МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ (ВИМС)

Научный совет по аналитическим методам

Ядерно-физические методы

Инструкция № 152-ЯФ

АЛЮМИНИЙ И КРЕМНИЙ

Москва

1978

выписка из приказа Министра геологии й 496 от 29 октября 1976 г.

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

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

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

Рас.2.

OdEpui mo; установка. I- блок детекторов;

4- регистрирующее

устройство;

активатор.

Ход анализа

I. Подготовка проб Воздушно-сухую пробу делят на две части (по 50±0,5г), всыпают в кассеты и уплотняют специальным пестиком, чтобы крыек ка не выступала за верхний срез кассеты. Таким же образом подготавливают и эталонные пробы.

2. Подготовка прибора к работе

Прибор настраивают в соответствии с прилагаемой к нему^ инструкцией: определяют оптимальное положение дискриминаторов обоих счетных каналов и проверяют независимость скорости счета в одном канале от скорооти счета в другом. Взаимное влияние счетных каналов проверяют при максимально возможной загрузке (активность пробы, соответствующая 100^-ному содержанию А1₂0з ^ПР^{И ее} облучении в Т- канале до насыщения, т.е. в течение 15-20 минут). Величина взаимного влияния не должна превышать статистической погрешности в скорости счета натурального фона.

Наведенную бета-активность пробы измеряют с помощью четырех соединенных попарно счетчиков СЕГ-10^х^составляюших блок детекторов. Для измерения плотности потока тепловых нейтронов в Т-канале активатора на поверхности пробы со стороны, противоположной источнику, располагают сцинтилляционный детектор, сочлененный с фотоумножителем; импульсы с фотоумножителя через усилитель поступают на измерительный пульт или на дополнительный пересчетный прибор. Для определения фона детектора нейтронов ( Зф) на позицию облучения в Т-каиал активатора помещают кассету, наполненную карбидом борз**).

3. Определение содержания алюминия и кремния

Две навески пробы помещают в блок детекторов и измеряют их естественную радиоактивность ( 1Ц> ) в течение четырех минут. В это же время в течение трех минут снимают показания детектора нейтронов ( 3₀ ), используя пересчетный прибор

х) Можно использовать счетчик СИ-8Б.

хх) При использования полониево-бериллиевого источника нейтронов величину СЦ, определяют ежедневно.

II

» 152-НФ

ПП-16. Затем обе навески в кассетах помещают в специальные полости направляющих каналов активатора и одновременно задвигают направляющие до упора: одна проба поступает на облучение в Т- канал, другая - в К-канал. Пробы облучаются в течение пяти минут. Одновременно с облучением в течение трех минут снимают показания детектора тепловых нейтронов ( Зпр ) По окончании облучения кассеты одновременно извлекают из активатора и переносят в блок детекторов. Через 30 сек. после окончания облучения измеряют активность облученных навесок пробы ( ^N,T и ^N,K ) в течение четырех минут. Полученные данные (1Ц> в обоих счетных каналах,    n«_t    9

Зпр, Зо) вносят в оперативный журнал (табл.4). Естественную радиоактивность навески и ее наведенную активность следует измерять в одном и том же счетном канале.

Аналогичным образом измеряют активность эталонных проб. Чтобы получить более точные значения удельных активностей, эталонные пробы измеряют дважды - в начале и в конце рабочего дня - и усредняют результаты.

4. Вычисление результатов анализа Содержание алюминия и кремния в пробе находят по форму-

^1ам:    si    si

„ ^нт - «к 4

^с“ ---_дТ--

^Si ----7Г----’

_{А г} V rAl v^si v-Al _FSi где д к в f    ,

где С_А1 - содержание Al^O^ в исследуемой пробе, %; C_si - содержание Si0₂ в исследуемой пробе, %; и_т - число зарегистрированных импульсов после облучения пробы в Т-канале (N_T « N£ - N_T);

- число зарегистрированных импульсов после облучения пробы в К-канале (N_K = N£ - *Ц,);

? - истинный коэффициент самоэкранирования пробы; к!¹,    -    удельные активности кремния и алюминия при

облучении пробы в Т-канале ;

*;■ 152-Я&

^KK^{ij K}‘r’ “ УД^ельные активности кремния и алшиния при облучении пробы в К-канале.

