Giáo trình Lấy mẫu và phân tích mẫu: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Chia sẻ: Dương Hàn Thiên Băng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:94

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 1 của giáo trình "Lấy mẫu và phân tích mẫu" cung cấp cho học viên những nội dung về: lấy mẫu khoáng sản; gia công mẫu; phương pháp lấy mẫu; phương pháp gia công mẫu; phối trộn than;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Lấy mẫu và phân tích mẫu: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Lấy mẫu và Phân tích mẫu được biên soạn với mục đích giới thiệu những kiến thức cơ bản về phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu của khoa học công nghệ gia công chế biến và làm giàu khoáng sản có ích. Bao gồm các kiến thức về phương pháp lấy mẫu, phương pháp gia công mẫu, phương pháp phân tích mẫu, phân tích các chỉ tiêu của than và một số khoáng sản rắn, phương pháp kiểm tra các thông số kỹ thuật và hiệu quả làm việc của thiết bị ... Trên cơ sở nhu cầu này, giáo trình được biên soạn gồm bốn chương. Chương 1. Lấy mẫu khoáng sản. Chương 2. Gia công mẫu. Chương 3. Phân tích mẫu. Chương 4. Kiểm tra quá trình kỹ thuật. Giáo trình là tài liệu dùng trong giảng dạy cho sinh viên Đại học chuyên ngành Kỹ thuật tuyển khoáng sản rắn và Công nghệ Cơ điện- Tuyển khoáng, Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, đồng thời là tài liệu tham khảo cho sinh viên, giáo viên, cán bộ quản lý trong và ngoài ngành. Giáo trình do Tiến sĩ Lưu Quang Thủy (chủ biên), Thạc sĩ Nguyễn Thị Phương, Thạc sĩ Trần Thị Duyên biên soạn. Trong quá trình biên soạn chắc không tránh khỏi những thiếu sót, nhóm tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của bạn đọc, để lần tái bản sau được hoàn thiện hơn. Mọi đóng góp xin gửi về theo địa chỉ: Bộ môn Tuyển khoáng, Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh. CÁC TÁC GIẢ 1
Chương 1 LẤY MẪU KHOÁNG SẢN 1.1. Khái niệm và phân loại mẫu 1.1.1. Khái niệm chung Muốn xác định được thành phần của nguyên liệu khoáng sản nói chung, các sản phẩm tuyển nói riêng, người ta không thể đưa cả khối lượng lớn vào phòng thí nghiệm được mà chỉ có thể phân tích một phần nhỏ đại diện cho tính chất vật lí hoặc hoá học của khối đó mà thôi. Phần đại diện ấy được gọi là mẫu. Vậy mẫu là một phần nhỏ vật liệu được lấy ra từ khối vật liệu lớn theo những qui tắc nhất định. Những mẫu đó có thể lấy ra từ thể rắn, lỏng…nhưng phải lấy như thế nào đó để nó đại diện cho toàn bộ khối vật liệu. Mẫu lấy một lần tại một điểm (khi vật liệu ở trạng thái tĩnh) hoặc trong một khoảng thời gian xác định (khi vật liệu ở trạng thái di động) gọi là mẫu đơn. Khi gộp các mẫu đơn thành mẫu cơ sở, mẫu cơ sở phải mang tính đại diện cho toàn bộ khối vật liệu, tức là có đầy đủ tính chất vật lí như độ hạt, độ ẩm và thành phần hóa học (hàm lượng nguyên tố) có trong khối vật liệu. Độ chính xác của công tác lấy mẫu được quyết định bởi số lượng, khối lượng mẫu đơn, cũng như sự phân bố của chúng trong khối vật liệu. Nếu tăng số lượng mẫu đơn thì độ chính xác của việc lấy