Pierwszenstwo: Opublikowano: 15.VIII.1968 55695 KI. 42 1, 3/09 MKP GOln 23/02 CZYTELNIA jr^r^du Patentowego hlsfciij kecwwopi tj [mv Twórca wynalazku: dr inz. Bogdan Dziunikowski Wlasciciel patentu: Akademia Górniczo-Hutnicza (Instytut Techniki Ja¬ drowej), Kraków (Polska) Sonda do oznaczania zawartosci zelaza w piaskach zelazistych Przedmiotem wynalazku jest sonda do oznacza¬ nia zawartosci zelaza w piaskach zelazistych, po¬ wierzchniowo lub wglebnie, wykorzystujaca zja¬ wisko rozpuszczania lub oslabiania promieniowa¬ nia gamma, majaca zastosowanie w górnictwie rud zelaza, w szczególnosci przy eksploatacji pia¬ sków zelazistych, jak równiez w geologicznych pracach poszukiwawczych zlóz zelaza.Dotychczas oznaczenie zawartosci zelaza w pia¬ skach zelazistych wymaga pobierania prób piasku, które poddaje sie laboratoryjnej analizie chemicz¬ nej lub fizykochemicznej. Analiza taka trwa kilka godzin, co praktycznie uniemozliwia biezaca kon¬ trole prowadzenia robót eksploatacyjnych. Szybka kontrola zawartosci zelaza ma w praktyce górni¬ czej zasadnicze znaczenie w zwiazku z tym, ze piasek wzbogacony w zelazo wystepuje czesto w postaci nieregularnych gniazd w piasku zwyklym, przy czym na ogól nie istnieje mozliwosc wizual¬ nego odróznienia piasku wzbogaconego cd zwy¬ klego.Wady dotychczasowych metod usuwa sonda do oznaczenia zawartosci zelaza w piaskach zelazi¬ stych wedlug wynalazku, sluzaca do przeprowa¬ dzenia pomiaru bezposrednio w zlozach, której konstrukcja polega na wykorzystaniu zaleznosci miedzy ekwiwalentna liczba atomowa badanego materialu, a natezeniem wiazki promieniowania gamma rozproszonego w tym materiale. Zaleznosc ta wystepuje dzieki zjawisku absopcji fotoelek- 10 15 20 25 30 trycznej niskoenergetycznych kwantów gamma przez atomy pierwiastków a stosunkowo wysokiej liczbie atomowej, zawartych w piaskach zela¬ zistych.Sonda wedlug wynalazku jest uwidoczniona w przykladowym rozwiazaniu na rysunku, na któ¬ rym fig. la) przedstawia sonde powierzchniowa w przekroju pionowym, fig. Ib) — widok jej z gó¬ ry, a fig. 2 — standaryzator tej sondy w przekroju pionowym, fig. 3a) — sonde wglebna w przekroju pionowym, fig. 3b) — widok jej z góry, fig. 4a) — standaryzator tej sondy w przekroju pionowym, a fig. 4b) — standaryzator w widoku z góry.Sonda do oznaczania zawartosci zelaza w pia¬ skach zelazistych wedlug wynalazku, wykorzystu¬ jaca zaleznosc miedzy ekwiwalentna liczba atomo¬ wa badanego materialu, a natezeniem wiazki promieniowania gamma rozproszonego w tym ma¬ teriale, znajduje zastosowanie jako sonda po¬ wierzchniowa.Sonda powierzchniowa sklada sie z cylindrycz¬ nej szczelnej oslony 1, wewnatrz której jest umie¬ szczone centrycznie zródlo 2 promieniowania gam¬ ma, osloniete olowianym ekranem 3 (fig. la, b).Zródlem 2 jest na przyklad izotop 241 Am o ak¬ tywnosci okolo 20 mCi i energii promieniowania gamma rzedu 50 KeV. Z czterech stron zródla 2 sa umieszczone liczniki 4 promieniowania gamma, osadzone na odpowiednich izolatorach 5, przymo¬ cowanych do pokrywy 6. Umieszczony wewnatrz 5569555695 oslcny znany uklad elektronowy 7, przesyla im¬ pulsy z liczników 4 do aparatury rejestrujacej za pomoca kabla 8. Licznikami 4 promieniowania gamma moga byc na przyklad liczniki chlorowco¬ we Geigera-Mullera. Uklad 7 moze byc wyposazo¬ ny w przelacznik wielopozycyjriy dla zbierania impulsów z wybranego licznika 4. Jako rejestra¬ tora stosuje sie dowolny polowy przelicznik im¬ pulsów, zaopatrzony w zasilacz napiecia dla licz¬ ników 4.Ponadto, do pokrywy 6 jest przykrecony za po¬ moca gwintu 9 uchwyt 10, sluzacy do przenoszenia sondy w czasie pomiarów. W dolnej czesci oslony 1 sa umieszczone trzy wystajace belce 11 oraz element 12, sluzace do polaczenia sondy ze stan- flaryzatorem. Standaryzator stanowi pojemnik 13, wypelniony szczelnie materialem 14, rozpraszaja- cym-promieniowanie gamma (fig. 2).Moze nim byc Jbakelit, piasek z parafina, lub inny material lekki, niezmieniajacy z biegiem cza¬ su swych parametrów fizycznych, jak wilgotnosc, gestosc i inne. Pojemnik 13 zawiera oprócz mate¬ rialu 14, wyjmowany ekran olowiany 15, stano¬ wiacy dodatkowa oslone zródla 2. Dzieki temu nie ma