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
-0+5
Комментарии, отзывы, предложения
Мошков Валерий, 15.10.19 11:23:41 — Мурунтау
Здесь различия в организации работы двух лабораторий. В НГМК, в основном, это пробы рудника Мурунтау и ближайших объектов разведки и добычи. В Батагае – аналитическая лаборатория геологоразведочного предприятия, где основной целью являлось исследование проб самого различного состава с территории огромного региона Северо-Востока РФ. Для анализа на золото и серебро выдвигалось требование по обеспечению количественного анализа по III категории точности (инструкции НСАМ при ВИМС №264-ЯФ (золото) и №380-ЯФ (серебро)) для возможности использования результатов ГАА для подсчета запасов. И это требование было выполнено. Сушка здесь просто обязательна.
Анализ «мокрых» проб это, все же, экзотика. В качестве такой экзотики вспоминаю экспресс анализы цельных (монолитных, не измельченных) образцов (штуфные, керновые), которые геологи просили «быстренько посмотреть». Там главное ограничение по размеру контейнера (Н=30; D=100 мм).
Мошков Валерий, 15.10.19 11:32:25 — КАС
В Магадане 19 лет назад установка была в нерабочем состоянии. Лично ее разбирал на запасные части, которые, впоследствии, успешно работали в Батагае. Что там сейчас неизвестно. В Батагае отключено от отопления здание лаборатории. Предстоящая зима будет третьей (или уже четвертой) без тепла. По моей информации оборудование (ускорители ЛУЭ-8А и ЛУЭ-15, гидравлика, система генератора СВЧ, механическая транспортная система, блоки измерения, участок подготовки проб и прочее) еще целое, стоит на своем месте. Большой вопрос работоспособности блоков управления, электронных узлов и гидравлической системы. Теоретически, при желании, восстановить работу установки можно и довольно быстро, поскольку сохранились очень важные узлы, механизмы и, главное, осталось здание лаборатории с корпусом биологической защиты. Наверное, нужно ставить новый ЛУЭ на клистроне, новую спектрометрию (классические сцинтилляционные блоки с высоким разрешением), по деньгам все это в пределах 1,2 – 1,4 млн. $, но кто же это будет делать? Главное – где брать пробы на анализ?
КАС, 16.10.19 12:04:39 — Мошков Валерий, 15.10.19
Спасибо. В Батагае, наверное, вся экспедиция уже не работает. Район вообще-то интересный, и куда Кючус делся?
Магадан, 17.10.19 02:21:00
Что вы скажите про Австралиийцев? В 2018 г. австралийская компания Chrysos Corp представила прямую замену пробирному анализу — систему PhotonAssay.
Мошков Валерий, 21.10.19 09:53:07
Янгеология сейчас является структурным подразделением Якутскгеологии (Росгеология) и дела там не очень хороши. Кючус на месте, ждет своих настоящих хозяев.
Про австралийскую установку PhotonAssay информации, к сожалению, не очень много. Есть информация об используемом оборудовании (тип ускорителя, спектрометрия, автоматика). Многое можно было бы оценить по спектрам наведенной активности проб, но, в отличие от нас, австралийские разработчики нигде их не приводят. Известно, что установка планируется к использованию в мобильном (передвижном) варианте. В условиях дорог Западной Австралии, возможно, это имеет свои плюсы. Но вижу и много недостатков, главным из которых является снижение мощности ЛУЭ. Идеальным вариантом для ГАА считаю стационарную лабораторию. Важно напомнить, что сооружение установки это только половина сложного и интересного пути. Требуется еще решить множество вопросов практического характера: методического, технологического и организационного. Хочется верить, что все у них получится. И у нас тоже. Дорогу осилит идущий!
Пессимист, 22.10.19 08:07:03
Боливар не выдержит двоих. Кто-то один найдет покупателей. Лаборатория стоит бешеных денег, где-то была оценка в 3-4 млн.долл. - это сейчас от 200 млн.руб., то есть 70 кг золота. Покупателей на такую лабораторию будет мало. А в маркетинге наши слабоваты. Так что надо ждать австралийские лаборатории.
