Способ абсорбционного рентгеновского анализа руд

 

Изобретение относится к ядернофизическим методам анализа вещества и может быть использовано на предприятиях по переработке минерального сырья. Целью изобретения является повьшение точности определения за счет учета влияния поверхностной плотности руды и непостоянства вещественного состава наполнителя на результаты анализа руды на содержание определяемого элемента. Предложенный способ анализа включает просвечивание исследуемого слоя руды у-излучением трех различных знергий, две из которых близки по значению и лежат по обе стороны К-края поглощения определяемого элемента. Для достижения цели третья энергия выбирается в области, где доминирующим процессом взаимодействия является Комптон-зффект. Интенсивности потоков --и-излучения по крайней мере одного источника измеряют до и после прохождения исследуемогй слоя руды. Пользуясь квазистабильностью вида зависимости массовых коэффициентов Комптон-эффекта от энергии v-квантов для компонентов наполнителя , находят отношение массовых коэффициентов фотопоглощения для энергий , близких к К-краю поглощения определяемого элемента. По найденному отношению судят о концентрации определяемого элемента в руде, 3 табл. i (Л С О1 00 оо о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ау4 С 01 И 2306

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3986532/22-25 (22) 10.12.85 (46) 07.06.87. Бюл. Р 21 (71) Среднеазиатский научно-исследовательский и проектный институт цветной металлургии .(72) Г.С. Данилов, P.Ô. Фазылов, М.Г. Зайцев, Н.В. Мартынов и А.А.Чуриков (53) 539.1.03./06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 444970, кл. G 01 N 23/223, 1971.

Авторское свидетельство СССР

У 393654, кл. G 01 N 23/06, 1966. (54) СПОСОБ АБСОРБЦИОННОГО РЕНТГЕНОВСКОГО АНАПИЗА РУД (57) Изобретение относится к ядернофизическим методам анализа вещества и может быть использовано на предприятиях по переработке минерального сырья. Целью изобретения является повышение точности определения за счет учета влияния поверхностной плотности руды и непостоянства вещественно„„SU „„1315880. А 1

ro состава наполнителя на результаты анализа руды на содержание определяемого элемента. Предложенный способ анализа включает просвечивание исследуемого слоя руды у-излучением трех различных энергий, две из которых близки по значению и лежат по обе стороны К-края поглощения определяемого элемента. Для достижения цели третья энергия выбирается в области, где доминирующим процессом взаимодействия является Комптон-эффект. Интенсивности потоков g-излучения по крайней мере одного источника измеряют до и после прохождения исследуемогО слоя руды. Пользуясь квазистабильностью вида зависимости массовых коэффициентов Комптон-эффекта от энергии 1. †квант для компонентов наполнителя, находят отношение массовых коэффициентов фотопоглощения для энер. гий, близких к К-краю поглощения определяемого элемента. По найденному отношению судят о концентрации определяемого элемента в руде. 3 табл.

1315880

Изобретение относится к ядернофизическим методам анализа вещества и может быть использовано на предприятиях по переработке минерального сырья. 5

Цель изобретения — повышение точности определения за счет учета влияния поверхностной плотности исследуемого слоя руды и непостоянства вещественного состава наполнителя на

Ю результаты анализа.

Способ осуществляется следующим образом.

Исследуемый слой плотностью 9 и толщиной 2 просвечивается тремя пуч ками гамма-излучения с энергиями Е„, Е, Е, значения которых удовлетворяют условию:

E„c Е (Е «Е > (1,022 ИэВ, (l) t 20 где Š— энергия К-края поглощения определяемого элемента.

Например, для определения вольфрама энергия К-края поглощения Е =

= 69,5 кэВ, условию (I) удовлетворяют энергии линий Е = 60 кэВ (Am)

Е = 88 кэВ (Cd) и Е3 = 661 кэВ (737 С )

Источники 3 Cs, 4"Am и P3Cd размещены в узком коллимационном канале д» коллиматора источников. Спектральные интенсинности в интервалах энергий, соответствующих фотопикам линий 60;

88, и 661 кэВ в неослабленном пучке и в пучке, прошедшем сквозь слой анализируемого материала, измеряются q

3S помощью сцинтилляционного детектора, размещенного в коллиматоре. Сцинтил-, ляционный детектор состоит из кристалла NaI(T1) размерами 30х20 мм и

ФЭУ-35.

