министерство геологии с с с г

ВСШЖКШЫП И W4HO ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТ> 1 МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ (ВИМС)

Научный совет по аналитическим методам

Ядерно-физические методы

Инструкция № 147—ЯФ

РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И СТРОНЦИЙ

Москва

1977

Выписка из приказа Министра геологии а 496 от 29 октября 1976 г.

4. При выполнении анализов геологических проб применять метода, рекомендованные ГОСТами и Научным советом по аналитическим методам.

Воспроизводимость и правильность результатов анализа руд и горных пород оценивается согласно Методическим указаниям НСАМ "Методы лабораторного контроля качества аналитических работ".

Примечание: Размножение инструкций на местах во избежание возможных искажений разрешается только фотографическим или электрографическим способом.

* 147-® Таблица 4

Расхождения между повторными определениями по данным авторов ¹

Элемент j Содержание, % \	' Фактич. расхожде-! Запас точно-!ния,отн. % Мсти • &ЭКСП •^Ьдоп^эксп
Стронций I -1,99 fsro^ 0,5— 0,99 esr0; 0,2- 0,49	16,8 1,65 28,6 1,25 40 1,10
Лантан 0,2- 0,499 /т- п > 0,1- 0,199 СЬа2°У 0,05- 0,099 0,02- 0,049 0,01- 0,019	12,6 23 16 25,5 40
Церий 0,2 - 0,499 ГГйП \ ОД - 0,199 (Се02' 0,05- 0,099 0,02- 0,049	13.2 16 15,4 23.2
Неодим 0,1 - 0,199 fwrt п ^ 0,05- °»°" CNd205) 0,02- 0>049	37,5 33,2 52
Самарий 0,01- 0,019 п ^ 0,005-0.0099 (Sm?V 0,002-0,0049 0.001-0.0019	21,3 21 33 40
Европий 0,005-0,0099 гСо ^ 0,002-0,0049 (Би.0^) 0,001-0.0019 0,0005-0,00099 0,0002-0,00049	II 18,9 26 29 42
Тербий 0,001- 0,0019 х 0,0005-0.00099 СТЪ20э; 0,00005-0,00049	34 37 90
Иттербий 0,001- 0,0019 п ч 0,0005-0,00099 CYb205; 0,0002-0,00049	47 46 60
Лютеций 0,0001-0.00019 ,т„ п 0,00005-0,000099 CLu2°3J 0,00001-0,000049	68 53 80

Реактивы и материалы    №    I47-®

1.    Образцовые спектрометрические г&\?ма-;:сточники (ОСЛО

2.    Полиэтиленовая пленка высокого давления (типа ВЦ)

3.    Спирт-ректификат

4.    Фильтры обеззоленные

Аппаратура и оборудование

1.    Галма-спектрометр, в комплект которого входят Ое(ы)-детектор типа ДГДК с чувствительным объемом 30-60 см³ и спектрометрическая электронная стойка СЭС-2-02.

2.    Многоканальный амплитудный анализатор типа ЛИ-128, АИ-256, АИ-1024, &Р-4840 или др.

3.    Свинцовые контейнеры для перевозки облученных проб типа КП-12,8 и КЛ-15,3.

4.    Комплект свинцовых блоков БС-50 или БС-100.

5.    Переносные глнтейнеры типа 4КГ, ЮКГ, КИЗ-24М или др.

6.    Бокс для разборки облученных проб типа 6К-НЖ.Ш1В или др.

7.    Инструмент .дистанционный типа Щ

8.    Торзиошые весы марки ВТ-200

9.    Аналитические весы марки ВЛА- ^::ООг-М или др.

10.    Блок-контейнеры¹ из алюминия марки А-995

11.    Пинцеты, шпатели

12.    Электронагревательный штамп^.

Ход анализа

1. Приготовление проб

Навеску измельченной до 200 меп пробы 50-100 мг поме .дают в пакетик, сваренный из двух дисков полиэтилена с помощью элек -тронагревательногс штампа⁶.Пакетт; с пробой и диск из фильтровальной бумаги, на котором простым карандашом надписываю? номер пробы, покрывают сверху и снизу дисками из полиэтилена и заваривают электроштампом.

Пригстовленные таким образом пробы (30-50 шт.) помещают в стандартный алюминиевый блок-контейнер¹, прокладывая между пакетиками диски из обеззолекной фильтровальной бумаги для предохранения проб от слипашгя во время облучения. Эталонные пробы, обычно три штука по 50-100 мг, тзакованные та:ЗШ не о-«разе;. рае пола, о? -ллномерво по чкеоте блок-контэй^'■ ** ²

* I47->№

между исследуемыми образцами. Такое расположение эталонов позволяет контролировать вариации плотности нейтронного потока по высоте блок-контейнера.

