Устройство для гамма-абсорбционного опробования руды

 

Использование: в области ядерной геофизики . Сущность изобретения: устройство содержит детектор 1, узел 2 подачи пробы в зону просвечивания, излучатель 3. При опробовании куски 4 руды укладываются в узел 2 подачи пробы, который затем размещается между детектором 1 и излучателем 3 (вручную или автоматически), по степени гамма-абсорбции судят о присутствии полезного ископаемого в исследуемой горнорудной массе и его концентрации. Узел подачи пробы выполнен в виде камеры кубической формы, а излучатель - в виде плоского тела, непосредственно соприкасающегося со стенкой камеры, причем вертикальное сечение излучателя соизмеримо с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 Ч 5/00, 23/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5021117/25 (22) 09.01.92 (46) 30,03.93, Бюл. N. 12 (71) Производственное объединение "Южный полиметаллический комбинат" (72) В.И.Третьяков и Г.Ф.Драпеко (73) Производственное объединение "Южный полиметаллический комбинат" (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 755005, кл.G 01 V 5/00, 1978.

Информационный листок о научно-техническом достижении КАЗНИИНТИ, р.29.15;35 УДК 550.852:537.531 r.Àëìà-Аха КазГУ ОНТИ N 88-37, № 88 — 38, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАММА-АБСОРБЦИОННОГО ОПРОБОВАНИЯ РУДЫ

„„Я „„180б395 АЗ (57) Использование: в области ядерной геофизики. Сущность изобретения. устройство содержит детектор 1, узел 2 подачи пробы в зону просвечивания, излучатель 3, При опробовании куски 4 руды укладываются в узел 2 подачи пробы, который затем размещается между детектором 1 и излучателем 3 (вручную или автоматически), по степени гамма-абсорбции судят о присутствии полезного ископаемого в исследуемой горнорудной массе и его концентрации. Узел подачи пробы выполнен в виде камеры кубической формы, а излучатель — в виде плоского тела, непосредственно соприкасающегося со стенкой камеры, причем вертикальное сечение излучателя соизмеримо с

1806395

40 вертикальным сечением камеры, а линейный размер камеры не превышает половины толщины слоя насыщения исследуемой руды по гамма-излучению, При этом излучатель выполнен из материала, обеспечивающего непрерывность и плавность хода спектральной характеристики излучения в диапазоне 70-400 кВ, Кроме того, материал излучателя равномерно размещен по его поверхности и

Изобретение относится к технике геофизических исследований, а конкретно, к устройствам, используемым при опробовании горнорудной массы на этапе разведки, добычи и переработки руды, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем вовлечения в опробование кусковой горнорудной массы при широком диапазоне изменений концентраций полезного ископаемого в руде.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для гамма-абсорбционного оп.робования, содержащем детектор, узел подачи исследуемой пробы в зону просвечивания и гамма-излучатель на основе долгоживущих радиоактивных материалов, использован принцип просвечивания объемной пробы, сформированной из кусковой горнорудной массы, при этом в зоне просвечивания, где размещается исследуемая проба, создано гамма-поле с широким пучком излучения, а гамма-кванты, достигающие .детектора после их частичного поглощения материалом пробы, обеспечивают счетную характеристику, приближающуюся к линей. ной при изменении концентраций во всем природном диапазоне полезного ископаемого, например, барита. При этом узел подачи пробы выполнен в виде камеры кубической формы, а излучатель —, в виде плоского тела, непосредственно соприкасающегося при измерении со стенкой камеры, причем сечение излучателя соизмеримо с сечением камеры, а линейный размер камеры выбран не более половины параметра, характеризующего толщину слоя насыщения для проникающего излучения (при максимальных уровнях концентраций в исследуемой горнорудной массе). Кроме того, излучатель -выполнен из материала, обеспечивающего непрерывность и плавность хода спектральной характеристики скреплен связующим, например эпоксидн ым компаундом, В резул ьтате достигается достаточно высокая степень абсорбционного эффекта в объемном теле, образованном кусками руды, градуировочная характеристика близка к линейной, точность опробования кусковой руды, например барита крупного 10-100 мм, не хуже ч=8, . 2 з.п.флы, 1 табл. 1 ил. излучения в диапазоне энергий от 70 до 400

КзВ.

