МИНИС.ТЕРС 1 eu I ЕОЛОГИИ СССР

всесоюзный научно-исследовательский институт

МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ (ВИМС)

Научный совет по аналитическим

методам

Ядерно-физические методы Инструкция № 187-~яф

ЗОЛОТО И СЕРЕБРО

Москва

1981

выписка из приказа Министра геологии Л 496 от 29 октября 1976 г,

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

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

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

£ 187-НО

изучаемого месторождения. Содержание серебра в рабочем эталоне должно составлять 500-800 г/т. Рабочие эталоны помещают в транспортные контейнеры и анализируют через кандые JO-I2 проб.

Для контроля устойчивости работы аппаратуры и постоянства параметров градуировочной зависимости, для контроля правильности результатов в процессе анализа, а также после ремонта аппаратуры и других длительных перерывов в работ», необходимо иметь комплект внутрилабораторных контрольных ос разцов, соответствующих по составу рудам исследуемого месторождения. Набор их должен охватывать весь диапазон определяемых содержаний золота и серебра(5-10 шт.).

Ход анализа

1.    Приготовление и облучение проб

Величина навески*^ определяется вместимостью двух транспортных контейнеров и составляет 400-500г. Для проб большей части золоторудных месторождений, характеризующихся весьма неравномерным распределением золота, такая навеска является представительной при зфупности I мм.

Навеску упаковывают в два маркированных транспортных контейнера (приблизительно по 200-250 г в каждый контейнер). Номер контейнера, номер и вес пробы записывают в "Журнал упаковки" (приложение I).

После загрузки контейнеров в приемный бункер транспортирующего устройства и пуска устройства управления анализ идет в автоматическом режиме. Контейнер с пробой из приемного бункера поступает в препаратопровод и затем жа позицию облучения. Пробы облучают на расстоянии 1-2 см от тормозной мишени. После окончания облучения контейнер с пробой по пре-паратопроводу поступает на позицию измерения.

2.    Измерение наведенной активности

Наведенную активность проб и эталонов измеряют, исполь-

^Степень измельчения материала устанавливают в зависимости от величины навески и от характера распт>еделения металла в руде (от 0,05 до I мм).

9

JS 187-ЯФ

вуя два сцинтилляционных блока детектирования с кристаллами NaOfTQ диаметром 150 т и высотой 100 им. Блоки должны быть расположены практически вплотную к контейнеру с торцовых сторон*

Стабильность работы блоков детектирования обеспечивается постоянной круглосуточной подачей на них высоковольтного напряжения от источника питания типа ВС-22 и поддержанием в них постоянной температуры с точностью + 1°С. Информацию от каждого детектора на бара от в отдельные группы памяти анализатора импульсов, используя блок Еыбора субгрупп. Это позволяет исключить погрешность, вызываемую взаимным дрейфом измерительных каналов, облегчает энергетическую калибровку спектрометра и позволяет выявлять сбои в работе аппаратуры.

Для энергетической калибровки и контроля стабильности работы гамма-спектрометра используют набор образцовых спектрометрических гамма-источкиков ОСШ-б. Рекомендуется энергетическая калибровка, при которой аналитический фотопик золота с энерпаей 279 кэВ находится приблизительно в 150 канале; при этом фотопик серебра располагается приблизительно в 50 канале. Разрешение спектрометра по линии 279 кэВ должно быть не хуже 16$, а дрейф положения максимума фотопика не должен превышать одного-двух каналов за смену.

Описанная последовательность операций составляет один цикл анализа. Рекомендуются следующие временные режимы цикла:

^Ъобл. = ^{12 сек}-’ Чрансп.= ^{4 сек}-- W = ^{12 сек}* Временные режимы могут отличаться от рекомендуемых на ±2 сек.

В процессе анализа для каждой из двух навесок одной пробы выполняют до пяти циклов таким образом, чтобы во время измерения активности одной навески другая облучалась и наоборот. Общая продолжительность анализа одной пробы составляет около трех минут.

Если отношение золота к серебру в пробе составляет 1:10, серебро для повышения точности анализа определяют отдельно от золота. Для этого непосредственно после определения золота выполняют два дополнительных цикла анализа при следующих временных режимах:

а 187-ЯФ

t = 100 сек. t/ =50 сек. t =50 сек. обл.    ост.    изм.

