RU2003082C1 - Способ идентификации золотоносных геологических пород - Google Patents

Abstract

Использование: поиск и разработка полезных ископаемых, более конкретно - вы вление золотоносных геологических пород Сущность изобретени  осуществл ют нейтронно-активационный анализ образцов золотоносных пород по вы влению в низ содержани  золота, дл  чего анализируют у-линии возбуждени  золота и его сателлитов, в частности As, в области с аномально высоким сечением реакции элементов на нейтронах с заданной энергией Е Предлагаетс  соответствующий нейтронно-активационный идентификатор 1 спф-лы, 2 зпф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к нейтронно-ак- гиаационным методам анализа и может наиболее успешно использоватьс  дл  определени  промышленно-пригодного содержани  золота в геологических породах.

При зкгивационном анализе РИД элементов , так или иначе присутствующих в породе, дзет захватное или возбужденное у-излучение в широком спектральном диапазоне м дл  выделени  на его фоне сигнала OJ искомого элемента, в частности от золо- тэ, в технике используют метод избирательного об учеми  и регистрации 1,

Известны, например, способы определени  содержани  золота в золотоносной tvjMjOAG, ;согда образец породы предлагаетс  потоком нейтронов с энергией t:,v4,5 ШВ 2 или в интервале ,5-3,0 М .; 3 о наведенное у -излучение рстист- pi.-1 cyjib избирательно дл  G у 279 кэВ.

Из мзиестных наиболее близким к за в- ..му еле/дует считать способ идентификации голоюносных геологических пород, согрело которому образец породы облуча- о. потоком нейтронов с энергией В;, --ЛЗ МэО, регистрируют интенсивность у - злучемил с энергией Е у 279 кзВ изо- мола iJ mAu, возникающего в реакции

;этЛф,п )197тАи

по значению интенсивности суд т о соу.йржаним золота пАи в породе и ее пригодность дл  разработки и добычи золота 4. В Л приведено также устройство дл  реализации вышеизложенного способа.

Выбор энергии нейтронов (Еп-2,5 МэВ) дл  облучени  образцов породы и энергии регистрируемого возбужденного у-излучени  ( кэВ) применительно к золоту  вл етс  перспективным сочетанием. обеспечивающим наиболее высокую избирательную чувствительность нейтронно-ак- тиаационного метода дл  вы влени  золота в породах. Это обусловлено высоким сече- пнем реакции нейтронов на золоте { о 887 ± 64 мб) и уникальным соотношением сигнала к фону в сравнении с вариантами облучени  породы нейтронами других энергий, р частности тепловыми. Под фоном здесь подразумеваетс  гамма-излучение, возбуждаемое при взаимодействии нейтронов с элементами, вход щими помимо золота в состав золотоносной геологической породы. Соотношение сигнал/фон в данном случае может быть увеличено на два пор дка .

Таким образом, интенсивность возбуждаемой гамма-линии с энергией Е кзВ известном способе  вл етс  индикатором

и

10

15

содержани  золота в геологической породе. Однако, как установлено авторами, это обсто тельство не носит универсального характера дл  любых пород. Дл  р да 5 предположительно золотоносных пород отсутствие заметного сигнала на кэВ еще не означает однозначно их непригодность дл  разработки и добычи золота. Сущность изобретени  заключаетс  в устранении существующей неоднозначности ,

Идентификаци  и определение содержани  золота лди в за вл емом способе также происходит по измерению центра т жести и интенсивности у-линии возбуждени  с энергией Еу 279 кэВ, По данным

геологов существует 4-5 основных видов золотоносных пород (руд) и около 122 подви2Q дов. За вл емый подход опираетс  на расчеты и измерени  предельного порога ПАит л обнаружени  золота дл  каждого кон- кротного вида руды. Авторами установлено, что порог обнаружен  золота дл  кварцевой

ос арсенотропной руды достигает 5 10 г/г. 8 соответствии с установленным нома- тивным порогом содержани  золота nAumin в породе данного вида согласно предложению провод т сравнение фактически изме20 ренного содержани  золота пди с пороговым пди1П|п. Если фактическое содержание иди , то делаетс  вывод о пригодности золотоносной породы дл  дальнейшей разработки и добычи из нее

ос золота.