Эшчения удельных активностей К^к*¹, к|^х, вычисляет на основании измерения двух эталонных проб - бокситовой пробы и сланца;

,С 11

(3)

CXi - с

Б Б С С

где N_T» ^NK» N_T, N_K _ число зарегистрированных импульсов после облучения эталонных проб в каналах Т и К;

F₆ ,?_с- истинные коэффициенты самоэкранирования для эталонных проб;

^С11 “ содержание глинозема в бокситовой пробе, %; ^cSi • содержание кремнезема в бокситовой пробе, %; cJi - содержание глинозема в сланце, %; cgi - содержание кремнезема в сланце, %

При работе с полоний-бериллиевым источником нейтронов значения удельных активностей К рассчитывают по формуле

H-Kt.-*¹*.

где к® - значение коэффициента в день измерения активности эталонной пробы: к₁ - значение коэффициента спустя t дней.

При работе с плутониево-бериллиевым источником нейтронов и при постоянной чувствительности измерительной аппаратуры значения удельных активностей рассчитывают однократно.

13

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР Научный Совет по аналитическим методам при ВПМСс

Ядерно-физ ические методы Инструкция № 152-ЯФ

АКТИВАЦИОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И КРЕМНИЯ В БОКСИТАХ С ОБЛУЧЕНИЕМ В ПОТОКЕ НЕЙТРОНОВ ИЗОТОПНОГО ИСТОЧНИКА

Всссокгшын научно -исследовательский институт минерального сырья (ВИМС)

Москва, 1978

В соответствии с приказом Госгеолкома СССР 229 от 18 мая 1964 г. инструкция ]Ь 153-ЯФ рассмотрена и рекомендована Научным советом по аналитическим методам к применению для анализа рядовых проб - Ь категория.

(Протокол 28 от 19 января 1976 г.)

Председатель НСАМ    Г. В. Остроумов

Председатель Секции

ядерно-физических методов    А.Л.Якубович

Ученый секретарь

Инструкция # 152-ЯФ рассмотрена в соответствии с приказом Госгеолкома СССР Ус 229 от 18 мая 1964г. Научным советом по аналитическим методам (протокол $ 28 от 19 января 1976) и утверждена ЗИМСом с введением в действие с I февраля 1978 г*

АКТИВАЦИОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И КРЕМНИЯ В БОКСИТАХ С ОБЛУЧЕНИЕМ В ШТОКЕ НЕЙТРОНОВ ИЗОТОПНОГО ИСГГОЧНИКА^х)

Сущность метода

Метод нейтронно-активационного определения алюминия и кремния, разработанный В.И. Варгасом, В.И. Дрынкикым и Д.И.Лсй-цунской²»⁸, заключается в облучении исследуемых проб тепловыми (для активации алюминия) и быстрыми (для активации кремния) нейтронами и измерении радиоактивности изотопа ²⁸А1 с периодом полураспада 2,3 минуты, образующегося по реакции ²⁷А1/м,^/²⁸А1при активации алюминия тепловыми нейтронами к по реакции ²⁸Si / n,p /²⁸А1 при активации кремния быстрыми нейтронами.

Для создания соответствующего поля облучения изотопный источник нейтронов (Ро-Ве, Ри -Вв,Ат- Be и др.) помещают в активатор (бак с парафином), который выполняет функции замедлителя и отражателя нейтронов, а также радиационной защиты.

В активаторе прибора тлеются два канала: один для активации преимущественно тепловыми нейтронами (Т-канал), другой, окруженный кадмием, для активации главным образом быстрыми нейтронами (К-канал). Анализируемую пробу облучают в обоих каналах и измеряют наведенную бета-радиоактивность пробы N_k и

” А1 ♦ 4^{1 C}S1    (I)

^NT - * 4^{1 C}A1 ^{+ C}Si >

где    “    Удельные    активности    алюминия    и    кремния

для к- и т- каналов (число импульсов, регистрируемых на

х) БНесена в НСАМ лабораторией прецизионного анализа ВНИИЯГГ.

» 152-ЯФ

1% глинозема или кремнезема), вычисляемые по результатам измерений эталонных проб;

^cAl»^csr содержания глинозема и кремнезема, %;

Р- коэффициент самоэкранирования нейтронного потока. Решив систему двух линейных уравнений, находят содержание алюминия и кремния.