potrzeby stosowania oddzielnego pojemni¬ ka na przechowanie zródla 2 po zakonczeniu po¬ miarów w terenie. Pojemnik 13 jest wyposazony w uchwyt 16 z wycieciami, sluzacymi do polacze¬ nia pojemnika ze sonda za pomoca bolców 11, wchodzacych w te wyciecia uchwytów 16.Odmiane urzadzenia wedlug wynalazku stanowi sonda wglebna wykorzystujaca zaleznosc miedzy ekwiwalentna liczba atomowa badanego materia¬ lu, a natezeniem wiazki promieniowania gamma, oslabionego w tym materiale. Sen da ta sklada sie z elementów 1 do 4 i 6 do 12 wymienionych przy opisie konstrukcji sondy powierzchniowej, a po¬ nadto zawiera masywne dno 17 w którym sa osa¬ dzone trzy rury 18, najlepiej z duraluminium, za¬ konczone ostrymi stezkami 19 (fig. 3a), b) ).W kazdej rurze 18 jest umieszczony chlorowcowy licznik 4 Geigera-Miillera. Do pokrywy 6 jest przykrecony za pomoca gwintu 9 uchwyt 10, slu¬ zacy do przenoszenia sondy, oraz do jej wciska¬ nia w badany piasek podczas pomiarów.Dwa belce 11 oraz element 12 sluza do polacze¬ nia sondy ze standaryzatorem. Pojemnik 13 stan- daryzatora ma ksztalt zblizony do trójkata z za¬ okraglonymi narozami (fig. 4). Standaryzator ten podobnie jak standaryzator sondy powierzchnio¬ wej, jest wypelniony materialem 14, absorbujacym czesciowo promieniowanie gamma, wychodzace ze zródla 2 do licznika 4. Material 14 zapobiega nad¬ miernej czestosci zliczen w czasie pomiaru standa¬ ryzacyjnego. Standaryzator ten wyposazony jest równiez w wyjmowany olowiany ekran 15, a do zaokraglonych narozy pojemnika 13 sa zamocowa¬ ne uchwyty 16 z wycieciami na belce 11 sondy.Przed przystapieniem do pomiarów ilosciowych sonde nalezy odpowiednio wycechowac. Cechowa¬ nie odbywa sie na osrodkach wzorcowych o zna¬ nych koncentracjach zelaza. Sonde powierzchnio¬ wa ustawia sie na wyrównanej powierzchni osrod¬ ka wzorcowego, natomiast sonde wglebna wciska sie tak, aby jej dolna powierzchnia, zawierajaca zródlo 2, dotykala powierzchni osrodka. Nastepnie 10 15 20 25 30 35 40 49 50 55 wlacza sie aparature rejestrujaca i zanotewuje sie jej wskazania, to znaczy liczbe impulsów docho¬ dzacych do rejestratora w jednostce czasu. Szereg tak przeprowadzonych pomiarów umozliwia usta¬ lenie szukanej zaleznosci pomiedzy wskazaniami sondy a koncentracja zelaza, oraz wykreslenie krzywej cechowania.Pomiar terenowy przeprowadza sie sonda we¬ dlug wynalazku w podobny sposób jak podczas cechowania. Sonde powierzchniowa ustawia sie na wyrównanej powierzchni piasku, a sonde wglebna wciska sie w badany piasek, który nalezy w razie potrzeby uprzednio spulchnic. Wynik po¬ miaru koncentracji zelaza uzyskuje sie za posred¬ nictwem rejestratora, który podaje czestosc zli¬ czen impulsów dochodzacych ze sondy. Czestosc zliczen jest proporcjonalna w przypadku sondy powierzchniowej do natezenia rozproszonego pro¬ mieniowania gamma, lub w przypadku sondy wglebnej do oslabionego promieniowania gamma w badanym osrodku. Liczba zarejestrowanych im¬ pulsów powinna wynosic co najmniej okolo 104, co wymaga czasu pomiaru 1 do 5 minut, zaleznie od koncentracji zelaza. Otrzymana czestosc zliczen interpretuje sie na zawartosc zelaza wedlug krzy¬ wej cechowania.W celu kontroli poprawnosci dzialania calej aparatury, oraz wyeliminowania bledów zwiaza¬ nych z ewentualnymi zmianami jej parametrów, nalezy przed i po kazdym pomiarze terenowym przeprowadzic pomiar kontrolny. Pomiar taki przeprowadza sie po przylaczeniu sendy do stan¬ daryzacyjnego bloku z którego usunieto olowiany ekran 15.Ostatecznym wynikiem pomiaru sondy wedlug wynalazku jest srednia koncentracja zelaza w ob¬ jetosci badanego osrodka o ksztalcie cylindra, srednicy okolo 10 cm i wysokosci okolo 5 cm dla sondy powierzchniowej, a dla sondy wglebnej o srednicy okolo 10 cm i wysokosci okolo 10 cm.Bezwzgledna dokladnosc oznaczenia koncentracji zelaza wynosi okolo ±2% Fe (±2 o).Sonda do oznaczania zawartosci zelaza w pia¬ skach zelazistych wedlug wynalazku umozliwia w terenie oznaczanie zelaza w piaskach w sposób szybki, bez koniecznosci pobierania próbek i bez potrzeby uzywania jakichkolwiek odczynników chemicznych. Ponadto sonda odznacza sie malymi gabarytami i jest latwa w obsludze. PL