mẫu càng cao. Sau khi gia công, rút gọn mẫu cơ sở ta được một hoặc nhiều mẫu phục vụ cho những mục đích nghiên cứu khác nhau. Mẫu thí nghiệm là phần mẫu nhận được sau khi gia công, rút gọn mẫu cơ sở đến độ lớn của cỡ hạt theo quy định là không vượt quá 3mm để đem thí nghiệm và chuẩn bị mẫu phân tích. Mẫu phân tích là phần mẫu nhận được sau khi gia công mẫu cơ sở hoặc mẫu thí nghiệm đến cỡ hạt nhỏ hơn 0,2mm đối với than và 0,1mm đối với quặng để dùng cho phân tích hoá. Phần mẫu được lưu lại, bảo quản trong những điều kiện và thời gian theo qui định dùng cho việc kiểm tra, so sánh, đối chứng khi cần thiết gọi là mẫu lưu. Mẫu 2
lưu có thể lưu ở trạng thái thí nghiệm (khối lượng M 0,5kg) hoặc lưu mẫu ở trạng thái phân tích (khối lượng M=60300g), 1.1.2. Phân loại mẫu 1.1.2.1. Mẫu phân tích rây (mẫu xác định thành phần độ hạt) Điểm để lấy mẫu phân tích thành phần độ hạt trong xưởng tuyển khoáng bao gồm: Mẫu lấy từ khoáng sản nguyên khai, các sản phẩm của các khâu: đập, sàng, nghiền, phân cấp thuỷ lực, phân cấp sức gió, ngoài ra mẫu còn được lấy từ một số sản phẩm trung gian cũng như sản phẩm cuối cùng của xưởng tuyển. Phương pháp xác định thành phần độ hạt: Để xác định thành phần độ hạt của vật liệu người ta đem mẫu phân tích rây qua một bộ sàng (rây) có kích thước tiêu chuẩn, đối với vật liệu có cỡ hạt nhỏ hơn 40m người ta dùng phương pháp phân tích lắng. Nếu độ hạt nhỏ vài m người ta dùng phương pháp phân tích tế vi, tức là dùng kính hiển vi để đo kích thước hạt và phân loại chúng. Mục đích của việc lấy mẫu phân tích rây nhằm: Kiểm tra và điều chỉnh chế độ làm việc của các khâu: đập, sàng, nghiền, phân cấp, đồng thời đánh giá hiệu suất làm việc của các thiết bị đó. Xác định nguyên tố có ích phân bố vào các cấp hạt từ đó đánh giá hiệu quả tuyển của các thiết bị. Độ chính xác của việc lấy mẫu: phụ thuộc vào kích thước vật liệu đầu, quãng đường vận chuyển, vị trí chọn mẫu, số mẫu đơn và khối lượng mẫu đơn. 1.1.2.2 Mẫu xác định độ ẩm Bản thân vật liệu bao giờ cũng có chứa một lượng nước nhất định, có thể là nước bám dính bề mặt bên ngoài hoặc nước kết tinh bên trong khoáng vật. Lấy mẫu độ ẩm để xác định lượng nước có chứa trong khối vật liệu. Điểm lấy mẫu xác định độ ẩm trong xưởng tuyển khoáng là: Lấy mẫu vật liệu nguyên khai, các sản phẩm sau khi được khử nước, cát của máy phân cấp và sản phẩm thành phẩm. Phương pháp xác định độ ẩm: 3
Sau khi lấy mẫu vật liệu thì tiến hành cân để xác định khối lượng mẫu, sau đó phơi hoặc sấy mẫu rồi lại cân, từ đó xác định được lượng nước có trong mẫu và biểu thị bằng phần trăm % so với khối lượng ban đầu: Qq W 100,% Q Trong đó : Q- Là khối lượng mẫu trước khi sấy, kg (g). q- Là khối lượng mẫu sau khi sấy, kg (g). Mục đích của việc lấy mẫu xác định độ ẩm: Về mặt công nghệ, sau khi xác định được lượng nước chứa trong khối vật liệu, lập được sơ đồ định lượng, sơ đồ bùn nước và bảng cân bằng hàng hoá. Về mặt tài chính, xác định độ ẩm của vật liệu để làm cơ sở thanh toán tài chính giữa xưởng tuyển với mỏ và giữa xưởng tuyển với các hộ tiêu thụ. Ngoài ra khi xác định độ ẩm