МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР

ВСЕСОЮЗНЫМ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ (ВИМС)

Научный совет по аналитическим методам

Ядермо-физические методы

Инструкция № 132-ЯФ

ТАНТАЛ

МОСКВА

1974

Выписка из приказа ГГ К СССР * 229 от 18 мая 1964 года.

7. Министерству геологии и охраны недр Казахской ССР, главным управлениям и управлениям геологии и охраны недр при Советах Министров союзных республик, научно-исследовательским институтам, организациям и учреждениям Госгеолкома СССР:

э) обязать лаборатории при выполнении количественных анализов геологических проб применять методы, рекомендованные ГОСТами, а также Научным советом, по мере утверждения последних ВИЫСом.

При отсутствии ГОСТов и методов,утвержденных ВИУСом, разредить временно применение методик, утвержденных в порядке, предусмотренном приказом от I ноября 1954г.* 998;

в) выделить лиц, ответственных за выполнение лабораториями установленных настоящим приказом требований к применению наиболее прогрессивных методов анализа.

ПРИЛОЖЕНИЕ К» 3 § 8. Размножение инструкций на местах во избежание возможных искажений разрежается только фотографическим или электрографическим путем.

Л 132-ЯФ

рентгенорядиометрическому анализатору "Ыинерел-З"*⁰. Ъ качестве юстиров используют соединения тантала и овннца.

2. Подготовка проб к облучению

В зависимости от предполагаемого содержания тантала берут следующие навески проба* растертой до 200 меш.

0*0001 - 0,002 % 400-200 мг; 0,002 - 0,01 it 200-100 мг; 0*01 0,05 я - I0O- 50 мг; 0,05 0*2 п 50- 2(*г.

Навеска эталона* содержащего около 0*0# Та₂0₅ ,

ЛЯП дмашив опяохнптгй ппптштп титпип в прпбпт ооотав-ляет 100 мг.

Пробу и эталон навешивают на тораионных веса и помешают в плоские пакетики* сваренные из двух дисков полиэтилена с помощью электроштамш Б (см. Приложение 2). Пакетик с пробой и квадратик фильтровальной бумаги, на котором простым карандашом надписывают номер н вес пробы* покрывают сверлу и снизу дисками из полиэтилена и заваривают электро-штампом А (см. Приложение 2).

3. Упаковка проб в контейнер.

Ва дно.контейнера кладут эталон тантала* а затем пробы* прокладывая их дисками из фильтровальной бумаги для предохранения от слипания во время облучения. Через каждые 10-12 проб помешают эталон и диск из алюшнневой фольги* разделяющий пробы ва партии. В контейнер входит 40-50 проб и пять эталонов. Чтобы учесть содержание пяти окиси тантала в полиэтиленовой пленке* в контейнер помешают пустые полиэтиленовые диски ( глухой опыт). Порядок размещения проб в контейнере записывают в журнал. Эталоны тантала должны быть расположены равномерно по высоте контейнера с таким расчетом* чтобы один из них находился сверху.

4. Облучение проб в реакторе

При передаче проб на облучение составляют акт и указывают в нем ожидаемую суммарную активность* которую оце-

9

лдс^пии уссиххиус в iwivfto юилих»* пситуиаии х,<ь»хи

нейтрон/см^сек. в течение шести чаоов.

При этих условиях перевозка облученных проб в свинцовом контейнере отвечает требованиям безопасности⁷.

Облученные пробы сдают в хранилише, где после остывания в течение пятнадцати суток их разбирают в боксе на партии, соблюдая требования техники безопасности. В первую очередь вынимают из контейнера верхний эталон тантала и измеряют его активнооть на спектрометре, чтобы проверить интегральный поток нейтронов при облучении. При выбранных условиях скорость счета в области измеряемого излучения тантала без дифференциальных фильтров³^ составляет 250 имп/сек. При активности ниже указанной на 50%, контейнер не разбирают, а выясняют причину недостаточности облучения. Если облучение достаточно, то пробы по 10 - 12 штук помещают в переносные контейнеры и вместе о эталонами передают на измерение.

