Файл: Рысс Ю.С. Поиски и разведка рудных тел контактным способом поляризационных кривых.pdf

от сходных коэффициентов, наблюдаемых в лабораторных условиях il вычисляемых как обратная величина предельной плотности тока реакции. При определении коэффициентов на образцах минералов

вэлектролитических ваннах значения коэффициентов оказываются

впределах единиц и десятков квадратных сантиметров на милли­

ампер пли 0,1—1 м2/а. Таким образом, величины коэффициентов в природных и лабораторных условиях различаются на 3—4 порядка. Если учесть сложную поверхность реальных рудных тел, а не ее отображение на разрезах, то отмеченное различие становится еще больше.

Наблюдаемые различия в коэффициентах К 100 для природных п лабораторных условий могут иметь причиной влияние различных факторов, о которых говорилось выше, но могут быть обусловлены тем, что при снятии поляризационных кривых на рудных телах в электрохимические процессы включается не все рудное тело в це­ лом, а его небольшие участки вблизи контакта, через который ток вводится в оруденение. В последнем случае использование поляри­ зационных кривых для определения размеров рудных тел теряет смысл. Поэтому важно убедиться, что возбуждаемые электрохими­ ческие процессы охватывают поверхность всего рудного тела в целом, а не концентрируются на небольших участках вблизи контакта, подводящего электрический ток к оруденению. Одновременно необ­ ходимо установить, что причины различий коэффициентов К і00 для реальных и лабораторных условии связаны с влиянием самих условий п ролью соответствующих физпко-хнмнческпх факторов.

Действительные размеры рудных тел, участвующих в электро­ химических процессах, можно определить разными путями. Один из них следующий. Очевидно, что для одного и того же эквипотен­ циального рудного тела, сложенного массивными или прожилковыми рудами, место контакта в рудном теле для возбуждения элек­ трохимических реакций безразлично. Также безразлично и место контакта для регистрации возбуждаемых процессов, в частности, оно может быть совмещено с питающим контактом или отнесено в другую точку тела. Если при различных расположениях контактов реакции действительно происходят на всей внешней поверхности рудного тела, то наблюдаемые поляризационные кривые должны быть одинаковыми, поскольку возбуждаются и регистрируются одни и те же процессы. В этом случае расстояние между точками контакта непосредственно указывает на распространение возбужде­ ния электрохимических реакций. С учетом устанавливаемого рас­ стояния можно оценить охватываемую площадь возбуждения реакций

иприближенную величину коэффициентов К і00.

Вслучае, если возбуждение регистрируемых электрохимических реакций происходит только в ближней зоне к контакту, то при раз­

деленных контактах для возбуждения и регистрации реакции наблю­ даются не одинаковые поляризационные кривые для разных мест регистрирующего контакта. В зоне контакта на поляризацион­ ных кривых найдет отражение большее число реакций, чем для удаленной части рудного тела. Сказанное связано с тем, что на рас­ стоянии от питающего контакта реакции будут возбуждаться позже п при большей силе тока, чем вблизи него. В окрестностях контакта кроме первых реакций будут отмечаться последующие процессы; в то время как на большом удаления приемного контакта от пита­ ющего вообще должен наблюдаться один процесс, совпадающий

сисходным потенциалом рудного тела.

Спомощью указанного приема были обследованы некоторые руд­ ные тела для характеристики области распространения электро­ химических реакций при возбуждении их в какой-либо точке внутри тела и для определения порядка величины коэффициентов К 100. Одним из обследованных тел было медно-нпкелевое тело I . На рис. 18 точками обозначены поляризационные кривые, снятые при совме­ щенных питающем и регистрирующем контактах. Крестиками н тре­ угольниками помечены кривые, снятые при отнесении регистриру­ ющего контакта от питающего соответственно на расстояние 7 н 300 м. Все трп варианта снятых кривых совпадают друг с другом. Это зна­ чит, что электрохимические реакции возбуждаются не только в зоне контакта, но, по крайней мере, на расстоянии до 300 м. С учетом этого расстояния порядок величины коэффициента ІІГ100 для катодной пентлаидптовой и анодной халькопиритовоп реакций составляет

сотни квадратных метров на ампер.