các sản phẩm của thiết bị khử nước giúp chúng ta đánh giá hiệu quả làm việc của thiết bị đó. Độ chính xác của mẫu xác định độ ẩm: Phụ thuộc vào vị trí lấy mẫu, số mẫu đơn và khối lượng mẫu đơn, phụ thuộc vào chiều sâu đống vật liệu, quãng đường vận chuyển và thời gian bảo quản mẫu. Khi vật liệu chứa trong các kho, bãi thì độ ẩm trên bề mặt trên của khối vật liệu sẽ nhỏ hơn độ ẩm chung của cả khối vật liệu và độ ẩm tăng dần theo chiều sâu của khối vật liệu. Khi quãng đường vận chuyển lớn hoặc thời gian chờ mẫu lớn, nếu dụng cụ đựng mẫu không đảm bảo độ kín khít sẽ làm giảm độ chính xác của mẫu cần xác định độ ẩm. 1.1.2.3. Mẫu khoáng vật Lấy mẫu phân tích khoáng vật để xác định thành phần, độ xâm nhiễm và sự phân bố của các loại khoáng vật có trong mẫu. Sơ bộ đánh giá tính khả tuyển đối với khoáng vật có ích, ngoài ra còn xác định tính chất vật lí của chúng (độ cứng, độ ánh…) có liên quan khi tuyển. Điểm lấy mẫu phân tích khoáng vật bao gồm: Đối với ngành địa chất người ta lấy mẫu phân tích khoáng vật tại khoáng sàng hoặc mỏ để nghiên thành phần vật chất của quặng, xác định trữ lượng của khoáng 4
sàng. Đối với ngành tuyển khoáng có thể lấy mẫu ở vật liệu đầu (để nghiên cứu công nghệ tuyển), trong xưởng tuyển người ta còn lấy mẫu ở sản phẩm đập nghiền, sản phẩm trung gian của các khâu tuyển. Phương pháp xác định các khoáng vật trong mẫu: Dùng kính hiển vi để xác định các khoáng vật đơn lẻ hay mức độ xâm nhiễm của các hạt kết hạch để xác định hàm lượng từng loại khoáng vật trong mẫu. Có thể dùng kính quang phổ, bằng cách cắt cục vật liệu làm đôi, mài nhẵn lát cắt và đưa vào kính quang phổ, dựa vào độ phản xạ ánh sáng của các khoáng vật trên mặt lát cắt để xác định kích thước của các hạt kết hạch. Ngoài ra có thể dùng phương pháp nhiệt bằng cách nung nóng mẫu khoáng vật thì mỗi khoáng vật có mức độ bức xạ nhiệt nhất định do đó xác định được hàm lượng từng loại khoáng vật có trong mẫu. Mục đích của việc lấy mẫu phân tích khoáng vật: Đối với ngành địa chất dựa vào kết quả phân tích mẫu khoáng vật có thể xác định được thành phần vật chất có trong mẫu, trữ lượng khoáng sản có ích trong khoáng sàng hoặc mỏ sau đó nghiên cứu tính khả tuyển của loại khoáng sản đó. Đối với ngành tuyển khoáng, dựa vào kết quả phân tích mẫu khoáng vật xác định mức độ đập nghiền, dựa vào mức độ kết hạch của khoáng vật để định hướng cho phương pháp nghiên cứu và sơ đồ công nghệ tuyển, đồng thời tìm ra nguyên nhân mất mát các chất có ích vào sản phẩm thải và nguyên nhân làm giảm chất lượng sản phẩm. Độ chính xác của mẫu: Phụ thuộc vào khối lượng mẫu cơ sở, điểm lấy mẫu đơn và số lượng mẫu đơn. 1.1.2.4. Mẫu phân tích hoá Điểm lấy mẫu phân tích hoá bao gồm: Đối với ngành địa chất mẫu phân tích hoá được lấy tại vỉa thuộc khoáng sàng hoặc mỏ. Trong xưởng tuyển khoáng mẫu được lấy ở vật liệu đầu, sản phẩm thành phẩm, đôi khi lấy mẫu sản phẩm trung gian để lập bảng cân bằng công nghệ khi cần thiết. Phương pháp xác định mẫu phân tích hoá: Sau khi có mẫu cơ sở tiến hành gia công mẫu gồm các khâu đập, nghiền, phân chia giản lược mẫu đến khối lượng khoảng 100g đến 200g và có độ hạt dquặng= - 0,1mm; 5
