EA038411B1

EA038411B1 - Гамма-альбедный способ определения плотности руд сложного состава

Info

Publication number: EA038411B1
Application number: EA202091427A
Authority: EA
Inventors: Юрий Пак; Дмитрий Юрьевич Пак; Жмагул Смагулович Нугужинов; Нурбол Хуанган
Original assignee: Юрий Пак
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2021-08-25
Also published as: EA202091427A1

Abstract

Изобретение относится к ядерно-физическим способам контроля качества руд. Гамма-альбедный способ определения плотности руд сложного состава, основанный на регистрации рассеянного гамма-излучения двумя зондами, отличающийся тем, что дополнительно на стандартных образцах руды с известной плотностью при малой длине зонда L1 находят энергетический интервал E1, при котором достигается максимальная положительная контрастность интенсивности от плотности, при большой длине зонда L2 находят энергетический интервал E2, при котором достигается максимальная отрицательная контрастность интенсивности от плотности, при найденных E1 и E2 измеряют соответственно интенсивности N1 и N2, а плотность руды определяют по отношению измеренных интенсивностей N1/N2. Технический результат изобретения заключается в повышении чувствительности и расширении сферы применения способа за счет дополнительного измерения интенсивностей рассеянного гамма-излучения N1 и N2 в энергетических интервалах E1 и E2, найденных, соответственно, при L1 и L2, и определении плотности по отношению интенсивностей N1/N2.

Description

Изобретение относится к ядерно-физическим способам контроля качества руд. Оно может быть использовано для определения плотности руд сложного состава в горнодобывающей, металлургической и других отраслях промышленности.

Известен гамма-гамма метод измерения плотности, основанный на облучении горных пород и руд гамма-излучением и регистрации рассеянного гамма-излучения (В.А. Арцыбашев. Ядерно-геофизическая разведка. М.: Атомиздат, 1980, 321 с.). Недостаток данного способа состоит в низкой чувствительности к плотности и влиянии колебаний вещественного состава на результаты определения плотности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ анализа состава вещества, основанный на облучении вещества высокоэнергетическим гамма-излучением и регистрации рассеянного гамма-излучения двумя зондами (Инновационный патент РК №28371. Способ анализа состава вещества. Авторы: Пак Ю.Н., Пак Д.Ю., Иманов М.О. и др. Зарегистрирован в Гос. Реестре изобретений Республики Казахстан 19.03.2014). Недостатком известного способа является невысокая чувствительность к плотности руд сложного состава в условиях значительной изменчивости вещественного состава.

Задачей изобретения является повышение чувствительности определения плотности руд сложного состава в широком диапазоне ее изменения.

Технический результат изобретения состоит в повышении чувствительности и расширении сферы применения способа.

Поставленная задача решается следующим образом.

В процессе облучения руды сложного состава высокоэнергетическим гамма-излучением и регистрации рассеянного гамма-излучения двумя зондами дополнительно на стандартных образцах руды с известной плотностью измеряют зависимости интенсивности рассеянного гамма-излучения от его энергии: - при малой длине зонда L1, не более одной длины свободного пробега гамма-излучения (ДСП), находят энергетический интервал ΔΕ1, при котором достигается максимальная положительная контрастность интенсивности рассеянного гамма-излучения от плотности; при большой длине зонда L2, не менее 3 ДСП, находят энергетический интервал ΔΕ2, при котором достигается максимальная отрицательная контрастность интенсивности рассеянного гамма-излучения от плотности, измеряют интенсивности рассеянного гамма-излучения: N1 в найденном энергетическом интервале ΔΕ1, N2 в найденном энергетическом интервале ΔΕ2, а плотность руды сложного состава определяют по отношению измеренных интенсивностей рассеянного гамма-излучения N1/N₂.

Исследованиями закономерностей изменения интенсивности рассеянного гамма-излучения от его энергии, длины зонда и плотности руды выявлено следующее.