5. Выполнение измерений и обработка результатов

Измерения выполняют на одноканальном спектрометре, датчик которого находится в защитном экране (сы.Приложе -ние I).

По эталону тантала настраивают спектрометр на пик измеряемого излучения

Энергетическая область измеряемого излучения определяется шириной "окна” спектрометра, при которой относитель-

имеет мини-

Продолжительносгь измерения при анализе пробы устанавливают по относительной статистической ошибке (<о ), величину которой определяют по формуле

(I)

х) См. раздел "Выполнение намерений и обработка результате^*'.

* 132-ЯФ

- скорости счета при иуверении пробы с дифференциальными фильтрами из вольфрама и тантала, имп/сек;

Ь - продолжительность измерения пробы,сек. При продолжи тельное те измерения проб и эталонов 100 сек берут по два отсчета с каждым фильтром. Если продолжи те ль -ность измерения составляет 1000 сек,, берут по одному отсчету с каждым фильтром.

Пробы и эталоны устанавливают в нижнее положение (см. Приложение I), если измеряемая интенсивность излучения в верхнем соложении превышает 600 имп/сек. Определяют интенсивность излучения каждого эталона, и, еоли отсутствует градиент потока тепловых нейтронов, то определяют среднее значение интенсивности всех эталонов. Относительное расхождение между интенсивностью излучения каддого эталона и средним значением интенсивности не должно превышать 10?. В дальнейших измерениях используют эталон, интенсивность излучения которого наиболее бливка к оредней. Интенсивность излучения этого эталона измеряют в начале и в конце рабочего дня.

Содержание пятиокиси тантала в пробах (Сд,) рассчитывают по формуле

С = (^р ~~^^прУ ^сэт ^РЭТ ^ЭТ    .    .

^ ^эт "“^эт Rip

- содержание пятиокиси тантала в пробе и в эталоне, ?;

фильтрами из вольфрама и тантала, имп;

число импульсов при измерении эталона фильтрами из вольфрама и тантала, имп;

IJ

£лр t_3T “ продолжительность измерения пробы и эталона, сек.

Для удобства записи и раочета вводят повыв обозначения:

формула (2) принимает вид: С_ = К

Форме записи результатов измерения и обработки проб приведена в табл. 4.

При наличии тантала в полиэтиленовой упаковке (глухой опыт) содержание его вычитают из найденного в пробе содер-жания тантала.

Техника безопасности

При выполнении нейтронного активационного анализа все работы проводятся в строгом соответствии с "Санитарными правилами , а такие в соответствии с "Правилам* перевозки радиоактивных веществ"⁷, если организация, выполняющая анализ, доставляет облученные пробы самостоятельно.

При облучении в реакторе в той или иной степени активируются почти все элементы, входящие в состав пробы, причем образующиеся изотопы с периодом полураспада от долей секунды до нескольких лет обладают бета и гамма-излучением различной энергии.

Основную радиационную опасность в первые дни после облучения представляет гамма-излучение изотопа натрия-24.

При разборке проб в боксе находится одновременно до 50 проб и алюминиевый контейнер. По активности на рабочем месте эта работа относится к Ш классу. Группа радиоактивности зависит от состава проб, в ореднем ее можно отнести к группе В.

Средняя годовая пропускная способность одной измерительной установки, обслуживаемой одним человеком, составляет 4000

12

л 132-ЯФ

проб в год, что не превышет 10 кюри. По потребляемой активности радиоактивных веществ в открытом виде (упаковка из полиэтиленовой пленки, хотя и обесц§чиваег герметичность пробы в нормальных условиях, но не может отвечать требованиям, предъявляемым к ампулированным источникам) лаборатория относится к Ш категории. На рабочих местах пробы находятся в специальных защитных экранах и после измерений должны быть сданы в хранилище. Из хранилище радиоактивные вещества периодически сдаю? па захоронение.