Мошков Валерий, 22.10.19 15:50:50 — Пессимистам
Лаборатория ГАА, действительно, стоит больших денег. Но все познается в сравнении, например с затратами на пробирный анализ (ПА).
Посмотрим коммерческое предложение компании «SGS Minerals Servis» на предоставление услуг аутсорсинга для лаборатории месторождения … , которое мне предоставили в одной из крупных управляющих компаний. В рамках нового проекта (2017 год) добычи золота на руднике … им требуется выполнять анализ около 140 000 проб в год. Выделим из общей сметы сооружения аналитической лаборатории (4 200 тыс. $US ) затраты на пробоподготовку для ПА (1 553 тыс. $US), сам ПА (три линии плавки, с последующим ААА – 530 тыс. $US) + запасные части (345 тыс. $US). Итого, приблизительные затраты на создание только лаборатории ПА составляют приблизительно 2 400 тыс. $US. Перечень ежегодных затрат всей лаборатории составляет 1 350 тыс. $US из них около половины 640 тыс. $US это обязательные затраты на приобретение химических реагентов, стандартных образцов состава (СО), оборудование, материалы (тигли, капели), методическое обеспечение (?) и т.д. Только один комплект запчастей для ПА (одна линия плавки FANDA, 25 тилей) стоит 102 500 тыс. $US. Один комплект для подготовки проб (Smart Boyd) 185 500 тыс. $US. Добавлю, что затраты на сооружение здания лаборатории, на обеспечение тепло и водоснабжения, вентиляции, канализации, подключение электроэнергии в этом коммерческом предложении не учитываются. Штат лаборатории – 68 человек. Расчетная стоимость одного анализа в указанном предложении – 28 $US (без НДС).
Стоимость одного анализа методом ГАА, рассчитанная на 2017 год для условий этого рудника, находится в диапазоне от 60,0 до 115,0 руб. (в зависимости от временнЫх режимов анализа). Ежегодные затраты (себестоимость) на производство одного анализа ГАА в разы меньше чем в ПА. Например, расходы электроэнергии ниже в 10 раз, отсутствует необходимость в тонком измельчении материала проб, достаточно дробления до – 3.0 мм, отсутствует необходимость в ежегодном приобретении дорогостоящих реагентов и СО. Самая дорогая запасная часть в ГАА это магнетрон (или клистрон, в зависимости от типа ЛУЭ) для ускорителя - 10 тыс. $US раз в год (рабочий ресурс 8000 часов), сервисное обслуживание ускорителя и спектрометра (в 2017 году было 2 млн. руб. в год). При этом впечатляющая, практически неограниченная производительность анализа и точность. По самым скромным подсчетам на каждой проанализированной пробе недропользователь будет экономить 28 – 2 = 26 $US. Если ее умножить на годовой объем проб, то можно легко узнать срок окупаемости лаборатории ГАА. В этом смысле, Боливар выдержит всех желающих и умеющих считать свои деньги.
СНС, 23.10.19 08:03:13 — Мошков Валерий, 22.10.19
Спасибо, Валерий Александрович за интересную информацию. Ваши данные как раз по делу и позволяют четко определить область применения технологии ГАА. Хотя Пессимист сомневался не в технической части, а в способности выиграть рынок у австралийцев.
Ivanhoe, 25.10.19 11:30:17 — Валерий Мошков
"Кючус на месте, ждет своих настоящих хозяев."
Ну-ну. Район видели? При том что руда упорная, гравитация-флотация-автоклав. Автоклав на берегу Северного Ледовитого океана!
Если Полюс не тянет, то никто не потянет такие кап затраты.
Полюс хотя бы честно поступил - просто сдали лицензию.
Влад, 06.11.19 12:31:14 — Редакции
А про австралийцев можно подробнее информацию подобрать? Интересно сравнить российскую ГАА и что буржуи сделали?
Виктор , 22.11.19 09:44:11 — Авторам
Что нового? Движется дело? Скоро запуск новой ГАА лаборатории?
