影条件为标准显影流程。 

3.选择测定装置 

选择X射线发射机、放矿模型、黑度计、增感屏和X射线胶片为测定装置。测定装置具有固定的布置摆放顺序。放矿模型固定于实验室与射线发射机位置保持不变，X射线机的射线发射窗口正对放矿模型，射线透照方向与模型透照面垂直，内夹胶片的增感屏紧贴射线出射面外侧，固定。 

二.标定岩石混入率与黑度值对应关系 

从已知物理属性的透照矿岩中混合出所需标定黑度值的各个岩石混入率，混入率为0%～100%之间，装入放矿模型并采用相同的测定系统对所需标定黑度值的各个岩石混入率进行透照，胶片经显影后测定黑度值，标定中每一张X射线胶片的黑度值都对应一个岩石混入率，测定装置、透照条件、透照矿岩材料的选用在标定中保持不变，只改变放矿模型内的岩石混入率，直至将各个岩石混入率与黑度值对应关系全部标定后停止。各个岩石混入率间步差为0%～100%，步差选取越小越能提高标定精度，通过标定得到在该测定系统下具有密度差的松散矿岩材料以及两者不同混入率与黑度值的对应关系。 

三.测定放矿过程中矿岩材料黑度值 

采用与标定相同的测定系统进行测定。改变矿岩材料的装入方式，将矿石材料装入模型下部，岩石材料覆盖于矿石之上。装矿完毕后，不放矿透照一次，而后，恒定放矿量，在放矿过程中每放出一次便进行一次透照，在测定中得到的每 张胶片都对应放矿中的一个阶段。胶片经显影后测定黑度值，按照由相同测定系统标定的黑度值与岩石混入率对应关系，求出放矿过程中的岩石混入率。 

所述放矿模型内观尺寸采用范围为5cm≤L≤45cm、5cm≤D≤45cm、25cm≤H≤200cm，其中L为长，D为宽，H为高，上部开放，底部中心开直径0～10cm圆形出矿口；矿石装入高度10～55cm与岩石覆盖高度关系1：0.5～1:2.5；放矿过程中一次矿岩放出体积为总装入体积的1%～25%。 

本发明显著有益效果： 

采用实验室测定岩石混入率的方法，利用X射线的衰减原理标定出在某一测定系统下两种具有密度差的松散矿岩以及两者不同混入率与黑度值的对应关系，按照此对应关系通过对放矿过程中透照矿岩材料黑度值的测定，求出岩石混入率。本发明能够研究放矿过程中岩石的混入过程与矿石贫化程度，揭示矿石的贫化规律；研究放矿过程中的矿石贫化过程，提高矿石质量，提高矿山经济效益。 

具体实施方式

一种实验室测定岩石混入率的方法，具体内容如下： 

一.测定系统 

1.透照矿岩材料的选取 

根据放矿模型尺寸以及X射线机的极限穿透能力，选定具有密度差的磁铁矿与白云岩作为透照矿岩材料。选取出粒径范围0mm＜D≤5mm，平均粒径为2.5mm，级配均匀的白云岩作为岩石；粒径范围5mm＜D≤10mm，平均粒径为7.5mm，级配均匀的的磁铁矿作为矿石。 

2.透照条件的确定 

按照标定与测定对黑度值的要求，确定磁铁矿与白云岩的最佳透照条件为物距35cm，像距0cm，管电压150Kv、管电流5mA、曝光时间1.5分钟。 

显影条件均为标准显影流程。 

3.测定装置 

①放矿模型：材质为有机玻璃，有机玻璃板厚度5mm，模型内观尺寸为长10cm、宽10cm、高40cm，上部开放用于装卸矿岩，底部中心开直径2cm圆形出矿口用于放矿。 

②X射线机：管电压50～350kV、调节步长1.0kV/step，管电流0.5～5.0mA、调节步长0.1mA/step，焦点大小1.5mm，射线束角度40°×55°。 

X射线机的摆放要使射线发射窗口正对放矿模型，射线透照方向垂直于模型透照面，保证X射线在穿透矿岩材料后能够垂直透照在X射线胶片上。 

③黑度计：量程0～5、精度0.01。 

④增感屏：为了增加灵敏度选用金属荧光增感屏。 

⑤X射线胶片：为了保证矿岩材料被透照后能完整呈像，胶片尺寸按照模型实际尺寸大小裁定为10cm×40cm，胶片装入增感屏紧贴于射线出射面外侧。 

二.标定岩石混入率与黑度值对应关系 

首先，将放矿模型固定于室内，固定X射线机使射线出射窗口正对模型透照面并保证物距35cm，将X射线胶片放入增感片并紧贴于射线的出射面外侧。 

其次，从测定系统中将已选定好的的磁铁矿、白云岩混合出所需标定黑度值的岩石混入率0%装入模型，透照，显影后测定黑度值记为D₁；按照所需标定黑度值的岩石混入率5%将矿岩材料混合装入模型，透照，显影后测定黑度值并记为D₂，逐次标定的岩石混入率以5%递增，直至按照所需标定黑度值的岩石混入率100%将矿岩材料混合装入模型，透照，显影后测定黑度值并记为D₂₁。标定中每一张胶片的黑度值都对应一个岩石混入率。在标定中测定装置、透照条件、透照矿岩材料保持不变，只改变装入放矿模型内的岩石混入率，直至将岩石混入率与黑度值对应关系全部标定后停止。 