В каналах спектрометра, соответствующих положению фотопиков линий

60 и 88 кэВ, производится счет импульсов (N„, N ):и счет в пике некоге- „ рентного рассеяния 661 кэВ (N3) за интервал времени gt.

При этом для линий 60 и 88 кэВ в измеренный счет вводятся поправки, учитывающие вклад комптоновской ветви аппаратурного спектра линии

661 кэВ .

Ф аз 1 »а 1 1 азу »з ( где N„, N< — скорректированное значение числа импульсов; а,, а3 — спектральные..коэффициен- ты, предварительно опре- . деленные по аппаратурному спектру линии

661 кэВ, измеренному в отсутствии источников

24. Am о 9 СА

Бз N pe а аз

3 1 зл Я где N — счет в фотопике линии

Э

661 кэВ;

Н,и Б — счета на комптоновской ветви аппаратурного спектра линии 661 кэВ в каналах спектрометра, соответствующих положению фотопиков линии

60 кэВ и 88 кэВ.

Форма аппаратурного спектра жестких гамма-линий при измерении в идеальной геометрии узкого пучка не зависит от свойств образца, а определя,ется лишь параметрами измерительной, системы.

Производятся также измерения интенсивности потоков излучения трех энергий до прохождения исследуемого слоя руды.

В качестве анализируемых образцов используются цементные бруски с известным содержанием трехокиси вольфрама, изменяющимся от 0,1 до 3,5Х, и поверхностной плотностью, колеблющейся в пределах 8,8-12,0 г/см .

Для основных породообразующих элементов определяют аналитический параметр 4, пропорциональный отношению массовых коэффициентов фотопоглощения для энергий справа и слева от

К-края поглощения определяемого элемента, который служит мерой концентрации С этого элемента.

Учитывая, что ослабление линии с энергией Е3 происходит только за счет

Комптон-эффекта, для интенсивностей каждой из трех линий в пучках, вышедших из слоя, получают

1< = 1о exP). 0 Е„+ 1 РЕ,) 1:<3)

1g. = отехР1, ((РЕ + Pp ) p >)

13 Ipy exp I (1к Е р.Ы)) где Ip„ Ip7, Ip3 HHTBHCHBHOCTH дой линии в неослабленных пучках;

»и и » — массовые коэффиФ

Е Е циенты фотопоглощения при энергиях E и Е ; — полный массовыйкоЕ эффициент ослабления при энергии Е,.

1315880

Из этой системы находят отношение массовых коэффициентов поглощения

1з

1n ——

Тоь

1г

1n — — — р

I рг с

Ф " 2

Е1

1n - - — k 1n

I I)

01

1оэ где к к Е1 " И 10

k = — — = const р = †-- const, и ез Е

Отношения массовых коэффициентов

Комптон-эффекта р- и р при энерK

1 г гиях Е и Е к полному массовому ко1 2 эффициенту ослабления при энергии

Е не зависят от вещественного соста3 ва исследуемого материала.

Чувствительность аналитического параметра Ы к вольфраму и устойчивость к изменению вещественного состава рудовмещающих пород иллюстрируется табл. 1 и 2.

В табл. 1 рассчитаны значения паPGMeTpB O(Для ОснОВНЫХ ЛитологичЕс ких разновидностей вмещающих пород, в табл. 2 — для карбонатной породы с различным содержанием вольфрама или некоторых мешающих элементов.

Устойчивость аналитического параметра а оценивается измерением на образцах горных пород различных вещественного состава и поверхностной плотности, не содержащих вольфрама.

Результаты эксперНментальной проверки способа для цемента приведены

35 в табл. 3. Здесь же даны теоретические значения параметра Ы, рассчитанные по известному вещественному составу образцов. В качестве cL для экспериментальных данных принято среднее значение al по образцам горных пород, не содержащим вольфрама, (мрамор, гранит, глинистый сланец, где с о = о с = 0,292), для теоретических — расчетные значения Ы для

r карбонатной породы из табл. 1.