На рис. 19 приведен пример аналогичных наблюдений на одном из полиметаллических тел месторождения в Узбекистане. Наиболь­ шее расстояние между питающим и приемным контактами 78 м. Поляризационные кривые получены идентичными при расположении приемного контакта как вблизи питающего, так п на удалении от него. Отсюда следует, что н на этом полиметаллическом рудном теле, так же как на медно-никелевом /, электрохимические реакции возбуждаются не только в окрестностях питающего контакта, но и на расстоянии, по крайней мере, 78 м.

Порядок, соответствующих коэффициентов /<7100 составляет сотнн квадратных метров на ампер.

Сходпые наблюдения привели к тому же результату при исследо­ вании ряда других залежей. На одном из участков в Печенгском районе Кольского полуострова (медно-ппкелевые руды) зарегистри­ ровано распространение возбуждения электрохимических реакций иа максимальное пока известное расстояние. Оно составило 728 м.

Исследование распространения электрохимических реакций на поверхности рудных тел указывает, что они охватывают расстояния в десятки и сотнн метров, а не сосредоточиваются только вблизи точки их возбуждения. Отсюда следует, что отождествление реаги­ рующих поверхностей с общей поверхностью рудных тел пра­ вильно и различие значений коэффициентов К 100 для природных и

лабораторных условий представляет собой реальный факт. Причина различий заключается в воздействии физико-химических факторов на протекание электрохимических реакций, которые отличны для образцов минералов в электролитических ваннах и для рудных тел, залегающих в горных породах.

Рис. 19. Результаты наблюдений КСПК на полиметаллическом рудном теле (По В. М. Пантелеймонову, В. В. Блинову, М. В. Черфасу).

а — поляризационные кривые при расположении питающего электрода в руд­ ном пересечении восточного штрека и приемных электродов в пересечениях штрека ( 1 ,2 ) , рассечки (3), штольни (4) и на рельсах (5 ), 6 — схематический план расположения рудных тел.

Полиметаллические рудные тела: 1 — богатые массивные; 2 — бедные вкрапленные. Положе­ ние электродов: з — питающего, 4 — приемных.

Сравнивая коэффициенты К і00 (см. табл. 5), можно заметить, что наиболее существенно они различаются для катодных и анодных процессов. Внутри выделенных групп реакций отличия заметно меньшие. Для группы катодных реакций коэффициенты К 100 по своей величине больше и различаются между собой в 1,25 раза, в то время как для группы анодных реакций они меньше и отли­ чаются друг от друга в 3 раза. Наблюдаемые различия в значениях

коэффициентов Ä'100 по их величине п по изменениям значений для двух выделенных групп реакций указывают на то, что причиной различий являются электрохимическая природа процессов н условия их протекания. Как уже отмечалось, механизм катодных реакций при обследованных потенциалах связан с образованием металли­ ческих фаз и преобразованием пленок на поверхности минералов. Продукты указанных реакций, как правило, остаются в реакционном пространстве, обусловливая нарастание затруднений в протекании процессов и возникновение предельной силы тока реакций. Этому способствует обычное повышение pH в зоне катодных реакций, которое обеспечивает закрепление продуктов реакций в твердой фазе.

В отличие от катодных процессов анодные реакции связаны с рас­ творением минералов и образованием катионов металлов. Последние электрическим током выводятся из зоны реакций. Благодаря этому возникновение предельной силы тока для анодных реакций требует большего количества электричества н, в частности, большего времени протекания процесса, чем для катодных реакций. Самопроизвольное подкисление реакционного пространства при анодных процессах в еще большей степени способствует подвижности продуктов анодных реакций и отведению продуктов от реагирующих поверхностей.

Из сказанного следует, что предельная сила тока для анодных реакций больше, чем для катодных, а следовательно, коэффици­ енты К joo должны быть меньше для анодных процессов по сравнению с катодными. Именно этот эффект наблюдается при рассмотрении коэффициентов К і00, представленных в табл. 5.

