Способ экспрессного обнаружения высококачественного кварцевого сырья



Способ экспрессного обнаружения высококачественного кварцевого сырья
Способ экспрессного обнаружения высококачественного кварцевого сырья
Способ экспрессного обнаружения высококачественного кварцевого сырья
Способ экспрессного обнаружения высококачественного кварцевого сырья
Способ экспрессного обнаружения высококачественного кварцевого сырья

 


Владельцы патента RU 2432569:

Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области геологии, разработки и использования месторождений полезных ископаемых. Способ экспрессного обнаружения высококачественного кварцевого сырья включает отбор монофракций кварца, замер интенсивности его термостимулированной люминесценции (ТСЛ) с последующим суждением о дефектности структуры. Отобранную монофракцию кварца нагревают от комнатной температуры до 500°С без предварительного облучения и по наличию термостимулированной люминесценции (ТСЛ) в интервале 350-500°С и по ее преобладанию над интенсивностью люминесценции в интервале 20-320°С оценивают дефектность структуры и выявляют высококачественное кварцевое сырье. Технический результат - повышение надежности обнаружения особо чистого кварца. 5 ил.

 

Изобретение относится к области геологии, разработки и использования месторождений полезных ископаемых и может быть использовано на ранних этапах геологоразведочных работ для предварительной оценки качества кварцевого сырья и экспрессного обнаружения особо чистого кварца.

Важнейшими качественными показателями кварцевого сырья, пригодного для получения высокочистых кварцевых концентратов, являются содержание элементов-примесей и коэффициент светопропускания. Мировой рынок предъявляет высокие требования к качеству кварцевых концентратов. В то же время пока не разработано оценочных параметров для исходного природного кварца, пригодного для получения концентратов высокой химической чистоты. Проблема состоит в том, что для их разработки необходима информация о типах и содержании структурных примесей в кварце. Известно, что кварц характеризуется большим разнообразием структурных примесей или примесных дефектов (Al, Ge, Ti, ионы щелочных металлов, гидроксильные группировки и др.) и собственных дефектов. Изучению структурного несовершенства кварца с помощью спектроскопических методов, включая люминесцентные, посвящено немалое количество работ таких исследователей как В.Балицкий, С.Вотяков, М.Самойлович, Л.Силинь, А.Таращан, А.Трухин, И.Матросов, Ю.Погорелов и др. Известен способ поиска и оценки месторождений особочистого кварца люминесцентными методами, включающий отбор образцов кварца из исследуемых жил или объектов, установление в них примесей люминесцирующих минералов, определение в отобранных образцах содержаний и характера распределения люминесцирующих минералов, по которым судят о чистоте кварца (Бушев А.Г. и др. "Поиск и оценка месторождений горного хрусталя и сверхчистого кварца люминесцентными методами". Методические рекомендации N 98, Москва, ВИМС, 1995, с.24). Недостатком данного способа является то, что он эффективен только для выявления минеральных примесей, но не структурных. Известен способ поиска месторождений особочистого кварца, заключающийся в том, что проводят отбор мономинеральных образцов кварца, подвергают их термической обработке, облучают гамма-квантами дозой, переводящей изоморфный алюминий в парамагнитное состояние, измеряют методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) концентрации структурных алюминиевых центров в отобранных образцах и по их значениям ниже значения концентрации, установленной из технических требований к особочистому кварцу, судят о наличии особочистого кварца (Раков Л.Т. и др. "Новый метод оценки качества кварцевого сырья". Разведка и охрана недр, 1993, N 7, с.36-38). Недостатком известного способа является то, что он включает ряд сложных операций: облучение образцов кварца гамма-квантами, измерение методом ЭПР концентраций структурных алюминиевых центров, высокотемпературную обработку образцов и значительные затраты исследуемого материала. Известен способ поиска месторождений особочистого кварца, включающий отбор мономинеральных образцов кварца по разведочной сети, измерение в них концентрации лития спектральным количественным методом. О наличии месторождения особочистого кварца судят по концентрациям лития в исследуемых образцах менее 0,5 г/т. (Патент РФ №2145105, опубл. 27.01.2000, G01V 9/00). Авторами данного способа экспериментально установлена закономерность, заключающаяся в том, что в кварцах пегматитовых и кварцевых жил концентрация лития уменьшается с уменьшением содержания в кварце структурной примеси алюминия. Концентрация лития 0,5 г/т отвечает содержанию в кварце структурного алюминия 20 г/т, соответствующему максимальному допустимому загрязнению этой примесью особочистого кварца. Недостатком данного изобретения является недоучет других структурных примесей, как, например, Na+, который, как и Li, располагается в структурных каналах кварца, и с которым также ассоциирована алюминиевая примесь. Так, например, кварц, синтезированный из Na-содержащих растворов, может не иметь Li, но Аl в нем будет достаточно. Наиболее близким по технической сущности является люминесцентный способ исследования структурного несовершенства кварца, заключающийся в том, что отбирают монофракции кварца, подвергают их рентгеновскому облучению при низких температурах (77°К), затем, нагревая до 170°К, регистрируют пики ТСЛ (термостимулированной люминесценции) 135 и 165°К и по их значению оценивают качество кварца. Низко дефектному кварцу соответствуют низкие отношения этих пиков (вплоть до 0) и в целом низкая запасенная светосумма (Вотяков С.Л., Крохалев В.Я., Пуртов В.К., Краснобаев А.А. Люминесцентный анализ структурного несовершенства кварца // Екатеринбург: УИФ "Наука", 1993. - с.33 - прототип). Недостатком известного способа является необходимость постоянного использования низкотемпературного рентгеновского возбуждения, получение низкотемпературных пиков ТСЛ, что связано с наличием специального вакуумного криостата и рентгеновского аппарата. Другим недостатком является тот факт, что не учтена роль собственных дефектов в кварце (возбужденные кислородные состояния), которые могут интенсивно проявляться в люминесценции особо чистого кварца.