При малой длине зонда L1, не более одной ДСП, в основном регистрируется однократно рассеянное гамма-излучение. При большой длине зонда L₂, не менее трех ДСП, регистрируется в основном многократно рассеянное гамма-излучение, обладающее меньшей энергией, чем однократно рассеянное. Исследованиями энергетического распределения рассеянного гамма-излучения при малой и большой длине зонда показано, что при изменении плотности исследуемой среды интенсивность рассеянного гаммаизлучения меняется в качественно обратной зависимости от длины зонда и энергетического интервала Δε, в котором измеряется интенсивность излучения. В частности, при малом зонде в области повышенных энергий рассеянного гамма-излучения находятся энергетические интервалы, в которых интенсивность рассеянного гамма-излучения находится в прямой зависимости от плотности руды. При большом зонде в области пониженных энергий рассеянного гамма-излучения наблюдается обратная зависимость находятся энергетические интервалы, в которых интенсивность рассеянного гамма-излучения снижается с увеличением плотности руды. Такие закономерности обусловлены особенностями фотоэлектрического поглощения гамма-излучения и комптоновского рассеяния, вероятности которых сложным образом зависят от энергии гамма-излучения, плотности и вещественного состава исследуемой руды.

При малой длине зонда L1 находят энергетический интервал ΔΕ1, при котором достигается максимальная положительная контрастность интенсивности рассеянного гамма-излучения от плотности, означающая, что с увеличением плотности руды интенсивность повышается.

При большой длине зонда L2 находят энергетический интервал ΔΕ2, при котором достигается максимальная отрицательная контрастность интенсивности рассеянного гамма-излучения от плотности, означающая, что с увеличением плотности руды интенсивность снижается.

Измеренные интенсивности рассеянного гамма-излучения N1 при найденном энергетическом интервале ΔΕ1 и N2 при ΔΕ2 меняются качественно обратно от плотности.

Это позволяет повысить чувствительность предлагаемого способа определения плотности в условиях изменчивости вещественного состава руд.

Существенным отличием изобретения от прототипа является то, что дополнительно на стандартных образцах руды с известной плотностью при малой длине зонда L1 находят энергетический интервал ΔΕ1, при котором достигается максимальная положительная контрастность интенсивности от плотности, при большой длине зонда L2 находят энергетический интервал ΔΕ2, при котором достигается максимальная отрицательная контрастность интенсивности от плотности, при найденных ΔΕ1 и ΔΕ2 измеряют соответ- 1 038411 ственно интенсивности рассеянного гамма-излучения N1 и N2, а плотность руды сложного состава определяют по величине отношения измеренных интенсивностей рассеянного гамма-излучения N1/N2.

Практическая апробация способа выполнена на примере определения плотности баритовых руд. В качестве источника первичного гамма-излучения выбран радиоизотопный источник цезий-137 (661 кэВ). Плотность баритовых руд менялась в значительных пределах 2,6-4,7 г/см³. Вещественный состав руды представлен следующими компонентами: BaSO₄; Fe₃O4; SiO₂; Al₂O₃; СаО и др. Длина малого зонда 10 см. Длина большого зонда 36 см. Энергетические интервалы ΔΕ₁=19Ο-25Ο кэВ; ΔΕ₂=5Ο-11Ο кэВ.

В качестве регистрируемой аппаратуры использован гамма-спектрометр на основе сцинтилляционного детектора NaJ(Tl) и многоканального анализатора АИ-1024.

В таблице представлены сопоставительные данные о чувствительности предлагаемого способа и известного способа-прототипа.

Способ	Интервал изменения плотности, г/см³	Чувствительность, проц./1г/см³
Прототип	2,6-4,7	10,9
Предлагаемый	2,6-4,7	13,1

Предлагаемый способ определения плотности характеризуется повышенной чувствительностью к плотности в большом диапазоне ее изменения и значительной изменчивости вещественного состава, что существенно расширяет сферу применения способа.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Гамма-альбедный способ определения плотности руд сложного состава, основанный на облучении руды гамма-излучением и регистрации рассеянного гамма-излучения двумя зондами, отличающийся тем, что дополнительно на стандартных образцах руды с известной плотностью измеряют зависимости интенсивности рассеянного гамма-излучения от его энергии при малой длине зонда L1, не более 1 ДСП, находят энергетический интервал ΔΕ₁, при котором достигается максимальная положительная контрастность интенсивности рассеянного гамма-излучения от плотности при большой длине зонда L2, не менее 3 ДСП, находят энергетический интервал ΔΕ₂, при котором достигается максимальная отрицательная контрастность интенсивности рассеянного гамма-излучения от плотности, измеряют интенсивности рассеянного гамма-излучения: N1 в найденном энергетическом интервале ΔΕ₁, N2 в найденном энергетическом интервале ΔΕ₂, а плотность руды сложного состава определяют по отношению измеренных интенсивностей рассеянного гамма-излучения N1/N2.