Способ идентификации золотоносных геологических пород

 

Использование: поиск и разработка полезных ископаемых, более конкретно - выявление золотоносных геологических пород Сущность изобретения осуществляют нейтронно-активационный анализ образцов золотоносных пород по выявлению в низ содержания золота, для чего анализируют у-линии возбуждения золота и его сателлитов, в частности As, в области с аномально высоким сечением реакции элементов на нейтронах с заданной энергией Е Предлагается соответствующий нейтронно-активационный идентификатор 1 спф-лы, 2 зпф-лы, 1 ил.

(в) ЯЦ (1ц 2003082 (5Ц 5 G01N23 222

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам л,:;: ;, 1, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН,:

К ПАТЕНТУ (21) 92000501/25 (22) 14.1 0.92 (46) 15.11.93 Бюл. Ия 41-42 (76) Кириллов-Угрюмов Михаил Викторович; Новиков Игорь Кимович; Козловский Константин Иванович

{54) СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЗОЛОТОНОСНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПОРОД (57) Использование; поиск и разработка полезных ископаемых, более конкретно — выявление золотоносных геологических пород. Сущность изобретеэ ния: осуществляют нейтронно-активационный анализ образцов золотоносных пород по выявлению в низ содержания золота, для чего анализируют у-линии возбуждения золота и его сателлитов, в

75 частности As, в области с аномально высоким сечением реакции элементов на нейтронах с заданной энергией Е Предлагается соответствующий нейтронно-активационный идентификатор. 1 с.п.ф-лы, 2 зл.ф-лы, 1 ил.

2003082

Изобретение относится к нейтронно-акгиаационным методам анализа и может наиболее успешно использоваться для определения промышленно-пригодного содержания золота в геологических породах.

ripH активационном анализе ряд алеман ГОВ, так или иначе присутствующих В породе, Даат заxDBTHoe или Возбу>кденное у -излучение в шираком спектральном диапазона и для выделения на его фоне сигнала от искомого элемента, в частности от золота, В техника испОльзуют метод избиратель ного облуча, ия и регистрации (1), Известны, например, способы определ:,-, и :". Содержания золОта. в золотоносной

":Ão. >ne, отельно для t- =279 кои.

Ыз известных наиболее близким к заяв::- амому следует считать способ идентификэцил золотоносных геологических пород,,-,:., -".ас o которому образец породы облучак>3 потоком нейтронов с энергией

Е;;--.>,= Мэй, оагистрируют интенсивность

У -излУчениЯ с энеРгией Е у =-270 КЗВ изо Э П мара mAO, ьознлкающего в реакцли

jB7, .;197п)А, и по з:,ачению интенсивности судят о содар," enjjè золото Аи в Оороде u ee np«говность для разработки и добычи золота (4). В (1) приведено также устролство для реализации Вышеизложенного способа, Выбор энергии нсйтронов (Е,=2,5 МзВ) для облучения образцов породы и энергии регистрируемого возбужденного у-излучения (E у =279 КЗВ) применительно к золоту является перспективным сочетанием.

ОоаспечиВающим наиболее Вь сокую изби рательну о чувствительность нейтронно-активационного метода для Выявления золота в породах. Зто обусловлено высоким сечением р-;àêöèè нейтронов на золоте (о =887 и 64 мб) и уникальным соотношением сигнала к фону в сравнении с вариантами Облучения породы нейтронами других энергий, р частнОсти теплОВыми. Под ФОНОМ здесь подразумевается гамма-излучение, возбуждаемое при взаимодействии нейтронов с элементами, входящими помимо золота В состав золотоносной геологической породы. Соотношение сигнал/фон в данном случае может быть увеличено на два порядj(B.

Таким образом. интенсивность возоуждаемой гамма-линии с энергией Е у=279 кэВ

::: известном способе является индикатором содержания золота в геологической породе.

Однако, как установлено авторами, это обстоятельство не носит универсального характера для любых пород. Для ряда предположительно золотоносных пород отсутствие заметного сигнала на Е у=279 кэВ .еще не означает однозначно их непригодность для разработки и добычи золота, Сущность изобретения заключается в 0 устранении существующей неоднозначности.

Идентификация и определение содержания золота nAv в заявляемом способе также происходит по измерению центра тяжести и интенсивности у -линии возбужДаниЯ с знаРгиай Е у =279 кзВ, ПО Данным геологов существует 4-5 ocHOBHk4x видов золотоносных пород (руд) и около 122 подвидов, Заявляемый подход опирается на расчеты и измерения предельного порога min пд„обнаружения золота для каждого конкретного вида руды. Авторами установлено, что порог Обнаруженя золота для кварцевой арсанотропной руды достигает 5 10 r/ã.

