-
Vorrichtung zur geophysikalischen Erkundung von Erzlagerstätten Die
Erfindung bezieht sich auf eine zur Erkundung von Erzlagerstätten bestimmte Vorrichtung,
insbesondere auf eine Vorrichtung zur geophysikalischen Erkundung von Erzlagerstätten
bei der Untersuchung von Erzkörpern mit Elektronenleitfähigkeit im Polarisationskurven-Verfahren.
-
Bekannt ist eine Vorrichtung zur geophysikalischen Erkundung von
Erzlager stätten im Polarisationskurven-Verfahren, die im galvanodynamischen
Betrieb
der Erregung von elektrochemischen Reaktionen arbeitet (vgl. z. B. US-PS 3 659 192,
ausgegeben am 25. April 1972).
-
Die graphische Beziehung zwischen der Stärke J des Stroms durch die
Erzkörperoberfläche und der Potentialgröße 9 der elektrochemischen Reaktion, die
beim Durchfluß dieses Stromes zustandekommt, heißt "Polarisationskurve".
-
Wird die Aufzeichnung von Polarisationskurven unter Änderung des
durch die Oberfläche eines Erzkörpers nach einem bestimmten Programm durchfließenden
Stromes vorgenommen, so ist der galvanodynamische Betrieb der Untersuchung eines
Erzkörpers gegeben (Zusammenhang g=f(J) (vgl. z. B. FR-PS 1537761). Wird die Aufzeichnung
von Polarisationskurven unter der Bedingung vorgenommen, daß das Potential der jeweiligen
elektrochemischen Reaktionen, die an der Oberfläche des Erzkörpers ablaufen, nach
einem Programm geführt wird, ist der potentiodynamische Betrieb der Untersuchung
eines Erzkörpers (Zusammenhang J = f( 9 ) gegeben.
-
Die oben genannte Vorrichtung zur geophysikalischen Erkundung von
Erzlagerstätten enthält: eine Gleichstromquelle und ein Mittel zur Änderung der
Stromstärke; eine Haupt-Speiseelektrode, die elektrischen Kontakt mit dem Erzkörper
aufweist und mit der Gleichstromquelle verbunden ist; sowie eine Hilfsspeiseelektrode,
die elektrischen Kontakt mit dem Medium, das den Erzkörper aufnimmt, aufweist und
mit der Gleichstromquelle verbunden ist. Ein Stromstärkengeber ist zwischen der
Gleichstromquelle und einer der Speiseelektroden, z. B.
-
der Hauptspeiseelektrode, angeschlossen. Die Vorrichtung hat auch
ein Potentialmeßgerät für elektrochemische Reaktionen an der Oberfläche eines Erzkörpers,
dessen Eingänge mit einem Addierwerk und der Hauptspeiseelektrode gekoppelt sind.
Die Eingänge des Addierwerkes sind an eine unpolarisierbare Meßelektrode und einen
Kompensationsspannungsgenerator, gekoppelt mit dem Stromstärkegeber, angeschlossen.
An den Stromstärkengeber und an das Potentialmeßgerät ist ein Registriergerät zur
Aufzeichnung von Polarisationskurven angeschlossen, und ein Geberblock für die Gleichstromerregung
eines Erzkörpers ist mit dem Mittel zur Änderung der Strom stärke verbunden.
-
Durch Änderung der Strom stärke im Stromkreis, der aus der Gleichstromquelle,
einem Erzkörper und den Speiseelektroden besteht, nach einem Programm vom Geberblock
für die Gleichstromerregung des Erzkörpers werden an der Oberfläche des Erzkörpers
serienmäßig elektrochemische Reaktionen erregt. Bei gleichzeitigem Betrieb des Strom
stärkengebers , des Kompensations spannung sgenerators, des Addierwerkes und des
Potentialmeßgerätes erscheinen am Ausgang des letzteren die Potentialgrößen der
elektrochemischen Reaktionen, die vom Registrierwerk in Form von Funktionen ( S
= f (J) ) aufgezeichnet werden.
-
Aus den Polarisationskurven, die mehrstufige Kurven darstellen, ermittelt
man die Potentiale der elektrochemischen Reaktionen, nach denen man die mineralogische
Zusammensetzung von Erzkörpern und die Stromgrenzwerte der Reaktionen feststellt,
die zur Errechnung der Größe der Erzkörper und ihrer anderen Parameter dienen.
-
Der galvanodynamische Betrieb der Erregung von elektrochemischen
Reaktionen, ausgefiihrt mittels der bekannten Vorrichtung, weist jedoch als Nachteil
auf, daß bei Erregung elektrochemischer Reaktionen, die natle zueitlander liegende
Potentiale haben, es schwierig ist, diese auf sich Polarisationskurve zu erkennen.
