Способ рентгенорадиометрического опробования руд

 

Использование: в ядерной геофихике при опробовании руд в естественном залегании. Сущность изобретения: определения элемента осуществляют по сопутствующим ему, содержание которых коррелирует с содержанием определяемого элемента. В качестве признаков, характеризующих содержание, используют отношения интенсивностей характеристического излучения определенным образом выбранных пар элементов. Способ позволяет оценивать содержание в рудах драгоценных и редких элементов, прямые определения которых недоступны. 3 ил.

Изобретение относится к радиационной технике и предназначено для использования при рентгенорадиометрическом опробовании руд в естественном залегании или отбитой рудной массы.

Способ основан на определении содержания элемента по сопутствующим элементам, содержание которых коррелирует с содержанием определяемого элемента. Дело в том, что некоторые элементы имеют крайне низкие содержания даже в промышленных рудах и поэтому недоступны для прямых определений. В этих случаях используют корреляционную связь анализируемого элемента с другими. Так, на месторождениях золотосульфидной формации отмечается тесная корреляция золота с мышьяком, сурьмой и серебром [1] по содержанию которых может быть оценено содержание золота. Для определения содержаний сопутствующих элементов в рудах широко используется рентгенорадиометрический метод, который основан на наблюдении характеристического рентгеновского излучения элементов, возбуждаемого с помощью гамма- или рентгеновских квантов. Из-за сильного влияния вещественного состава наполнителя и расстояния до исследуемой среды определение содержаний элементов непосредственно по характеристическому рентгеновскому излучению имеет низкую точность. Для учета мешающих факторов приходится регистрировать дополнительные параметры, например рассеянное излучение источника.

Наиболее близким к изобретению является способ рентгенорадиометрического анализа заключающийся в облучении среды потоком гамма- или рентгеновских квантов и регистрации характеристического рентгеновского излучения. С целью повышения точности дополнительно регистрируют рассеянное излучение источника квантов, а содержание элементов определяют по отношению скоростей света в области характеристического рентгеновского и некогерентно-рассеянного излучения.

Недостатком этого способа является низкая точность определения содержаний элементов из-за особенностей формирования вторичного излучения. Определяемые элементы сосредоточены в рудных зернах, которые отличаются от вмещающей их среды высокими линейными коэффициентами ослабления квантов. В результате, при увеличении размеров рудных зерен, поток характеристического рентгеновского излучения быстро уменьшается. Рассеяние, в отличие от характеристического рентгеновского излучения, более вероятно в легкой вмещающей среде и поэтому по мере увеличения размеров рудных зерен поток рассеянного излучения увеличивается, что вносит дополнительные погрешности в измерения содержаний.

Задачей изобретения является обеспечение высокой точности опробования руд, т. е. оценки содержаний элемента по корреляции с другими элементами.

Для решения этой задачи исследуемая среда облучается потоком квантов и регистрируется характеристическое рентгеновское излучение. Кроме того, выбирают элементы, содержание которых коррелирует с определяемым элементом, дополнительно выбирают элементы, содержание которых в исследуемой среде постоянно, после чего выбирают пары элементов так, что один из элементов пары корреляционно связан с определяемым, второй коррелирует с ним противоположным образом или его содержание постоянно, причем энергии регистрируемых линий характеристического рентгеновского излучения элементов пары близки друг к другу, а содержание определяемого элемента оценивают по отношениям интенсивностей характеристического рентгеновского излучения элементов выбранных пар.

На фиг. 1 представлены спектры характеристического рентгеновского излучения, полученные на "пустой" породе 1, рядовой 2 и богатой 3 рудах; на фиг. 2 поле корреляции между логарифмами отношений интенсивностей характеристического рентгеновского излучения выбранных пар элементов и логарифмами содержаний золота; на фиг. 3 поле корреляции между логарифмами содержаний золота по данным пробирного анализа проб и результатами расчетов по уравнению множественной регрессии.

Сущность способа рассмотрим на примере определения содержания золота по сопутствующим элементам в рудах одного из месторождений Северо-Востока. Оно относится к стратиформным месторождениям в черносланцевых толщах, в которых золото генетически связано с сульфидами, главным образом арсенопиритом.

На фиг. 1 показаны типичные спектры характеристического рентгеновского излучения, снятые на образцах бедных и богатых руд с радиоизотопным источником Cd-109. Здесь видны пики флуоресцентного излучения железа, мышьяка, стронция и циркония. Каждому элементу соответствует два пика более интенсивный связан с дублетом K_α, а расположенный справа от него менее интенсивный с дублетом K_β.