О О.m i п

Если же , то согласно за вл емому предложению, предлагаетс  проводить дополнительные измерени , суть которых сводитс  к следующему. 4Q Предварительно выбирают один из доминирующих элементов из числа сопутствующих золоту в анализируемой руде (так называемый элемент-сателлит) и дающий заметное /-излучение возбуждени  Еу2 на

45 нейтронах с энергией Еп 2,5 МэВ, Устанавливают минимально-допустимое его содержание nctmm, соответствующее содержанию золота riAumin. Дл  образца породы, дл  которого было установлено условие

50 п провод т дополнительное измерение пет по jro у-излучению возбуждени  с энергией Еу и сравнении его значени  с установленным значением пстт. Если ncT ncimtn, TO однозначно делаетс  вывод о

55 непригодности породы дл  разработки и добычи золота.

Если пст псттш при пди пАит1п, то провод т дальнейшие операции с образцом породы, з именно: его перевод т в порошкообразное состо ние, облучают потоком

нейтронов с энергией ,5 МэВ, измер ют интенсивность v -излучени  возбуждени  с энергией Е у , вновь устанавливает соответствующее значение содержани  золота пди. Если значение пди дл  порошкообразного образца выше пди , то делаетс  вывод о пригодности исследуемой породы дл  дальнейшей разработки и добычи золота и наоборот - ее бесперспективности как руды дл  извлечени  золота, если

Дл  кварцевой арсенотропной руды целесообразно использовать в качестве элемента-сателлита As с у-излучением возбуждени  Е 304 кэВ на нейтронах облучени  ,5 МэВ.

Необходимость повторных нейтрон- но-активационных измерений дл  образцов золотоносных геологических пород, осуществл емых дл  этих образцов в порошкообразном состо нии, и, как следствие , дающих значительный экономический эффект за счет возврата части породы дл  промышленного извлечени  золота, когда пр мые измерени  известным способом дают отрицательный результат, обусловлена внутренними структурными образовани ми золотоносных жилок в кварцевой арсенотропной породе. В породах данного вида золото по существу заключено в трубчатый кожух из железо-арсенид-серу содержащих материалов (на 80% - FeAsS). Расчеты и анализ показывают, что такие структив- ные образовани  золота в породе привод т к локальной экранировке у-излучени  возбуждени , тем больше повыша  степень экранировки, чем меньше энерги  возбуждени  у-излучени .

Благодар  локальной внутренней экранировке у -излучени  возбуждени  его интенсивность на линии кэВ в зоне детектировани  (вне породы) может быть крайне ослабленной, а то и вовсе ниже порога чувствительности детектирующей системы . Возникает ситуаци , когда отсутствие сигнала у -излучени  возбуждени  еще не означает отсутствие самого золота. Авторами установлено, что наличие интенсивности у-излучени  с энергией Е у2 304 кэВ,  вл ющейс  сигналом от у-излучени  возбуждени  As на нейтронах с энергией ,5 МэВ, может свидетельствовать о наличии золота в породе, хот  сигнал от у-излучени  возбуждени  самого золота меньше нормативно-минимального его значени  е породе данного вида. Хот  бы потому, что As не находитс  в услови х локальной внутренней экранировки и его заметное присутствие в породе может быть обусловлено его

ролью как доминирующего элемента-сателлита золота. Окончательно это обсто тельство устанавливаетс  повторными измерени ми интенсивности у-излучени  5 возбужденного изомера золота в услови х устранени  его локальной экранировки. Наиболее целесообразной формой сн ти  внутренней экранировки золота  вл етс  разрушение жилочного кожуха путем пе0 ревода образца породы в порошкообразное состо ние.

За вленный подход идентификации золотоносных (оологических пород может быть использован не только дл  пород квар5 цевого арсенопиритного вида, ко и дл  пород других видов с вкраплени ми золота в экранирующих его наведенное излучение оболочках в присутстаии элементов-сателлитов , дающих заметное у -излучение воз0 буждени  от активирующего потока нейтронов заданной энергии, причем не об зательно с энергией нейтронов ,5 МэВ, В зависимости от конкретной ситуации можно использовать различные сочетани .

5 На чертеже изображен нейтронно-акти- вационный идентификатор, реализующий за вленный подход к вы влению золотоносных геологических пород. На чертеже обозначены: 1 - анализируема  порода; 2 0 порошок анализируемой породы; 3 - перва  транспортирующа  лини ; 4 - втора  транспортирующа  лини ; 5 - генератор нейтронов; б - детектор у -излучени ; 7 - спектрометрический тракт; 8 - специализи5 рованный интерфейс; 9 - устройство управлени , обработки, ,. отображени  и накоплени  информации; 10 - блок управлени  технологическим процессом первой транспортирующей линии; 11 - система

0 обогащени  и добычи золота; 12 - система транспортировки в отвал; 13-измельчитель породы; 14 - блок управлени  технологическим процессом второй транспортирующей линии.