Außerdem ist oft ein stufenloser Übergang von der Registrierung des Potentials einer
elektrochemischen Reaktion zur Registrierung der anderen elektrochemischen Reaktion
(z. B.
-
auf durchaderten Sprenkelerzen) zu verzeichnen, was zur erschwerten
Ermittlung der Potentiale der elektrochemischen Reaktionen auf der Polarisationskurve
und insbesondere der Stromstärken-Grenzwerte dieser Reaktionen führen kann und demzufolye
zur ungenauen Ermittlung der mineralogischen Zusammensetzung von Erzen, insbesondere
bei Aussonderung von Mineralien, die in einer geringen Konzentration vorhanden sind,
sowie zur Ungenauigkeit bei der Bestimmung der Menge der Mineralien und der Größe
von Erzkörpern.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht unter Beseitigung der genannten
Nachteile in der Entwicklung einer Vorrichtung zur geophysikalischen Erkundung von
Erzlagerstätten, die bedeutend die Genauigkeit der Ermittlung der mineralogischen
Zusammensetzung eines Erzkörpers und seiner Abmessungen erhöht.
-
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur geophysikalischen Erkundung
von Erzlagerstätten, bestehend aus einer Gleichstromquelle mit einem Mittel zur
Änderung der Stromstärke, mit dem eine Hauptspeiseelektrode, die elektrischen Kontakt
mit einem Erzkörper hat, eine mit einem den Erzkörper aufnehmenden Medium elektrisch
kontaktierende
Hilfsspeiseelektrode und ein Stromstärkengeber elektrisch
verbunden sind, an den angeschlossen ist eine Reihenschaltung eines Kompensationsspannungsgenerators,
eines mit einer unpolarisierbaren Meßelektrode verbundenen Addierwerks und eines
Potentialmessers der Potentiale der elektrochemischen Reaktionen an der Oberfläche
des Erzkörpers, der mit der Hauptspeiseelektrode verbunden ist; sowie bestehend
aus einem Geberblock für die Gleichstromerregungszeit des Erzkörpers, der elektrisch
verbunden ist mit einem Registriergerät, erfindungsgemäß gelöst durch eine Reihenschaltung
eines Sollpotentialgebers der Sollpotentiale der elektrochemischen Reaktionen an
der Oberfläche des Erzkörpers, dessen Eingang an den Geber block für die Gleichstromerregungszeit
des Erzkörpers angeschlossen ist, eines Vergleichers, dessen zweiter Eingang mit
dem Potentialmesser der elektrochemischen Reaktionen an der Oberfläche des Erzkörpers
gekdppelt ist, und eines Steuerblocks, dessen Ausgang mit dem Mittel zur Änderung
der Strom stärke verbunden ist wobei das Registriergerät an den Sollpotentialgeber
und den Stromstärkegeber angeschlossen ist zur Aufzeichnung der Abhängigkeit zwischen
den Sollpotentialen der elektrochemischen Reaktionen an der Oberfläche des Erzkörpers
und den Strömen durch die Oberfläche des Erzkörpers bei den Sollpotentialen in Form
von Polarisationskurven.
-
Diese Aufgabe wird auch bei einer Vorrichtung zur geophysikalischen
Erkundung von Erzlagerstätten, bestehend aus einer Gleichstromquelle mit einem Mittel
zur Änderung der Strom stärke, mit dem mindestens zwei Speiseelektroden, die einen
Kontakt mit einem den Erzkörper aufnehmenden Medium haben, und ein Stromstärkengeber
elektrisch
verbunden sind, an den angeschlossen ist eine Reihenschaltung
eines Kompensationsspannungsgenerators, eines mit einer unpolarisierbaren Meßelektrode
verbundenen Addierwerks, und eines Potentialmessers der Potentiale der elektrochemischen
Reaktionen, der mit einer anderen, unpolarisierbaren Meßelektrode gekoppelt ist;
sowie bestehend aus einem Geberblock für die Gleichstromerregungszeit des Erzkörpers,
der elektrisch verbunden ist mit einem Registriergerät, erfindungsgemäß gelöst durch
eine Reihenschaltung eines Sollpotentialgebers der Sollpotentiale der elektrochemischen
Reaktionen an der Oberfläche des Erzkörpers, dessen Eingang an den Geberblock für
die Gleichstromerregungszeit des Erzkörpers angeschlossen ist, eines Vergleichers,
dessen zweiter Eingang an den Potentialmesser der elektrochemischen Reaktionen an
der Oberfläche des Erzkörpers angeschlossen ist, und eines Steuerblocks, dessen
Ausgang mit dem Mittel zur Änderung der Stromstärke verbunden ist; wobei das Registriergerät
an den Sollpotentialgeber und an den Stromstärkengeber angeschlossen ist zur Aufzeichnung
der Abhängigkeit zwischen den Sollpotentialen der elektrochemischen Reaktionen an
der Oberfläche des Erzkörpers und den Strömen durch die Oberfläche des Erzkörpers
bei den Sollpotentialen in Form von Polarisationskurven.