8 соответствии с установленным номатИВНЫМ ПОРОГОМ СОДЕРжаНИЯ ЗОЛОта nAumln в породе дан:oro вида согласно предложению проводят сравнение фактически измеренного содержания золота пд с гп! и пороговым nA пд,, то делается вывод о пригодности золотоносноЙ породы для дальнейшей разработки и добычи из нее золота.

Если же nAuкению, предлагается проводить дополнительные измерения, суть которых сводится к следующему.

Предварительно выбирают один из доминиру ощих элементов из числа сопутству ощих золоту в анализируемой руде (так называемый элемент-сателлит) и дающий заметное у-излучение возбу>кдения Еу на

2 нейтронах с энергией En - 2,5 МЗВ, Устанавливают минимально-допустимое его

ИЮ содержание пс> соответствующее содержанию "îëîòà nA m ", Для образца породы, для которого было установлено условие

nA>. проводят дополнительное измеmn рениа лст по :-го у-излучению возбуждения с энергией Е у и сравнении его значения с 2 установленным значением пст ". Если а1п гп и пст<пс;, -o однозначно делается вывод о непригодности породы для разработки и добычи золота.

ЕСЛИ ПСт>ПСт" л ПрИ nAg

ПОРОДЫ, а ИМЕННО: Егс ПЕРЕВОДЯТ В ПОРОШкообразноа состояние. Облучают потоком

2003082

10 нейтронов с энергией Ел-2,5 МэВ, измеряют интенсивность (-излучения возбуждения с энергией E y .. вновь уствнавлива1от соответствующее значение содержания золота пА<. Если значение пАч дпя порошкообразного образца..выше nAU ", то делается вывод о пригодности исследуемой породы для дальнейшей разработки и добычи золота и наоборот — ее бесперспективности как руды для извлечения золота. если

min

ПА<<ПАО

Для кварцевой арсенотропной руды целесообразно использовать в качестве элемента-сателлита Аз с у-излучением возбуждения Е =304 кэВ на нейтронах облучения Ел=2,5 МэВ.

Необходимость повторных нейтронно-активационных измерений для образцов золотоносных геологических пород, осуществляемых для этих образцов в порошкообразном состоянии. и, как следствие, дающих значительный экономический эффект за счет возврата части породы для промышленного извлечения золота, когда прямые измерения известным способом да-. ют отрицательный результат, обусловлена внутренними структурными образованиями золотЪносных жилок в кварцевой арсенотропной породе. В породах данного вида золото по существу заключено в "трубчатый кожух" из железо-арсенид-серу содержащих материалов (иа 80% — FeAsS). Расчеты и анализ показывают, что такие структивные образования золота в породе приводят к локальной экранировке у-излучения возбуждения, тем больше повышая степень экранировки, чем меньше энергия возбуждения у-излучения.

Благодаря локальной внутренней экранировке )г -излучения возбуждения его интенсивность на линии Е у =279 кэВ в зоне детектирования (вне породы) может быть крайне. ослабленной, а то и вовсе ниже порога чувствительности детектирующей системы. Возникает ситуация, когда отсутствие сигнала у-излучения возбуждения еще не означает отсутствие самого золота. Авторами установлено, что наличие интенсивности у-излучения с энергией Е у =304 кэВ, являг ющейся сигналом Оту-излучения возбуждения As на нейтронах с энергией Е =-2,5 МэВ. может свидетельствовать О наличии золота в породе, хотя сигнал от у-излучения возбуждения самого золота меньше нормативно-минимального его значения в породе данного вида. Хотя бы потому, что As не

75 находится в условиях локальной внутренней экранировки и его заметное присутствие в породе может быть обусловлено его

55 ролью как доминирующего элемента-сателлита золота. Окончательно зто обстоятельство устанавливается повторными измерениями интенсивности у-излучения возбу>кденного изомефа золота в условиях устранения его локальной экранировки. Наиболее целесообразной формой снятия внутренней экранировки золота является разрушение жилочного "кожуха" путем перевода образца породы в порошкообразное состояние.

Заявленный подход идентификации золотоносных геологических пород может быть использован не только для пород кварцевого арсенопиритного вида, но и для пород других видов с вкраплениями золота в экранирующих его наведенное излучение

Оболочках в присутствии элементов-сателлитов, дающих заметное )> -излучение возбуждения От активирующего потока нейтронов заданной энергии, причем не обязательно с энергией нейтронов En=2,5 МэВ, В зависимости От конкретной с.лтуации мОжнО использовать различные сочетания.