Материал излучателя равномерно распределен по его рабочей поверхности (для

5 создания широкого потока гамма-квантов в зоне просвечивания при минимально возможном расстоянии между рабочей поверхностью излучателя и камеры). Излучающий материал скреплен связующим, например, 10 эпоксидным компаундом. При этом в качестве излучающего материала использованы куски урановой руды, например, куски крупностью 1-10 мм с эффективным атомным номером Еэф в пределах 10 — 20 единиц и

15 коэффициентом радиоактивного равновесия в пределах 0,8 — 1,2 отн.ед, Куски урановой руды в излучателе, скрепленные связующим, например; эпоксидным компаундом, обладают пренебрежительно малым

20 эффектом эманирования, вследствие чего достигается постоянство интенсивности излучения независимо от времени года или суток, Выбор указанных форм и геометриче25 ских размеров устройства обусловлен необходимостью иметь камеру сравнительно больших размеров для укладки в нее значительного числа кусков руды; при этом приемлемая точность определений достигается за счет того, что в сравнительно большом объеме горнорудной массы наблюдается осреднение неоднородностей, например, неоднородностей, обусловленных укладкой кусков руды в камере, гетерогенностью оруденения, непостоянством гранулометрического состава исследуемой руды. Выбор указанноготипа излучателя иегохарактеристик улучшает метрологические параметрИ устройства и обеспечивает линейность сче тной характеристики детектора при широком диапазоне изменений концентраций полезного ископаемого в руде; наличие излучения со сравнительно протяженным участком

1806395

15

25

40

50

55 распределения энергий обеспечивает высокую проникающую способность гаммаквантов в зоне просвечивания пробы и сравнительно большую толщину слоя насыщения для проникающего излучения даже при максимальных концентрациях полезного ископаемого в руде; соответственно, возрастают линейные размеры камеры, В совокупности, все указанные признаки предложенного устройства обеспечивают ему работоспособность при опробовании кусковой горнорудной массы с приемлемой точностью единичного измерения.

На чертеже показано 1 — детектор, 2— камеры (кубической формы) для укладки исследуемой пробы: 3 — гамма-излучатель; 4— куски руды, уложенные в камеру.

Работа с устройством осуществляется следующим образом: камера 2 заполняется доверху кусками руды 4, затем камера с рудой размещается между детектором 1 и .гамма-излучателем 3; при этом регистрируется счет гамма-квантов и по изменению его уровня относительно репера, например, фона (измеренного в йустой камере), судят о присутствии полезного ископаемого в исследуемой горнорудной массе и его концентрации.

Для повышения точности измерений камеру 2 разворачивают на 90-180 — 360 и по среднему из четырех измерений находят конечный результат. При необходимости камера 2 может быть съемной для переноса ее к месту опробования (в забой, к транспортной ленте и пр,).

Работоспособность устройства и его погрешность измерений оценены в полевых условиях на Чиганакском месторождении баритов; при этом результаты опробования кусковой руды в отбитом массиве сопоставлены с результатами химического анализа тех же проб; концентрация барита в опробуемой горнорудной массе варьировала в пределах 1 — 93%, гранулометрический состав— в пределах 10 — 100 мм (при линейном размере кубической камеры 180 мм). Градуировочная характеристика устройства построена по 8-ми точкам с известными значениями барита в пробе. В результате погрешность определения концентраций барита составила 8%, Сравнительный анализ изобретения и прототипа см. в таблице.

Как видно иэ таблицы, признаки 1,2 заявляемого объекта полностью совпадают с признаками 1,2 прототипа; следовательно, признаки 1,2 известны.

Признак 3 заявляемого обьекта хотя и отличается от признака 3 прототипа, но не является новым, т.к. в практике измерений излучений используются как широкие, так и узкие пучки гамма-квантов в зоне просвечивания, Признак 4 заявляемого объекта является новым, т.к, благодаря признаку 4 устройство приобретает новое свойство: — за счет объемной формы камеры и ее значительных размеров устройство позволяет измерять кусковую руду; при этом за счет использования широкого пучка гаммаквантов в зоне просвечивания происходит осреднение результата при неидеальной укладке кусков руды в камере, а также при гетерогенности оруденения или при вариациях гранулометрического состава опробуемой горнорудной массы. Признак 5 заявляемого объекта является также новым, т.е. позволяет улучшить метрологические характеристики устройства, повышая точность опробования до приемлемых величин; этот признак в совокупности с признаком 4 позволяет достичь нового результата; — повысить точность опробования кусковой горнорудной массы при сохранении известного результата, а именно, широкого диапазона изменений концентраций в сочетании с экспрессностью опробования и эксплуатационной надежностью устройства; — обеспечить очевидные преимущества устройства перед прототипом за счет исключения трудоемких и длительных процессов дробления и истирация пробы).