В таблЛ приведены основные параметры реакций активации алюминия и кремния, а также возможных сопутствующих реакций активации других элементов, входящих в состав бокситов. Величину наведенной активности бокситовой пробы в основном определяют радиоизотопы, образующиеся при облучении алюминия и кремния нейтронами; вклад других изотопов, как правило, незначителен введу малого содержания элементов, из которых они образуются ( Мп, На, Оу )®,или малого сечения их активации ( Fe, Mg ).

Основными мешающими элементами при определении алюминия и креглия являются ванадий и фосфор (при содержании более 1%Р к более q₉03£O, в присутствии которых результаты определения завышаются⁶. Если содержание этих элементов превышает ука-з ::ное, но остается постоянным (колебания л пределах 1у» для Р и 0,СЗЙ для V), можно определять алюминий и кремний, применяя эталонные пробы, близкие по составу к исследуемым, а по содержанию А1₂^и Si0₂ - к стандартным образцам боксита и глинистого сланца.

Чтобы учесть различие в условиях активации проб, вызываете присутствием в них элементов с большим сечением поглощения тепловых нейтрсков (бор, РЗЭ и др.), дополнительно измеряют плотность потока тепловых нейтронов на поверхности пробы (при облучении в Т- канале) одновременно с ее облучением или после измерения ее активности: снимают показания детектора тепловых нейтронов при положении в позиции облучения пробы ( Эпр). навески ai₂0j ( д₀ ) и кассеты, наполненной карбидом бора ( Э<у> ). Вычисляют так называемой "измеренный" коэффициент спмоэкра1шровапия ( Р_Изн ), характеризующей депрессию потока нейтронов в окрестности пробы ( *изи ~ ~%^Р- у? )» Для определения истинного коэффициента самоэкранирования пробы ( F ) экспериментально определяют его зависимость от **изм. ¹

Рис Л. Гоафик для определения истинного коэффициента самоэкранирования пробы.

Для этого определяют наведенную активность n_q навески А1^2    (30-40г) при облучении в стандартном режиме.

Последовательно, пятью-шестью порциями по 120-150 мг добавляют к этой навеске борную кислоту и после каждого добавления определяют наведенную активность ( ^    )    облученной    навес

ки получаемой смеси. После каздого измерения вычисляют истинный коэффициент само э кранирования    F =    •    Одновре

менно определяют *_изм , снимая показания детектора тепловых нейтронов. По полученным данным строят график зависимости F * f( Р_изм), по которому в дальнейшем , определив ?_изм для исследуемой пробы, находят величину истинного коэффициента F (рис.1).

Методика опробована на бокситах основных промышленных типов месторождении СССР и на стандартных образцах бокситов. Методика рекомендуется для определения алюминия и кремния в бокситах и вмещающих их породах по Ш категории при содержании А1₂0^ от 20 до б(Й и Si0₂ от 2 до Э0£,

б

№ 152-ЯФ

При однократных измерениях расхождения между повторными определениями алюминия укладываются в допустимые расхождения "Инструкции по внутрилабораторному контролю точности (воспрспз-водимости) результатов рядовых количественных анализов минерального сырья"^.Для точного определения кремния при содержании ЗЮ₂ менее 10? необходимо двукратное измерение (двукратное облучение пробы в К- канале активатора).

В табл. 2 даны допустимые расхождения для алюминия и кремния.

В табл.З приведены расхождения между повторными определениями алюминия и кремния по данным авторов инструкции.

Реактивы и материалы

1.    Борная кислота (н^во^)

2.    Окись алюминия ч.д.а.

3.    Карбид бора, 100 г

4.    Эталоны. В качестве эталона по алюминию используют

СОС бокситов (356-73, 357-73 и др.), а при большом содержании в исследуемых пробах ванадия (    >0,03?)    - бокситовую пробу

Допустимые расхождения

Таблица 3

Расхождения между повторными определениями по данным авторов

Содержание,%    !Фактические оасхоадения! Запас точности ! отн.% (*> эксп.) ! (Я>доп / Я>экси.)

50 - 59,99 ^±1 3,6 0,97 40 - 49,99 3,9 1,15 30 - 39,99 3,9 1,54 20 - 29,99 3,9 2,05 Si02 20 - 29,99 - 1.3 4,15 10 - 19,99 3,7 2,54 5 - 9,99 19,0 0,74 2 - 4,99 19,0 1,00

1