Пои работах с радиоактивными веществами для конкрет^ ного случая нейтронно-активационного определения тантала необ-ходигло придерживаться следующих практических рекомендаций по технике безопасности;

а)    разбирать пробы следует не ранее, чем через 15 суток после окончания облучения;

б)    контейнер с пробами оледует переносить в бокс с помощью дистанционного инструмента;

в)    если свинцовый контейнер загрязнен, его надо вымыть разбавленной соляной кислотой;

г)    вскрывать контейнеры с пробами и разбирать их разрешается только в боксе;

д)    пробы и эталоны брать не руками, а только пинцетом;

е)    переносить пробы и эталоны на рабочее место только в переносных контейнерах.

В связи с использованием аппаратуры, находящейся под высоким напряжением, необходимо придерживаться также правил техники безопасности обслуживания слектроустановой⁶.

Литера тура

1.    Анализатор интегрально-дифференциальный амплитудный ПД-2-1. Техническое описание и инструкция по эксплуатация,

1963.

2.    Выпрямитель стабилизированный ВС-22. Паспорт,1968.

Ь. Зайцев Е.И. Активационный анализ горных пород. Зав. лаб. К? 6. 1973» стр. 678-682.

4. Инструкция пользования торзионными весами марки ВТ,

I960.

14

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР

Научный Совет по аналитическим методам при ВИМСе

Ядерно-физические методы Инструкция № 132-ЯФ

НЕЙТРОННО-АКТИВАЦИОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТАНТАЛА В ГОРНЫХ ПОРОДАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ФИЛЬТРОВ

НЕЙТРОННО-АКТИВАЦИОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТАНТАЛА В ГОРНЫХ ПОРОДАХ, РУДАХ И МИНЕРАЛАХ С Ge (Li)-СП ЕКТРОМ ЕТРОМ

Всесоюзный научно-исследовательский институт минерального сырья

(ВИМС)

Москва, 1974

Инструкция Й 132-ЯФ рассмотрена в соответствии с приказом Государственного геологического комитета СССР # 229 от 18 гая 1964 г Научным советом по аналитическим методам (протокол # 24 от 29.XI.73r) и утверждена ШМСом с введением в действие с 1 октября 1974 г.

неЯтронно-акшмдошное определение тантала в

ГОРШХ ПОРОДАХ с ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ФИЛЬТРОВ

НЕИТРОННО-АКтаВШОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТАНТАЛА В 1'СРШХ ПОРОДАХ, РУДАХ И МИНЕРАЛАХ С Ge (Li)-СПЕКТРОМЕТРОМ

Рекомендации по применению инструкций В инструкции Jft 132-ЯФ содержится описание двух инструментальных нейтронно-активационных методов определения тантала.Порог чувствительности определения в обоих методах приблизительно одинаков.

В первом методе, в котором используются дифференциальные фильтры, применяется более простая анализирующая аппаратура, однако, в связи о измерением относительно мягкого гам-га-излучения изотопа ^I82,Da (67,8 кэв),верхний предел определяемых содержаний составляет 0,1 - 0,2^ Та. Поэтому методика предназначается двд масоового анализа горных пород, породообразующих минералов ж относительно бедных танталовых руд.

Второй метод базируется на применении более сложной аппаратуры - многоканального гаша-спектрометра с полупроводниковым Ge (Ll) - детектором, позволяющей выполнять групповой анализ на широкий круг редких элементов. Определение тантала этим методом основано на измерении более жесткого гамла-излучения ивотопа ^^а (1,22 - 1,23 мэв), что позволяет анализировать пробы и с высоким содержанием тантала, включая танталовые минералы. Следовательно, вторую методику целесообразно применять в тех случаях, когда поьимо тантала необходимо определить и другие элементы. Кроме того, методика рекомендуется для определения тантала при широких вариациях его содержаний.