dthan= - 0,2mm sau đó đưa đi phân tích hoá để xác định hàm lượng nguyên tố có ích trong mẫu hoặc xác định độ tro, chất bốc, nhiệt lượng hoặc một số các chỉ tiêu khác. Mục đích của việc lấy mẫu phân tích hoá: Trong xưởng tuyển khoáng tiến hành lấy mẫu phân tích hoá để xác định hàm lượng nguyên tố có ích trong mẫu, dựa vào đó tính cân bằng kim loại hay nguyên tố có ích trong từng khâu máy, từ đó lập bảng cân bằng kim loại và bảng cân bằng hàng hoá. Mặt khác dựa vào kết quả phân tích hoá để kiểm tra sơ đồ định lượng đồng thời đánh giá hiệu quả làm việc của từng thiết bị cũng như kiểm tra quá trình công nghệ của xưởng tuyển. Căn cứ vào kết quả phân tích mẫu hoá làm cơ sở thanh toán tài chính đối với mỏ và hộ tiêu thụ. Độ chính xác của mẫu: Đặc điểm của quá trình gia công mẫu hoá là kích thước và khối lượng mẫu giảm nhiều so với mẫu cơ sở, khối lượng mẫu cơ sở từ vài trăm kilogam đến vài tấn, sau khi gia công mẫu để phân tích hoá khối lượng mẫu còn 60300g, có nghĩa là phải giảm từ 105  106 lần, vì vậy quá trình gia công gây ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác của mẫu. Độ chính xác của mẫu phân tích hoá phụ thuộc vào hàm lượng các nguyên tố có ích trong mẫu mà hàm lượng các nguyên tố phân bố không đồng đều trong các cấp hạt, do đó mọi vị trí khác nhau của khối vật liệu có hàm lượng nguyên tố có ích khác nhau. Độ chính xác của mẫu phụ thuộc vào số mẫu đơn, khối lượng mẫu đơn và khối lượng mẫu cơ sở. Khối lượng tối thiểu của mẫu phụ thuộc vào độ hạt vật liệu đầu, mức độ không đồng đều của nguyên tố cần xác định có trong khối vật liệu. 1.1.2.5. Mẫu kĩ thuật Điểm lấy mẫu kĩ thuật: Người ta tiến hành lấy mẫu từ khoáng sàng hoặc mỏ, trong xưởng tuyển khoáng lấy mẫu sản phẩm đập, trong một số trường hợp còn lấy mẫu sản phẩm sạch hay sản phẩm trung gian. Phương pháp xác định: Do đặc điểm của mẫu kĩ thuật là nghiên cứu tất cả các chỉ tiêu nên nó bao gồm tất cả các phương pháp xác định mẫu phân tích. 6
Mục đích của việc lấy mẫu kĩ thuật: Lấy mẫu kĩ thuật để nghiên cứu tỉ mỉ về thành phần vật chất và điều kiện tuyển lựa để biết khả năng sử dụng một cách kinh tế và tổng hợp các nguyên liệu khoáng cũng như các chỉ tiêu kĩ thuật có thể đạt được. Độ chính xác của mẫu: Do mẫu có tính đại diện cho tất cả các loại mẫu nên độ chính xác của mẫu phụ thuộc vào tất cả các yếu tố cần có để đảm bảo tính đại diện cho các loại mẫu. Ngoài ra còn phụ thuộc vào qui mô nghiên cứu và dự kiến các sản phẩm nhận được. 1.1.2.6. Mẫu xác định mật độ bùn (mẫu xác định khối lượng riêng của bùn) Điểm lấy mẫu xác định mật độ bùn ở xưởng tuyển khoáng: Người ta tiến hành lấy mẫu từ sản phẩm bùn tràn máy phân cấp, từ sản phẩm nghiền, bùn tuyển nổi và lấy mẫu huyền phù chuẩn trước khi đưa vào máy tuyển huyền phù. Phương pháp xác định: Cân một đơn vị thể tích chuẩn mẫu (thường là một lít) sau đó để lắng, gạn nước và sấy khô phần rắn, cân khối lượng phần rắn, từ đó tính ra lượng rắn có trong một đơn vị thể tích bùn (g/l) hoặc dùng thiết bị tự động điều chỉnh nồng độ pha rắn đối với quá trình tuyển huyền phù. Mục đích: Kiểm tra và duy trì tỉ số R/L theo chế độ kĩ thuật đã quy định. Ngoài ra còn làm cơ sở để xây dựng sơ đồ bùn nước của xưởng tuyển. Độ chính xác của mẫu: Phụ thuộc vào tần số lấy mẫu, vị trí lấy mẫu, thể tích của mỗi mẫu đơn. 1.1.2.7. Mẫu xác định nồng độ ion Điểm lấy mẫu: Tiến hành ở xưởng tuyển nổi, lấy mẫu bùn quặng đã nghiền, các sản phẩm tuyển nổi, dung dịch thuốc tuyển, nước sạch và nước tuần hoàn. Phương pháp xác định: 7
Để xác định nồng độ ion trong bùn hoặc nước người ta lấy một đơn vị thể tích bùn hoặc nước vào mẫu, sau đó đưa mẫu đi phân tích hoá để xác định các ion hoặc phân tử từ đó tính ra nồng độ các ion có trong bùn hoặc nước. Mục đích: Để kiểm tra chế độ kĩ thuật của các quá trình tuyển như độ pH hay thành phần các ion có hại trong tuyển nổi, kiểm tra các ion thuốc trong bùn và trong nước sạch tuần hoàn. Độ chính xác của mẫu: Phụ thuộc vào khối lượng mẫu đơn và tần số lấy mẫu. 1.1.2.8. Mẫu xác định hàm lượng pha rắn Điểm lấy mẫu: Người ta tiến hành lấy mẫu ở nước tràn bể cô đặc, nước tràn bể lắng ngoài trời, nước lọc ở máy lọc chân không, khí thải ở lò sấy, không khí ở phân xưởng đập, sàng và không khí ở chỗ chuyển tải. Phương pháp xác định: Tiến hành xác định bằng cách cân khối lượng pha rắn của một đơn vị thể tích chất lỏng. Đối với không khí người ta dùng thiết bị đo nồng độ bụi trong một đơn vị thể tích là một lít. Mục đích: Để xác định mất mát phần rắn theo các sản phẩm thải, kiểm tra chất lượng của nước tuần hoàn, ngoài ra còn để cải thiện chế độ làm việc của người công nhân và đảm bảo vệ sinh công nghiệp, chống ô nhiễm môi trường. 1.1.2.9. Mẫu phân tích chìm nổi Điểm lấy mẫu: Mẫu phân tích chìm nổi được lấy tại khoáng sàng hoặc mỏ; đối với xưởng tuyển khoáng, mẫu phân tích chìm nổi chỉ được thực hiện tại xưởng tuyển than, khi đó mẫu được lấy ở nguyên liệu đầu vào và các sản phẩm của khâu tuyển, đôi khi lấy mẫu phân tích chìm nổi than trung gian sau khi đập. Phương pháp xác định: 8
Pha dung dịch nặng có tỉ trọng khác nhau sau đó cho mẫu vào lần lượt các thùng có chứa dung dịch nặng, từ đó lấy ra các sản phẩm có tỉ trọng khác nhau, các sản phẩm đưa sấy khô, tính tỉ lệ trọng lượng và phân tích hóa để xác định hàm lượng nguyên tố phân bố vào các cấp tỉ trọng và một số chỉ tiêu cần thiết khác. Mục đích: Đánh giá tính khả tuyển than nguyên khai từ đó kiểm tra sản xuất của từng ca làm việc. Lấy mẫu than trung gian để đánh giá hiệu quả tuyển của các thiết bị tuyển trọng lực. Ngoài ra kết quả phân tích chìm nổi còn là kết quả ban đầu để thiết kế xưởng tuyển mới và cải tạo xưởng tuyển cũ. Độ chính xác của mẫu: Độ chính xác của mẫu phụ thuộc vào kích thước hạt lớn nhất có trong khối vật liệu, số mẫu đơn, khối lượng mẫu đơn và vị trí lấy mẫu. 1.1.3. Mục đích, ý nghĩa của việc lấy mẫu- phân tích mẫu Lấy mẫu là một trong những khâu quan trọng trong công tác thăm dò, khai thác khoáng sản và trong các xưởng tuyển khoáng. Trong công tác thăm dò địa chất, lấy mẫu để đánh giá trữ lượng khoáng sản, thu nhận các số liệu về thành phần vật chất