样品的采集与制备是矿物加工试验研究和生产过程中的一项经常性的工作，是检测生产指标、衡量产品质量和销售价格的基础。如果矿石采样不具有代表性，那么后续的一切工作都是白瞎！
一、采样的基本概念
（一）子样与总样
子样通常是指采样过程中某一批次或者某一位置采集的个别试样或局部试样，是同一样品的一个组成部分。或者说，子样就是使用采样工具或采样机械操作一次所采集的一份样品。
子样的采集必须符合一定的要求，而不能随意采取一个样就称为子样。例如，每次的采样量、采样点的位置、采样工具的种类和规格等必须符合采样要求。
总样是指一个采样单元或采样过程中所有同类型子样组成的综合样品，总样的性质和特征指标应该能够代表该物料或产品的整体性质和特征指标。
例如，在选矿厂日常生产检查过程中，通常要按一定的采样方法和时间间隔采取精矿样品，进行精矿品位分析，则每个采样时间点所采集的试样即可称为子样，而每个班采集的所有精矿样品混匀后即可作为本班精矿品位分析的总样。
需要指出的是，子样和总样的概念是相对于某一具体的采样过程和采样目的而言的。如果采样过程和采样目的发生变化，则某一局部的总样也可能转变为另一个采样过程的子样。例如，如果将全天每个班所采取的精矿综合样合并作为全天平均精矿品位的分析样，则每班的总样实际上成为当日平均品位分析样的子样。
（二）样品的代表性
样品的代表性是指所采集的部分试样与所研究的对象（原始物料）在整体性质上的一致性，也就是指试样的某一特征指标的测定值与该研究对象特征指标真实值相符合的程度。
就矿石样品而言，具有代表性的样品就是指所采集的试样的性质能够代表该矿石的整体性质。对于不同的研究对象或样品类型来说，样品代表性的内涵也不尽相同，或者说样品代表性的侧重点是不同的。
对于用于选矿工艺研究的原矿样品而言，要求所采集的试样能够代表原矿的可选性，即能够代表所有与选矿工艺有关的性质。
对于精矿产品而言，要求所采集的试样能够代表精矿的品位；
而对于选矿生产过程的中间样品而言，除了物质组成的代表性以外，还要求试样能够体现相应的工艺性能参数，如粒度组成、矿浆浓度等。
如果按一定的采样方法能够从精矿矿车上采集到少量具有代表性的样品，则可通过对所采集的部分样品的化验结果来表示该车精矿的平均品位。然而，利用所采集的部分试样的性质和指标来表征该物料的总体性质和指标，总是存在一定的误差。
对样品代表性的要求就是要采用科学的采样方法把这种误差降低到可以接受的范围，或者说，尽可能降低这种误差。
试样某一特征指标的测定值与所对应物料该项指标的真实值之间的误差来源可能包括：采样误差、制样误差和检测误差，它们对试样测定结果均有影响。因而，必须从降低采样、制样、检测各阶段误差人手。
就随机误差而言，采样阶段的误差远大于制样和检测阶段的误差。在采样误差中，子样采取的误差最为重要，它可能是由取样操作，也可能是由取样对象局部的数量或性质波动引起的。物料性质的波动有长期性或周期性的，也有短暂的、随机性的。随机误差是不可避免的，但可以通过提高采样、制样、化验技术，增加子样份数等措施，来缩减其影响。而对非随机性的系统误差和过失误差在试样采取过程中必须尽力避免。
（三）采样
采样（也称为取样）是指按规定方法从被研究对象的大批物料中采集出少量具有代表性试样的过程。可以将采样定义为：应用科学的方法，从大批物料中采集该物料的一部分具有代表性试样的过程。
代表性试样的采集是地质勘探、矿床开采、选矿试验、选矿厂设计和选矿生产流程考查的基础，是矿床评价、选矿试验研究等工作的重要组成部分，是提供可靠的检测、试验数据的基础。
因此，要求采集的试样性质能够代表研究对象总体的性质，即要求试样的物理、化学性质（例如：化学成分、矿物组成、元素赋存状态、矿物嵌布粒度、矿石结构构造、矿石密度、含泥量等）与总体样品保持一致。然而，由于矿石本身组成的不均匀性和生产过程的波动性以及采样时存在的随机误差，因此，必须针对具体的采样对象制定科学的采样方法。
（四）制样
