Рентгенорадиометрический метод

Метод определения вещественного состава горных пород и руд основан на возбуждении первичным иони­зирующим излучением характеристического рентгеновского излучения атомов элементов, входящих в состав исследуемой среды, и ре­гистрации его с помощью спектрометрической аппаратуры. В качестве первичного излучения в основном используется фотонное гамма- или рентгеновское излучение, испускаемое радиоизотопными источниками или рентгеновскими трубками. Фиксированные зна­чения энергий линий характеристического излучения элемента, а также пропорциональность интенсивности его характеристического излучения массовой концентрации данного элемента в исследуемой среде лежат в основе количественного элементного анализа веще­ства.

Рентгенорадиометрический метод возможно использовать для определения содержания почти всех элементов в горных породах и рудах. По физической сущности это самый универсальный метод, однако, возможности количественных определений элементов гор­ных пород и руд ограничиваются разрешающей способностью аппа­ратуры, в первую очередь энергетическим разрешением детекторов.

С целью компенсации влияния мешающих факторов (непостоянства геометрических условий измерений, вещественного состава и плот­ности вмещающих пород, текстурно-структурных особенностей оруденения, влажности среды) наиболее широкое применение при опро­бовании и разделении руд нашли способ спектральной разности и способ спектральных отношений.

В способе спектральных отношений измеряется соотношение по­токов вторичного характеристического рентгеновского излучения, определяемого элемента и рассеянного средой первичного излуче­ния. При исследовании гомогенных сред параметр разделения опре­деляется по формуле

. (6.2.1)

где - величина спектрального отношения; - зарегистрированная скорость счета (имп/с), характеризующая интенсивность флуорес­центного рентгеновского излучения определяемого элемента; -зарегистрированная скорость счета (имп/с), характеризующая интен­сивность рассеянного средой первичного ( - или рентгеновского) из­лучения.

Интенсивность флуоресцентного рентгеновского излучения опре­деляемого элемента регистрируется в канале спектрометра, на­строенном на его энергетическую линию, а интенсивность рассеян­ного средой первичного излучения в другом канале, в области максимума интенсивности рассеянного от анализируемой среды пер­вичного излучения источника. Величина спектрального отношения обычно тем больше, чем выше в анализируемой среде содержание определяемого элемента.

Таким образом, основным методическими принципами рентгенорадиометрического разделения руд явления руд являются:

• способ спектральной разности при регистрации вторичного из­лучения от рудных агрегатов;

• в качестве разделительного признака использовать не макси­мальную амплитуду откликов, а их площадь, занимаемую ими на по­верхности рудных агрегатов;

• разделение исходной горной массы на технологические продукты проводить не по содержанию полезного компонента в разделяе­мом материале, а по его поверхностному запасу.

Уменьшения влияния переменных геометрических условий изме­рений при опробовании и крупнопорционной сортировке руд возможно достичь также благодаря применению зондовых устройств специальной конструкции, большеобъемных детекторов рентгеновского излучения, площадных радиоизотопных источников.

Рентгенорадиометрический метод широко применяется при ка­ротаже скважин и опробовании подземных горных выработок на ме­сторождениях полиметаллов (свинец, цинк, медь, барий), сурьмы, вольфрама и молибден, а также олова. На месторождениях ртути рентгенорадио­метрический метод в комплексе с нейтронным гаммаметодом вне­дрен для опробования поисково-разведочных скважин. Получе­ны положительные результаты исследований по использованию рентгенорадиометрического опробования в естественном залегании на некоторых месторождениях руд черных металлов: марганцевых руд Никопольского бассейна и хромитовых руд месторождений Южно-Кемпирсайской группы. Оловорудные месторождения являются примером наиболее эффективного использования рентгенорадиомет-рического метода практически на всех стадиях горнотехнологического процесса. На оловорудных месторождениях, отрабатываемых Хрустальнинским ГОКом, начиная с 1971 г. началось его применение для опробования и крупнопорционной сортировки руд в вагонетках и автосамосвалах. В настоящее время радиометрическая сортировка внедрена на всех этапах транспортирования рудной массы: в ваго­нетках, автосамосвалах, на конвейерах всех рудников и на входах обогатительных фабрик, а также на складах минерального сырья, формирующихся на основании данных рентгенорадиометрического опробования руд. Аналогичные автоматизированные рудосортировочные станции с использованием в измерительном датчике полупроводникового детектора внедрены и на других ГОКах, отра­батывающих оловорудные месторождения. Крупнопорцион­ная рентгенорадиометрическая сортировка с датчиками на основе пропорциональных счетчиков применяется на месторождениях по­лиметаллических свинцово-цинковых руд и вольфрамовых месторож­дениях. Показана возможность рентгенорадиометричес­кого опробования и крупнопорционной сортировки серебряных руд в автосамосвалах.

Многочисленными исследованиями доказана возможность при­менения рентгенорадиометрической крупнокусковой сепарации для предварительного обогащения оловосодержащих, свинцово-цинковых, медно-цинковых, медно-никелевых, молибденовых, вольфрамсодержащих, редкометалльных-полиметаллических, барит-полиметаллических, вольфрамо-молибденовых, апатит-магнетитовых месторож­дений и руд ряда других полиметаллических месторождений. Для руд большинства перечисленных месторождений проведе­ны укрупненные и полупромышленные испытания, показаны преиму­щества комбинированной технологии обогащения по схеме с предва­рительной концентрацией руды. Научно-исследовательскими и опытно-методическими работами установлена возможность использования рентгенорадиометрического метода для опробования медно-никелевых руд в естественном залегании - скважинах под­земного бурения и подземных горных выработках.

Исследована возможность использования рентгенорадиометри­ческого метода на Хибинских апатито-нефелиновых месторождени­ях при опробовании подземных горных выработок и каротаже сква­жин подземного бурения, а также при покусковой сепарации добытой рудной массы.

Количественное рентгенорадиометрическое определение основ­ного полезного компонента – Р₂О₅ основано на корреляционной связи фосфора с редкоземельными элементами, изоморфно замещающи­ми в апатите кальций. Чаще всего это церий и лантан, на долю кото­рых приходится до 70% от суммы редких земель.