Устройство для гамма-абсорбционного опробования руды

)5 6 01 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АТЕН 25 е "Южно-тех- ИНТИ, ма-Ата р,29.15.35 УКазГУ ОНТИ (54) УСТРО ЦИОН НОГО СОРБ(21) 5021117 (22) 09.01,92 (46) 30,03,9 (71) Произв ный полиме (72) В.И,Тре (73) Произв ный полиме (56) Авторск М 755005, кИнфор ническом 3, Бюл, % 12одственное объединениталлический комбинат"тьяков и Г.Ф.Драпекоодственное обаединениталлический комбинат"ое свидетельство СССРл.6 01 Ч 5/00, 1978,мационный листок о наудостижении КАЗНИДК 550,852:537.531 г.АлМ 88-37, 1 Ф 88 - 38,ЙСТВО ДЛЯ ГАММА-АОПРОБОВАНИЯ РУДЬ(57) Использование: в области ядерной геофизики. Сущность изобретения: устройство содержит детектор 1, узел 2 подачи пробы в зону просвечивания, излучатель 3, При опробовании куски 4 руды укладываются в узел 2 подачи пробы, который затем размещается между детектором 1 и излучателем 3 (вручную или автоматически), по степени гамма-абсорбции судят о присутствии полезного ископаемого в исследуемой горнорудной массе и его концентрации. Узел подачи пробы выполнен в виде камеры кубической формы, а излучатель - в виде плоского тела, непосредственно соприкасающегося со стенкой камеры, причем вертикальное сечение излучателя соизмеримо с1806395 30 35 40 вертикальным сечением камеры, а линейный размер камеры не превышает половины толщины слоя насыщения исследуемой руды по гамма-излучению, При этом излучатель выполнен из материала, обеспечивающего непрерывность и плавность хода спектральной характеристики излучения в диапазоне 70-400 кВ, Кроме того, материал излучателя равномерно размещен по его поверхности и Изобретение относится к технике геофизических исследований, а конкретно, к устройствам, используемым при опробовании горнорудной массы на этапе разведки, добычи и переработки руды,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем вовлечения в опробование кусковой горнорудной массы при широком диапазоне изменений концентраций полезного ископаемого в руде.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для гамма-абсорбционного оп.робования, содержащем детектор, узел подачи исследуемой пробы в зону просвечивания и гамма-излучатель на основе долгоживущих радиоактивных материалов, использован принцип просвечивания объемной пробы, сформированной из кусковой горнорудной массы, при этом в зоне просвечивания, где размещается исследуемая проба, создано гамма-поле с широким пучком излучения, а гамма-кванты, достигающие .детектора после их частичного поглощения материалом пробы, обеспечивают счетную характеристику, приближающуюся к линей. ной при изменении концентраций во всем природном диапазоне полезного ископаемого, например, барита. При этом узел подачи пробы выполнен в виде камеры кубической формы, а излучатель - . в виде плоского тела, непосредственно соприкасающегося при измерении со стенкой камеры, причем сечение излучателя соизмеримо с сечением камеры, а линейный размер камеры выбран не более половины параметра, характеризующего толщину слоя насыщения для проникающего излучения (при максимальных уровнях концентраций в исследуемой горнорудной массе), Кроме того, излучатель выполнен из материала, обеспечивающего непрерывность и плавность хода спектральной характеристики скреплен связующим, например эпоксидным компаундом, В результате достигается достаточно высокая степень абсорбционного эффекта в обьемном теле, образованном кусками руды, градуировочная характеристика близка к линейной, точность опробования кусковой руды, например барита крупного 10-100 мм, не хуже й 8. 2 з.п.флы, 1 табл. 1 ил,излучения в диапазоне энергий от 70 до 400КзВ.Материал излучателя равномерно распределен по его рабочей поверхности (для5 создания широкого потока гамма-квантов взоне просвечивания при минимально возможном расстоянии между рабочей поверхностью излучателя и камеры). Излучающийматериал скреплен связующим, например,10 эпоксидным компаундом. При этом в качестве излучающего материала использованыкуски урановой руды, например, куски крупностью 1-10 мм с эффективным атомнымномером Еэф в пределах 10 - 20 единиц и15 коэффициентом радиоактивного равновесия в пределах 0,8 - 1,2 отн.