Мошков В. А. (АО «Атомредметзолото»)
Демский М. И. (ООО «НПП «Корад»)
Соколов А. Д., Гостило В. В. (Baltic Scientific Instruments)
Традиционно горнодобывающие предприятия для анализа золотосодержащих руд используют пробирный анализ. Он применяется сотни лет, хорошо изучен и освоен. Однако в настоящее время объемы горных и буровых работ многократно увеличились, и для опробования руд сегодня необходим более оперативный и недорогой метод анализа проб, соответствующий по производительности горной технике и технологиям.
Среди ядерно-физических методов, используемых при анализе золотосодержащих руд, известен гамма-активационный анализ (ГАА), который в ближайшем будущем может успешно заменить традиционный пробирный анализ /1, 2/. Суть ГАА метода заключается в облучении исследуемых проб гамма-квантами высоких энергий и измерении индуцированной активности возбужденных ядер золота с помощью гамма-спектрометра.
ГАА метод имеет следующие преимущества:
- Высокая проникающая способность гамма-излучения позволяет проводить анализ проб массой около 500 г и исключает необходимость тонкого измельчения материала.
- Из-за небольшого периода полураспада возбужденных ядер золота (7 сек.) длительность анализа одной пробы не превышает 20–30 сек.
- Метод обеспечивает достаточную чувствительность и точность для современной золотодобывающей промышленности.
- Результаты анализа практически не зависят от химического состава образца.
- Метод является экологически безопасным — уровень наведенной активности образца снижается до фонового значения через несколько минут после окончания анализа.
- Метод позволяет проводить многоэлементный анализ в течение одного цикла облучения и измерения.
- Обеспечивает возможность 100% автоматизации.
- Материал проб остается неизменным после завершения анализа, измерения могут повторяться многократно, или проба может быть направлена для контроля на пробирный анализ.
- Метод является хорошей основой для создания системы контроля качества при добыче и переработке золотосодержащих руд, а также извлечения попутных элементов.
Достоинства метода ГАА, приведенные выше, были реализованы в трех индустриальных лабораториях гамма-активационного анализа, введенных в строй в Зарафшане (Узбекистан) в 1977 г., в Магадане (Россия) в 1979 г. и в Батагае (Россия) в 1986 г. /3/. Из трех лабораторий в настоящее время работает только одна — на руднике Мурунтау (Узбекистан) с двумя ускорителями в разных помещениях. В этой лаборатории гамма-активационный метод определения золота получил широкое применение благодаря высокой скорости и дешевизне анализа. Одним из впечатляющих результатов ее деятельности является производительность — свыше 1 млн анализов в год.
В последние годы в лаборатории ГАА Мурунтау специалистами Baltic Scientific Instruments (BSI, Рига, Латвия) и ООО «НПП «Корад» (Санкт-Петербург) была проведена модернизация оборудования: установлены прецизионные двухканальные гамма-спектрометры на основе трехкристальных сборок детекторов из ОЧГ (особо чистого германия) и два новых линейных ускорителя с энергией электронов 7–9 МэВ и мощностью пучка до 10 кВт, что повысило чувствительность и точность ГАА /5, 6/. В результате обеспечен предел обнаружения золота менее 0,05 г/т. Была также показана хорошая возможность для анализа не только золота, но и серебра, и редкоземельных элементов.
Для редкоземельных элементов пока не разработана методика измерений. На рис. 1 и 2 приведены фрагменты спектров проб, где видны линии возбуждаемых изомеров селена, гафния, бария, иттрия и линий золота — 130 и 279 кэВ. Спектры наглядно демонстрируют потенциальные возможности анализа этих элементов при создании соответствующих методик выполнения измерений (МВИ).
Опытно-демонстрационная установка ГАА в Санкт-Петербурге
Для демонстрации возможностей ГАА в помещении ООО «НПП „Корад”» в Санкт-Петербурге установлен опытный образец демонстрационно-исследовательской установки для анализа проб. В нем использован менее мощный ускоритель и только один однокристальный спектрометр вместо двух, а также нет системы автоматической транспортировки образцов, поэтому для уменьшения статистической ошибки проба (рис. 3) измеряется 5–10 раз, время анализа одной пробы занимает до 10 минут. /7/. В качестве системы измерения используется современный прецизионный ОЧГ-спектрометр фирмы BSI /8/.
Калибровка установки и предварительная оценка точности измерений проводилась с помощью измерения эталонных проб, предоставленных ООО НТЦ «МинСтандарт» /9/. В таблице представлены результаты этих измерений. Погрешность измерений, рассчитанная как относительное среднеквадратичное отклонение, не превысила 10,1% во всем интервале содержаний. На рис. 4 приведена регрессионная зависимость площади пика золота от содержания золота в эталонах.
Результаты измерений эталонных проб
|
Номер
кассеты |
Эталон |
Вес пробы, г |
Концентрация золота, г/т |
ГАА, г/т |
Относительная погрешность, % |
| 3 |
MST SG147f |
367 |
0,312 |
0,34 |
-10,12 |
| 4 |
MST Gq157d |
345 |
0,850 |
0,83 |
2,70 |
| 5 |
MST Gq158e |
378 |
1,130 |
1,24 |
-9,59 |
| 14 |
MST G-160e |
331 |
2,870 |
2,66 |
7,45 |
| 2 |
MST G173e |
309 |
3,000 |
2,99 |
0,33 |
| 12 |
MST G-144e |
315 |
4,750 |
4,88 |
-2,69 |
| 13 |
MST Gq-109F |
377 |
7,250 |
7,23 |
0,29 |
При многократном облучении (n=8–10) демонстрационно-исследовательская установка обеспечивает диапазон измерений золота в пробах от 0,08 до 100 г/т. Предел обнаружения содержания золота, рассчитанный по спектру пробы MST Gg 158e (1,13 г), составил 0,063 г/т. При однократном облучении время одного цикла — 25 сек., при этом количество измерений в смену может составлять не менее 200.
Заключение
Демонстрационно-исследовательская установка гамма-активационного анализа в Санкт-Петербурге позволяет увидеть в упрощенном варианте образец лаборатории ГАА, которая может заменить или дополнить пробирные анализы на вашем предприятии. Гамма-активационный анализ позволит полностью решить проблему опробования при современных высокопроизводительных методах разведки и отработки месторождений золота.
Комментарии