Способ идентификации золотоносных геологических пород

82 1 Е ИЗО ния: осуществляют неитронно-активацилиз образцов золотоносных пород по вниз содержания золота, для чегоу-линии возбуждения золота и его счастности Ав, в области с аномально в75чением реакции элементов на нейтронахэнергией Е Предлагается соответствуютронно-активационный идентификатор.2 з.п.ф-лы, 1 ил. Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам(76) Кириллов-Угрюмов Михаил Викторович; Новиков Игорь Кимович; Козловский Константин Иванович(54) СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЗОЛОТОНОСНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПОРОД(57) Использование; поиск и разработка полезныхископаемых, более конкретно - выявление золотоносных геологических пород. Сущность изобрете 19) КЦ (и) 2 (Я) 5 0 01 Ж 23 22 РЕТЕН онный анаыявлению в нализируют ателлитов, в ысоким сес заданной щий ней с.п.ф-лы, 2003082Изобратани 8 относитсЯ к нейтронно.актиаационным методам анализа и может наиболее успешно использоваться для определения промышленно-пригодного содаржония зслота в геологических породах,Г."ри активационном анализе ряд алеман гав, так или иначе присутствующих в породе, даат зохватноа или возбужденное у -излучение в широком спектральном диаГгазона и для вьгдалания на 8 ГО ФОНО сигнала от искомого элемента, в частности от золото, в тгхника используют М 8 тод избиратель"ого облуча; ия и регистрации 1),Извастггы, например, способы определ а г ия содгт ржания золота в золотоносной г;аопа, когда образец Гюроды пр 8 длзГает" СЯ Ог 1 ЛУЧг:ТЬ ГгОТОКОМ НейТРОНОВ С ЗнаРГИ 8 Й г-:п 4,5 ЧзВ Я или в интервале Еп:0,5-3,0 т:г 3 ,3) а наведенное у -излучение рагист;.-,.овоть избирательно для Е у =279 кэВ.Яз известных наиболеа близким к заяв.:-.лому следует счита Гь способ идантифитгэции золотоггосгтг;гх геологических пород, сог,"ас: о которому образец породы облучаю 1 потоком нейтронов с энаоГи 8 й Еп.-.,5 Угэгз, оагистРИРУют интенсивность Р -излУчениЯ с энеРГией Е у =2/9 кэВ изоимат аАц, ьозникающего в реакции,; готгпи по э:,ачанию интенсивности судят о содар,кении золото Ац в породе и еа при. Говность для разработки и добычи золота 4). В Я приведено также устройство для реализации вышеизложенного способа,Выбор энергии нсйтронов Еп=2,5 МзВ) для облучения образцов породы и энергии рагггстрируамого возбужденного у-излучения ГБ у =279 кэВ) применительно к золоту является перспективным сочетанием. оОаспачивогощим наиболее высокую избирательнуго чувствительность нейтронно-активационггого метода для выявления золота в породах, Зто обусловлено высоким сече:гнем реакции нейтронов на золоте Г о =087 2 64 мб) и уникальным соотношением сигнала к фону в сравнении с вариантами облучения породы нейтронами других ЗНатГИЙ, В ЧаСТНОСТИ Т 8 ПЛОВЫМИ. ПОд ФОНОМ здесь подразумеваеся 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 порядгса,Таким образом. интенсивность возоуждаамой гамма-линии с энергией Е у=279 кзВ :". известном способе является индикатором содержания золота в геологической породе.Однако, как установлено авторами, это обстоятельство не носит универсального характера для любых пород, Для ряда 5 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 пдв в заявляемом способе также происходит по измерению центра "5 тяжести и интенсивности у -линии возбуждения с энергией Еу.=279 кэВ, По данным ГаолоГов существует 4-5 основных видов золотоносных пород (руд) и около 122 подви- ,0 дов, Заявляемый подход опирается нарасчеты и измерения предельного порогатпгппдобнаружения золота для каждого конкретного вида руды, Авторами установлено, что порог обнаруженя золота для квартцевой арсенотропной руды достигает 5 10 г/г.В соответствии с установленным номативным порогом содержания золота пдггг" в породе донного вида согласно предложению проводят сравнение Фатически измеренного содержания золота пдгг сгп ипороговым пд,г, Если Фактическое содергпгпжаНИа Пдп Пдц, тО дЕЛаЕтСя ВЫВОД О ПрИ- годности золотгносной породы для дальнейшей разработки и добычи из нее золота.