Задачей настоящего изобретения является разработка экспрессного способа обнаружения высококачественного кварцевого сырья с целью снижения себестоимости, повышения экспрессности и надежности предварительной оценки качества кварцевого сырья и выявления особо чистого кварца.

Поставленная задача решается тем, способ экспрессного обнаружения высококачественного кварцевого сырья, включающий отбор монофракций кварца, замер интенсивности его термостимулированной люминесценции (ТСЛ) с последующим суждением о дефектности структуры, но в отличие от прототипа отобранную монофракцию кварца нагревают от комнатной температуры, до 500°С без предварительного облучения и по наличию термостимулированной люминесценции (ТСЛ) в интервале 350-500°С и по ее преобладанию над интенсивностью люминесценции в интервале 20-320°С оценивают дефектность структуры и выявляют высококачественное кварцевое сырье. Выбор температурного интервала обусловлен тем, что именно в этом диапазоне по интегральному термовысвечиванию можно оценить долю участия примесных и собственных дефектов в люминесценции кварца. Отношение их концентраций отражает степень чистоты кварцевого сырья, поскольку структурная примесь будет препятствовать проявлению собственной люминесценции (Силин А.Р., Трухин А.Н. Точечные дефекты и элементарные возбуждения в кристаллическом и стеклообразном SiO2. Рига: Зинатне, 1985, 244 с.). Ранее установлено, что в кварце ТСЛ в диапазоне 20-320°С связана с наличием примесных ионов, выступающих в роли активаторов и соактиваторов люминесценции (Ge, Al, Li, Na) (Погорелов Ю.Л., Матросов И.И., Машковцев Р.И. Изучение радиационных дефектов в кварце, наведенных α-частицами, методом ЭПР и термолюминесценции // Изв. вузов. Физика, 1979, №2, c.110-112; Погорелов Ю.Л., Машковцев Р.И., Таращан А.Н. Роль некоторых парамагнитных дефектов в процессах термовысвечивания природного кварца // ЖПС, т.XXXIV, вып.6, - с.1084-1087). Вакансии кислорода и дефектные кремнекислородные тетраэдры выступают в роли глубоких электронных ловушек (собственные дефекты). Они ответственны за ТСЛ в диапазоне 350-500°С. Авторами предлагаемого изобретения экспериментально установлена закономерность, заключающаяся в том, что в кварце, перспективном для получения концентратов высокой химической чистоты, доля собственной люминесценции значительно выше доли участия люминесценции примесных дефектов, что фиксируется по абсолютному преобладанию интенсивности высвечивания в высокотемпературном диапазоне 350-500°С над свечением в более низкотемпературном интервале (часто при полном отсутствии ТСЛ в температурном интервале 20-320°С, либо при более слабой ее интенсивности). Поэтому о качестве кварцевого сырья предлагается судить по преобладанию высокотемпературной ТСЛ 350-500°С (люминесценции собственных дефектов) над интенсивностью ТСЛ примесных дефектов в температурном интервале 20-320°С. На фиг.1 и 2 представлены кривые ТСЛ кварца из кварцитов Урда-Гарганской площади (Восточные Саяны). На фиг.1 изображены кривые ТСЛ кварца, имеющего повышенные концентрации структурных примесей Al, Ge, Ti, Li, Na (1, 2, 3), на фиг.2 изображены кривые ТСЛ особо чистого кварца, пригодного для приготовления концентратов высокого качества (4, 5, 6). Ниже приведены примеры конкретного осуществления изобретения.