-
Die Erfindung wird weitergebildet durch einen Strommengenmesser,
dessen einer Eingang an den Stromstärkengeber und dessen anderer Eingang an den
Geberblock für die Gleichstromerregungszeit des Erzkörpers angeschlossen ist, und
durch ein zweites Registriergerät, das an den Ausgang des Strommengenmessers und
an den Sollpotentialgeber angeschlossen ist für die Aufzeichnung der Abhcingigkeit
zwischen den Sollpotentialen
der elektrochemischen Reaktionen an
der Oberfläche des Erzkörpers und der Strommenge, die für den Ablauf der elektrochemischen
Reaktionen bei den Sollpotentialen verbraucht wird.
-
Die Vorrichtung kann auch aufweisen ein drittes Registriergerät,
das an den Stromstärkengeber und den Geberblock für die Gleichstromerregungszeit
des Erzkörpers angeschlossen ist, und das die zeitliche Änderung der Strom stärke
bei konstanten Potentialen der elektrochemischen Reaktionen an der Oberfläche des
Erzkörpers registriert.
-
Dadurch wird ermöglicht, die Genauigkeit der Ermittlung von Abmessungen
eines Erzkörpers, seiner mineralogischen Zusammensetzung und des Mineralienverhältnisses
durch ein hohes Auflösungsvermögen der Vorrichtung bei der Bestimmung der Potentiale
der elektrochemischen Reaktionen sowie durch die Messung der für jede solche Reaktion
verbrauchten Strom menge wesentlich zu steigern.
-
Im weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mittels
der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Gesamtblockschaltung
einer Vorrichtung zur geophysikalischen Erkundung von Erzlagerstätten, Fig. 2 die
Blockschaltung einer Vorrichtung zur geophysikalischen Erkundung von Erzlagerstätten,
die eine kontaktlose Ausführung der Erregung von elektrochemischen Reaktionen an
der Oberfläche eines Erzkörpers darstellt,
Fig. 3 und 4 unterschiedliche
Ausführungen einer Gesamtblockschaltung der Vorrichtung Fig. 5 ein Beispiel einer
Polarisationskurve, nämlich der Abhängigkeit des Polarisationsstromes eines Erzkörpers
von den Sollpotentialen elektrochemischer Reaktionen an der Oberfläche des Erzkörpers,
und Fig. 6 ein Beispiel einer Polarisationskurve, nämlich der zeitlichen Abhängigkeit
des Polarisations stromes eines Erzkörpers bei konstantem Sollpotential elektrochemischer
Reaktionen an der Oberfläche des Erzkörpers.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur geophysikalischen Erkundung
von Erzlagerstätten enthält eine Gleichstromquelle 1 (Fig. 1) mit einem Mittel 2
zur Änderung der Strom stärke im Stromkreis der Quelle 1, die zusammen eine regelbare
Gleichstromquelle bilden. Die regelbare Gleichstromquelle ermöglicht, bei Steuersignalgabe
zum Steuereingang den Belastungsstrom in einem breiten Bereich zu verändern: von
Werten nahe Null bis zu den Nennwerten. Die regelbare Quelle kann sowohl auf der
Grundlage von Gleichstromanlagen, z. B. Gleichstromverstärkermaschinen als auch
mit Einsatz von maschinellen Wechselstrom-G leichstrom-Umformern (Gleichrichtern)
ausgeführt werden, deren Regelung sowohl wechselstromseitig als auch gleichstromseitig
z. B. unter Zuhilfenahme von steuerbaren Dioden (Thyristoren) erfolgen kann.
-
Die Vorrichtung enthält ebenfalls eine Hauptspeiseelektrode 3, die
mit einem zu untersuchenden Erzkörper 4 elektrisch gekoppelt ist, und eine Hilfsspeiseelektrode
5, die ein den Erzkörper 4 aufnehmendes Medium kontaktiert; die beiden Elektroden
sind an die regelbare Gleichstromquelle angeschlossen und bilden zusammen mit ihr
einen Speisestromkreis. In den Speisestromkreis ist ein Stromstärkengeber 6 geschaltet.
-
Die Hauptspeiseelektrode stellt einen speziellen Bohrapparat dar,
der den elektrischen Kontakt mit dem jeweiligen Erzkörper mittels zwangsläufigen
Handrückens stromführender Elemente des Bohrapparates an die Wände der Bohrung über
eine große Fläche gewährleistet, was zu geringen Stromdichten in den Berührungspunkten
führt.