Л 132-я®

НЕЙТРОШО-АКТИВАЦИОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТАНТАЛА В ГОРНЫХ

ПОРОДАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИИ! ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ФИЛЬТРОВ⁵^

Сущность метода

Метод заключается в облучении проб в реакторе тепловыми нейтронами и в последующих селективных измерениях наведенного Jf - излучения тантала-182, образующегося по реакции (а,у ) из природного элемента. Измерения выполняются на спектрометре о использованием дифференциальных фильтров^.

Методика определения тантала в горных породах разраоо-тана Е.И. Зайцевым, Ю.П. Сотсковым и Г.И. Фадеевым в 1971г.

Для определения содержания тантала измеряют на сцян-тилляционном спектрометре активность гамма-линий с энергией 67,8 кэв эталона и пробы в полосе пропускания пары сбалансированных дифференциальных фильтров*^ из тантала и вольфрама.

Пробы и эталоны, упакованные в полиэтиленовые пакеты, облучают в ядерном реакторе промыЙлекного типа в потоке тепловых нейтронов 1,2.10*® нейтрон/сагс^к. в течение шести часов; время "остывания" - не менее 15 су эк.

Использование дифференциальных фильт^юв п_Ал спектрометрических измерениях позво шет исключить влияние других радиоизотопов, образующихся при облучении пробы, если энергия их характеристического или гаша-излучения не попадает в интервал энергий 67,4 - 69,5 кэв, определяющий полосу пропускания фильтров.

1Ъмкв-излучение измеряют на спектрометре с кристаллом Иа,3 (Т£) с тонким входом "окном" диаметром 40 мм и толщиной I мм, располагая облученную пробу на расстоянии 20 мм

х) Внесена в НСАМ лабораторией ядерно-физических методов

Бронницкой геолого-геоглшческой партии ИШТО, 1972г.

# 132-ЯФ

от поверхности кристалла.Дифференциальные фильтры поочередно устанавливают между пробой и кристаллом приблизительно на середине расстояния между ними* Разность между отсчетами с одним и с другим фильтром характеризует активность гамма-излучения в полосе пропускания. Удельная активность в полосе пропускания при выбранных условиях облучения и измершшя составляет 3000 - 5000 имп/сек на I мг пятиокиси тантала.

Определению тантала при измерении гаме-излучения мешают (завышают результаты) те изотопы, энергия характериЪ-тичеокого или гамма-излучения которых попадает в полосу Пропускания дифференциальных фильтров. К ним относятся изотопы рения, платины, золота, ртути, урана.

В табл. I приведены соедражния Ta₂0g, эквивалентные мешающего элемента для времени остывания 15 суток.

Таблиц I Содержание Та205, эквивалентное 1% мешающего элемента

Мешающий элемент Содержание Та20|ъ%% Рений I.ICг2 Платина 2 ЛСГ3 Золото 1.1СГ2 2,5 ЛСГ3 х) Ртуть 1,1 Л (Г3 3,3. Ю"4 Х) Уран 7.5.1СГ3 1,'бЛСГ3 х)

Навеска эталона составляет 100 мг. Навеска пробы не превышает 400 мг. Порог чувствительности метода в вышеуказанных уоловиях равен 4*IcrSir Da₂0₅, ⁴¹⁰ *** ^{навески} 400 мг отвечает I.ICГ¹^ Ta₂0g*

» 132-ЯФ

При анализе горных пород расхождения метДУ повторными определениям: для содержаний пятиокиси тантала от 2Л0~ до 0,2£ укладываются в доцустимые расхождения по Ш категории инструкции по внутрилабораторному контролю^ (см* табл.2).