Пример 1.

Отобрано шесть мономинеральных проб кварца по 10 мг из кварцитов Урда-Гарганской площади (Восточные Саяны). Получены кривые термовысвечивания (ТСЛ) в температурном интервале 20-500°С для каждого образца (фиг.1). По абсолютному преобладанию высокотемпературной ТСЛ с максимумами в интервале температур 350-500°С над интенсивностью люминесценции в интервале 20-320°С у кварца, для которого получены кривые ТСЛ под №№4, 5, 6 оцениваем данное кварцевое сырье как высококачественное, пригодное для производства особо чистых кварцевых концентратов (фиг.2). По интенсивности термовысвечивания в температурном интервале 20-350°С, намного превышающей ТСЛ в интервале 350-500°С (что свидетельствует о значительной доле структурной примеси) у образцов кварца под №№1, 2, 3, оцениваем рассматриваемое кварцевое сырье под №№1, 2, 3 как неперспективное на получение высококачественного концентрата (фиг.1, кривые 1, 2, 3). Известно, что Гарганский кварценосный район выделен геологами в качестве перспективного по совокупности минерагенических факторов и прямых признаков кварцевой минерализации. Наиболее чистые разности мономинеральных кварцевых пород названы суперкварцитами (Спиридонов A.M., Непомнящих А.И., Воробьев Е.И. Суперкварциты Восточного Саяна как новый источник сверхчистых кварцевых материалов // Металлы Сибири - Тезисы конференции, Иркутск, СО РАН, 1999). В примере №1 этот чистый материал фиксируется по преобладающей ТСЛ в интервале температур 350-500°С (кривые 4, 5, 6). В то же время геологами отмечается некоторая неоднородность качественных характеристик кварца Гарганского блока, что нашло отражение в примере 1 (кривые 1, 2, 3).

Пример 2

Отобрано 7 мономинеральных проб кварца по 10 мг из кварцитов Верхнеокинской площади (Восточные Саяны, Гарганский кварценосный район) - проявление «Семерка». Получены кривые термовысвечивания (ТСЛ) в температурном интервале 20-500°С для каждого образца (фиг.3).

По абсолютному преобладанию высокотемпературной ТСЛ с максимумами в интервале температур 350-500°С над интенсивностью люминесценции в интервале 20-320°С оцениваем исследуемое кварцевое сырье как высококачественное, пригодное для производства особо чистых кварцевых концентратов. Действительно, Гарганский кварценосный район выделен геологами в качестве перспективного по совокупности минерагенических факторов и прямых признаков кварцевой минерализации. Наиболее чистые разности мономинеральных кварцевых пород названы суперкварцитами (Спиридонов A.M., Непомнящих А.И., Воробьев Е.И. Суперкварциты Восточного Саяна как новый источник сверхчистых кварцевых материалов // Металлы Сибири - Тезисы конференции, Иркутск, СО РАН, 1999). В примере №2 этот чистый материал фиксируется по преобладающей ТСЛ в интервале температур 350-500°С.

Пример 3

Отобрано четыре мономинеральных пробы кварца по 10 мг из кварцитов Урда-Гарганской площади (Восточные Саяны) - проявление «МТП». Получены кривые термовысвечивания (ТСЛ) в температурном интервале 20-500°С для каждого образца (фиг.4). По абсолютному преобладанию высокотемпературной ТСЛ с максимумами в интервале температур 350-500°С над интенсивностью люминесценции в интервале 20-320°С оцениваем исследуемое кварцевое сырье данного участка как высококачественное, пригодное для производства особо чистых кварцевых концентратов. Действительно, Гарганский кварценосный район выделен геологами в качестве перспективного по совокупности минерагенических факторов и прямых признаков кварцевой минерализации. Наиболее чистые разности мономинеральных кварцевых пород названы суперкварцитами (Спиридонов A.M., Непомнящих А.И., Воробьев Е.И. Суперкварциты Восточного Саяна как новый источник сверхчистых кварцевых материалов // Металлы Сибири - Тезисы конференции, Иркутск, СО РАН, 1999). В примере №3 этот чистый материал фиксируется по преобладающей ТСЛ в интервале температур 350-500°С.