-
Die Hilfsspeiseelektrode 5 stellt eine übliche Erdungsanlage, z.
B.
-
in die Erde eingeschlagene metallische Stäbe, dar. Diese Elektrode
dient für die Gleichstromübertragung von der Stromquelle zum Erzkörper durch aufnehmende
Gesteine mit möglichst geringen Verlusten und besteht in der Regel aus einem System
von Leitern, die an der Erdoberfläche in einer Entfernung von dem zu untersuchenden
Erzkörper eingegraben sind.
-
Ein Potentialmesser 7 der Potentiale der elektrochemischen Reaktionen
an der Oberfläche des Erzkörpers 4 ist an ein Addierwerk 8 und die Hauptspeiseelektrode
3 angeschlossen. Das Addierwerk 8 ist durch einen Kompensationsspannungsgenerator
9 mit dem Stromstärkegeber 6 im Speisestromkreis und mit einer unpolarisierbaren
Meßelektrode 10
verbunden, die die Information über die Potentiale
der an der Oberfläche des Erzkörpers 4 ablaufenden elektrochemischen Prozesse aufnimmt,
die beim Durchfluß des Erregungsstromes im Speisestromkreis von der regelbaren Stromquelle
ablaufen.
-
Als Potentialmesser 7 wird ein Gleichstrom verstärker benutzt, der
einen stabilen und konstanten Übertragungsfaktor aufweist und in den Potentialgrößen
der elektrochemischen Reaktionen an der Oberfläche des Erzkörpers 4 geeicht ist.
-
Der Kompensationsspannungsgenerator 9 ist zur Gewinnung der sich
größenmäßig synchron mit der Stromänderung im Speisestromkreis ändernden Spannung
vorbestimmt. Der Übertragungsfaktor zwischen der Strom stärke im Speisestromkreis
und der Ausgangsspannung des Kompensationsspannungsgenerators 9 kann sich in einem
weiten Bereich in Abhängigkeit von den konkreten Untersuchungsverhältnissen des
jeweiligen Erzkörpers ändern. Der Kompensationsspannungsgenerator 9 ermöglicht zur
Lösung von einzelnen Teilaufgaben, daß voneinander isolierte Eingangs- und Ausgangsklemmen
zur Verfügung stehen, d. h. es wird eine galvanische Entkopplung zwischen Eingang
und Ausgang vorgesehen.
-
Ein Sollpotentialgeber 11 von Sollpotentialen der elektrochemischen
Reaktionen ist mit seinem Eingang mit einem Geberblock 12 für die Gleichstrornerregungszeit
des Erzkörpers 4 und mit seinem Ausgang mit einem Vergleicher 13 verbunden. Der
zweite Eingang des Vergleichers 13 ist an den Ausgang des Potentialmessers 7 und
der Ausgang
des Vergleichers 13 durch einen Steuerblock 14 mit
dem Mittel 2 zur Änderung der Strom stärke im Speisestromkreis gekoppelt.
-
Ein Registriergerät 15, das einen Zwei koordinaten-Selbstschreiber
darstellt, ist mit dem x-Eingang an den Stromstärkengeber 6 und mit seinem y-Eingang
an den Sollpotentialgeber 11 der elektrochemischen Reaktionen geschaltet. Auf dem
Registriergerät 15 wird in Rechteckkoordinaten in Form von sogenannten Polarisationskurven
der Zusammenhang zwischen den Sollpotentialen der elektrochemischen Reaktionen und
dem über die Oberfläche des Erzkörpers 4 fließenden Erregerstrom aufgezeichnet,
bei dem die Sollpotentiale auftreten.
-
Der Sollpotentialgeber 11 der elektrochemischen Reaktionen stellt
einen Satz von Präzisionswiderständen mit Um schaltern (oder einen Stellwiderstand)
dar, die an eine stabilisierte Speisequelle (nicht gezeigt) angeschlossen sind,
deren Ausgangsspannung beliebig eingestellt werden kann. Die Umschalter der Präzisionswiderstände
(oder der Stellwiderstand) werden vom Geberblock 12 für die Gleichstromerregungszeit
des Erzkörpers betätigt, der in Form eines Impulszählers mit veränderlicher Impulsfolgeperiode
(oder in Form eines kleinen Motors geringer Leistung und mit einem Untersetzungsgetriebe,
bei dem die Drehzahl der Abtriebswelle in einem weiten Bereich in Abhängigkeit von
den konkreten Verhältnissen der Erkundung variierbar ist) ausgeführt werden kann.
Der gemeinsame Betrieb des Sollpotentialgebers 11 der elektrochemischen Reaktionen
und des Geberblockes 12 für die Gleichstromerregungszeit des Erzkörpers bestimmt
die Geschwindigkeit des Ablaufs der elektrochemischen Reaktionen an der Oberfläche
des Erzkörpers 4.
