Гамма-активационный метод анализа золотосодержащих руд взамен пробирного

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.

 

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+3
Просмотров статьи: 894, комментариев: 24       

Комментарии, отзывы, предложения

м.и. савиных, 07.10.19 06:12:41 — всем

Падение содержаний для добычи стимулирует создание таких приборов! Как перейдём на кларки...

Старый, 07.10.19 10:21:13

В Бодайбинском районе можно бы сделать ГАА лабораторию, например, в Кропоткино. Там рядом кроме Сухого Лога еще несколько месторождений, Угахан, Вернинское. Лаборатория могла бы их обслуживать.

Мошков Валерий, 07.10.19 10:37:40 — Иванову, всем

Добрый день!

Максимальная производительность установок ГАА, реализованных в Навоийском ГМК (рудник Мурунтау, Республика Узбекистан), в лабораториях АО «СВПГО» (г. Магадан, Россия) и п. Батагай (АО «Янгеология», Россия) в находится в широком диапазоне: от 500 до 3000 анализов в сутки или от 200 000 до 1 000 000 анализов в год. Здесь важно следующее уточнение: все эти установки являются стационарными. Они расположены в специальных зданиях (в Магадане использовалось подвальное помещение здания лаборатории), используют ускорители с высокой мощностью (5-10 кВт), что, в итоге, обеспечивает получение максимального отклика полезного сигнала от облученной пробы. Однако демонстрационная установка в ООО «НПП «Корад» имеет ускоритель малой мощности (1-2 кВт) и является прототипом передвижной (мобильной) установки ГАА (аналог такой установки разработан работает в Австралии). Нужно учесть и «сокращенные» возможности блока детектирования, для экспериментов использовался его уменьшенный вариант. Поэтому для получения статистически значимых результатов приходится выполнять повторные циклы (до 10 циклов) облучение-измерение каждой пробы. Эти факторы значительно снижают производительность, приблизительно до 50-60 анализов за рабочую смену.

Мошков Валерий, 07.10.19 10:44:05 — Иванову, всем

Обслуживание, по опыту работы Батагайской лаборатории:

В смене - оператор (инженер) пульта управления, оператор (техник) транспортной системы, два лаборанта по подготовке (упаковка-распаковка, мойка контейнеров) проб и один рабочий (грузчик). Всего в смене 5 человек. В штате лаборатории ГАА обязательно дежурный электрик-механик, группа по контролю качества (инженер, техник, лаборант), дозиметрист.

Мошков Валерий, 07.10.19 12:17:06 — Металлургу, всем

Стационарная установка ГАА размещается в здании, оборудованном биологической защитой от тормозного излучения ускорителя и оснащено системой вытяжной вентиляции. При работе потребляемая мощность установки 50 – 70 кВт/час. В зависимости от типа и вида конструкции транспортной системы здание может быть одно (Магадан), двух (Батагай) или трех (Магадан) уровневое (этажное).

При использовании современного, компактного типа ускорителей площадь одного уровня (при двухэтажном исполнении) не должна превышать 300 м.кв. (например, здание размером 20х15 метров). Отдельно требуется предусмотреть помещения для подготовки проб (сушка и дробление до 1-3 мм), а также складское хозяйство по хранению аналитических проб и дубликатов.

Себестоимость анализа одной пробы методом ГАА, рассчитанная для одного из проектируемых объектов на Чукотке (2016 год), в зависимости от объема проб и режимов анализа составила от 60 до 120 рублей.

Стоимость сооружения такой лаборатории слагается из следующих основных затрат:

1. ускоритель электронов (приблизительно 1,1 млн. евро); 2. устройство анализа активированных проб, включая систему их транспортирования, программно-методическое обеспечение и 3. сооружение здания лаборатории.

Величина общих затрат определяется расчетным путем и находится в диапазоне от 3 до 5 $млн. Более точную цифру, надеюсь, мы узнаем в течение ближайшего года, когда на одном из предприятий заработает такая установка.

Мошков Валерий, 07.10.19 12:42:02 — всем

Уточню по компании «Baltic Scientific Instruments».

Эта компания является правопреемником Рижского научно-исследовательского института радиоизотопного приборостроения (РНИИРП), который являлся структурной единицей Минсредмаша СССР. Напомню, что метод гамма-активационного анализа был разработан в системе Минсредмаша, а все лаборатории ГАА были спроектированы, сооружены и введены в эксплуатацию специалистами этого Министерства.

Компания «Baltic Scientific Instruments» это уникальное предприятие, которое в сложное и драматическое лихолетье 90-х, в условиях фактического геноцида, сумело сохранить свой научный, инженерный и кадровый потенциал и является одним из крупнейших предприятий радиационного приборостроения в мире.

Практик, 09.10.19 06:31:56

Пробуй не пробуй, копать надо. Запасы утверждены, контуры установлены, отклонения - себе дороже. Это за рубежом где-нибудь есть смысл опробовать. А у нас зачем? Пробирный вполне справляется с сопровождающим опробованием.