Если же ПАппдп", то согласно заявляемому предлоканиго, предлагается проводить дополнительные измерения, суть которых сводится к следующему.Предварительно выбирают один из доминиругощих элементов из числа сопутствугощих золоту в анализируемой руде (так называемый элемент-сателлит) и дающий заметное у-излучение возбукдения Еу на2нейтронах с энергией Еп - 2,5 МзВ, Устанавливают минимально-допустимое его содержание пст, соответствующее содержанию золота пдгтг", Для образца породы, для которого было установлено условие пдппдп. проводят дополнительное измепт ирениа лст по г:го у-излучению возбуждения с энергией Е у и сравнении его значения с установленным значением пст" ". Еслипггпгпгппстпс;, то однозначно делается вывод о непригодности породы для разработки и добычи золота.Если пстпстгп при пдопдф, то проводят дальнейшие операции с образцом породы, а именно: его переводят впорошкообразное состояние, облучают потоком5 10 нейтронов с энергией Еп,5 МэВ, измеряют интенсивность-излучения возбуждения с энергией Е у,. вновь уствнавлива 1 от соответствующее значекие содержания золота пдву. Если значение пдц дпя порошкообразного образцавыше пдц", то делается вывод о пригодности исследуемой породы для дальнейшей разработки и добычи золота и наоборот - ее бесперспективности как руды для .извлечения золота, еслиеипдпдоДля кварцевой арсенотропной руды целесообразно использовать в качестве элемента-сателлита Аз с у-излучением возбуждения Е =304 кэВ на нейтронах облучения Еп=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 золотоносных жилок в кварцевой арсенотропной породе, В породах данного вида золото по существу заключено в "трубчатый кожух" из железо-арсенид-серу содержащих материалов (иа 80 оь - ГеАвБ). 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 у -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 чувствителькости детектирующей системы. Возникает ситуация, когда отсутствие сигнала у-излучекия возбуждения еще не означает отсутствие самого золота. Авторами установлено, что наличие интенсивности у-излучения с энергией Е у =304 кэВ, являгющейся сигналом оту-излучения возбуждения Ав на нейтронах с энергией Еп=-2,5 МэВ, может свидетельствовать о наличии золота в породе, хотя сигнал от у-излучения возбуждения самого золота меньше нормативно-минималького его значения в породе данного вида. Хотя бы потому, что Аэ ке75 находится в условиях локальной внутренней экранировки и его заметное присутствие в породе может быть обусловлено его 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ролью как доминирующего элемента-сателлита золота. Окончательно зто обстоятельство устанавливается повторными измерениями интенсивности у-излучения возбукденного изомера 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 у -излучение возбуждения от активирующего потока нейтронов заданной знергил, причем не обязательно с энергией нейтронов Еп=2,5 МэВ, В зависимости от конкретной ситуации можно использовать различные сочетания.На чертеже изобракен нейтрокно-активационный идентификатор, реализующий заявлекный 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; б - детектор у -излучения; 7 - спектрометрический тракт; Я - специализированный интерфейс; 9 - устройство управления, обработки отображения и накопления информации, 10 - блок управления технологическим процессом первой транспортирующей линии; 11 - система обогащения и добычи золота; 12 - система транспортировки в с твэл; 13 - измельчитель породы; 14 - блок управления техчологическим процессом второй транспортирующей линии.Каждый из детектирующих модулей - содержит псследовательно соединенные между собой детектор 6, спектрометрический тракт 7, специализированный интерфейс 8.Модулиисоединены через устройство управления, обработки, отображения и накопления информации 9 с блокам управления технологическими процессами первой транспортирующей линии 10 с четырьмя логическими выходами. Детектирующий модульчерез устройство 9 соединен с блоком управления технологическими процессами второй транспортирующей линии 14. При этом оба блока управления тех2003082 ипщд 2025 ПАПА "пАЗпА 5ваап пА.