-
Die Anderung der Geschwindigkeit des Ablaufes der elektrochemischen
Reaktionen ermöglicht es, den optimalen Untersuchungsbetrieb eines Erzkörpers zu
finden und einen maximalen Effekt zu erzielen.
-
Bei den geologischen Sucharbeiten und bei der Erkundung von Erzlagerstätten
kommt es vor, daß der mit geophysikalischen Mitteln ermittelte Erzkörper 4 einer
eingehenden Untersuchung bedarf, ein direkter Kontakt aber durch eine Bohrung oder
durch einen anderen Aufschluß vorläufig noch nicht möglich ist. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung für geophysikalische Erkundung von Erzlagerstätten ist zweckmäßigerweise
auch in solchen Fällen einzusetzen. Hierfür ändert man die Schaltung des Speisestromkreises.
Eine Speiseelektrode 16 (Fig. 2) hat keinen elektrischen Kontakt mit dem zu untersuchenden
Erzkörper 4 und ist im Raurn auf der anderen Seite des Erzkörpers 4 gegenüber einer
anderen Speiseelektrode 17 angebracht. Der zu untersuchende Erzkörper 4 befindet
sich im Fließfeld des elektrischen Stromes beider Speiseelektroden 16 und 17, und
ein Teil des Stromes des Speisekreises fließt durch den Erzkörper 4 und erregt an
seiner Oberfläche elektrochemische Reaktionen. Zur Registrierung der Potentiale
der ablaufenden elektrochemischen Reaktionen wird der Potentialmesser 7 der elektrochemischen
Reaktionen an das Addierwerk 8 und an eine andere, unpolarisierbare Meßelektrode
18 angeschlossen, die an einem frei gewählten, von den Speiseelektroden 16 und 17
entfernten Punkt angeordnet ist. Eine solche Schaltung wird hier kontaktlose Ausführung
der Erregung der elektrochemischen Reaktionen an der Oberfläche eines Erzkörpers
genannt.
-
Bei der Durchführung von Messungen nach der kontaktlosen Ausführung
der Erregung der elektrochemischen Reaktionen ist es erforderlich, daß die Eingangs-
und Ausgangsklemme des Kompensationsspannungsgenerators 9 elektrisch voneinander
isoliert werden, um eine unerwünschte Polarisation der unpolarisierbaren Meßelektrode
18 (sowie ihren möglichen Ausfall) durch die Energie der Gleichstromquelle 1 zu
vermeiden.
-
Da jede elektrochemische Reaktion in einem bestimmten Bereich für
ihren Abschluß eine ganz bestimmte Strom menge Q unabhängig von der Reaktionsgeschwindigkeit
braucht, enthält die Vorrichtung zur geophysikalischen Erkundung von Erzlagerstätten
neben den oben genannten Stufen einen Strommengenmesser 19 (Fig. 3), der zwischen
dem Stromstärkengeber 6 und dem Geberblock 12 für die Gleichstromerregungszeit des
Erzkörpers 4 geschaltet ist, und ein zweites Registriergerät 20, das einen Zweikoordinaten-Selbstschreiber
darstellt, der mit seinem x-Eingang an den Strommengenmesser 19 und mit seinem y-Eingang
an den Sollpotentialgeber 11 der elektrochemischen Reaktionen angeschlossen ist,
auf dem in Rechteck-Koordinaten in Form von sogenannten Polarisationskurven (Fig.
5) der Zusammenhang zwischen einem Sollpotential der elektrochemischen Reaktion
und der Strom menge, die für die entsprechende elektrochemische Reaktion verbraucht
wird, aufgezeichnet wird.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur geophysikalischen Erkundung
von Erzlagerstätten kann außer den oben genannten Blöcken auch ein drittes Registriergerät
21 (Fig. 4) haben, das einen Zweikoordinaten
-Selbstschreiber darstellt,
der mit seinem x-Eingang mit dem Stromstärkegeber 6 und mit seinem y-Eingang mit
dem Geberblock 12 für die Gleichstromerregungszeit des Erzkörpers 4 gekoppelt ist,
auf dem die zeitliche Abhängigkeit (Fig. 6) des Polarisationsstromes des Erzkörpers
bei konstant gehaltenem Potential der jeweiligen elektrochemischen Reaktion graphisch
dargestellt wird.
-
Vor Stromfluß durch die Oberfläche des Erzkörpers 4 ist ein Gleichgewichtspotential
vorhanden, das durch elektrochemische Prozesse im Zusammenhang mit den Oxidations-
und Reduktionseigenschaften des den Erzkörper 4 aufnehmenden Mediums bedingt ist.