制样是根据试验研究或分析检测的需要，对所采集的试样进一步加工处理的过程。通常是采用粉碎、混匀、缩分等方法，从所采集的试样中分离出少量具有代表性的单项试验样或检测样的过程。
制样的主要目的是从大批量的试样中分离出少量有代表性的样品进行试验或检测，以减少试验和分析处理的样品数量，提高试验和分析效率。对样品制备的基本要求是，保证最后所制备的样品与原始物料在物质成分上和工艺性质上相吻合。
二、样品种类及采样要求
（一）采样的基本要求
样品采集与制备的基本要求是，选择正确的取样方法，在允许误差范围内采出具有充分代表性的试样，保证最后所制备的样品与原始物料在物质成分上和工艺性质上相吻合。也就是说，在试验研究过程中始终保持单项检测样-试样-原始物料之间在成分和性质上的一致性，始终保持检测样和试样对原始物料的代表性。具体来讲，对样品采集和制备工作的基本要求是：
（1）采集和制备的试样在成分和性质上要有足够的代表性，应保持原物料的一些基本特性（例如：密度、组分含量和可选性等）。
（2）在数量上应满足试验和检测的要求。
（3）在满足上述要求的前提下，应避免盲目多采多制，以减少采样工作量及后续试验工作的工作量，提高试验工作效率。
（二）不同样品的采样要求
1、样品的种类
根据试验研究的任务不同，试验样品可分为分析试样和工艺试样两大类。
（1）分析试样
分析试样是供测定物料的性质使用的，主要包括：工艺矿物学试样、化学分析试样、粒度分析试样、水分试样、矿浆浓度试样、矿浆酸碱度试样等。
工艺矿物学试样：主要用于研究矿石或选矿产品的物质组成、元素的赋存状态、矿石的结构构造、有用矿物和脉石矿物的嵌布特性、矿物的解离性等性质，为选矿工艺方法的选择、选别流程的拟定以及工艺故障的分析等提供基础资料。
化学分析试样：主要用于测定原矿或选矿产品中有用组分和有害杂质的含量。
粒度分析试样：主要用来确定原矿或选矿产品的粒度组成，可从原矿、破碎和磨矿产品、筛分和分级产品以及选矿产品中采取。
水分试样：主要用于测定原矿或最终选矿产品的水分，可取自原矿、过滤机滤饼、干燥机产物和出厂的精矿等。
矿浆浓度试样：主要是用来检查各种产品（磨矿机排矿、分级机和旋流器的溢流、各选别作业的产品、浓缩机和过滤机的给矿）的浓度，以便进行工艺过程的控制和矿浆流程的计算。
矿浆酸碱度试样：主要是用来检查矿浆pH值的大小，测定结果主要用于监测浮选过程的介质条件。
（2）工艺试样
凡是为矿床评价、矿石可选性研究、选矿流程试验、选矿厂生产流程考查等综合性试验研究所准备的矿样，统称为工艺试样。
根据试验研究目的不同，可将工艺试样划分为矿石可选性研究试样、实验室流程试样、工业试样等。
2、不同类型样品的采样要求
选矿试验一般可分为矿石可选性试验、实验室流程试验和工业试验，以及某项新技术、新工艺飞新设备、新药剂、新材料的专题选矿试验。选矿试验对矿样的要求，主要取决于选矿试验的目的、任务、规模和矿石性质的复杂程度。尽管对采样都要求取得具有代表性矿样，但是，根据实际需要、采样条件、选矿试验的阶段性和研究的深度，对采样的要求往往也不尽相同。
（1）矿石可选性试验对采样的要求
矿石可选性试验的目的在于对矿床开采可行性和矿石可选性进行初步评价，有时又细分为矿床开采可行性试验和矿石可选性试验。
矿床开采可行性试验，是在矿产普查勘探早期对不同自然类型、不同品级的矿样进行选矿试验研究，一般是由地质部门组织进行的。其目的是进一步为划分矿石自然类型和工业类型提供基本资料，确定矿床是否具有工业利用价值。
对矿床开采可行性试验矿样，要求能反映出主矿体和主要自然类型矿石的品级、主要组分含量、矿物物相组成、矿石结构构造、嵌布特征以及泥化、氧化、可溶性盐类的含量等。
矿石可选性试验的目的在于探索适宜的选矿工艺方法，初步确定可能的选矿技术指标。
矿石可选性试验对采样的主要要求如下：
①应对矿床内不同自然类型或品级的矿石采取不同类型矿样；在进行详细的矿石可选性试验研究时，可按各类型的储量比例，采取混合样。