5Каждый из детектирующих модулей НИ

содержит последовательно соединенные между собой детектор 6, спектрометрический тракт 7, специализированный интерфейс 8.

0 Модули I и II соединенны через устройство управлени , обработки, отображени  и накоплени  информации 9 с блоком управлени  технологическими процессами первой транспортирующей линии 10с четырьм 

5 логическими выходами. Детектирующий модуль III через устройство 9 соединен с блоком управлени  технологическими процессами второй транспортирующей линии 14. При этом оба блока управлени  техмологмческими процессами электрически соединены с командными блоками исполнительных производственных узлов (на чертеже ие указаны) системы обогащени  и добычи золота 11, системы транспортировки 8 отвал 12 и измельчителем руды 13.

Идентификатор работает следующим образом. Его основа - бесконтактный не- рззрушэющий нейтронно-активационный метод, позвол ющий вы вить наличие золота в кварцевой арсенопиритной породе при его содержании (концентрации) пор дка 5 10 г/г. Дл  реализации метода иденти- фикатор годержит три детекторных модул  (на черггже I, И, III), каждый из которых содержит детектор у-излучени  6, спектро- меiрическийтракт 7 и специализированный интерфейс 8. С помощью первой транспортирующей линии 3 анализируема  порода доставл етс  о зоне облучени  нейтронным потоком, где в качестве нейтронного источ- нмк-1 используетс  генератор нейтронов 5.

Под действием моноэнергетических нейтронов с энергией ,5.МэВ на  драх (о случае его наличи  в породе) проходит реакци  (п. п1), результате чего образуетс  возбужденный изомер тАи с периодом полураспада 7,2 с. Распад возбужденного изомера сопровождаетс  испусканием х излучени  с энергией Е у 279 кэВ. Сечение

реакции (887 ± 64) мб. Гаммалини  золота используетс  дл  его идентификации во I и III детектирующих модул х. В детектирующем модуле 1 регистрируетс  у-излучение возбужденного изомера As (элемента-сателлита ), образующего в реакции

л етс  двойной логический сигнал, перва  цифра в котором соответствует результату срабатывани  модул  1 (измер ющего концентрацию As), втора  цифра соответствует

результату срабатывани  модул  II (измер ющего концентрацию Аи). Логический сигнал 1 соответствует случаю, когда измеренна  концентраци  рудного элемента (Аи, As) превышает минимальную

n nmin,

логический сигнал О соответствует случаю , когда

n n

mln

Образцы руды с nAu nAumln (со отаетст- вующие логические сигналы (11), (01) - см, чертеж) переход т в систему обогащени  и добычи золота, мину  стадию анализа де тектирующим модулем III,

В случае, когда

25

mln

mln

на выходе блока 10 по вл етс  логический 30 сигнал (00) и порода отправл етс  в отвал.

При возникновении сигнала (10), соответствующего случаю, когда

35

min

mln

,75/

-ч 75т у

As V n ) DmAscTi/2 17MC, Ey

304 кэВ.

Сечение реакции ± 50) мб.

Выбор As в качестве элемента-сателлита обусловлен тем, что золото, встречающеес  в виде комков и дендритов с размерами золотин, колеблющихс  от тыс чных долей до нескольких миллиметров, т готеет к арсенопириту (FeAsS) - 80%, кварцу (SiOa) - 15%, пириту - 5%.

Перемеща сь по первой транспортирующей линии анализируема  порода активируетс  нейтронным излучением генератора нейтронов 5, а затем анализируетс  детектирующим модулем 1.

С выхода модул  1 сигналы поступают на вход устройства управлени , обработки, отображени  и накоплени  информации 9, с выхода устройства 9 на вход блока управлени  технологическим процессом первой транспортирующей линии 10. В результате срабатывани  блока 10 на его выходе по вобразцы руды отправл ютс  в измельчитель породы 13, попадают на вторую транспортирующую линию 4 и зновь активируютс  нейтронами с ,5 МэВ. Возбужденное излучение в измельченной руде регистрируетс  детектирующим модулем 1И дл  вы в- лени  у -линии золота. На выходе блока управлени  технологическим процессом второй транспортирующей линии может формироватьс  либо логический сигнал (1), когдэ

mln

либо логический сигнал (0), когда

ПАи ПАит П

В случае по влени  логического сигнала (1) с выхода блока 14 считаетс , что порода пригодна дл  практического извлечени  золота и отправл етс  в систему 11 в случае

по влени  логического сигнала (0) на выходе блока 11 порода отправл етс  в отвал.