-
Wird an der Oberfläche des Erzkörpers 4 ein größeres oder ein kleineres
Potential 9 als das Gleichgewichtspotential vorgegeben, erfolgt bis zur Erreichung
eines Potentialwertes, der gleich dem Potential der Reaktion an einem zum Erzkörper
gehörenden Mineral ist, keine merkliche Änderung in den Oxidations- und Reduktionsprozessen,
die auf das aufnehmende Medium zurückzuführen sind, und der elektrische Strom von
der Stromquelle 1 fließt entweder überhaupt nicht, oder seine Größe ist sehr gering.
-
Wenn das Sollpotential e den Wert des Potentials o der elektrochemischen
Reaktion an einem der vorhandenen Mineralien erreicht, beginnen an seiner Oberfläche
Prozesse abzulaufen, die auf den elektrochemischen Reaktionen an diesem Mineral
beruhen. Das führt zu einer starken Erhöhung der Stromstärke im Speisekreis, die
für das Zustandekommen der elektrochemischen Reaktion notwendig ist. Mit der
Ansammlung
der Produkte- der elektrochemischen Reaktion sinkt die Geschwindigkeit ihres Ablaufes
und gleichzeitig verringert sich die von der Stromquelle 1 entnommene Strom stärke.
Die Verminderung der Strom stärke ist bis auf Null oder bis zu einem gewissen geringen
Wert möglich, der den Gleichgewichtsverhältnissen des Ablaufs einer elektrochemischen
Reaktion an dem zu untersuchenden Mineral entspricht, die durch die Eigenart der
Entfernung der Produkte der elektrochemischen Reaktion von den reaktionsfähigen
Abschnitten der Oberfläche des Erzkörpers 4 verursacht sind. Durch die wiederholte
Änderung des Potentials 9 an der Oberfläche des Erzkörpers 4 in positiver oder negativer
Richtung wird früher oder später der Wert des Potentials g0 der elektrochemischen
Reaktion in einem anderen Mineral, das zum Erzkörper 4 gehört, erreicht. Das ruft
wiederum die Erhöhung der Strom stärke von der Stromquelle 1 und danach ihre Verringerung
im Zusammenhang mit der Ansammlung der Produkte der zweiten elektrochemischen Reaktion
hervor. Bei weiterer Vergrößerung des Sollpotentials wird eine elektrochemische
Reaktion mit entsprechender Erhöhung der Stromstärke im dritten Mineral, dann im
vierten usw.
-
ausgeldst. Demzufolge kann man durch die Änderung des Potentials 9
an der Oberfläche des Erzkörpers 4 nacheinander elektrochemische Reaktionen in den
Mineralien, die zu diesem Erzkörper gehören, erregen und diese in Form der sogenannten
Polarisationskurve als Abhängigkeit der Stromstärke J (Fig. 5) vom Sollpotential
ça e aufzeichnen. Auf der Polarisationskurve J = f 9 e ) sind die Größen des Sollpotentials
9 die den Maximalwerten der Stromstärke J (die Punkte a, b, c und d) entsprechen,
gleich den Potentialen 30 der elektrochemischen Reaktionen in den Mineralien. Diese
Werte sind für jedes Mineral bekannt, und nach
ihnen ermittelt
man das Vorhandensein dieses oder jenes Minerals in Erzen. Da der Maximalstromwert
Jmax für jede elektrochemische Reaktion der Menge eines entsprechenden Minerals
in Erzen proportional ist, kann man nach den Werten J den Gehalt und die Masse max
dieses Minerals im Erzkörper 4 beurteilen. Das Potential 9 der elektrochemischen
Reaktion an der Oberfläche des Erzkörpers 4 wird in Form einer Spannung US zwischen
der Hauptspeiseelektrode 3 und der unpolarisierbaren Meßelektrode 10 gemessen. Die
Spannung U5 umfaßt die Spannung U1 an der Grenze des Erzkörpers 4 zu den aufnehmenden
Gesteinen, die eine Information über die Potentiale ç der elektrochemischen Reaktionen
in den Mineralien enthält, und eine Spannung UR, die beim Durchfließen des Stromes
durch ohmsche Widerstände des Speisestromkreises auf den Abschnitten zwischen den
Elektroden 3 und 10 (aufnehmenden Gesteinen, Erzkörper selbst, Kabel in der Bohrung
usw.) auftritt. Zur Abtrennung der zu ermittelt den Größe U# am Ausgang des Potentialmessers
7, die in einzelnen Fällen gleich den Potentialen der elektrochemischen Reaktionen
# ist, gelangt die Spannung U5 an dessen Eingang durch das Addierwerk 8 zusammen
mit der Kompensationsspannung Uk, die im Kompensationsspannungsgenerator 9 erzeugt
wird und die ihrem absoluten Wert nach gleich und nach ihrem Vorzeichen entgegengesetzt
der Spannung UR gewählt wird. Die Kompensationsspannung Uk sollte sich synchron
mit der Anderung der Strom stärke J im Speisekreis derart ändern, daß lUk| = -IURI
und entsprechend am Ausgang des Potentialmessers 7 die Bedingung U# 9 erfüllt wird.