của khoáng sản (gồm khoáng sản có ích và không có ích), sự phân bố của chúng trong khoáng sàng để định hướng cho việc khai thác và phương pháp tuyển khoáng sau này. Trong quá trình khai thác mỏ, lấy mẫu để xác định tính đúng đắn của quá trình khai thác, đánh giá sự mất mát khoáng sản có ích và độ lẫn lộn của đá thải, xác định chất lượng khoáng sản nguyên khai làm cơ sở thanh toán tài chính với xưởng tuyển. Trong xưởng tuyển khoáng, lấy mẫu để xác định thành phần vật chất của vật liệu đầu và sản phẩm tuyển. Dựa vào kết quả lấy mẫu và phân tích mẫu để thành lập bảng cân bằng kim loại nguyên tố có ích từ đó đánh giá mức độ ổn định của quá trình kĩ thuật. 1.2. Khối lượng mẫu 1.2.1. Khái niệm về khối lượng mẫu tối thiểu Từ hỗn hợp vật liệu rời bất kì đều có thể lấy riêng ra một lượng vật liệu gọi là mẫu, mẫu đó có thể phản ánh được toàn bộ tính chất vật lý và thành phần hoá học của 9
hỗn hợp ban đầu. Do nguyên tố cần nghiên cứu phân bố không đều nên khi giản lược thành các phần nhỏ hơn sẽ không đảm bảo tính đại diện nữa, vì vậy lượng mẫu cần phải đủ lớn để sai số hàm lượng nguyên tố có ích trong mẫu được giữ trong một giới hạn cho phép. Lượng mẫu lấy quá lớn gây khó khăn cho việc gia công mẫu còn lượng mẫu quá nhỏ thì không chính xác. Khối lượng mẫu tối thiểu là lượng mẫu nhỏ nhất nhưng vẫn phản ánh đầy đủ tính chất vật lý cũng như hoá lý của khối vật liệu nằm trong một giới hạn xác định. Vật liệu cần lấy mẫu có kích thước lớn thì yêu cầu mẫu cơ sở có khối lượng lớn. Khi giản lược mẫu yêu cầu phải giảm kích thước (đập nhỏ) hạt. 1.2.2. Khối lượng mẫu phân tích hoá 1.2.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng của mẫu Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng của mẫu như: Kích thước vật liệu, khi kích thước hạt của vật liệu càng lớn thì khối lượng mẫu càng lớn, nếu muốn giảm khối lượng mẫu thì phải giảm kích thước vật liệu trong mẫu. Ví dụ: Lấy hai mẫu có trọng lượng như nhau của cùng một loại vật liệu có hàm lượng như nhau nhưng độ hạt khác nhau và d2= 5d1. Giả sử mẫu thứ nhất là hạt nhỏ lượng mẫu gồm 100 hạt, mẫu thứ hai là hạt lớn lượng mẫu gồm 20 hạt. Nếu lấy vào mẫu một nửa hoặc phân chia mẫu thành hai phần, mỗi bên thừa hoặc thiếu một hạt thì sai số của hai mẫu sẽ là: 50  49 Sai số ở trường hợp 1 là:   .100  2% 50 10  9 Sai số ở trường hợp 2 là:  .100  10% 10 Khối lượng mẫu phụ thuộc giá trị hàm lượng nguyên tố cần xác định có trong mẫu cơ sở, hàm lượng nguyên tố đó càng không đồng nhất thì yêu cầu khối lượng của mẫu càng lớn để sai số về hàm lượng so với giá trị thực không vượt quá sai số của việc lấy mẫu. Ví dụ: Giả sử hai đống vật liệu chứa vàng, đống thứ nhất có hàm lượng vàng 1= 100g/t, đống thứ hai có 2= 5g/t. Nếu lấy hai mẫu có khối lượng như nhau q1= 10