ед, Куски урановой руды в излучателе, скрепленныесвязующим, например, эпоксидным компаундом, обладают пренебрежительно малым20 эффектом эманирования, вследствие чегодостигается постоянство интенсивности излучения независимо от времени года илисуто,Выбор указанных форм и геометриче 25 ских размеров устройства обусловлен необходимостью иметь камеру сравнительно больших размеров для укладки в нее значительного числа кусков руды; при этом приемлемая точность определений достигается за счет того, что в сравнительно большом обьеме горнорудной массы наблюдается осреднение неоднородностей, например, неоднородностей, обусловленных укладкой кусков руды в камере, гетерогенностью оруденения, непостоянством гранулометрического состава исследуемой руды. Выбор указанноготипа излучателя иегохарактеристик улучшает метрологические параметрь 1 устройства и обеспечивает линейность сче тной характеристики детектора при широком диапазоне изменений концентраций полезного ископаемого в руде; наличие излучения со сравнительно протяженным участком10 15 20 25 30 35 40 45 50 распределения энергий обеспечивает высо- .кую проникающую способность гаммаквантов в зоне просвечивания пробы исравнительно большую толщину слоя насыщения для проникающего излучения дажепри максимальных концентрациях полезного ископаемого в руде; соответственно, возрастают линейные размеры камеры,В совокупности, все указанные признаки предложенного устройства обеспечивают ему работоспособность приопробовании кусковой горнорудной массыс приемлемой точностью единичного измерения,На чертеже показано 1 - детектор, 2 -камеры (кубической формы) для укладки исследуемой пробы: 3 - гамма-излучатель; 4 -куски руды, уложенные в камеру.Работа с устройством осуществляетсяследующим образом: камера 2 заполняетсядоверху кусками руды 4, затем камера срудой размещается между детектором 1 и.гамма-излучателем 3; при этом регистрируется счет гамма-квантов и по изменению егоуровня относительно репера, например, фона (измеренного в йустой камере), судят оприсутствии полезного ископаемого в исследуемой горнорудной массе и его концентрации.Для повышения точности измерений камеру 2 разворачивают на 90-180 - 360 и посреднему из четырех измерений находят конечный результат, При необходимости камера 2 может быть съемной для переноса еек месту опробования (в забой, к транспортной ленте и пр,).Работоспособность устройства и его погрешность измерений оценены в полевыхусловиях на Чиганакском месторождениибаритов; при этом результаты опробованиякусковой руды в отбитом массиве сопоставлены с результатами химического анализатех же проб; концентрация барита в опробуемой горнорудной массе варьировала в пределах 1 - 93 О, гранулометрический состав -в пределах 10 - 100 мм (при линейном размере кубической камеры 180 мм). Градуировочная характеристика устройствапостроена по 8-ми точкам с известными значениями барита в пробе, В результате погрешность определения концентрацийбарита составила + 8 оь,Сравнительный анализ изобретения ипрототипа см. в таблице.Как видно иэ таблицы, признаки 1,2 заявляемого объекта полностью совпадают спризнаками 1,2 прототипа; следовательно,признаки 1,2 известны.Признак 3 заявляемого обьекта хотя иотличается от признака 3 прототипа, но не является новым, т,к. в практике измерений излучений используются как широкие, так и узкие пучки гамма-квантов в зоне просвечивания,Признак 4 заявляемого объекта является новым, т.к, благодаря признаку 4 устройство приобретает новое свойство:- за счет объемной формы камеры и ее значительных размеров устройство позволяет измерять кусковую руду; при этом засчет использования широкого пучка гамма- квантов в зоне просвечивания .происходит осреднение результата при неидеальной укладке кусков руды в камере, а также при гетерогенности оруденения или при вариациях гранулометрического состава опробуемой горнорудной массы,Признак 5 заявляемого объекта является также новым, т.е. позволяет улучшить метрологические характеристики устройства, повышая точность опробования до приемлемых величин; этот признак в совокупности с признаком 4 позволяет достичь нового результата;- повыситьточность опробования кусковой горнорудной массы при сохранении известного результата, а именно, широкого диапазона изменений концентраций в сочетании с экспрессностью опробования и эксплуатационной надежностью устройства;- обеспечить очевидные преимущества устройства перед прототипом за счет исключения трудоемких и длительных процессов дробления и истирация пробы),Признак 6 необходим, т,к. дополняет эффект, достигнутый с помощью реализации признаков 4,5:- обеспечивает широкий пучок излучения при сравнительно простой конструкцииизлучателя;- улучшает эксплуатационные характеристики устройства за счет долговечностиизлучателя и его надежности,Следовательно, заявляемая совокупность признаков является новой, т,к, позволяет достичь более высокого результатаДостичь такого результата с помощью прототипа или аналогов не удается.Технико-экономические преимущества заявляемого технического решения по сравнению с прототипом заключаются в следующем:- устройство позволяет опробовать кусковую руду (в навале или в естественномзалегании);в , устройство позволяет проводить экспресс-анализ (в забое, возле бурового станка, на транспортной ленте и пр,).В совокупности функциональные возможности предложенного устройства зна1806395 выполнен в виде камеры кубической формы, а гамма-излучатель - в виде плоского тела, установленного с возможностью обеспечения контакта со стенкой камеры, при этом вертикальное сечение излучателя соизмеримо с вертикальным сечением камеры, а линейный размер камеры не превышает половины толщины слоя насыщения исследуемой руды по гамма-излучению,2.Устройство поп.1 отл ича ю щееся тем, что гамма-излучатель выполнен из материала, обеспечивающего непрерывность и плавность хода спектральной характеристики излучения в диапазоне 70-400 кэВ,3. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что материал гамма-излучателя равномерно распределен по поверхности плоского тела и скреплен связующим - эпоксидным компаундом. Сравнительный анализ признаков заявляемого устройства и прототипа Прототип Заявляемое устройство 2 Детектор (с интегральным режимом счета и порогом регистрации 20 КэВ)Узел подачи исследуемой пробы в зону просвечиванияГамма-излучатель на,основе долгоживущих радионуклидов (с геометрией излучения в виде широкого пучка в зонепросвечивания пробы)Узел подачи пробы выполнен в виде камеры кубической формы, а излучатель -в виде плоского тела, непосредственно соприкасающегося со стенкой камеры, причем сечение излучателя сооиэмеримо с сечением камеры, а линейный размер не привышает половины толщиныслоя насыщения руды (при максимальной концентрации полезного ископаемого в ней);узел обеспечивает укладку в него объемной пробы иэ кусков руды,чительно шире возможности прототипа и аналогов, что позволяет получить существенный экономический эффект, например, при эксплуатационной разведке и добыче баритовой руды. 5Формула изобретения 1. Устройство для гамма-абсорбционного опробования руды, содержащее детектор, узел подачи исследуемой пробы в зону просвечивания и гамма-излучатель иэ дол гоживущих радиоактивных материалов со спектром излучения, обеспечивающим линейно изменяющуюся счетную характеристику детектора в зависимости от концентрации полезного ископаемого в ру де, при этом гамма-излучатель и детектор установлены в геометрии широкого пучка, отличающееся тем,чтоузел подачи исследуемой пробы в зону просвечивания20 Детектор(с интегральным режимом счета и порогом регистрации 20 КэВ)Узел подачи исследуемой пробы в зону просвечиванияГамма-излучатель на основе радионуклида Америции(с. коллимированным пучком излучения в зонепросвечивания, пробы)Узел подачи пробы выполнен в виде тарелочки, обеспечивающей укладку в нейистертой пробы (150-200 меш) в видетонкого поверхностного слоя (с плотностью 2,6 см из навески массой 4+ 0,02грамма);линейный размер тарелочки выбран изусловия обеспечения бесконечно протяженной поверхности относительно узко:го пучка просвечивающего излучения,1806395 10 Продолжение таблицы Излучатель с непрерывно и плавно спаИзлучатель с дискретным спектром излучения (линия в области 60 кзВ) дающим спектром излучения в диапазоне энергий 70-400 кэВ Составитель В. ТретьяковТехред М, Моргентал Корректор С, Лисина Редактор А. Коляда Заказ 976 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Излучающий материал равномернораспределен по поверхности плоскоготела и скреплен связующим, например,эпоксидным компаундом. Излучающий материал - в виде точечного источника излучения в коллимационном устройстве.