浅谈矿石体重的测量方法
来源:用户上传
作者:
摘要：在地质勘探工作中,能否准确测定矿石体重，直接关系到矿物原料储量计算的可靠性，因而矿石体重测定具有重要意义。这项工作在野外按教科书用封蜡排水法进行测定矿石小体重，遇到的情况是所测得的体重系统偏大，与实验室测量结果有较大出入，对此，本文分析到了水表面张力原因的影响，改进了测定方法，提出了修正方案，获得准确的岩矿石体重数值，应用到某沉积型原生层状铝土矿矿床样品的体重测定中。满足矿山设计、生产、计划和矿岩量计算工作需要，意义十分重大。
关键词：小体重测定；水表面张力；
1、封蜡排水法原理及存在的问题
1.1封蜡排水法原理
在地质勘探工作中有时需要测定矿石的密度ρ矿，在地质中有时也称作体重。教科书中矿石小体重测定常用的封蜡排水法：先称量出矿石的重量G，后把矿石封上石腊，用排水法测出封腊后矿石的体积V1，然后根据石腊的密度扣除石腊所占体积后得出净矿石的体积V。密度ρ由公式ρ=G/V算出。
关健的一步是如何以更小误差测出净矿石的体积V。有同志为沉积型层状铝土矿资源量估算或为对比不同矿区铝土矿石的差异，需要不同矿区矿石密度ρ参数。
1.2实际测定存在的问题
由野外地质条件限制，有同志用水桶套在脸盆中，后加注水进水桶到满且不溢出为止，然后把封好腊的矿石浸没到水桶，水溢出到脸盆，称出脸盆水的重量，通过水的重量算出封腊矿石的体积，扣除粘在矿石表面腊的体积，得出净矿石体积V，再根据公式算出矿石体重。但往往算出的体重参数与平果铝矿区矿石体重参数（由具资质测试中心提供）相差较大。平果铝土矿石一般的体重参数约2700kg/m３。而同志测出矿石体重数据有接近4000kg/m３；1800kg/m３都有，且每块矿石多次测量结果误差也较大，最终数据不敢用。
本人后来也用同样的方法，不同的器具测量。发现这种测量方法没有考虑到水表面张力对测量结果的影响。液体表面张力我们从水银温度计与酒精温度计液面的不同可观察出，水银温度计的液面是凸的，而酒精温度计的液面是凹的。由于有水表面张力的影响，水在容器中溢出不会在水面与出水口绝对水平时嘎然而止，同一块封腊矿石，多次实验，从容器出水口溢滴出的水重量有几克到十多克的误差，特别是出水口面较大的容器造成的误差更大。这是引起测量结果误差最大的原因。
2、问题分析
有没能消除水表面张力影响的测量方法？本人想到浮力法，这种方法应能消除水表面张力影响，不存在水的溢出，且不用每块矿石都要待到水溢出到滴停的几分钟。
实验想法的理论依据：物体悬浮在液体中，或是被细线悬挂后浸没于液体中，那么此时的物体等效于液体，即物体可以当作液体看待。
若物体悬浮于液体中，则ρ物＝ρ液
证明：
因为悬浮，有：G物＝F浮＝G排
又因为： G物＝ρ物gV物 G排＝ρ液gV排
所以： ρ物gV物＝ρ液gV排
而： V物＝V排
所以： ρ物＝ρ液
既然两者密度一样，当然可以把物体当作液体来看。这样转化后，问题就可以变得简单。
本人当时的思想实验：物体悬浮在一桶水中，或是被细线悬挂后浸没于水中所增加（水位升高而不排出）或排出重量，等效于一张无质量的膜包住形状与物体一样的水，悬浮在同一桶水中所增加或排出的重量。
正是利用水质量的增加值△G算出封蜡矿石的体积，且不受水表面张力影响造成测量误差。
3、测试修正
3.1测试方法
实际做法：把一桶水放在电子称上读抄出水与桶的总重量G1，此时水桶还继续留在称台上。在水桶外找个固定的支点，用丝线一头系在支点，另一头捆绑住封腊矿石，然后用手提住丝线徐徐把矿石浸入没于水桶水面，让矿石与水桶不触底，不碰壁。此时水桶水面升高，但不溢出,待矿石静止，水面不动平稳后，从称台再读抄出重量G2。
△G=G2-G1即为矿石排开水的重量，以△G算出封腊矿石的体积V1。然后通过石腊的密度ρ腊，扣除粘在矿石上石腊体积V蜡，算出净矿石的体积V，进而算出矿石的密度ρ矿。可见此方法在矿石体重测量消除了水表面张力带来的影响。
3.2修正公式
ρ矿=△G/V
V1=△G/ρ水 （水的密度ρ水用1g/cm３）
V蜡=G蜡/ρ蜡 （蜡的密度ρ蜡用 0.90g/ cm３）
V=V1-V蜡
3.3测试结果
本人用这方法测量靖西渠洋岜蒙、龙州板造等矿山（或矿区）沉积型原生层状铝土矿得出的密度参数结果：每同一块矿石，三次测量的结果几乎没有误差，几个不同地质点采来的矿石密度一般在2900～3300kg/m３。通过各矿山（或矿区）大体重的测定结果检验，误差在合理范围内。
4、结语
分析到了水表面张力原因的影响，改进了测定方法，提出了修正方案，获得准确的岩矿石体重数值。现在，用此法测定在靖西渠洋岜蒙、龙州板造等多矿山（或矿区）得以应用，经生产实践证明，改进了测定方法既提高测试精度和测试速度，又提高了工作效率并减少了误差，为计算矿产储量提供可靠数据，满足矿山设计、生产、计划和矿岩量计算工作需要，意义重大。
参考文献：
[1]王慧基，蔡鑫，涂承林。中国重力勘探的发展与展望[J]，地球物理学，1997，40（增刊）：292-298
[2] 魏一鸣 童光煦 《有色金属》 1996 第2期
[3] 孙昌庆 《冶金矿山设计与建设》 1999 第6期
[4] 陈国山，包丽娜，刘树新 《矿石学基础》矿物的鉴定方法2010
[5] 王君,高丽英,凌振宝,张洵;一种岩矿石密度测量的新方法[J];地球物理学进展;2005年02期
[6] 李红阳;冯景志;王金芳;侯增谦;杨竹森;王聪颖;陈文韬;安徽水竹岭铜-铁-金-硫矿床同位素地球化学特征[J];地质与勘探;2010年01期
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-567795.htm