пА. пАзпАз%и 55 пАопАц" нологическими процессами электрически соединены с командными блоками исполнительных производственных узлов(на чертеже не указаны) системы обогащения и добычи золота 11, системы транспортировки в отвал 12 и измельчителем руды 13,Идентификатор работает следующим образом, Его основа - бесконтактный нерзэрушающий нейтронно-активационный метод, позволяющий выявить наличие золота в кварцевой арсенопиритной породе при Гго содержании (концентрации) порядка 5 10 г/г, Дпя реализации метода идентификатор содержит три детекторных модуля(на чертеже 1, 1, 11), каждый из которых содржит детектор у -излучения б, спектроме грический тракт 7 и специализированный интерфейс 8, С помощью первой транспортирующей линиу 3 анализируемая порода доставляется в зоне облучения нейтронным потоком, где в качестве нейтронного источника используется генератор нейтронов 5.Под действием моноэнергетических нейтронов с энергией Еп=2,5,МзВ на ядрах (в случае его наличия в породе) проходит реакция (и, и), результате чего образуется возбужденньй изсмер Ао с периодом197 гпполураспада 7,2 с, Распад возбужденного изомера сопровождается испусканием уизлучения с энергией Е у=279 кэВ, Сечение реакции (887 - 64) мб. Гаммалиния золота используется для его идентификации во и 111 детектирующих модулях. В детектирующем модуле 1 регистрируется у-излучение возбужденного иэомера Аз (элемента-са 7 гптеллита), образующего в реакции Аа (и, и) АЗ с Т 1/р=17 мс, Е 1 к==304 кэВ.Сечение реакции о 900 + 50) мб,Выбор Аз в качестве элемента-сателлита обусловлен тем, что золото, встречающееся в виде комков и дендритов сразмерами золотин, колеблющихся от тысячных долей до нескольких миллиметров,тяготеет к арсенопириту (РеАзЯ) - 80%,кварцу (Я 02) - ,15, пириту - 5;,Перемещаясь по первой транспортирующей линии анализируемая порода активируется нейтронным излучением генераторанейтронов 5, а затем анализируется детектирующим модулем 1,С выхода модуля 1 сигналы поступаютна вход устройства управления, обработки,отображения й накопления информации 9,с выхода устройства 9 на вход блока управления технологическим процессом первойтранспортирующей линии 10. В результатесрабатывания блока 10 на его выходе ооявляется двойной логический сигнал. первая цифра в котором соответствует результату срабатывания модуля 1 (измеряющего концентрацию Аэ), вторая цифра соответствует результату срабатывания модуля (измеряющего концентрацию Ао), Логический сигнал 1 соответствует случаю, когда измеренная концентрация рудного элемента(Ао, АЗ) превышает минимальнуюви логический сигнал "0" соответствует случаю, когда Образцы руды с пАопАо " (соответст-,вующие логические сигналы (11), (01) - см,чертеж) переходят в систему обогащения и добычи золота, минуя стадию анализа де тектирующим модулем,111,В случае, когдана выходе блока 10 появляется логическийсигнал (00) и порода отправляется в отвал. При возникновении синала (10), соответствующего случаю, когда образцы руды отправляются в иэмельчитель 40. породы 13; попадают на вторую транспортирующую линию 4 и.зновь активируются нейтронами с Е=2,5 МэВ. Возбужденное излучение в измельченной руде регистрируется детектирующим модулем И для выяв ления у -линии золота. На выходе блокауправления технологическим процессом второй транспортирующей линии может формироваться либо логический сигнал (1), когда50 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 случае10 2003082 появления логического сигнала 0) на выходе блока 11 порода отправляется в отвал.Энергетический диапазон нейтронов Ел - 2,3-2,7 МэВ в принципе позволяет избежать значительного влада фонового из лучения реакций типа и, р) на компонентах руды в полезный сигнал от А, Сечение реакций (и, р) при Еп=-2,5 МэВ составляет единицы милибарн, о то время как для Ел=14 МэВ уоеличивается до сотен мили барн.