Содержание золота в рудах положительно коррелирует с мышьяком, входящим в состав арсенопирита (FeAs)S. Связь железа с золотом сложнее. Железо, входящее в состав арсенопирита, коррелируется с золотом положительно, а железо, входящее в состав других минералов, отрицательно. Цирконий коррелирует с золотом отрицательно. У стронция практически отсутствует корреляционная связь с золотом.

На основе спектров и геохимических особенностей руд выбраны элементы: мышьяк, железо и цирконий. Излучение стронция не использовалось, так как его содержание может меняться в широких пределах. Из выбранных элементов составлены пары: железо и мышьяк, мышьяк и цирконий. Содержания золота оценивались по отношениям интенсивностей характеристического излучения элементов этих пар.

В соответствии с предлагаемым способом мышьяк и цирконий коррелируют с золотом противоположным образом и их характеристическое излучение близко по энергии. Первую пару элементов рассмотрим подробнее. Суммарная интенсивность характеристического излучения железа определяется соотношением Ni(Fe: full)= Ni(Fe:As)+Ni(Fe), где Ni(Fe:As) и Ni(Fe) интенсивность характеристического излучения железа, входящего и не входящего в состав арсенопирита соответственно.

Поскольку отношение железа к мышьяку в арсенопирите данного месторождения постоянно, то выполняется условие Ni(Fe:As)/Ni(As)=const, где Ni(As) интенсивность флуоресцентного излучения мышьяка.

Следовательно, справедливо Ni(Fe:full)/Ni(As) Ni(Fe)/Ni(As) + const.

Как сказано выше, числитель данного отношения коррелирует с золотом отрицательно, знаменатель положительно, а энергии излучения элементов пары близки. На фиг. 2 приведены поля корреляции между логарифмами содержаний золота и логарифмами выбранных отношений.

Для расчета содержаний золота использовалось уравнение множественной регрессии Q_Au b_o + b₁*(Ni(Fe:full)/Ni(As)) + + b₂*(Ni(As)/Ni(Zr)), где b_o, b₁, b₂ коэффициенты уравнения множественной регрессии.

Выбранные элементы входят в состав рудных минералов, линейные коэффициенты ослабления характеристического излучения которых больше, чем у вмещающей среды. На месторождении размеры минеральных зерен могут меняться от долей миллиметра до нескольких миллиметров. При этом поток характеристического рентгеновского излучения мышьяка, например, может измениться в 2-15 раз в зависимости от состава руды. Однако это не приведет к погрешности в определении содержаний золота, поскольку выбранные элементы находятся в рудных минералах и изменение их характеристического излучения в зависимости от размеров зерен примерно одинаково. Следовательно, отношение потоков характеристического излучения практически не зависит от размеров минеральных зерен. Вместе с тем предлагаемый способ сохраняет преимущества способа, взятого в качестве прототипа, а именно на результаты измерений не влияет расстояние до исследуемой среды, так как характер зависимости характеристического излучения от этого расстояния для всех элементов одинаков.

В то же время известный способ определения содержаний элементов, основанный на измерении отношения интенсивностей характеристического и некогерентно-рассеянного излучения, при опробовании руд с различными текстурно-структурными особенностями имеет низкую точность. Это объясняется различным поведением характеристического и рассеянного излучения при изменении размеров зерен. Если при переходе от мелкозернистой среды к грубозернистой поток флуоресцентного излучения уменьшается, то поток рассеянного, наоборот, возрастает. Величина этих изменений может достигать 1,5-2раз. Таким образом, отношение характеристического излучения к рассеянному может изменяться в зависимости от размеров зерен даже больше, чем интенсивность характеристического излучения.

Предлагаемый способ имеет коммерческую значимость. Планируется его использование на руднике им. Матросова при управлении добычей золотых руд. В настоящее время вся добытая руда поступает непосредственно в переработку. Для отбраковки некондиционной руды будет проводиться ее опробование в транспортных емкостях и дучках эксплуатационных блоков. Внедрение данного способа позволит исключить переработку некондиционной руды, которая составляет в настоящее время до 10% от общего объема.

Формула изобретения

СПОСОБ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРОБОВАНИЯ РУД, основанный на облучение среды потоком квантов и регистрации характеристического излучения, отличающийся тем, что предварительно выбирают элементы, содержание которых коррелируют с определяемым элементом, дополнительно выбирают элементы, содержание которых в руде постоянно, после чего составляют пары элементов, для которых коэффициенты корреляционных зависимостей имеют разные знаки, или один из элементов пары характеризуется постоянным содержанием в руде, причем энергии регистрируемых линий характеристического рентгеновского излучения пары элементов близки друг к другу, а содержание определяемого элемента оценивают по отношению интенсивносте характеристического рентгеновского излучения выбранных пар элементов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3