2. Рабочие эталоны В качестве рабочих эталонов рекомендуется испольяоватз пробу апатит-нефелино вой руда, апатитового или сфе нового концентрата с надежно установленными несколькими методами сот.ер-кадиями исследуемых элементов. В табл.5 даны содержания определяемых элементов в сфеновом концентрате, который использовался в качестве эталонной пробы.

Таблица 5

Содержание элементов в сфеновом концентрате*^

(г/т)

LftgOj Сс©2	Nd203	Sm205	Eu20j	ТЪЛ	УЪ20,	LUaOj SrO
1750 3650	1250	260	78	14	12	1,7 8400

При определении стронция эталоном может служить чист ел окись стронция: навеска в данном случае составляет приблизительно 5 мг.

3. Облучение проб

Блок-контейнеры с образцами и эталонами облучают в каналах реактора с плотностью потока тепловых нейтронов I. 10^й нейтрон/£м*сек)в течение 4-6 часов. Для спада активности короткоживущих радиоизотопов (²*На,    ⁵⁶Мп,    ^152mEu и др.)

контейнеры с пробами после облучения выдерживают в специально оборудованном хранилище⁷ в течение семи дней. Затем пробы разбирают в боксе на партии по 7-10 штук и направляют для измерения на гамма-спектрометре.

х) Содержание элементов установлено многократным нейтронно-активационным и рентгеноспектральным анализом. Эталонами служили чистые окислы элементов или их растворы: точность определений составляет 5-7# отк.

* 147-л®

4. Подготовка прибора

Спектрометр настраивают с помощью образцовых спектрометрических гамма-источников (ОСТИ) или предварительно прокалиброванного генератора стандартной амплитуды, входящего в комплект спектрометрической электрошюй стойки СЭС-2-02*^. Спектрометр настраивают таким образом, чтобы на один канал анализатора приходилось 1-1,5 кэв. Так, например, при определении лантана, самария, иттербия и лютеция по гамма-линиям ниям 329 кэв ¹⁴ 1а» 103 кэв    396кэр¹⁷⁵уъ    и    208    ков

¹' ^Lu спектрометр настраивают с помощью источник чв ²⁴¹ Ат (энергия Y-линии 59,6 кэв), ⁵⁷со (энергия ^ -^гиний 122 кэв и 136 кэв), ²⁰³Hg (энергия линии 279 кэв)и ²²ыа (используют одну у-линию с энергией 511 кэв), входящих в комплект 0CIM.

Чтобы исключить ухудшение энергетического разрешения спектрометра, при выборе условий измерения обеспечивают нормальную загруз^ усилительного тракта аппаратуры (допустимая загрузка спектрометра по входу составляет 1.10⁴имп/сек). Импульсная загрузка контролируется по интенсиметру анализатора или по его таймериому каналу. "Мертвое время" анализатора не должно превышать IQ-I5?. Для выполнения этого требования геометрические условия измерений устанавливают, изменяя расстояния между источником и детектором.

Экспозицию устанавливают по "живому времени” таймерного канала анализатора.

5. Определение содержания элементов

Содержание элементов в исследуемой пробе определяют относительным методом - сравнением с известным содержанием элемента в эталонном образце.

Интенсивность гамма-лияий ¹⁵⁵sm,    ¹⁴⁰La,    ¹⁷⁵тъ.

и ¹⁷⁷lu измеряют через 7-10 дней после облучения образцов, остальных радиоизотопов - через 20-25 дней. Интенсивность излучения исследуемых и эталонных образцов измеряют в одинаковых геометрических условиях. Продолжительность одного измерения обычно составляет 15-20 минут.

12

J§ 14У-ЯФ

t_np и t,_T -продолжительность измерения интенсивности излучения пробы и эталона, минуты; с_эт - содержание элемента в эталоне,

Таблица 6

Пример расчета В табл.6 приведены данные, полученные на анализаторе для области аналитического пика ¹⁴⁰La с энергией 329 кэв.

Данные, полученные на анализаторе

Таблица 6

:<? х'лнала ! 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 Число им- 836 пульсов ъ кхшале 023 829 835 810 838 846 889 976 1140 & ..алала 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 Число им- 1890 2572 2944 2157 1542 ИЗО 825 780 пульсов в канале 762 770 Jc каната 250 251 252 253 Число им- 761 759 769 пульсов в канале 758

I. Сумла импульсов в каналах аналитического пика (236-247 каналы): £-='846 +......+    780    =    I769I

2.    Уровень фона слева от пика (231-235 каналы):

823+829 f 335+810+838    ₈₂₇

5

3.    Уровень фона справа от пика (248 - 252 каналы):