q2 =1kg và giả sử mỗi mẫu bị lẫn vào một hạt vàng 1mg khi đó hàm lượng vàng trong mỗi mẫu tăng 1g/t, hàm lượng vàng đống thứ nhất lúc đó là 1= 101g/t, đống thứ hai là 2=6g/t . Khi đó: 101  100 Sai số ở trường hợp một là:  100  1% 100 65 Sai số ở trường hợp hai là:  100  2% 5 Ngoài ra khối lượng riêng của khoáng vật có ích cũng ảnh hưởng đến khối lượng của mẫu. Khi kích thước hạt như nhau nếu khối lượng riêng của khoáng vật có ích càng lớn thì hàm lượng của nó trong đống vật liệu càng cao. Nếu trong quá trình lấy mẫu, thừa hoặc thiếu một hạt khoáng vật có ích thì mẫu nào chứa khoáng vật có ích có khối lượng riêng lớn hơn sẽ có sai số lớn hơn mẫu chứa khoáng vật có ích có khối lượng riêng nhỏ. Khi khối lượng của mẫu lớn thì độ chính xác của mẫu cao, nếu yêu cầu độ chính xác lớn thì phải tăng khối lượng mẫu nhưng khối lượng mẫu tăng quá lớn sẽ làm tăng chi phí cho việc lấy mẫu và vận chuyển mẫu, đặc biệt sẽ làm giảm độ chính xác của việc gia công nó. Vì vậy vấn đề quan trọng là xác định lượng mẫu tối thiểu Mmin, số lượng mẫu đơn cần thiết n và khối lượng cho phép tối thiểu của mỗi mẫu đơn m min. Căn cứ vào các yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng mẫu, có thể đưa ra công thức tổng quát để xác định được khối lượng tối thiểu của một mẫu đơn như sau: mmin = kD , kg (1.1) Trong đó:  : chỉ số mũ kể đến ảnh hưởng của độ đồng nhất nguyên tố có ích trong đống vật liệu, độ lớn thực tế của hạt khoáng vật có ích trong mẫu D: Kích thước hạt danh nghĩa trên, mm. (qui ước bằng kích thước lỗ lưới sàng vuông sao cho không có nhiều hơn 5% vật liệu trên sàng, mm) k: hệ số phụ thuộc vào đặc tính của khoáng sản (khối lượng riêng, dạng hạt, hàm lượng nguyên tố có ích, mức độ phân bố, độ lớn hạt xâm nhiễm) và sai số cho phép của việc lấy mẫu. 11
k và  tuỳ thuộc vào từng loại quặng và được xác định bằng thực nghiệm và thường có giá trị như sau: k = 0,5  0,1 và  =1,5  2,7. 1.2.1.2. Khối lượng tối thiểu của mẫu phân tích hoá Khối lượng mẫu phân tích hoá được xác định theo các công thức sau: Mmin=kD2, kg (1.2) trong đó: Mmin: khối lượng tối thiểu mẫu phân tích hoá, kg k : hệ số kể đến ảnh hưởng của tính đồng nhất trong đống vật liệu k=0,06  0,2 khi vật liệu rất đồng nhất k = 0,06 khi vật liệu đồng nhất k = 0,1 khi vật liệu ở mức đồng nhất trung bình k = 0,16 khi vật liệu rất không đồng nhất k = 0,2 D: Kích thước hạt danh nghĩa trên, mm. Đối với than hoặc cốc, theo TCVN 1693 (sử dụng phiên bản mới nhất), khối lượng chuẩn của mẫu đơn cho trong bảng 1.1. Bảng 1.1. Khối lượng chuẩn của mẫu đơn Kích thước hạt Khối lượng chuẩn Kích thước hạt Khối lượng chuẩn danh nghĩa trên, của mẫu đơn để danh nghĩa trên, của mẫu đơn để mm lấy mẫu, kg mm lấy mẫu, kg 150 9,0 25 1,5 125 7,5 22,4 1,3 100 6,0 20 1,2 90 5,5 16 1,0 80 5,0 11,2 0,7 75 4,5 10 0,6 70 4,0 8 0,5 63 4,0 5,6 0,5 60 3,5 4 0,5 50 3,0 2,8 0,5 12
45 3,0 2 0,5 30 2,0 1 0,5 25 1,5
Nếu quy định khối lượng mẫu tối thiểu đối với than có kích thước danh nghĩa lớn hơn 75mm là rất lớn gây khó khăn cho quá trình vận chuyển, bảo quản mẫu cho phép lấy khối lượng tối thiểu xác định đối với kích thước hạt danh nghĩa 75mm, tuy nhiên các kết quả này có độ chụm kém. Xem bảng 1.3. Bảng 1.3. Khối lượng tối thiểu mẫu đã giản lược đối với cỡ hạt lớn Kích thước hạt Than - Mẫu phân tích chung Cốc danh nghĩa trên, Khối lượng, Độ chụm Khối lượng, Độ chụm mm kg phân chia kg phân chia 150 470 0,47 