Метод проверен на пробах гранитов, пегматитов, карбона-титов, диоритов, а также на породообразующих минералах (кварц, слюда, полевые шпаты) в интервале содержаний от 1*1СН^ до 0₉2% I^Og.

В таблице 3 приведены факттческие расхождения между повторными определениями по данным авторов инструкции.

Табливд 2 ²

Допустимые раохождения

Содержания пятиокиси тантала % Допустимые расхождения отн.£ 0,1 - 0,199 32 0,05 - 0,099 40 0,02 - 0,049 50 0,01 - 0,019 60 0,005 - 0,0099 72 0,002 - 0,0049 83 0,001 - 0,0019 83

Ji 132-ЯФ

Таблица 3

Фактические расходдепия между повторными определениям по данным авторов

Содержания пяTiiокиси    Относительная    Фактические расхож-

тантала, %    ошибка, <э    дения,    2,8<о

0,1 -	0,199	5,0	14
0,05 -	0,099	5,9	16
0,02 -	0,049	5,9	16
0,01 -	0,0199	5,9	16
0,005 -	0,0099	6,3	19
0,002 -	0,0049	10,7	30
0,001 -	0,0019	И,4	kUj
0,0005 -	0,00099	13,4	43
0,0002 -	0,00049	20	56
0,0001 -	0,00019	26	7<s
	Реактивы и	материалы

I# Кислота соляная, d 1,19^х и разбавленная 1:3.

3. Окись вольфрам для приготовления дифференциальных фильтров, 10 г.

3. Окись свинца для юстировки фильтров» 5 г.

4* Пятиокись тантала, 15 г^5 г для приготовления фильтров и 10г для юстировки).

5* Спирт ректификат*

6. Кадмий листовой толщиной I мм и медь толщиной 0,1 мм (для облицовки защитного экрана), по I кг*

7* Пленка из полиэтилена марки ЦД

8* Полистирол для приготовления дифференциальных фильтров и юс тиров, 20г*

d - относительная плотность,

7

ft 13241Ф

9.Фильтровальная бумага о зольностью "0,0000"

10. Эталоны тантала, содержащие около 0,01% ^Та2°5* ^ ^т~ честве эталона рекомендуется применять стандартные образцы тантало-ниобиевой руда СНГ-7, содержащие 0,0090 ± 0,0006%

Аппаратура и оборудование

1.    Рентгенорадиометрический анализатор "Минерал-З"¹⁰ с радиоактивным изотопом Tm. -170 активностью 0,02 г-экв радия (для юстировки фильтров).

2.    Прибор "Квант"^ или пульт со сцинтилляциокным датчиком прибора "Ь&нерал-З”, одноканальный спектрометр со сцин-тилляционным датчиком УСД-I (кристалл Г(аО(Т£)£40x1 мм)^1,2вб#11

3.    Защитный экран (см. Приложение I).

4.    Свинцовые контейнеры для перевозки облученных проб КЛ-12,8

5.    Бокс для разборки проб 6К-НХ, 6К-СТ или другие.

6.    Свинцовый оейф для хранения реперных источников и

проб.

7.    Торзионные весы марки ВТ-500\

8.    Инструмент дистанционный типа ИД.

9.    Радиометр типа "Сигнал", СРП-2 или др.

10.    Электронагревательные штампы (Приложение 2)

11.    Трансформатор ЛАТР на 9 ампер

12.    Контейнеры из алюминия марки А-995.

13.    Переносные контейнеры типа 4КТ, КИЗ-50М или др.

14.    Блоки свинцовые типа БС-100, БС-50 или др.

15.    Пинцеты.

л'од анализа

I. Приготовление дифференциальных фильтров

Дифференциальные фильтр изготовляют из пятиоки с и тантала    и    окиси    вольфрама    ( W0₃    ).    Фильтры приготов

ляют и юстируют по споообу, рекомендуемому в инструкции к ^х7“Разработан ОКБ Мингео СССР.

1

Для времени остывания 20 суток*

2