762+770+70If759+769 ₌ ш

всего

5. Число импульсов

= 1 /691-9546 = 8145 нн i> табл ^Г?^{И И pftC4eT} содержания определяемых элементов показа-

14 ^J>

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР Научный Совет по аналитическим методам при ВИ.МГе

Ядерно-физ ические методы Инструкция № 147-ЯФ

НЕЙТРОННО-АКТИВАЦИОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРОНЦИЯ, ЛАНТАНА, ЦЕРИЯ. НЕОДИМА, САМАРИЯ, ЕВРОПИЯ, ТЕРБИЯ. ИТТЕРБИЯ И ЛЮТЕЦИЯ В АПАТИТ-НЕФЕЛИНОВОЙ РУДЕ И ПРОДУКТАХ ЕЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ G«(1л) ГАММА-СПЕКТРОМЕТРА

Всесоюзный научно-исследовательский институт минерального сырьн

шимп Москва, 1977

В соответствии с приказом Мингео СССР А 496 от 29 октября 1976 г. инструкция A I47-® рассмотрена и рекомендована Научным советом по аналитическим методам для анализа рядовых проб - Ш категория.

(Протокол А 28 от 19 января 1976 г.)

Председатель ПСАМ

Председатель секции яде хно-физических методов

Ученый секретарь

Инструкция Ji 147-л® рассмотрена в соответствии с приказом Мингео СССР * 496 от 29.Х.1976 г. Научным советом по аналитическим методам (протокол J* 28 от 19.1.76) и утверждена ВИМСом с введением в действие о I августа 1977 г.

НЕЙТОШа-АКТИВАЦИОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРОНЦИЯ, ЛАНТАНА ЦБГИЯ, НВОдаМА, САМАРИЯ, европия, ТЕРБИЯ, ИТТЕРБИЯ и ЛЮТЕЦИЯ В АПАТИТ-ШФЕЛИНОВОЙ РУДЕ И ПРОДУКТАХ ЕЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЙ! Ge (Ц)~ГАДОА-СПЕКГРОМЕТРА*)

Сущность метода

Методика, разработанная Е.И. Зайцевым, Ю.П. Сотсковым,

Б.А. Бахматовым, С.М. Ляпуновым, В.Г. Лаптевым и Р.С. Резниковым, заключается в облучении исследуемых проб в реакторе тепловыми нейтронами и в последующем измерении наведенного гамма-излучения образцов на Ge(Li)-гамма-спектрометре    .

При облучении большей части элементов тепловыми нейтронами на ядрах их стабильных изотопов протекает реакция радиационного захвата Сп, fl) , в результате которой образуется радиоактивный изотоп исходного элемента, обычно испускающий бета-излучение и сопутствующее ему гашва-излучение, напри-

“вр:    ^13?La(U,tf    )^U0Ia-£-¹⁴⁰Се(_ет«5)

Испускаемое гамма-излучение имеет характерный для каждого радиоизотопа спектр, по которому его можно идентифицировать, а наведенная активность характеризует содержание элемента в пробе.

Для анализа используют долгоживущие радиоизотопы с периоде^: полураспада более одного дня» что позволяет выполнять анализ в лабораториях, удаленных от реактора.

Для определения IA,Се,Nd,Sm, Ей, тъ, Yb, Lu и sr пробы и эталоны, упакованные в пакетики из полиэтиленовой пленки, облучают в канатах реактора тепловыми нейтронами с плотностью потока порядка 1.1(г ^нейтрон/ (см^ сек)в течение 4-6 часов.

х) Внесена в НСАМ лабораториями ядерно-фкзических методов ИМГРЭ и БГГЭ.

# 147-Ж

Наведенную активность измеряют с помощью гамма-спектрометра, в комплект которого входятGe(Li)-детектор, спектрометрическая электронная стойка СЭС-2-02 и многоканальный амплитудный анализатор. Высокое энергетическое разрешение Ge(Li)-гамма-спектрометра (4-8 кэв для гамма-линии ⁶⁰Со с энергией 1,33 мэв') позволяет измерять аналитические линии практически без помех со стороны близких по энергии гаила-линий других изтопов.

В таблице I для каздсго определяемого элемента указаны се радиоизотопы, по которым он определяется, энергия рекомендуемой аналитической линии гамма-излучения, продолжительность остывания, а также мешающие элементы, гамма-излучение которых попадает в энергетическую область аналитической линии определяемого элемента^Эквивалент определяемого элемента (графа 10) указывает, на какую относительную величину завышается результат определения, если содержание мешающего элемента равно содержанию определяемого. Например, если в пробе присутствует 1% урана, то при содержании лантана в пробе 1% результат его огтределения будет завышен на 29£.

При анализе апатпт-нефелиновых руд влияние мешающих элементов в основпом незначительно и может не учитываться.