11родолжительность определения серебра в этом режиме составляет около 6 мин.» а общая продолжительность определения золота и серебра - около 9 мин.

О соотношении золота и серебра, характерном для проб исследуемого месторождения, судят по результатам предварительного спектрального, атомно-абсорбциопного или другого анализа.

При анализе проб неизвестного состава режим определения серебра (одновременное или раздельное) можно установить по величине отношения аналитических фотопиков золота (Ид_и ) ц серебра (Мдд ), наблюдаемых на Э1фане осциллоскопа анализатора в процессе гамма-активационного определения золота. Серебро определяют отдельно, если 1Чдд *5 1,5 Мд_ц.

В процессе анализа необходимо придерживаться следующего порядка:

а)    включают аппаратуру и проверяют правильность ее работы;

б)    контролируют правильность и последовательность выполнения отдельных стадий анализа;

в)    выводят спектры наведенной активности проб и эталонов на магнитную ленту, перфоратор или цифропечать;

г)    заполняют "Журнал анализа" (приложение 2).

3. Вычисление результатов анализа Содержание золота к серебра в пробе рассчитывают вручную или на ЭРЧ, используя специально разработанную программу "Экспресс" или ее модификацию. Алгоритм автоматизированной обработки описан в следующем разделе.

При ручной обработке результатов измерения пользуются формулой:    S_np    •    М_эт- Рэт

^ S₃t * Мпр • Рпр ^^ЭТ ’

цде С - содержание золота или серебра в пробе, г/т;

$пр ^и S₃r “ площади аналитических пиков для пробы и для эталона, имп.;

Рпр ^и Рэт - ^вос пробы и эталона, г ;

II )* 187-ЛФ

Мпр И Мэт - показания системы мониторирования для пробы и для эталона, имп.;

Сэт- содержание определяемого элемента в эталоне, г/т:

S ⁼ S £ Sep ,

где - суммарная площадь аналитического пика и фона,имп.;

Sep - площадь фона, имп.

Суммарную площадь аналитического пика и фона (S^    )

вычисляют, сушируя отсчеты в каналах в пределах аналитического интервала.

Площадь фона ( Sep ) вычисляют, суммируя отсчеты в каналах левого и правого фоновых интервалов, расположенных на некотором удалении (буферные зоны^х') от аналитической области .

Ширину аналитического интервала принимают равной 0,5-1.5 R (R — разрешение спектрометра по аналитической линии), буферной зоны - 0,3-0,5 R . Суммарная ширина левого и правого фоновых интервалов должна быть равна ширине аналитического интервала.

Зеличину интервалов мояно изменять в пределах рекомен-д ванных границ с учетом отношения сигнал-фон, однако она дол;хна быть одинаковой для эталонов п проб одной партии.

Отсчеты суммируют с помощью настольной вычислительной машины или непосредственно в анализаторе импульсов тшта LP - 4840.

При расчете площади аналитического фотопика серебра ( Бдд ) с использованием данных, полученных в ре:>:име одновременного определения, еглэд рентгеновского излучения золота учитывают по формуле:

Sa₉ ⁼ ^(Au+Ag) ^Аа *

где 5(д_и+д^) - площадь пика в аналитическом интервале серебра;

бдц - площадь пика в аналитическом интервале золота:

х!-7"—

Буерная зона - участок мел;ду аналитической областью и

Поповым интервалом.

К 187-ЯФ

К - коэффициент для учета вклада рентгеновского излучения золота в аналитический интервал серебра.

Значение коэффициента К определяют экспериментально.

Для этого в режиме одновременного определения облучают пробу, не содержащую серебра, но содержащую известное количество золота, и по полученному гамма-спектру определяют отношение площади пика в аналитическом интервале серебра к площади пика в интервале золота. При рекомендуемых условиях коэффициент К ориентировочно равен 0,2.