375 0,46 125 470 0,38 375 0,33 90 470 0,25 375 0,23 75 470 0,2 375 0,2 Khối lượng tối thiểu của mẫu đơn đã phân chia phải sao cho khối lượng gộp chung của tất cả các mẫu đơn đã phân chia trong lô nhỏ tại mỗi giai đoạn, lớn hơn khối lượng đã nêu trong bảng 1.1, phù hợp với các mẫu đã lấy và kích thước danh nghĩa lớn nhất. Nếu khối lượng mẫu đơn là quá thấp để thỏa mãn yêu cầu này, thì mẫu đơn đã được chia phải được đập nhỏ trước khi phân chia tiếp theo. Khối lượng mẫu tối thiểu ms, đối với các mức của độ chụm phân chia có thể tính toán được từ phương trình: 2 P  ms  mos  D  (1.3)  PR  Trong đó: ms- khối lượng mẫu đã lấy mos- khối lượng ghi trong bảng 2 PD- giá trị độ chụm phân chia mặc định PR- độ chụm phân chia mong đợi đối với một giai đoạn lấy mẫu cụ thể. 1.2.3. Khối lượng tối thiểu mẫu phân tích rây (phân tích sàng) 1.2.3.1. Ý nghĩa của việc phân tích rây Mẫu phân tích rây có liên quan chặt chẽ đến chỉ tiêu số lượng và chất lượng các sản phẩm tuyển, là số liệu đầu để thiết kế xưởng tuyển. 14
Yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khối lượng mẫu là kích thước cục vật liệu. Khi lấy mẫu phân tích rây phải đặc biệt chú ý đến hiện tượng phân tầng của vật liệu theo cỡ hạt. 1.2.3.2. Công thức Epsiovic Mmin= 0,02D2 + 0,5D; kg (1.4) trong đó: Mmin- khối lượng tối thiểu mẫu phân tích rây, kg D- kích thước hạt danh nghĩa trên, mm. Trong thực tế, khối lượng tối thiểu mẫu phân tích rây lấy theo số liệu của các tác giả viện MEXHOP cho trong bảng 1.4. Bảng 1.4. Khối lượng tối thiểu mẫu phân tích rây đối với quặng Kích thước hạt Khối lượng một mẫu Khối lượng mẫu để phân danh nghĩa trên, mm đơn, kg tích rây, kg >200 60 1800 200-150 40 1200 150-100 30 900 100-50 20 600 50-25 10 300 25-13 5 150 13-6 2,6 78 6-3 1,2 36
Bảng 1.5. Khối lượng tối thiểu của mẫu cơ sở dùng để phân tích rây (Theo ASTM D4749-87) Kích thước hạt danh nghĩa trên, mm Khối lượng tối thiểu, kg
38 130 30 31.5 65 15 22.4 25 6 16 8 2 11.2 3 0,7 10 2 0,5 8 1 0,25 5,6 0,5 0,25 4 0,25 0,25 2,8 0,25 0,25 2 0,25 0,25 1 0,25 0,25
Bảng 1.7. Khối lượng tối thiểu mẫu phân tích chìm nổi theo TCVN 252 (Theo ASTM D4371-06) Kích thước hạt danh nghĩa trên, mm Khối lượng tối thiểu, kg 200 - 100 2720 100 - 50 910 50 - 25 225 25 - 12,5 90 12,5 – 6,3 25 6,3 – 2,36 9 2,36 – 1,4 5 1,4 – 0,6 2 0,6 - 0,3 1 0,3 – 0,15 0,5 0,15 – 0,075 0,5 Mẫu phân tích chìm nổi tiến hành chủ yếu đối với than, còn đối với quặng chỉ phân tích chìm nổi với vật liệu có cỡ hạt 0,023mm. 1.2.4.2. Khối lượng mẫu tối thiểu để phân tích độ ẩm Mẫu xác định độ ẩm thường được lấy từ mẫu chung trong các mẫu như: mẫu hoá, mẫu phân tích rây, phân tích chìm nổi...nhưng cũng có thể lấy mẫu ẩm độc lập. Theo tiêu chuẩn TCVN 1693 đối với than, khối lượng mẫu đơn xác định độ ẩm phụ thuộc vào cỡ hạt cho trong bảng 1.8. Bảng 1.8. Khối lượng tối thiểu của mẫu để xác định độ ẩm toàn phần. Kích thước hạt danh nghĩa trên, Khối lượng mẫu xác định độ ẩm toàn mm phần, kg 150 500 125 350 90 125 75 95 18
63 60 50 35 45 25 38 17 31,5 10 22,4 7 16 4 11,2 2,5 10 2 8 1,5 5,6 1,2 4 1 2,8 0,65 2 0,65 1 0,65