Die Gleichzeitigkeit der Anderung der Kompensationsspannung Uk mit der Änderung
der Stromstärke J wird mittels eines Signals vom Stromstärkengeber 6, dessen Strom
an
den Eingang des Kompensationsspannungsgenerators 9 gelangt,
erreicht Die Gleichheit Uk t - UR | wird durch die entsprechende Abstimmung des
Kompensationsspannungsgenerators 9 herbeigeführt Das Potential der elektrochemischen
Reaktion gelangt von dem Potentialmesser 7 der Potentiale an den Vergleicher 13,
an den gleichzeitig. das Sollpotential g e vom Sollpotentialgeber 11 gelangt, und
am Ausgang des Vergleichers. 13 wird ein Signal zur Regelung der Stromstärke im
Speisestromkreis durch den Steuerblock 14 und durch das Mittel 2 zur Anderung der
Stromstärke erzeugt. Ist zu einem Zeitpunkt das Potential 9 der elektrochemischen
Reaktion klein er als das Sollpotential # e, tritt am. Ausgang des Vergleichers
13 ein Signal zur Erhöhung der Strom stärke J im Speisekreis auf. Die Erhöhung der
Stromstärke im Stromkreis führt zur Vergrößerung des Potentials #, bis die Bedingung
# Pe erreicht wird. Genauso ist es, wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt das Potential
f an der Oberfläche des Erzkörpers 4 größer als das Sollpotential #e wird; dann
erscheint am Ausgang des Vergleichers 13 ein Signal zur Verringerung.
-
der Strom stärke J im Speisestromkreis. Die Verringerung der Stromstärke
J führt zur Senkung des Potentials ,q der elektrochemischen Reaktion, bis die Bedingung
g = #e erreicht wird. Gleicht das Istpoten tial dem Sollpotential zeit so erscheint
am Ausgang des Vergleichers 13 ein Signal zur Unterhaltung eines bestimmten Wertes
der Strom stärke J im Speisekreis. Die Übereinstimmung zwischen dem Solipotential
# e und dem Istpotential # an der Oberfläche des Erzkörpers 4 wird schnell erfaßt.
Die Größen e und 9 werden vom Registriergerät 15 erfaßt.
-
Durch aufeinanderfolgende Anderung des Sollpotentials #e mittels des
Sollpotentialgebers 11 wird auf dem Registriergerät 15 die Abhängig keit zwischen
#e = # und dem Strom J aufgezeichnet, die der Polarisationskurve
J
= f ( # ) entspricht, nach der die mineralogische Zusammensetzung und die Abmessungen
des Erzkörpers 4 ermittelt werden Nach den aus der Polarisationskurve ermittelten
Werten der Potentiale der elektrochemischen Reaktionen #1; #2; #3; #4; #5 (Fig 5)
ermittelt man durch ihren Vergleich mit bekannten Tabellenwerten das Vorhandensein
in Erzen z. B. von Pvrit ( f1 = 0,5 V und 05 = - 1,35 V), Chalkopyrit ( g2 = -0,6V),
Galenit ( 3 = -0,8V) und Sphalerit ( f4 = 1,2 V ) . Nach den ebenfalls der oben
genannten Kurve entnommenen Werten von J für elektrochemische Reaktionen max ermittelt
man für jedes Mineral z. B., daß Jmax1 > Jmax4 > Jmax3 gilt.
-
max2 Das weist darauf hin, daß die Pyritmasse größer als die Sphaleritmasse
im Erz und noch größer als die Galenit- und Chalkepyrftmasse ist.
-
Es wurden Funktionen (vgl. z. B. J. S. Ryss, "Suche und Erkundung
von Erzkörpern im Kontaktverfahren der Polarisationskurven", Moskau, Nedra-Verlag,
1973) aufgestellt, mit deren Hilfe aus den Werten J max ermittelt werden Oberflächengröße,
Linienabmessungen. Gehalt und Masse der Mineralien der untersuchten Erzkörper.
-
Bekanntlich ist die Menge der reagierenden Stoffe nach dem Faradayschen
Gesetz der Strom menge Q proportional. Diese Größe kann unabhängig von der Trägheit
der Meßgeräte und der Reaktionsgeschwindigkeit der elektrochemischen Reaktion registriert
werden. Die Registrierung der Strom menge, die für den Ablauf der Jeweiligen elektrochemischen
Reaktion
tsribrderlich ist, ermöglicht es, die Genauigkeit der Ermittlung der Menge der Mineralien
und die Abmessungen des Erzkörpers zu steigern.