4. Автоматизированная обработка результатов анализа

Ручная обработка данных гамма-активационного анализа требует большой затраты времени, не обеспечивает полного извлечения информации и не гарантирует надежность результатов. Чтобы обработать аналитические данные по 20 ООО проб в год, нужны восемь вычислителей. Поэтому применительно к настоящей методике раэработаны специальные программы "Экспресс” и ЭЗОП, позволяющие выполнять автоматизированную обработку результатов массового гамда-активационного анализа. Программы написаны на языке АЛГОЛ-60 (приложение 3).

Для автоматизированной обработки используют средние, малые или мини-ЭШ типа БЭСМ-4М, Минск-32, ЕС ЭВМ. СМ-ЗМ.

По программе "Экспресс” автоматически выполняются следующие операции:

а)    ввод вспомогательных и служебных данных, содержащих сведения об условиях анализа и определяющих порядок вычислений ;

б)    последовательный ввод спектров с магнитной лентой в коде ASCII с контролем правильности ввода каждого спектрг и их последовательности (до 100 спектров);

в)    перекодировка информации аз кода ASCII в машинный код;

г)    обнаружение и исправление сбоев в аппаратурных спектрах;

д)    сглаживание исходных данных;

е)    нахождение положения аналитических фотопиков;

13

К 187-ЯФ

л) вычисление градуировочных зависимостей;

з)    приведение промежуточных результатов к единым условия?.! анализа и вычисление содержания золота и серебра;

и)    контроль правильности промежуточных и окончательных результатов путем проверки статистических гипотез;

к)    представление результатов анализа в табличной форме. Продолжительность обработки результатов анализа одной

пробы не превышает 30 сек.

Mosho использовать настольные клавишные программируемые ЗЗМ типа 15 ЗСМ-5, ТЗ-1Ш. HP-65, HP—67, IIP—97. Применительно к ЭВМ этого типа разработан специальный пакет програмг.1 ГАМА на клавиатурном языке. Лри обработке результатов на таких ЭВМ данные вводят вручную.

Техника безопасности

По степени радиационной опасности гамма-активационный анализ относится к работам с открытыми радиоактивными веществами по Ш классу.

Основным источником радиационной опасности является мик: о-трон, имеющий следующие характеристики: максимальная энергия тормозного излучения - 10 МэВ; средний ток пучка ускоренных электронов - 15 мкА.

Другим источником радиационной опасности являются ампу-лированные источники ионизирующего излучения, используемые при анализе п градуировании аппаратуры, и пробы после их активирования тормозным излучением.

Радиационная опасность может возникнуть также при разгерметизации облученных кассет с пробами.

При гамма-активационном анализе необходимо соблюдать

основные санитарные единые санитарные правила размещения и эксплуатации радиационно-технологических установок с ускорителями электронов ЖП-электрон^, а также внутреннюю инструкцию по те:::пше радиационной безопасности.

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР Научный совет по аналитическим методам при ВИМСе

Ядерно-физические методы Инструкция № 187-ЯФ

Согласовано Зам. начальника Технического управления Мингео СССР

И .И Малков

ГАММА-АКТИВАЦИОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОЛОТА И СЕРЕБРА В РУДНЫХ ПРОБАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ МИКРОТРОНА

Всесоюзный научно-исследовательский институт минерального сырья (ВИМС)

Москва, 1981

В соответствии с приказом Jtareo СССР Я 496 от 29 октября 1976 г. инструкция № 187^ЯФ рассмотрена и рекомендована Научным советом по аналитическим методам для анализа рядовых проб - Ш категория

(Протокол К 35 от 27 марта 1980 г*)

Председатель НСАМ    Г.В.Остроумов

Председатель секции ядер-но-4изичес1Шх методов

А.Л.Якубовлч

Ученый секретарь

Инстрзтщия .4 187-ЯФ рассмотрена в соответствии с приказом Мингео СССР И 496 от 29.Х.76 г. Научным советом по аналитическим методам (протокол 35 от 27.Ш,80г.) и утверждена ЭДМСом с введением в действие с I июля 1981 г.