Признак 6 необходим, т,к. дополняет эффект, достигнутый с помощью реализации признаков 4,5: — обеспечивает широкий пучок излучения при сравнительно простой конструкции излучателя; — улучшает эксплуатационные характеристики устройства за счет долговечности излучателя и его надежности, Следовательно, заявляемая совокупность признаков является новой, т.к, позволяет достичь более высокого результата

Достичь такого результата с помощью прототипа или аналогов не удается.

Технико-экономические преимущества заявляемого технического решения по сравнению с прототипом заключаются в следующем: — устройство позволяет опробовать кусковую руду (в навале или в естественном залегании); —. устройство позволяет проводить экспресс-анализ (в забое, возле бурового станка, на транспортной ленте и пр.).

В совокупности функциональные возможности предложенного устройства зна1806395 выполнен в виде камеры кубической формы, а гамма-излучатель — в виде плоского тела, установленного с возможностью обеспечения контакта со стенкой камеры, при этом вертикальное сечение излучателя соизмеримо с вертикальным сечением камеры, а линейный размер камеры не превышает половины толщины слоя насыщения исследуемой руды по гамма-излучению.

2.Устройство поп.1 отл ича ю щееся тем, что гамма-излучатель выполнен из материала, обеспечивающего непрерывность и плавность хода спектральной характеристики излучения в диапазоне 70-400 кэВ, 3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что материал гамма-излучателя равномерно распределен по поверхности плоского тела и скреплен связующим— эпоксидным компаундом.

Сравнительный анализ признаков заявляемого устройства и прототипа

Прототип

Заявляемое устройство

Детектор (с интегральным режимом счета и порогом регистрации 20 КэВ)

Узел подачи исследуемой пробы в зону просвечивания

Гамма-излучатель на,основе долгоживущих радионуклидов (с геометрией излучения в виде широкого пучка в зоне просвечивания пробы}

Узел подачи пробы выполнен в виде камеры кубической формы. а излучатель— в виде плоского тела, непосредственно соприкасающегося со стенкой камеры, причем сечение излучателя сооиэмеримо с сечением камеры. а линейный размер не привышает половины толщины слоя насыщения руды (при максимальной концентрации полезного ископаемого в ней): узел обеспечивает укладку в него объемной пробы иэ кусков руды, чительно шире возможности прототипа и аналогов, что позволяет получить существенный экономический эффект, например, при эксплуатационной разведке и добыче баритовой руды. 5

Формула изобретения

1. Устройство для гамма-абсорбционного опробования руды, содержащее детектор, узел подачи исследуемой пробы в зону просвечивания и гамма-излучатель иэ дол- 10 гоживущих радиоактивных материалов со спектром излучения, обеспечивающим линейно изменяющуюся счетную характеристику детектора в зависимости от концентрации полезного ископаемого в ру- 15 де, при этом гамма-излучатель и детектор установлены в геометрии широкого пучка, отличающееся тем,чтоузел подачи исследуемой пробы в зону просвечивания

Детектор(с интегральным режимом счета и порогом регистрации 20 КэВ}

Узел подачи исследуемой пробы в зону просвечивания

Гамма-излучатель на основе радионуклида Америции-241 (с. коллимированным . пучком излучения в зоне просвечивания. пробы)

Узел подачи пробы выполнен в виде тарелочки, обеспечивающей укладку в ней истертой пробы (150-200 меш) в виде тонкого поверхностного слоя (с плотностью 2,6см из навески массой 4+ 0,02 грамма); линейный размер тарелочки выбран из условия обеспечения бесконечно протяженной поверхности относительно узко:

ro пучка просвечивающего излучения, 1806395

Продолжение таблицы

Излучатель с непрерывно и плавно спаИзлучатель с дискретным спектром излучения (линия в области 60 кзВ) дающим спектром излучения в диапазоне энергий 70-400кэВ

Составитель В. Третьяков

Техред М. Моргентал Корректор С, Лисина

Редактор А. Коляда

Заказ 976 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Излучающий материал равномерно распределен по поверхности плоского тела и скреплен связующим, например, эпоксидным компаундом.

Излучающий материал — в виде точечного источника излучения в коллимационном устройстве.