АлексМ, 09.10.19 07:15:42 — Практик

Важно не только снизить стоимость анализов, но и ускорить процесс. Тем более, что можно комбинировать пробирный и гамма-активационный анализ, выполняя его "для себя" на поисках. А для отчета можно применить пробирный.

Мошков Валерий, 09.10.19 10:30:07

Поясните, пожалуйста, почему для отчета потребуется пробирный, он чем то лучше ГАА? И почему только стадия поисков?

АлексМ, 09.10.19 10:53:14 — Мошков Валерий

Это у Практика - такая проблема, пусть пояснит. А у нас проблема- далеко от нас расположена служба ГАА (от Иркутска). У нас работает с десяток лабораторий, но со всеми проблемы. Установленная мощность всех вместе потянет на 100 тыс анализов или более. Особенно, лаборатории при институтах (академических). И цены вздрючили; еще "вчера" сторонние платили 100 руб (сцинтилляционный анализ), а сегодня уже просят пару тысяч. И никакой гарантии, поскольку аттестации не имеют. В производственных лабораториях другая проблема: не хотят работать с "маленькими", нужны объемы! Когда сделаете свою лабораторию в Иркутске?

Мошков Валерий, 09.10.19 12:39:15 — АлексуМ

Понятно.

Лаборатория ГАА планируется к созданию не в Иркутске, а на одном из крупных золотодобывающих объектов в Магаданской области. Я в этом проекте практически не участвую.

АлексМ, 09.10.19 12:59:18 — Мошков Валерий

Жаль. Иркутская область добывает и всегда будет добывать металла больше, чем "город-область"Магадан. Кроме золота, наша прочая ресурсная база неизмеримо больше, чем магаданская. В том числе, углеводороды, уголь и мн. др. Но, ничего! На подходе портативные анализаторы, а это еще перспективнее и лучше ГАА

Ivanhoe, 09.10.19 14:03:40 — Валерий Мошков

Есть ли положительный опыт прохождения экспертизы ГКЗ/подготовки отчета по JORC с рядовым опробованием методом ГАА?

ГАА очень интересный метод для крупных рудников (Мурунтау, Олимпиада и пр.) в связи с высокой производительностью. Пробирный там не всегда поспевает за добычей.

Спасибо за статью. Верю в ваше дело)

Мошков Валерий, 10.10.19 20:11:09 — Ivanhoe

Да, такой опыт имеется. Запасы золоторудного месторождения Кючус (инструкция НСАМ при ВИМС №264-ЯФ) и серебро-полиметаллического Прогноз (380-ЯФ) подсчитаны на основе метода ГАА. Также запасы золота м-я Вьюн и серебра м-я Мангзейское (все м-я расположены в Якутии). Последние подсчитывались в территориальной комиссии по запасам. С большой долей вероятности подобный положительный опыт имеется и у Магаданской лаборатории.

Инженер, 11.10.19 16:32:51 — Авторам

Как будет работать ваш метод на влажных пробах? Сушка проб занимает время, иногда немалое, можно ли будет исключить сушку и отдавать на анализ влажный материал?

Мошков Валерий, 14.10.19 12:42:21 — Инженеру

Влажность пробы не является принципиальным ограничением для ГАА. В рамках деятельности лаборатории ГАА в Янгеологии нам доводилось исследовать пробы технологической переработки золотосодержащих руд: промежуточные растворы в виде пульпы, хвосты, концентраты. Это были небольшие по объемам, разовые заказы из добывающих предприятий Якутии. Анализ проводился на основе методики предприятия. Нужно учитывать два обстоятельства. Поскольку метод позволяет определять концентрацию золота в данном, конкретном образце, то и степень влажности (соотношение твердой и жидкой фазы) должна быть одинаковой/постоянной для всех образцов. Для уверенного определения золота в жидких пробах (допустим, в пульпе) необходимо создать серию контрольных проб, эталонов с известным содержанием.

Для остальных проб (керновые, бороздовые, штуфные, сколковые, задирковые и прочие), особенно на объектах вечной мерзлоты, соблюдается правило «нулевой» влажности – обязательная сушка в сушильных шкафах.

Мурунтау, 14.10.2019, 14.10.19 14:39:26 — Инженеру

Не совсем согласен с правилом "нулевой" влажности для оперативных проб при добычных работах. Нам в лабораторию заказчики поставляли упакованные в аналитические кюветы шламовые пробы скважин БВР из которых сочилась вода, но в ответ на наши замечания они отвечали, что им важна отсечка по анализу

рудапорода, а коррекцию по влажности они внесут по возвращении им материала проб. Да и геологи рудника в сухой период года поставляли в лабораторию горстевые (штуфные) пробы оперативного контроля добычи, которые обрабатывались и анализировались без сушки материала. Привозили в обед, а результаты получали в 15-16 часов.

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?

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?

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Гамма-активационный метод анализа золотосодержащих руд взамен пробирного»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "два прибавить 13":