Данные табл. 3 свидетельствуют об устойчивости показаний предлагаемого способа к изменению вещественного состава и поверхностной плотности анализируемых образцов. Экспериментальная чувствительность способа совпадает с ее теоретической оценкой.

Способ абсорбционного рентгеновского анализа руд, заключающийся в

Формула изобретения

+Eг

?г

1n — ——

?or

P 1п ---.

Iy

1оь

К 1n - I o>

1n — ——

1о1

I где иф, р

E„ ег массовые коэффициенты фотопоглощения рудой г,— квантов с энерги ями Е„ и Е, причем Е, с Е «ЕЗ квазистабильные

КИР для основных породообразующих элементов отношения массовых коэффициентов Комптонэффекта при энергиях Еи и Е2 к полному массовому коэффициенту ослабления для у— квантов энергии

Е интенсивности пучков у-излучения с энергиями Е, Е2, Е после прохож9 дения слоя руды, то же, до прохождения слоя руды, по которому судят о концентрации определяемого элемента в руде, г 3

I0 9 ог o3 просвечивании исследуемого слоя руды г-излучением трех различных энергий, значения двух из которых близки,к энергии К-края поглощения определяемого элемента и расположены по разные стороны от него, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности определения за счет учета влияния поверхностной плотности руды и непостоянства вещественного состава наполнителя на результаты анализа, значение третьей энергии выбирают в области, где доминирующим процессом взаимодействия является Комптон-эффект, по значениям интенсивностей потоков г -излучения, измеренных до и после прохождения исследуемого слоя руды, определяют отношение массовых коэффициентов фотопоглощения для пучков излучения с энергией справа и слева oi энергии К-края поглощения определяемого элемента по формуле

1315880

Таблица 1

Энергия линии

Окислы

ГлинисИзверженные

Песчаные

60 кэВ 88 кэВ

Карбонатные тые

5,50

15,34 15,40

4,77

А1 0

Ре оз

0,81

4,02

3,08

0,54

1,07

3,80 2,45

0,30

Fe0

3,49

2,44

7,89

Mg0

1,16

Са0

5 08 3,11

42,57

5,50

0,05

0,45

3,84 1,30

11аго

0,33

3,24

1,31

3,13

К20

41,54

2,63

5,03

0„!О

С02

0,77

1,63

1,15

5,00

НО

Ф ьо кэв ф ВВ кэв

О, 124 О, 114

0,0845 0,148

0,315

0,316 0,318

0,311

Таблица 2

Ф 99 кэ см /г

4/<" о

Состав

Карбонат-ные породы 0,148

О, 047 0,315

Тоже с

10% Ге

0,229

О, 074 0,323 с 40X Fe 0,473 с 10% Си 0261

О, 156

0,086

0,330

0,322

0,186 0,060

0,388 0,114 с 1% Мо

0,323 с 5% Мо с 2% Sn

0,337

0,331

0,341

0,272

0,090

0,262 с 10% Sn О 768

Состав пород по литотипам, %

60,99 60,41 78,78

0,0395 0,0360 0Ä0263 0,0466

0,064 0,020

0 053 0,016, 0,676 0,255

0,750 0,250

0,046 0,0136

0,306 0,097

0,039 0,011

0,288 0,090

0,012 0,0035

0,013 0,004

1,025

1,048

1,022

1,025

1,070

1,051

1,082

1315880

Продолжение табл.2

1,114 с 0,1X W 0,151 0,053 . 0,351

0,077 0,472 1,498 с 0,5X W 0,163 с 2,0X W 0,209 0,1687 0,804 2,552

Таблица 3

Свойства цемента

Теория рР, С@О г/см2 Ж

«/«о

« /«о

11,9

2,92

3,48

2,77

1,14

1,13

0,17

9,2

1,25

1,25

0,3

9,5

1,55

l,45

10,3 0,71

8,8

1,81

1,84

1,16

0,616

2,17

2,10

1,74

ll,7

9,7

l,O9

1,07

О, 314

0,1

Составитель В. Простакова

Редактор П. Гереши Техред М.Ходанич Корректор В. Бутяга

Заказ 2354 /46 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0,813

0,332

0,365

0,425

0,530

0,919

0,360

0,393

0,489

0,581

0,684

0,343