CN108051240A - 一种确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法，属于灰岩矿矿石领域，该方法包括以下步骤：钻机凿岩钻孔、收集钻孔排渣、混匀、缩分、分析。本发明提供的方法过程简单、取样均匀并且能够节省人力、降低成本。

Description

一种确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法

技术领域

本发明属于灰岩矿矿石领域，具体涉及一种确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法。

背景技术

灰岩矿石是生产水泥的主要原料，对于能够应用于水泥生产的灰岩矿石的成分要求是：主要成分 CaO 的含量要求在 48% 以上，酸性氧化物SiO₂的含量小于4%，有害成分MgO 的含量控制在 1.5%～2.5% 之间。因此，灰岩矿石在进入水泥生产线之前，需要经过严格的成分分析来确定灰岩矿石原料中的化学成分，进而确定其品位，用于指导采场上不同工作面对应不同品位的矿石进行搭配生产，以满足水泥企业对矿石原料的品位要求。所以，对灰岩矿进行成分分析之前的取样工作决定了所取样品是否具有代表性，决定了所取样品是否能真实反映采场矿石的品位分布情况，进一步决定了矿山的开采计划。

目前，水泥企业仍然采用传统的取样方法，一般分为两种：第一种是矿山采场平台进行爆破后，在散开后堆积的爆破堆中直接取样，但该方法所取的矿石样品块体较大，需要进行二次破碎后才能送往化验室进行后续的粉碎和分析工作；第二种是在矿石皮带运输过程中，从进入终端生产线前的皮带上直接取样，取样后的矿石送往化验室进行粉碎和分析。由于矿石体积的特殊性，这两种取样方法均存在一些不足之处，在经过二次粉碎后的矿石原料和经皮带运输的准备进入生产线的小块矿石原料中取样均为随机拾取，不能真实反映采场内矿石的主要化学成分品位情况；另外，这两种取样方法均需要安排专业的人员在采场现场和生产线进行随时取样，然后经过后续的人工破碎、混匀等步骤，才能送往化验室完成后续工作，程序繁琐，耗时耗力。因此，若能提供一种既能解决取样不具有代表性的问题，又能够节省人工、降低成本的新取样方法，将会为水泥生产行业带来很大的经济效益。

发明内容

本发明旨在提供一种过程简单、取样均匀并且能够节省人力、降低成本的确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法，包括以下步骤：钻机凿岩钻孔、收集钻孔排渣、混匀、缩分、分析。

优选地，钻机设置在工作面平台上。

优选地，钻机采用潜孔钻机，机械效率高、成本低且性能稳定。

优选地，收集步骤采用收尘装置，收尘装置为潜孔钻机所携带，在钻孔的过程中同时收集钻孔排渣做为取样样品，不需要再选用其他工具收集钻孔排渣，减少操作过程，省时省力。

优选地，钻孔排渣堆积在钻孔口附近，可直接将各个钻孔的排渣在原地混合均匀后缩分，不需要另外准备工作场地，降低运输成本、节省劳动力、避免错误。

优选地，钻孔的行间距为4.5～5.5m、排间距为3.5～5.5m、钻孔直径为80～120mm、钻孔深度为15～17m。

优选地，混匀步骤采用移堆混匀法，操作简单、混匀效果好。

优选地，缩分步骤采用堆锥四分法，操作方便、结果准确。

在本发明中，利用钻孔排渣做为取样样品，一个钻孔的排渣相当于是该钻孔垂直方向的所有矿石混匀后的组合样，具有很好的代表性，能够准确的反映该钻孔的矿石品位情况。

由于钻孔排渣取样具有便捷性，本发明能够对一个工作面上的所有钻孔全部进行取样分析，获得每一个钻孔的矿石品位数据，利用数据绘制该爆破区域内矿石品位分布图，能够更加清晰的反映出整个工作面的矿石品位情况，给予更加准确和细致的指导意见。

当存在多个工作面同时开采时，利用本发明的方法可以绘制出对每一个工作面的矿石品位分布图，来指导不同工作面对应的不同品位的矿石进行搭配生产，能够最大限度的利用较低品位的矿石，实现矿石资源的高效利用。

另外，由于大多数水泥用灰岩矿山均采用钻孔爆破这个工艺流程，本发明利用钻孔排渣做为取样样品，在爆破前即可进行成分分析，确定化学成分品位，不需要额外钻孔取样，省去了额外钻孔的工作量及费用，提高钻孔的利用率。

同时，由于钻孔排渣本身质地较为细腻，粒径较小，本发明省去了在矿料中取样和对样品料块的二次破碎等工序。在凿岩钻孔时利用收尘装置收集钻孔排渣，同时完成钻孔和取样工作，能够及时实现收集、分析工作，避免了常规取样的滞后性，本发明能够真实并及时的反映采场内矿石的主要化学成分的品位情况，指导采场对不同品位的矿石进行搭配生产，进而能够最大限度的利用较低品位的矿石，实现矿石资源的高效利用。