На чертеже изобра>кен нейтронно-активационный идентификатор, реализующий заявленный подход к выявлению золотоносных геологических пород. На чертеже обозначецы: 1 — анализируемая порода; 2— порошок анализируемой породы; 3 первая транспортирующая линия; 4 — вторая транспортирующая линия; 5 — генератор нейтронов; 6 — детектор у -излучения; 7— спектрометрический тракт; 8 — специализированный интерфейс; 9 — устройство управления, обработки,,- отображения и накопления информации, 10 — блок управления технологическим процессом первой транспортиру ощей линии; 11 — система обогащения и добычи золота; 12 — система транспортировки в Отвал; 13 — измельчитель породы; 14 — блок управления техчологическим процессом второй транспортирующей линии.

Каждый из детектирующих модулей НИ содержит псследовател ь но соединен ные между собой детектор 6, спектрометрический тракт 7, специализированный интерфейс 8.

Модули I u II соединены через устройство управления, обработки, отображения и накопления информации 9 с блокам управления технологическими процессами первой транспортиру ощей линии 10 с четырьмя логическими выходами. Детектирующий Модуль III через устройство 9 соединен с блоком управления технологическими процессами второй транспортиру ощей линии 14. При этом оба блока управления тех2003082 и < min

25 пдву<.пдву

nAs

min пд <пд " пдз>пдз пдц>лд т!и

55 пдо<пдц " налагическими процессами электрически соединены с командными блоками исполнительных производственных узлов (на чертеже l å указаны) системы обогащения и добычи запата 11, системы транспортировки в отвал 12 и измельчителем руды 13.

Идентификатор работает следующим образом. Ега основа — бесконтактный нерззрушающий HGATpoHHo"àêòl;âàöèîèíèé метод, позволяющий выявить наличие золота в кварцевой арсенопиритной породе при

Гго содержании (концентрации) порядка

5 10 г/r, Дпя реализации метода идентификатор содержит три детекторных модуля (на чертеже I, !I, ill), каждый из которых сад=;ржит де:ектор1 -излучения б, спектраме рический тракт 7 и специализированный интерфейс 8, С помощью первой транспортируюгцей линии 3 анализируемая порода доставляется в зоне облучения нейтронным патокам, где в качестве нейтронного источника используется генератор нейтронов 5.

Пад действием маноэнергетических нейтронов с энергией Еп=2,5,МзВ нэ ядрах (э случае ега наличия в породе) проходит реакция (и, и ), результате чего образуется возбужденный изамер Ао с периодом

197 п полураспада 7,2 с, Распад возбужденного изомера -сопровождается испусканием уизлучения с энергией Е y =279 кэВ, Сечение реакции (887 ч- 64) мб. Гаммалиния золота используется для его идентификации во li u

IIl детектирующих модулях. В детектирующем модуле 1 регистрируется у-излучение возбужденного изамера As (элемента-са7 щ теллита), образующего в реакции

As (и, n ) Аз с T)hz=17 мс, Е1 =

=304 кэв.

Сечение реакции о 900 +. 50) мб.

Выбор As в качестве элемента-сателлита обусловлен тем, что золото, встречающееся в виде комков и дендритов с размерами золотин, колеблющихся от тысячных долей до нескольких миллиметров, тяготеет к арсенапириту (FeAsS) — 80%, кварцу (5 102) —,15%, пириту — 5%

Перемещаясь по первой транспортирующей линии анализируемая порода активируется нейтронным излучением генератора нейтронов 5, а затем анализируется детектирующим модулем 1, С выхода модуля 1 сигналы поступают нэ вход устройства управления, обработки, отображения и накопления информации 9, с выхода устройства 9 на вход блока управления технологическим процессом первой транспортирующей линии 10. В результате срабатывания блока 10 на его выходе аоявляется двойной логический сигнал. первая цифра в котором соответствует результату срабатывания модуля 1 (измеряющего концентрацию As), вторая цифра соответствует результату срабатывания модуля II (измеряющего концентрацию Au), Логический сигнал 1 соответствует случаю, когда измеренная концентрация рудного элемента (Au, As) превышает минимальную

„> min логический сигнал "0" соответствует случаю, когда

Образцы руды с пдву>пдву " (соответст-, вующие логические сигналы (11), (01) — см, чертеж) переходят в систему обогащения и добычи золота, минуя стадию анализа де тектирующим модулем, ill, В случае, когда на выходе блока 10 появляется логический сигнал (00) и порода отправляется в отвал.

При возникновении сигнала (10), соответствующего случаю, когда образцы руды отправляются в иэмельчитель

40. породы 13; попадают на вторую транспортирующую линию 4 и.зновь активируются нейтронами с Еп=2,5 МэВ. Возбужденное излучение в измельченной руде регистрируется детектирующим модулем III для выяв45 ления g -линии золота. На выходе блока управления технологическим и роцессом второй транспортирующей линии может формироваться либо логический сигнал (1), когда

50 либо логический сигнал (О), когда

В случае появления логического сигнала (1) с выхода блока 14 считается, что порода пригодна дли практического извлечения золота и отправляется в систему 11. в глучае

2003082 появления логического сигнала (О) на выходе блока 11 порода отправляется в отвал.