②采取的矿样应能代表全矿床平均地质品位、有益和有害组分的含量，应能反映矿石的矿物组成、结构构造、物理性质、化学性质等全部特征。
③围岩、夹石及其比例应与该矿床相近。
④当边界品位尚未确定时，应单独采取低品位矿样；矿床中原生矿与氧化矿尚未划清时，应在不同地段和区间采样；深部矿石和浅部矿石性质差异较大时，应分别采样。
（2）实验室流程试验对采样的要求
实验室流程试验的目的在于确定矿石的选矿工艺方法、工艺流程和选矿指标，一般包括小型试验和扩大连续试验。
小型实验室试验是采用非连续的试验设备，辅以人工串联和衔接来实现流程试验的，流程平衡是人为的“静态平衡”。其试验结果随机性较大，模拟程度较低。
实验室扩大连续试验是以小型试验为基础，在试验单位的连续设备上或中间试验厂进行。实验室扩大连续试验的目的是验证小型试验的结果和解决小型试验所不能取得的有关数据和资料。试验因素、操作条件和技术指标都是在“动态平衡”中体现出来的，过程的连续性类似生产状态，试验结果相对比较可靠，具有一定的模拟性。
在实验室流程试验阶段，主要是针对工业开采的实际情况而组成的混合矿样进行试验，以获得全矿床或一定开采范围内、一定开采年限内采出矿石的统一选矿工艺流程和技术经济指标。实验室流程试验对采样的要求如下：
①当不同类型和品级的矿石需要分采时，则要按不同的分采范围，分别采取各自的代表性混合样，分别进行试验。不能分采时，则可按各类型、各品级矿石的比例采取混合样。
②矿样应代表开采范围内矿石的化学成分、矿物组成、矿物共生关系、矿物嵌布粒度以及矿石物理、化学性质。
③参照实际开采条件，采取一定量的与矿体接触的顶、底板近矿围岩和矿体内的各种夹石，其数量应按开采设计的废石混人率而定，通常露天采矿为5%-10%，坑内采矿为15%-25%。
④当在矿体及近矿围岩和夹石中发现伴生有回收价值的稀散元素、贵金属时，应在详细研究这些元素的赋存状态和空间分布的基础上，采取代表性矿样，进行综合回收试验。
⑤根据实验室破碎设备的规格，矿样的最大块度一般小于150mm。
⑥按矿石类型的不同，分别采取具有代表性的岩矿鉴定标本-矿石标本、顶底板围岩标本和夹石标本，供工艺矿物学定性研究用。每种标本应取2-3块以上，规格约100mm×60mm。
（3）工业试验对采样的要求
工业试验是以小型试验或扩大连续试验为基础，在专门建立的半工业试验车间或试验工厂中进行。工业试验的目的是为处理复杂难选矿石的大、中型选矿厂设计提供技术数据，获得在实验室条件下无法查明和难以确定的参数，并在准生产正常状态下取得必要的技术经济参数，作为选矿厂设计和工业生产的依据。由于其设备配套，处理能力大，能长时间连续稳定运转，因而试验结果更接近于工业生产实际。
工业试验矿样应能代表开采区内或首采区内采出的矿石性质，其采样要求是：矿样性质应与选矿工艺流程试验用的矿样相同，矿样数量应满足试验规模和预定运行时间的需要；由于试验需要的矿样数量大，采样前做好采样设计，采样时要注意进行化学成分分析，掌握矿石品位的变化。
三、样品的数量
（一）试样最小必需质量的确定
试样最小必需质量指的是为了保证一定粒度的散粒状试样的代表性所必需采取的最小试样质量。必须注意的是，在取样过程中，试样最小必需质量指的是总样（平均试样）量而不是子样量；在试样缩分过程中，试样最小必需质量则是指每一份试验样量或检测样量。
原矿的矿体、生产过程的各种料流以及静置的各种料堆，是选矿工艺试验经常遇到的研究对象。在试验研究过程中，不可能也不允许将被研究的对象全部进行试验，而只能从其中采取少量具有代表性的样品作为具体的研究对象。但是，对具体待研究对象（总体）而言，其局部的物质组成及性质往往随空间（矿体、料堆）和时间（料流）而变化。
因而，为了获取代表性试样，对于空间分布不均匀的矿体或静置料堆而言，就必须在三维空间多点采集子样；对于随时间波动的料流而言，就必须在具备采样条件的某一采样点反复多次地采集子样。然后，按规定将多个子样组合成一个试样（总样或样本），最后从试样中缩取检测样或单项试验样。