附图说明

图1为本发明中钻孔布置示意图。

具体实施方式

下面结合具体案例，对本发明的技术方案作进一步说明：

以河南省焦作市某水泥用灰岩矿为例，目前该矿的西矿区正在生产中，西矿区有两个矿体，分别为Ⅰ号和Ⅱ号矿体，其中Ⅰ号矿体含有2个矿层，Ⅱ号矿体含有3个矿层，矿层中间为夹层。

其中，+355m水平台阶高度为15m，该水平台阶上的某一个工作面含有Ⅱ号矿体中的1个矿层（O₂S^2-7）和1个夹层（O₂S^2-6）。O₂S^2-7矿层的平均厚度为13m，CaO的平均含量52.65%，MgO的平均含量1.71%；O₂S^2-6夹层的平均厚度为2m，CaO的平均含量45.68%、MgO的平均含量7.57%。

因此，该工作面矿石的理论化学成分计算方法如下：

CaO%=52.65×13/15+45.68×2/15=51.72%

MgO%=1.71×13/15+7.57×2/15=2.48%

即该工作面的理论化学成分中，CaO的平均含量为51.72%、MgO的平均含量为2.48%。

对比例

按照传统作业方法，首先在+370m台阶布置多个爆破钻孔，采用潜孔钻机进行凿岩钻孔作业，装药、爆破，在+355m平台形成灰岩矿矿石爆堆，矿石呈碎块状堆积。然后按照传统取样方法，在爆堆中采用捡样法随机选取3块矿石做为样品送至实验室进行化验分析，化验结果取平均值来代表爆堆矿石的平均品位，进而来指导生产，安排搭配开采。

随机捡样时，样品取自矿层（记为事件A）或夹层（记为事件B）的概率与矿层、夹层在台阶中的厚度分布呈正比，即每次单独取样时，事件A发生的概率为P_A=13/15,事件B发生的概率为P_B=2/15，事件A和事件B为互斥事件。由于该工作面含有一个矿层和一个夹层，取样碎块可能取自矿层，也可能取自夹层。因此，随机选取三块矿石存在下面四种取样情况：

情形一：三块矿石均取自矿层；

情形二：三块矿石，两块取自矿层，一块取自夹层；

情形三：三块矿石，一块取自矿层，两块取自夹层；

情形四：三块矿石均取自夹层；

各事件概率分布情况如表1所示：

表中编号1、2、3表示三次独立取样，事件A表示样品取自矿层，事件B表示样品取自夹层，事件C表示爆堆矿石的平均化学成分分析结果。

概率计算方法如下：

情形一，P₁=P_A×P_A×P_A=65.17%；

情形二，P₂=3×P_A×P_A×P_B=30.00%；

情形三，P₃=3×P_A×P_B×P_B=4.6%；

情形四，P₄=P_B×P_B×P_B=0.23%。

按照该取样方法：

情形一发生的概率最大，检测得到的矿石品位有65.17%的可能性是CaO的平均含量为52.65%，MgO的平均含量为1.71%，结果显示该工作面的矿石属于优质矿石，但是该工作面的理论化学成分中，CaO的平均含量51.72%、MgO的平均含量2.48%，该分析结果偏离真实结果,不能如实的反映该工作面矿石的真实品位情况。

情形二和情形三的发生的概率之和为34.60%，即有34.60%的可能性是取样分析结果显示CaO含量符合标准，MgO含量过高，不符合矿石原料的标准，需要搭配优质矿石，该结果会给实际生产带来不利影响。

情形四中，有0.23%的可能性是检测结果显示该工作面的矿石品位不符合矿石原料的要求，需要搭配优质矿石方能投入生产，该结果已经严重影响矿场的指导生产工作。

实际生产中，按照传统取样方法，在+370m台阶布置17个爆破钻孔，爆破钻孔分布如图1所示。采用潜孔钻机进行凿岩钻孔作业，装药、爆破，在+355m平台形成灰岩矿矿石爆堆，矿石呈碎块状堆积。在爆堆中采用捡样法随机选取6块矿石做为样品（分别标记为A，B，C，D，E，F）送至实验室，破碎、研磨、筛分后进行化验。化验结果如表2所示：

表中编号A～F表示六次独立取样，平均值为六次独立取样结果的平均值。

分析结果显示，六个独立取样的样品中的CaO的含量为39.62～51.92%，平均含量为48.25%；MgO的含量为1.81～7.64%，平均含量为3.18%。表明该工作面的矿石爆堆的平均矿石化学成分含量为：CaO的平均含量为48.25%，MgO的平均含量为3.18%。