Энергетический диапазон нейтронов

Erl - 2,3-?,7 МэВ в принципе позволяет избежать значительного вклада фонового из- 5 лучения реакций типа (n, р) на компонентах руды в полезный сигнал от Ао. Сечение реакций (и, р) при En=-2,5 МэВ составляет единицы милибарн, в то время как для

Ел=14 МэВ увеличивается до сотен мили- 10 барн.

Изотопный анализ показывает, что при использовании реакции (n, n ) на золоте изза малого времени жизни изомера Ао фон в основном будет создаваться наиболее 15 близкими по периоду полураспада изомерами Pb (Т1/2=0,8 с), Pb (Т1/2=-1,12 ч), Ag (Т1/2=44,3 с), Ая (Т1/2=.39.2 с). При этом перекрывания фотопиков указанных радионуклидов с фотопиками Аи проис- 20 ходить не будет, но для уменьшения вклада комптоновских1 -квантов в реальном эксперименте необходима экспозиция облученных образцов с Ькс=4-5 с.

25 .Неупругае рассеяние быстрых нейтронов приводит к образованию в основном сверхкороткоживущих изотопов, распадающихся за времена порядка ядерных и талка очень ограниченное число реакций с эле- 30 ментами, как правило не входящими в состав руды, приводит к образованию секундных и часовых изотопов. Исходя из этих соображений можно отметить, чта ас35 его у-излучения, возникающего при облучении образца породы нейтронным потокам

40 с энергией Е„, по которой определяют содержание элемента — саттеллита и и если ега содержание меньше предварительно установленного значения и,, соатветстmin

С

Ll вующего пА"", та делают вывод а непригодности породы для дальнейшей разработки и добычи, а если n, > и ", то образец переводят в порошкообр-.=çíîå состояние, аблуча ат парашкаобразнblA обрг50 эец нейтронным потокам с энергией Е,, вновь измеряfoT интенсивность j - излучения с энергией Е, па которой определяют

) содержание золота и,,„сравнивают пол55 У < llll L >H lel l r- пд" "" ng„

rn ln пА„) пА,, To qend

1. СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЗОЛОТОНОСНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПОРОД, заключающийся в том, что образец породы облучают нейтронным потоком заданной энергии Е„регистрируют интенсивность уизлучения с энергией Е>, возникающего в результате реакции нейтронов с изотопам золота - 197, по значению интенсивности определяют содержание золота nAU в породе и при превышении полученного ""nàчения и над минимально допустимым

Аи для разработки и добычи содержанием в данной породе пА " делают вывод о пригодности породы для разработки и добычи, отличающийся тем, что в случае, если полученное из измерения в образце породы значение содержания золота пА„меньше п " то выбирают один из доминирующих

Arj из числа сопутствующих золоту в породе данного вида элемент-сателлит, да,ощий элементное > излучение Е" на нейтронах с

7 энергией Е, регистрируют интенсивность таточная радиоактивность облучаемай руды будег невысока.

На транспортерной линии. движущейся со скоростью около 1 м/с зкспрессный анализ спектров возбуждения образцов породы, находящихся в соответствующих ячейках ленты транспортера, происходит согласно вышеприведенной схеме между моментами активации.

Время активации и соответствующее время счета у И модуля порядка 5 с. Производительность установки 2-2,5 т/ч при скорости движения 1 м/c.

Таким образом, предложенный авторами подход позволяет принципиальна иначе решить проблему неоднозначности наличия или отсутствия золота в парадах, в KoTopb õ золото встречается в виде комков и дендриToB., создающих в нейтранна-активационном анализе эффект внутренней локальной эк ра н и ро в к и гамма-линий в азбу>кде ния.

Как следствие, изобретение позволяет запустить в производства па добыче золота породы, имеющие вероятность классификации па известному способу как непригодные для разработки и дабы я, (56) Авторское свидетельства СССР

¹ 1204031, кл. G 01 N 23/222, 1984, Патент Великобритании ¹ 2101304, кл. 6 01 И 23/222, 1983. заявка Франции (ф 2555750, кл. 6 01 К 23/222, 1985, РСТ 84!04393, кл. 8 01 К 23/222, 1984.

2003082

Составитель

Редактор Г.Берсенева Техред M.Моргентал . Корректор Н.Милюкова

Заказ 3230.Тираж Подписное

НПО" Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб„4/5

Производственно-издательский, комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тенсивность у - узлучения золота с энергией Е = 279 кзв. у

3. Способ по п.1 и 2, отличающийся тем, что для кварцевой арсенопиритной породы в качестве элемента - сателлита . 76 выбирают йз, а интенсивность у - излучения для него регистрируют при

Е „ = 304 кэВ,