Пример 4

Отобрано две мономинеральных пробы кварца по 10 мг из кварцитов Урда-Гарганской площади (Восточные Саяны) - проявление «МТП». Получены кривые термовысвечивания (ТСЛ) в температурном интервале 20-500°С для каждого образца (фиг.5). По интенсивности термовысвечивания в температурном интервале 20-350°С, намного превышающей ТСЛ в интервале 350-500°С (что свидетельствует о значительной доли структурной примеси), оцениваем данный участок проявления МТП как не перспективный на получение высококачественного концентрата. Действительно, среди кварцитов Урда-Гарганской площади геологами отмечается некоторая неоднородность качественных характеристик кварца (Спиридонов A.M., Непомнящих А.И., Воробьев Е.И. Суперкварциты Восточного Саяна как новый источник сверхчистых кварцевых материалов // Металлы Сибири - Тезисы конференции, Иркутск, СО РАН, 1999), что нашло отражение в примере 4.

Таким образом, заявленный способ позволяет быстро и надежно дать предварительную оценку качества кварцевого сырья и рекомендовать это сырье как высококачественное или не рекомендовать как неперспективное для получения концентратов высокой химической чистоты.

Способ экспрессного обнаружения высококачественного кварцевого сырья, включающий отбор монофракций кварца, замер интенсивности его термостимулированной люминесценции (ТСЛ) с последующим суждением о дефектности структуры, отличающийся тем, что отобранную монофракцию кварца нагревают от комнатной температуры до 500°С без предварительного облучения и по наличию термостимулированной люминесценции (ТСЛ) в интервале 350-500°С и по ее преобладанию над интенсивностью люминесценции в интервале 20-320°С оценивают дефектность структуры и выявляют высококачественное кварцевое сырье.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к неразрушающему контролю изолирующего покрытия и предназначено для определения его толщины и удельной теплопроводности. .

Изобретение относится к устройствам для определения превышения уровня безопасной концентрации метана, которое может быть использовано в горном деле и химической промышленности в системах аэрогазового контроля.
Изобретение относится к области профилактической медицины. .

Изобретение относится к способу спектроскопии оптического излучения жидкости, возбуждаемой импульсным лазером, сфокусированным на ее поверхности. .

Изобретение относится к лазерному спектральному анализу. .
Изобретение относится к способам определения параметров простых, состоящих из одного элемента, и сложных, состоящих из нескольких элементов, частиц износа в маслосистеме двигателя для возможности определения в ней типа развивающегося дефекта.

Изобретение относится к импульсному лазеру, используемому для количественного спектрального анализа галогенсодержащих неметаллических или максимум частично металлических веществ, связанному с съемочным приспособлением, спектрометром и камерой ПЗС, причем интенсивность света, испускаемого, по меньшей мере, одним дискообразным участком конуса расширения плазмы, запоминают, суммируют и оценивают, причем предпочтительно определяют градиенты температуры и плотности.

Изобретение относится к способу и устройству для измерения степени пероксидации липидов в биологических жидкостях и суспензиях тканей, в котором специально подготовленные пробы, содержащие липиды, подвергают нагреву для того, чтобы вызвать термохемилюминесцентное свечение, испускаемое пробой и усиливаемое до такой степени, что его можно обнаружить с помощью фотодетектора 18 специального назначения.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к определению химического состава жидкого металла, предназначенного для покрытия стальной полосы

