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.
Список литературы
1. J.G. Morse. Nuclear Methods in Mineral Exploration and Production. Elsevier, 1977.
2. Бурмистенко Ю.Н. Фотоядерный анализ состава вещества. — М.:Энергоатомиздат, 1986. — 200 с.
3. А.Тэйлор. Технологические тенденции в области переработки золотосодержащих руд и извлечения золота. Золотодобыча, №8 (249), авг.–сент. 2019, c.7–12.
4. Tickner, B.Ganly, B.Lovric, J.O\\\'Dwyer. Improving the sensitivity and accuracy of gamma activation analysis for the rapid determination of gold in mineral ores. Applied radiation and isotopes: including data, instrumentation and methods for use in agriculture, industry and medicine 122:28–36. 2017.
5.Sokolov, V.Gostilo, M.Demsky, E.Hasikova. Optimization of an industrial gamma-activation assay system for the analysis of gold and rare earth metal ores. ALTA 2018 Gold-PM Proceedings. ISBN: 978-0-9946425-4-7, p. 61–71, Perth, WA May 23–30, 2018.
6.Sokolov, V.Gostilo, M.Demsky, E.Hasikova. Performance Optimization of an industrial gamma-activation assay system for analysing gold and rare earth metal ores. SAIMM Journal (в печати)
7. ООО НПП «Корад», www.corad.pro
8. Блоки детектирования и спектрометры на основе ОЧГ Baltic Scientific Instruments
9. ООО НТЦ «Минстандарт», minstandart.com
Приглашаем посетить опытную лабораторию ГАА в Санкт-Петербурге.
Свяжитесь, пожалуйста, с нами заранее.
ООО «НПП «Корад», Санкт-Петербург,
+7 (812) 703–47–07; +7 (931) 320–53–95
corad.pro@gmail.com www.корад.рф