Это видно из таблицы 2, в которой указан интервал содержаний в рудах определяемых л мешающих элементов, а также величины возможных погрешностей, обусловленных наличием мешающих элементов. При определении тербия вктад европия в фотопики ¹⁶⁰тъ можно определить по соотношению линий 122 кэв и 296 кэв ¹⁵²Ku, 122 ;:ов ^15л.:и и 873 кэв ¹⁵⁴Вц ; вклад ²⁵'ра в линию ^1С0тъ с энергией 299 кэв учитывают по 'g -линии 312 кэв ²⁵³?а.

^г;кзли в качестве стандарта используют среднюю пробу апатит* ■ нефелиновой руды, то указанные в табл.2 погрешности уменьшают-■'Л ъ лесколько паз.

Порог чувствительности определения элементов в пробах

апатит-нефелиновой руда при использовании с«(ы)-детектора

объемом 50 см³, навеске пробы 100 мг*) и продолжительности

измерения 15 минут, рассчитанный по критерию 2,8 й, где

d-стандартное отклонение в результатах анализа на пороге

*цлствительностд*»⁵ равен 6,6.10“% La^ ;8,0.10"%Сео₂ ;

'' При на- -оке .Тии ж самоэкцанирование нейтронного потока .... стельно, :: его гложно но учитывать (сгл.рисЛ).

Л I47-® Таблица 2

Влияние мешающих элементов при выбранных условиях анализа

Определяемые элементы!Метающие элементы    !Отн.погреганос"»

•-;--,-;------! определе-

элемент !интервал со-!элемент .'интервал содер- !ния,вызываемая !держаний,    %    !    !жаяии,    %    !мешающим эле-

!    !    !    !ментом, %

Лантан	0,01-0,5	Уран	2-4.I0-4 1-0,02
Церий	0,02-0,5	Уран Железо	2-4. ПТ4 0,5-0,02 1-2 2-0,08
Неодим	0,02-0,2	Кадмий Уран	ПЛО"6 I,0-0,1 2-4.I0"4 0.3-0.03
Самарий	0,001-0,02	Тантал Гадолиний Уран Торий	2-ЗЛО-4 1,4-0,7 0,001-0.02 -0,2 2-4 ЛО-4 1,2-0,03 0.5-1.5Л0"3 4-0,2
Европий	2Л0"^1.Ю~2	Селен Барий	НЛО-6 1Л0~-2.10 ПЛО-2 2-0,04
Тербий (по линии 299 кэв; Тербий (по линии 879 кэв)	i.io-fc.icr3 i.i^s.io-3	Европий Торий Европий Серебро	гло^-бло-3 ~4 0.05-1.5Л0"3 25- 5х) гло^-бло-3 -4 ПЛО-5 0,6-0,03
Иттербий	2.iop*2.icrs	1 Тербий Неодим Уран	хло^-гло-3 -1,1 0,02-0,2 -1,6 2- 4 Л О-4 -0,02
Лютеций	1.10“§Г.ИГ	^ Уран	2- 4 Л О-4 -1,2
Стронций	0,2-2.0	Натрии	1-6 2Л0"2-2Л0Ч

х) Влияние тория учитывают по линии 312 кэв

)Ь 147-ЯФ

0,015% Tid_ao₃; 6.6.НГ⁴* Sm_?0₃; I.8.I0"⁴* Eu₂0_?    0,7.IO"⁴*

гъ^о, ; 2_t0.I0~H'n>₂o_z ; 2,6.I0~*%lu₂o₃ ; 0,13% sro.

Методика опробована на образцах алатит-нефеллновой руды Кольского полуострова и продуктах ее технологической переработки с содержаниями La₂o, от 0,01 до 0,3%; Се0₂ от 0 02% до 0,4%‘*d₂0₃ от 0,02 до 0,2%;    Sm₂0₃    ОТ    0,001 до 0,02%; Еи,>0₃

от 0,0002 до 0,01%;    ТЪ₂0₃    от    0,00007    до    0,002%;    Yb₂0,    от’

0,0002 до 0,002%; Lu₂0₃ от 0,00002 до 0,0002%; Srо от 0,2 до 2,0%: и рекомендуется для определения этих элементов в указанных интервалах содержаний по Ш категории.

Расхождения между повторными определениями стронция укладываются в допустимые расхождения Инструкции по внутрилабора-торному контролю^ (табл.З) Для прочих элементов утвержденных допустимых расхождений не имеется.

Таблица 3

Допустимые ра хождения'

Содержание sro, %

I- 1,99 С.5-0,99 0.. -0,499

Р : - '**.4 приведены Фактические расхождения между повтор-

■*/ о.-ои-гелт по данным авторов инструкции.

1

2