Обращает на себя внимание тот факт, что значения коэффициен­ тов К loo Для анодных процессов имеют большие различия, чем для катодных. Наименьшая величина К і00 отмечается для анодной реак­ ции на медно-никелевом теле /. Для реакции на полиметаллическом месторожденпи коэффициенты К ІОо выше, чем на медно-никелевом. Обследование других месторождений Кольского полуострова и Ка­ захстана, для которых точность подсчета коэффициентов К ійо из-за неполных геологических сведений меньше, чем для трех тел, рас­ смотренных выше, также показало, что значения -Кто У анодных реакций на халькопирите и других минералах для условий Казах­ стана больше, чем для Кольского полуострова. Отмечаемая разница, очевидно, связана с различием физико-химических условий место­ рождений Кольского полуострова и Казахстана. Весьма вероятной причиной этих различий являются особенности водообмена в мас­ сивах пород и pH вод.

Для Кольского полуострова характерна интенсивная циркуляция вод при их pH !=s>4. В Казахстане pH вод обычно около 7 и породы сравнительно слабо промываются водами. Указанные различия в физико-химических условиях протекания электрохимических реак­ ций должны приводить к тому, что накопление продуктов реакций в нейтральных застойных растворах должно быть больше, чем в кис­ лых циркулирующих водах. В соответствии с этим предельная сила

тока реакции для застойных нейтральных вод меньше, а коэффи­ циент Кмо выше, чем в условиях интенсивного водообмена с низким pH раствора. Отсюда следует ожидать для месторождений Казах­ стана значений А 100 больших, чем для месторождений Кольского полуострова, что и наблюдается в действительности.

Указанный эффект сильнее должен сказываться для анодных процессов и меньше для катодных реакций. Последнее связано с тем, что поскольку значительная часть продуктов катодных процессов образуется в виде твердой фазы и в условиях формирования соб­ ственного pH в реакционном пространстве, а продукты анодных реакций в виде растворенных ионов в жидкой фазе, постольку вли­ яние водообмена н pH вод в окружении зоны реакции для катодных

анодных реакций должны быть больше, чем для катодных процессов. Устанавливаемая связь между природой электрохимических реак­ ций н значениями коэффициентов А 100, очевидная из самых общих соображений, позволяет сделать вывод о том, что каждой электро­ химической реакции н условиям ее протекания в общем случае соответствуют своп значения коэффициента Ä’100. Следовательно, величины А 100 должны быть специфичными для каждого минерала п каждой реакции на соответствующем минерале. Полученные коэф­ фициенты характерны для обследованных реакций и не могут быть распространены без специального анализа на другие процессы. Они относятся к так называемым «первым» катодным н анодным

реакциям.

Вместе с тем, несмотря на отмечаемые различия коэффициен­ тов А 100, сами по себе нх отличня сравнительно невелики. Пределы изменений коэффициентов тем меньше, чем конкретнее группа рас­ сматриваемых процессов. Сопоставляя значения коэффициентов А 100 (см. табл. 5) для разных условий, можно видеть, что изменения в величине поверхности рудных тел на три порядка п в содержании минералов от 2 до 50% (в 25 раз) приводят к изменениям коэффи­ циентов А іоо всего в 5 раз, а для группы катодных процессов — 1,25 раза. Относительно небольшие измененпя коэффициентов уста­ навливаются для разных минералов (пентланднт, галенит, сфалерит), для разных типов месторождений (медно-никелевые, полиметал­ лические), для разных геологических условий залегания руд н вме­ щающих пород п для участков, далеко отстоящих друг от друга (Кольский полуостров, Центральный Казахстан). Сказанное поз­ воляет сделать вывод о том, что найденные коэффициенты А 100 обладают определенным постоянством, которое тем лучше, чем меньше пределы изменений условий протекания электрохимических

реакций.

Устанавливаемый сравнительно узкий диапазон изменений коэф­ фициентов А 100 при весьма широких пределах изменений условий, которые могли бы влиять на величину коэффициентов, указывает на то, что основными геологическими факторами, влияющими на