ГАША-АКТИВАЩОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОЛОТА И СЕРЕБРА В РУДНЫХ ПРОБАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ШКРОТРОНА*'

Сущность метода

Методика инструментального гамлй-активационного определения золота и серебра в рудных пробах, разработанная группой авторов**', заключается в измерении интенсивности гамма-излучения радиоактивных изомеров^{19 м}Аа , ^107мАд, ^{10 м} Ад., образующихся в результате фотовозбуждения ядер стабильных изотопов золота и серебра под действием тормозного излучения циклического ускорителя электронов (микротрона)⁴.

Гамиа-акти ва цио нные характеристики золота и серебра даны в табл.1. Интенсивность аналитических фотопиков золота (Еу = = 279 кэВ) и серебра (Еу =88 кэЗ и Еу =93 кэВ) измеряют на сцинтилляционном спектрометре.

Для фотоядерных реакций характерна зависимость выхода продуктов активации от энергии тормозного излучения. Подбирая оптимальную энергию тормозного излучения и временные ре-жимы, можно получить наилучшее соотношение между выходом изомеров определяемых элементов и мешающих радионуклидов и таким образом повысить селективность гаша-активационного анализа.

Установлено, что пробы эпитермальных золото—серебряных месторождений целесообразно анализировать при максимальной

^Внесена в НСАМ ядерно-йизическими лабораториями ВНИИЯГГа и ПИГСеввостгеология" и‘СВ КНЙИ.

хх) В.И.Воропаев, Ю.Т.Мартынов, Г.П.Шхайлов, И,К_вСкаченко. А.А.Слезкин, З.В.Сулин, В.Г.Суслов, С.й.Шорников (ВНИИЯГГ);

(ПГО ”Севвостгеология^п);Р-И.Коваленко (СВ КШИ).

о

» 187-ЯФ

энергии тормозного излучения около 10 МэВ. При такой энергии достигается необходимая чувствительность анализа и образуется сравнительно небольшое количество радио нуклидов, мешающих определению золота и серебра.

Наряду с аналитическими фотопикаш золота и серебра в спектрах наведенной активности обычно присутствуют фотопики с энергией 217 и 662 кэВ. Они принадлежат продуктам актива-

„    ж    ,    179    м    _м    137    м    О    ч

ции гафния и бария ( Hj? и Da) а расположены на пьедестале, образованном излучением продуктов фотоделения урана и тория. В отдельных спектрах проб гложет наблюдаться фотопик с энергией 160 кэВ, соответствующий изомеру^{7 м} Se.

Гамма-спектр, характерный для проб эпитермальных золотосеребряных месторождений, показан на рис.1.

На чувствительность определения золота и серебра влияет величина фона в области аналитических пиков. Дополнительный фон, создаваемый наведенной активностью мешающих элементов, вызывает увеличение предела обнаружения золота и серебра. Количество золота и серебра, эквивалентное 1% мешающего элемента, а также содержания мешающих элементов, увеличивающие предел обнаружения золота до I г/т и серебра до 30 г/т, указаны в табл.2. Обычно содержания этих элементов в рудах эпитермальных месторождений значительно меньше, а поэтому практически они не влияют на результаты определения. Прямое мешающее влияние оказывает гафний. При регистрации гамма-излучения изомера ^м Hf возможно образование пика суммирования с энергией около 274 кэВ. Однако интенсивность этого пика шла, и при содержании золота более 0,4 - 0,5 г/т его влиянием обычно пренебрегают.

Основные затруднения при выделении фотопиков серебра в

спектрах проб золото-серебряных месторождений э1титермально1 „

типа вызывает рентгеновское излучение, сопровождающее оаспад

197 м а тч    _

изомера Aa . Влияние золота можно учесть расчетным

путем при обработке спектроаналитических данных или исключить, измеряя, например, наведенную активность серебра после распада короткоживущего изомера золота.

Пои низком сечении взаимодействия активирующего излуче-1П1я с элементами, входящими в состав пробы, и относительно

4

Рис.I. Гаглла-спектр наведенной активности пробы эпитермального золото-сеоебряното месторождения, содержащей 0,0002% золота, 0,004% серебра, 0,0003% гафния, 0,03% бария, 0,0003% урана.

высокой энергии аналитического фотопика золота эффекты экранирования. самоэкранирования и поглощения не учитывают, а линейность и параметры градуировочной зависимости в широком диапазоне изменения концентрации золота, его гранулометриче-скоро состава, состава пробы а степени ее измельчения сохраняются.