Энергетический диапазон нейтронов En 2,3-2,7 МэВ в принципе позвол ет избежать значительного вклада фонового излучени  реакций типа (п, р) на компонентах руды в полезный сигнал от 197тАи. Сечение реакций (п, р) при ,5 МэВ составл ет единицы милибарн, в то врем  как дл  МэВ увеличиваетс  до сотен милибарн .

Изотопный анализ показывает, что при использовании реакции (п, п ) на золоте из- за малого времени жизни изомера 197mAu фон в основном будет создаватьс  наиболее близкими по периоду полураспада изомерами 207mPb (,8 с), (Tl/2-1,12 ч), 107mAg ЈTi/2 44,3 с), 109mAg (Ti/2-39.2 с). При этом перекрывани  фотопиков указанных радионуклидов с фотопиками 197mAu происходить не будет, но дл  уменьшени  вклада ксмптоновскиху-квантов в реальном эксперименте необходима экспозици  облученных образцов с с.

Неупругое рассе ние быстрых нейтронов приводит к образованию в основном сверхкороткоживущих изотопов, распадающихс  за времена пор дка  дерных и толеко очень ограниченное число реакций с элементами , как правило не вход щими в состав руды, приводит к образованию секундных и часовых изотопов. Исход  из этих соображений можно отметить, что осФормула изобретени 

Claims (1)

1. СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЗОЛОТОНОСНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПОРОД, заключающийс  в том, что образец породы облучают нейтронным потоком заданной энергии Еп, регистрируют интенсивность у- излучени  с энергией Е , возникающего э результате реакции нейтронов с изотопом золота - 197, по значению интенсивности определ ют содержание золота пДи в породе и при превышении полученного значени  rtAu над минимально допустимым дл  разработки и добычи содержанием в данной породе пДцП делают вывод о пригодности породы дл  разработки и добычи, отличающийс  тем, что в случае, если полученное из измерени  в образце породы значение содержани  золота nAu меньше nJJu. то выбирают один из доминирующих из числа сопутствующих золоту в породе данного вида элемент-сателлит, дающий элементное у излучение Е на нейтронах с энергией Еп, регистрируют интенсивность

таточна  радиоактивности облучаемой руды будет невысока

На транспортерной линии, движущейс  со скоростью около 1 м/с экспрессный анализ спектров возбуждени  образцов породы , наход щихс  в соответствующих  чейках ленты транспортера, происходит согласно вышеприведенной схеме между моментами активации.

Врем  активации и соответствующее врем  счета у Н модул  пор дка 5 с. Производительность установки 2-2,5 т/ч при скорости движени  1 м/с.

Тйким образом, предложенный авторами подход позвол ет принципиально иначе решить пробпему неоднозначности наличи  или отсутстви  золота е породах, з которых золото встречаетс  в виде комков и дендри- тов. создающих в нсйтронно-активационном анализе эффект внутренней локальной экранировки гамма-линий возбуждени . Как следствие, изобретение позвол ет запустить в производство по добыче золота породы, имеющие веро тность кпэссификации по известному способу как непригодные дл  разработки и добычи

(58) Авторское свидетельство СССР № 1204031, кл. G01 N23/222, 1984, Патент Великобритании №2101304, кл. G01 N23/222, 1983.

За вка Франции № 2555750, кл G01 N23/222, 1985

РСТ 84/04393, кл, G 01 Н 23/222, 1984.

егоу-излучени , возникающего при облучении образца породы нейтронным потоком с энергией Еп, но которой определ ют содержание элемента - саттеллита пст и если его содержание меньше предварительно

установленного значени  п

min

соответствующего Пд, , то делают вывод о непригодности породы дпи да/ьнейшей

разработки и добычи, а если пст п™т п, то образец перевод т в порошкообразное состо ние , облучают порошкообразный обра- 0 зец нейтронным потоком с энергией Еп, вновь измер ют интенсивность у - излучени  с энергией Е по КОТОРОЙ определ ют содержание золота пДи сравнивают пол ученное значение пДи с Пд и, если

i пДи пдип, то делают вывод о пригодности

породы дчч разработки и дЬбычи зопота.

2 Способ по п.1, сличающийс  тем, что образец облучают потоком нейтронов с энергией Еп - 2,5 Мэв и регистрируют нитеисмвность у - узлучени  золота с энер-породы в качестве элемента - сателлита

гией Еу 279 кэв.выбирают As, а интенсивность у - излуче3 . Способ по п.1 и 2, отличающийс ни  дл  него регистрируют при

тем, что дл  кварцевой арсенопиритнойЕ 304кэВ.

а

Of