Иэотопный анализ показывает, что при использовании реакции 1 п, и) на золоте изза малого времени жизни изомера Ао фон в основном будет создаваться наиболее 15 близкими по периоду полураспада изомерами РЬ (Т 1/2=0,8 С), 1 Ь Т 1/2=-1,12 ч),АЯ Т 1/2=44,3 с), АЯ (Т 1/2=39.2 С). При этом перекрывания фотопиков указанных радионуклидоо с фотопиками Ац проис ходить не будет, но для уменьшения вклада комптоновскиху-квантов в реальном эксперименте необходима экспозиция облученных образцов с 1 эс=4-5 с. 25Неупругое рассеяние быстрых нейтронов приводит к образованию в основном сверхкороткоживущих изотопоо, распадающихся за времена порядка ядерных и тол.ко очень ограниченное число реакций с эле ментами, как правило не входящими в состав руды, приводит к образованию секундных и часовых изотопоо, Исходя из этих соображений можно отметить, что ос 35 его у-излучения, возникающего при облучении образца породы нейтронным потоком 40 с энергией Еп, по которой определяют содержание элемента - саттеллита и и если его содержание меньше предварительно установленного значения и соответстщиС45 Овующего пА", то делает вывод о непригодности породы для дальнейшей разработки и добычи, а если и и,",", то образец переводят в порошкообразное состояние, облучают иорошкообразньй обра зец нейтронным потоком с энергией Еи,вновь измеряот интенсивность- излучения с энергией Е, по которой определяют14содержание золота пАЦ соавнивают иол учонное значение пАс пА и, еслигпииА) иА,", то делают вь 1 вод о пригодностиФпороды для разработки и добычи золота,2, Способ ио п,1, отличающийся;ем,что образец облу 1 ают потоком нейтронов с энергией Е,;2,5 Мэв и регистрируют инФормул а и за б рете н и я1. СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЗОЛОТОНОСНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПОРОД, заключающийся в том, что образец породы облучают нейтронным потоком заданной энергии Еи, регистрируют интенсивность 1- излучения с энергией Е возникающего в результате реакции нейтронов с иэотопом золота - 197, по значению интенсивности определяют содержание золота пА в породе и при превышении полученного значения и над минимально допустимымАцдля разработки и добычи содержанием в данной породе иА" делают вывод о приодности породы для разработки и добычи, отличающийся тем, что в случае, если полученное иэ измерения в образце породы значение содержания золота пАменьше пп" то выбирают один иэ доминирующихАдиз числа сопутствующих золоту в породе данного вида элемент-сателлит, да,ощий элементное 1 излучение Е" на нейтронах с энергией Еп, регистрируют интенсивность таточная радиоактивность облучаемой руды буде г невысока.На транспортерной линии. движущейся со скоростью около 1 м/с зкспрессный анализ спектров возбуждения образцов породы, находящихся о соответстоующих 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/с.Таким образом, предложенный авторами подход позволяет принципиально иначе решить проблему неоднозначности наличия или отсутствия золота в породах, в которых золото встречается в виде комков и дендритов., создающих в нейтронно-активационном анализе эффект внутренней локальной эк ра н и ро в к и гамма-линий в азбукде ния, Как следствие. изобретение позволяет запустить в производство по добыче золота породы, имеющие вероятность классификации ио известному способу как непригодные для разработки и добы я,(58) Авторское свидетельство СССРМ. 1204031, кл. 0 01 И 23/222, 1984,Патент Великобритании 1 ь 2101304,кл. 6 01 й 23/222, 1983.Заявка Франции Р 2555750,кл. 8 01 К 23/222, 1985,РСТ 84/04393, кл, 8 01 К 23/222, 1984.2003082 12 Составитель Техред М.Моргентал . Корр Редактор Г.Берсенева Н.Милюков Тираж Подписно НПО" Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушскэя наб 4/5 Заказ 3230 Производственно-издательский, комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 тенсивность у - узлучения золота с энергией Е = 279 кзв.у3. Способ по п.1 и 2, отличающийся тем, что для кварцевой арсенопиритной породы в качестве элемента - сателлита76выбирают яз, а интенсивность у - излучения для него регистрируют при Еа 304 кЖ