-
Bei dz r Erregung elektrochemischer Reaktionen, wie bereits oben
er(iltert, erfolgt im Strommengenmesser 19 (Fig. 3) das Multiplizieren der Stärke
des Stroms, der durch den Speisekreis nießt, mit den Zeitintervallen At, die von
dem Geberblock 12 für die Gleichstromerregungszeit des Erzkörpers bestimmt werden.
Das erzielte Resultat in Form der Strom menge Q wird zum Registriergerät 20 übertragen,
wo es in Abhängigkeit von den vom Sollpotentialgeber 11 der elektrochemischen Reaktionen
vorgegebenen Sollpotentialen aufgezeichnet wird. Durch das Vorhandensein dieses
Messers kann man die Menge des für einzelne elektrochemische Reaktionen verbrauchten
Stromes messen und als Folge die Genauigkeit der Ermittlung der mengenmäßigen Zusammensetzung
von Mineralien und der Abmessungen des Erzkörpers 4 erhöhen.
-
Die auftretenden Polarisationskurven (nicht gezeigt) in Q-#-Koordinaten
unterscheiden sich in der Form nicht von den Kurven in J- 0 -Koordinaten. Die von
den Kurven abzulesenden Werte °li 92 usw. sowie Q1; Q2 dienen zur Ermittlung der
Zusammensetzung, der Abmesstangen und der Massen von Mineralien und Metallen im
Erzkörper 4.
-
Jede elektrochemische Reaktion in diesem oder jenem Mineral weist
ihren eigenen Charakter auf, der in der Geschwindigkeit des Ablaufes der Reaktion
und in den Kurven der Abhängigkeit der Stromstärke von der
Zeit
(Fig. 6), in der der elektrochemische Prozeß in einem Mineral abläuft, zum Ausdruck
kommt. Die Polarisationskurven J = f (t) ermöglichen es, nach dem neuen Parameter
- der Änderung der Ablaufgeschwindigkeit der Reaktionen - die mineralogische Zusammensetzung
zu beurteilen und die Meßergebnisse auf den zu registrierenden Polarisationskurven
J = f ( 0 ) zu kontrollieren.
-
Bei der Vorgabe eines Potentials am Erzkörper 4 vom Sollpotentialgeber
11, z. B. des Potentials Q (oder °2 Q3 usw), wird auf dem Registriergerät 21 (Fig.
4) eine Kurve aufgezeichnet, die die zeitliche Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit
in Form der Funktion J = f (t) bei unveränderlichem Potential der Reaktion charakterisiert.
-
In Fig. 6 ist ein Beispiel einer solchen Kurve angeführt, aus dem
ersichtlich ist, daß die Erhöhung des Stromes bei dem Sollpotential 9 e am Erzkörper
zu unterschiedlichen Zeitpunkten ungleich ist, d. h. diedJ se Erhöhung weist keine
konstante Größe dt auf. Diese Änderungen sind mit dem aufeinanderfolgenden Auslösen
der Reaktionen in unterschiedlichen Mineralien verbunden. Im Bereich von Null bis
zum Punkt A lösen sich die elektrochemischen Reaktionen im ersten Mineral aus; bis
zum Punkt B - im zweiten Mineral; bis zum Punkt C - im dritten Mineral; bis zum
Punkt D - im vierten Mineral. Nach der Anzahl der Stufen auf der Kurve, die durch
die Abschnitte OA, AB, BC, CD gekennzeichnet werden, kann man die Anzahl der Mineralien
im Erzkörper 4 und ihr Verhältnis zueinander feststellen. Beim Übergang von Gangerzen
zu Sprenkelerzen verschwindet das präzise Auftreten der Stufen und die Zeit t t2;
t3; t4 des Überganges von einem Prozeß zum anderen
vergrößert sich.
Deswegen kann man nach der Schärfe der einzelnen Stufen und den Zeitwerten tl; t2;
t3; tq den Charakter der Struktur der Erze beurteilen.
-
Dadurch ermöglicht die Vorrichtung gemäß der Erfindung, einen Erzkörper
bei begrenztem Zugang zu ihm bzw. ohne diesen Zugang eingehende und mit einem höheren
Genauigkeftsgrad als alle bekannten Vorrichtungen zu untersuchen. Unter Zuhilfenahme
der Vorrichtung kann man die Abmessungen eines Erzkörpers, seine mineralogische
Zusammensetzung, insbesondere bei geringen Stoffkonzentrationen, das Verhältnis
von Mineralien im Erzkörper usw. ermitteln. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird auch die Aufgabe der Ermittlung der Zugehörigkeit der Verkreuzungen von Erzkörpern
zu ein und demselben Erzkörper oder zu unterschiedlichen Erzkörpern leicht gelöst.