为保证试样的代表性，需要确定满足试样代表性所必需的最小试样质量，即试样最小必需质量。试样采集过多不但样品采制困难，研究时也很不方便，采集过少则无法保证矿物试样的代表性。从矿石样品的性质来看，试样最小必需质量主要与物料的粒度、矿物嵌布特性和矿石品位有关，尤其是与物料的粒度及其分布均匀性关系密切，物料的粒度越细，其分布均匀性就越好。因此，为了保证样品的代表性，必须保证采集到足够的颗粒数。
（二）试样必需质量
试样的必须质量是指在满足试样代表性所需要的最小试样量的基础上，为了完成某一项具体的试验项目或检测项目所需要的样品质量。试样的必须质量与取样目的和试样的加工试验程序有关。例如用做化学分析的试样质量一般为10-500g（包括副样）；筛析试样为25g（矿石粒度在0.1mm以下）至20kg（矿石粒度为20mm），供可选性研究的试样则由几百公斤到几吨。因此，在具体的试验研究过程中，应根据试验和检测的需要，确定适宜的试样必需质量。
（三）选矿试验对矿样质量的要求
各个阶段的选矿试验所需矿样质量取决于试验规模、矿石性质、选矿方法、工艺流程的复杂程度、试验设备能力和试验连续时间等因素。
浮选试验的主要目的是寻找最优浮选工艺条件，故可根据选别循环数和每个循环所需考查的工艺因素的数目来估计试验工作量。若为简单的单金属矿并采用单一的流程方案时，则包括预先试验、条件试验和流程试验在内，单元试验的个数一般不会超过100个。
若所用浮选机规格为3L，则每一单元试验用样量一般为1kg，100个试验即需要100kg试样，且要考虑备样。
重选试验的主要工作是流程试验。每一次流程试验用样量与入选粒度、设备规格和流程的复杂程度有关。用小型的实验室设备时，每一次流程试验约需试样50-200kg；用半工业试验设备时，每一次流程试验用样至少为500kg，流程复杂时，可达到1-2t；若所得重选粗精矿尚需采用各种联合流程进行精选试验，则还必须保证所得粗精矿质量足以满足下一步试验的需要。若需要做粒度分析和重介质选矿试验时，则可根据最小必需质量公式单独计算其试样质量。
湿式磁选入选粒度与浮选相近，但试验工作量一般比浮选试验少，因而所需试样总量通常也比浮选少。焙烧磁选试验用样量则与浮选相近。干式磁选入选粒度较粗，为了保证试样的代表性，每一单元试验所需的试样量比湿式磁选大，试验工作量则与湿式磁选相近。
实验室扩大连续性试验或半工业试验用样量可根据试验规模和试验延续时间估算。试验延续时间则与试验方案数及流程复杂程度有关。试样总量一般应相当于试验设备连续运转15-60个班所处理的矿量。
工业试验用样量同样取决于试验规模和延续时间，试验延续时间随试验任务的不同而差别很大，没有统一的规定。
具体的矿样质量要求由试验单位提出。在确定矿样的采样量和缩分可能性时应考虑下列因素：
①矿石中有益组分平均品位愈高，在矿石中分布愈均匀，需要可靠的矿样原始质量就愈少；矿石的品位愈低，化学分析的允许绝对误差愈小，原始质量也就应当愈大。
②有用矿物中有益组分的品位与矿石中有益组分的平均品位之比的数值愈大，矿样的原始质量也就应该愈大。
③矿石中有用矿物的嵌布颗粒愈大，则颗粒数愈少，每次缩分产生误差的可能性愈大，则可靠的矿样原始质量就要愈多。有用矿物的密度愈大，在缩分过程中对矿样品位变化的影响也就愈大，需要的矿样原始质量就愈多。
④要求矿样的块度或者粒度愈大（例如采用大块预选、粗粒抛尾），需要的矿样原始质量就愈多。
要求矿样的原始质量愈大，则采样、制样加工过程就愈复杂、愈不经济。所以，矿样质量要求应适宜，避免浪费矿样。一般情况下，可选性试验矿样的原始采集质量为最终需要矿样量的2倍。半工业或工业试验矿样的原始质量等于最终需要的矿样质量。有时，在特殊情况下，冶炼要求提供数量较多的某些精矿时，则通过精矿产品的产率和品位计算适宜的矿样原始质量。
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