三.测定放矿过程中矿岩材料黑度值 

测定所使用测定装置、透照条件、透照矿岩材料与标定相同。将矿石材料装入模型下部，装入高度20cm，岩石材料覆盖于矿石之上，覆盖高度15cm。 

装矿完毕后，不放矿透照一次；于第二次透照前放出矿岩体积200cm³；第三次透照前放出矿岩体积200cm³，恒定放矿量，重复上述操作在总放出矿岩体积达到2000cm³后终止。使用与标定相同的测定系统对矿岩材料透照，显影后使用黑度计测定出黑度值，按照在此测定系统下标定的磁铁矿、白云岩以及两者不同混入率与黑度值对应关系，求出放矿过程中的岩石混入率。由于岩石混入率以5%递增，标定岩石混入率与黑度值对应关系个数有限，因此步差内的岩石混入率与黑度值对应关系按照差值法求出。计算一般式如下： 

$A\%=A_n+\frac{(D-D_n)\×(A_{n+1}-A_n)}{D_{n+1}-D_n}$

A_n%,A_n+1%为第n次，第n+1次标定黑度值时的岩石混入率； 

D_n,D_n+1分别为标定试验中A_n%，A_n+1%岩石混入率所对应黑度值； 

D为测定矿岩材料某位置的黑度值,D∈R[D_n,D_n+1],n∈+Z； 

A%为所求放矿过程中黑度值为D位置的岩石混入率。 

使用该测定系统标定出白云岩混入率75%所对应黑度值为3.72，白云岩混入率80%所对应黑度值为3.81，测定在放矿过程中矿岩材料某一位置的黑度值为3.77，则此位置的岩石混入率A%等于77.78%。 

$A\%=75\%+\frac{(3.77-3.72)\×(80\%-75\%)}{3.81-3.72}$ 。

Claims (2)

1.一种实验室测定岩石混入率的方法，其特征在于该方法包括以下内容：

一.测定系统

1.透照矿岩材料

选定两种具有密度差的松散矿岩作为透照材料；岩石级配均匀，粒径范围0＜d≤5cm，矿石级配均匀，粒径范围0＜d≤5cm；

2.透照条件

透照条件可选用范围为物距0～200cm，像距0cm，管电压50～450Kv、管电流0～5mA、曝光时间0～10分钟，显影条件为标准显影流程；

3.测定装置

选择X射线发射机、放矿模型、黑度计、增感屏和X射线胶片为测定装置，测定装置具有固定的布置摆放顺序，放矿模型固定于实验室与射线发射机位置保持不变，X射线机的射线发射窗口正对放矿模型，射线透照方向与模型透照面垂直，内夹胶片的增感屏紧贴射线出射面外侧，固定；

二.标定岩石混入率与黑度值对应关系

从已知物理属性的透照矿岩中混合出所需标定黑度值的岩石混入率，混入率为0%～100%之间，装入放矿模型并采用相同的测定系统对所需标定黑度值的各个岩石混入率进行透照，胶片经显影后测定黑度值，标定中每一张X射线胶片的黑度值都对应一个岩石混入率，测定装置、透照条件、透照矿岩材料的选用在标定中保持不变，只改变放矿模型内的岩石混入率，直至将各个岩石混入率与黑度值对应关系全部标定后停止，通过标定得到在该测定系统下具有密度差的此两种松散矿岩以及两者不同混入率与黑度值的对应关系；

三.测定放矿过程中矿岩材料黑度值

采用与标定相同的测定系统进行测定，将矿石材料装入模型下部，岩石材料覆盖于矿石之上，装矿完毕后，不放矿透照一次，而后，恒定单次放矿量，在放矿过程中每放出一次便进行一次透照，在测定中得到的每张胶片都对应放矿中的一个阶段，胶片经显影后测定黑度值，按照由相同测定系统下标定的黑度值与岩石混入率对应关系，求出放矿过程中的岩石混入率。

2.根据权利要求1所述的一种实验室测定岩石混入率的方法，其特征在于所述放矿模型内观尺寸采用范围为5cm≤L≤45cm、5cm≤D≤45cm、25cm≤H≤200cm，其中L为长，D为宽，H为高，上部开放，底部中心开直径0～10cm圆形出矿口；矿石装入高度10～55cm与岩石覆盖高度关系1：0.5～1:2.5；放矿过程中一次矿岩放出体积为总装入体积的1%～25%。