Способ содержит следующие этапы: стальную полосу с покрытием приводят в движение по дугообразной траектории на наружной поверхности (813) барабана (8), вращающегося вокруг оси (51), с цилиндрической стенкой, контактно направляющей полосу, абляционный лазерный луч направляют в полости внутри цилиндрической стенки таким образом, чтобы его оптическое падение происходило по оси нормали (41) к наружной поверхности барабана в точке-мишени (11) контакта полосы и барабана, прохождение луча через стенку происходит через отверстие (811) стенки, прозрачное для луча. Плазменное спектральное излучение от лазерной абляции в точке контакта отбирают за счет оптического отражения в направлении оси нормали (41) к наружной поверхности барабана и через отверстие, после чего направляют в блок спектрального измерения. Ось нормали (41) к наружной поверхности, соответствующей оптическому падению и отражению, приводят во вращение синхронно с барабаном. Технический результат - обеспечение измерения при спектральном анализе слоя металлического покрытия, наносимого на поверхность стальной полосы, находящейся в движении и имеющей разные форматы и разные скорости движения, потенциально превышающие 1 м/с. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано для высокочувствительного анализа состава растворов, находящихся при атмосферном давлении. Исследуемый раствор помещается в каналы диэлектрической мембраны, откуда ионы экстрагируются в вакуум импульсами сильного электрического поля. При этом распыление самого раствора не происходит. Для реализации этого способа предлагается устройство, в котором за счет конструкции электродов обеспечивается возможность быстрого формирования электрических полей, стимулирующих эффективную экстракцию ионов, из раствора, находящегося в каналах мембраны. Существенными признаками, отличающими изобретение являются: 1) возможность прямого управления электрическим полем, экстрагирующим ионы; 2) отсутствие переходных процессов при запуске устройства, изменении напряжений, приложенных к его электродам, или замене пробы; 3) возможность повышения интенсивности выхода ионов из раствора за счет использования импульсных электрических полей с существенно большей напряженностью; 4) более низкий расход анализируемых ионов, содержащихся в растворе, за счет согласования потока экстрагируемых ионов с периодичностью их разделения и регистрации во времяпролетных приборах; 5) существенное повышение чувствительности при регистрации ионного состава растворов за счет более эффективного использования всех каналов мембраны и снижения фоновых шумов; 6) возможность прямого ввода ионов из раствора во времяпролетную камеру анализатора без дополнительной модуляции ионного потока. Технический результат - обеспечение стабильного и управляемого транспорта ионов из полярного раствора в вакуум в контролируемых условиях в течение длительного времени. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Настоящее изобретение относится к области анализа материала в реальном времени. Материал, анализируемый этими средствами, может иметь форму аэрозоля или газа, насыщенного частицами, которые приводят к образованию дыма данным материалом. Ячейка для анализа дыма при помощи оптической спектроскопии содержит реакционную камеру, впускное отверстие (111) для введения дыма внутрь реакционной камеры и выпускное отверстие (121) для удаления дыма из реакционной камеры. Также ячейка содержит окно анализа (131) для ввода лазерного луча (Flaser), предназначенного для образования плазмы внутри реакционной камеры. Причем ячейка дополнительно включает вентилятор для обдувки инертным газом окрестности окна анализа (131) и экранирующий газовый инжектор для экранируемой инжекции дыма в реакционную камеру, при этом экранирование обеспечивается струей инертного газа вокруг дыма. Техническим результатом является обеспечение возможности экранирования и обдувки окрестности окна анализа, а также повышение интенсивности сигналов оптической системы. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение может быть использовано для элементного анализа и применимо в области атомной промышленности и аэронавтики. Устройство (1) для отображения и анализа по меньшей мере одного интересующего элемента, содержащегося в твердом образце (10), посредством оптической эмиссионной спектрометрии на основе лазерно-индуцированной плазмы позволяет производить с высоким разрешением отображение элементов, главным образом таких, как водород и кислород. Кроме того, изобретение имеет то преимущество, что не требует дорогостоящих установок. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу абсолютного датирования археологических материалов термолюминесцентным методом. Способ абсолютного датирования археологических материалов включает измельчение образца материала, измерение природной термолюминесценции образца, лабораторное облучение образца, измерение термолюминесценции облученного образца, измерение поглощенных доз природного и лабораторного облучения с применением термолюминесцентных детекторов, при этом измельчение образца осуществляют до фракций не крупнее 0,4 мм, на кривых термолюминесценции необлученного и облученного образцов выделяют среднетемпературный (220-270°C) и высокотемпературный пики (280-350°C), а возраст археологического материала определяют по формуле , где D - поглощенная доза лабораторного облучения, Гр; Sнеобл.1 - средняя светосумма среднетемпературного пика (220-270°C) необлученного образца, отн. ед.; Sобл.1 - средняя светосумма среднетемпературного пика (220-270°С) облученного образца, отн. ед.; Sнеобл.2 - средняя светосумма высокотемпературного пика (280-350°C) необлученного образца, отн. ед.; Sобл.2 - средняя светосумма высокотемпературного пика (280-350°C) облученного образца, отн. ед.; P - мощность поглощенной дозы природного излучения в месте раскопа, Гр/год. Технический результат - расширение круга датируемых археологических материалов. 6 табл., 2 ил.
Наверх