Мошков Валерий, 22.11.19 13:24:25
По моей информации дело движется, согласовывается техническое задание и договор на сооружение лаборатории ГАА. Вся полная информация по поставленным вопросам в компании НПП "Корад" (г. Санкт Петербург).
Влад, 25.11.19 09:11:55 — Редакции
А что, про австралийцев информации нет? Может, они засекретили свою установку?
Скоро будет, 26.08.20 12:35:12
Компания Kirkland Lake Gold (Канада) установит на своем руднике Fosterville в Австралии систему анализа содержания золота PhotonAssay, которую выпускает Chrysos Corporation.
PhotonAssay – прямая замена пробирному анализу на золото, отличается высокой точностью и скоростью работы (на анализ уходит менее двух минут). Действие технологии основано на использовании мощного рентгеновского излучения, которое «бомбардирует» образцы породы, воздействуя на атомы золота и других металлов. Высокочувствительные датчики улавливают уникальные для этих элементов «подписи», определяя концентрацию ценного элемента.
«Мы уверены, что система PhotonAssay облегчит нашу работу: упростит пробоподготовку, уменьшит время анализа, позволит получать высококачественные результаты, улучшит решение вопросов, связанных с охраной труда и окружающей среды, местным населением», - заявил главный геолог австралийского подразделения Kirkland Lake Gold Весс Эдгар (Wess Edgar).
Генеральный директор Chrysos Corporation Дирк Трежер (Dirk Treasure) добавил, что помимо прочего использование системы снижает потребность в рабочей силе и вероятность человеческой ошибки.
Предприятие Fosterville работает с 2005 года. В 2018 году на нем было добыто 11 т золота. С. Верхозин, «Золотодобыча».
Влад, 30.08.20 05:37:25
Спасибо. Молодцы австралийцы.
Алексей, 15.09.20 15:47:55 — Пессимист
По компании Chrysos. Они кстати предлагают оборудование на условиях: вы не покупаете оборудование, а платите за каждую пробу (при условии большой загрузки). От заказчика только площадка и персонал.
Дополнительный плюс - не требуется тонкий помол и крупные массы проб (если не ошибаюсь 4 кг). Что снижает погрешность при пробоподготовке.
Инженер, 15.09.20 16:19:37 — Алексей, 15.09.20
Про 4 кг - это вряд-ли. Тут статья про них есть, в ней: "Модель полностью автоматизирована, рассчитана на работу по объемным пробам массой до 0,5 кг, способна распознавать содержащееся в них золото, а также ряд других элементов в течение нескольких минут с чувствительностью до 0,03 частей Au на миллион."
Разве что 8 проб по 0,5 кг анализировать.
https://zolotodb.ru/article/12216
А условия поставки с оплатой за анализ они, наверное, могут себе позволить, у них господдержка проекта есть.
Артем, 30.03.22 09:40:38 — Мошков Валерий
Что по поводу передвижной установки ГАА, которую на Павлике использовали? нет новых статей, а жаль, тема интересная. Сколько обошлась и обходится, какие конкуренты, всё те же Австралийцы?
GordonDaype, 17.06.24 18:14:43
Создавайте уникальные и привлекательные тексты с навыками, приобретенными на интенсивном курсе.
Хотите освоить востребованную и высокооплачиваемую профессию? Присоединяйтесь к нашему курсу копирайтинга! Вы научитесь создавать убедительные тексты для различных платформ: от блогов до социальных сетей. Получите возможность работать с любыми нишами, заручившись поддержкой опытных наставников и реальными кейсами. Откройте новые горизонты заработка и карьеры.
Приветствуем в сообществе копирайтеров от YL-агентства контент-маркетинга! Здесь собраны лучшие материалы по копирайтингу, редактированию и контент-маркетингу от ведущих специалистов. Присоединяйтесь к нашему сообществу и развивайтесь вместе с нами.
Вступайте в нашу группу ВКонтакте и развивайтесь вместе с нами: vk.com/ylcontent.
Пишем тексты мы легко, ваш успех будет высоко.
КАС, 15.10.19 02:24:07
А что осталось от установок в Магадане и Батогае? Может их можно восстановить? Если анализы быстрые и дешёвые, почему не работают?