В сочетании с высокой селективностью метода это позволяет при определении золота в пробах различных месторождений использовать один эталон. Применение в качестве такого эталона стандартного образца состава повышает правильность результатов анализа.

При определении серебра в качестве рабочего эталона целесообразно использовать пробу исследуемого месторождения или соответствующего стандартного образца состава.

Методика проверена па пробах эпитермальных золото-серебряных месторождений и рекомендуется для определения золота при содержании от 0,5 до 500 г/т (0,00005 - 0,05%) и серебра при содержании от 10 до 2000 г/т (0,001-0,2%).

]| 187-ЯФ Таблица 3 Допустимые расхождения5 (Дд0П#). фактические расхождения (ДЭКСПв) и запас точности ( Z ) _

Содержание, % Адоп.'отн-* Дэксп.отн-* Z . ЗйДШп >0, 005 18 5,9 3,1 0,002 - 0,0049 25 9,2 2,6 0,001 - 0,0019 35 14,6 2,4 0,0005 - 0,00099 50 21,3 2,4 0,0002 - 0.00049 75 35,3 2,1 0,00005 - 0,00019 83 75 1,1 Серебро >0,1 7 10,6 0,7 0,05 - 0,099 7 12,3 0,6 0,02 - 0,049 14 14,6 0,95 0,01 - 0,019 20 17 I.I8 0,005 - 0,0099 25 20 1,3 0,002 - 0,0049 34 23,5 1.4 0,001 - 0,0019 42 28 1,5

В табл.З приведены допустимые расхождения5 между основ

ными и повторными определениями золота и серебра (Д_доп ) * расхождения, полученные авторами инструкции (Д„._ и*запас точности (Z-3fc^>.

Как видно из приведенных в табл.З данных, золото определяется по Ш категории, а серебро при содержании ниже 0,05% (500 г/т) - по Ш категории, при содержании 0,05% и выше -по 1У категории (удвоенный допуск).

Аппаратура и материалы

I. Макротрон со средним током ускоренных электронов не менее 20 мкА при энергии 10 МэВ, например, типа МГ-Ю. или ускоритель другого типа с аналогичными технико-эксплуатационными характеристиками.

^Допустимые расхождения даны для проб со средним по крупности золотом (до 0,.6 им).

7

* 187-ЯФ.

2.    Сцинтилдядионный гамма-спектрометр, в состав которого входят:

а)    блок детектирования типа 6931-20 - 2 пгг.;

б)    многоканальный анализатор импульсов типа Р-4840;

в)    высоковольтный стабилизированный выпрямитель типа ВС-22;

г)    интегрирующий предусилитель и линейный усилитель БУС2-46.

Можно использовать гамма-спектрометр любого другого типа с аналогичными технико-эксплуатационными характеристиками.

3.    Набор образцовых спектрометрических гамма-источников ОСИ-б.

4.    Транспортные контейнеры (патроны) пневмопочты полиэтиленовые диаметром 70 мм, высотой 50 мм.

5.    Автоматическое транспортирующее устройство для перемещения патронов с пробами весом до 300 г со скоростью не менее 5 м в сек.

6.    Устройство управления, обеспечивающее автоматический ход анализа в заданных врерленных режимах.

7.    Устройство мониторировапия интенсивности тормозного излучения.

8.    Весы технические, напр., типа ВЛ1К-500.

9.    Настольная клавишная программируемая электронная вычислительная машина, напр., типа T3-I6M.

10. Блоки свинцовые, напр., типа БС-100.

11. Пленка полиэтиленовая или лавсановая толщиной 0,1 --0,2 мм.

Стандартные образцы и эталоны

Для энергетической калибровки гамма-спектрометра и для контроля стабильности его работы используют комплект образцовых спектрометрических гамла-источников (ОСГИ-б).

При определении золота в качестве рабочего эталона применяют стандартный образец состава, содержащий 20-50 г/т золота (напр., Я 900-76 или II2I-77 по ГЪсударствснному реестру мер и измерительных приборов СССР).

Рабочий эталон для определения серебра готовят из проб