结果显示，该工作面的矿石中，CaO的含量符合一般水泥原料的要求，但是MgO的含量过高，不满足一般水泥原料的要求，不能单独做为水泥原料使用，需搭配高品位矿石使MgO的含量降低，达到水泥原料的要求才能投入使用。该结果与本工作面中矿石的理论化学成分相比，具有很大偏差，CaO的平均含量从51.72%降至48.25%，MgO的平均含量从2.48%升至3.18%。该结果将CaO的平均含量拉低，使CaO的品位仅仅只是符合一般原料的要求，拉低了其品位；而由于六次取样中有一次取自夹层，使MgO的平均含量大大提高，进而降低了该工作面的矿料品位，偏离了该工作面矿石为高品质矿石的事实，给实际生产带来不利影响。

传统取样方法造成结果失真的原因是由于随机捡样时，无法区分矿层和夹层，当样品取自夹层时就会导致结果与实际偏离较大；但是由于矿石开采时既包括矿层又包括夹层，矿层和夹层同时开采，所以当取样全部取自矿层时，又会使结果偏高，同样不具有代表性。

实施例1

一种确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法，步骤如下：

（1）在+370m台阶布置工作台面，工作台面上布置17个钻孔，钻孔的行间距为5.5m、排间距为4.5m、钻孔直径为100mm、钻孔深度为15m；(此孔既是本申请的取样孔，也是矿石开采时的爆破用孔)；

（2）采用收尘装置分别收集每个钻孔排渣，钻孔排渣堆积在钻孔口附近；

（3）采用移堆混匀法将单个钻孔排渣混合均匀；

（4）采用堆锥四分法将混匀后的钻孔排渣缩分至所需试样量；

（5）将缩分后的钻孔排渣送至化验室进行分析获得每个钻孔排渣中各成分的含量。

钻孔布置如图1所示，由于钻孔较多，本实施例中每间隔两个钻孔进行一个钻孔的取样工作，待取样钻孔完成钻孔作业后，立即进行样品收集工作，送至化验室进行分析，直至累计取样六个（按顺序分别标记为1,2,3,4,5,6）。六个钻孔排渣的化学成分含量列于表3。

表中编号1～6表示六个钻孔取样，平均值为六个钻孔取样结果的平均值。

分析结果显示，六个钻孔取样的样品中的CaO的含量为48.39～51.31%，平均含量为50.24%；MgO的含量为1.76～2.48%，平均含量为2.18%。表明该工作面的矿石爆堆的平均矿石化学成分含量为：CaO的平均含量为50.24%，MgO的平均含量为2.18%。

结果显示，该工作面的矿石中，CaO的含量较高，MgO的含量较低，均符合水泥原料的要求，并且属于优质原料，在生产中可做为高品位矿石来搭配其他低品位矿石进行生产。

该结果与该工作面的矿石的理论化学成分结果基本一致，矿石品位与实际矿石品位相符，这是由于每个钻孔的排渣相当于该钻孔垂直方向上的所有矿石混合后的组合样，所以该样品是矿层和夹层矿石的混合样，代表性较好，能够准确的反映工作面矿石品位分布情况。

同时，当存在多个工作面同时开采时，利用本发明的方法可以绘制出对每一个工作面的矿石品位分布图，来指导不同工作面对应的不同品位的矿石进行搭配生产，能够最大限度的利用较低品位的矿石，实现矿石资源的高效利用。

实施例2

一种确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法，与实施例1的不同之处在于：钻孔的行间距为4.5m、排间距为3.5m、钻孔直径为80mm、钻孔深度为16m。其余步骤与实施例1相同。矿石化验分析结果见表4。

实施例3

一种确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法，与实施例1的不同之处在于：钻孔的行间距为5m、排间距为5.5m、钻孔直径为120m、钻孔深度为17m。其余步骤与实施例1相同。矿石化验分析结果见表5。

Claims (8)

1.一种确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法，其特征在于，包括以下步骤：钻机凿岩钻孔、收集钻孔排渣、混匀、缩分、分析。

2.如权利要求1所述的确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法，其特征在于，所述钻机设置在工作面平台上。

3.如权利要求1或2所述的确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法，其特征在于，所述钻机采用潜孔钻机。

4.如权利要求3所述的确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法，其特征在于，收集步骤采用收尘装置。

5.如权利要求4所述的确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法，其特征在于，所述钻孔排渣堆积在钻孔口附近。

6.如权利要求5所述的确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法，其特征在于，所述钻孔的行间距为4.5～5.5m、排间距为3.5～5.5m、钻孔直径为80～120mm、钻孔深度为15～17m。

7.如权利要求6所述的确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法，其特征在于，混匀步骤采用移堆混匀法。

8.如权利要求7所述的确定灰岩矿矿石化学成分品位的方法，其特征在于，缩分步骤采用堆锥四分法。