Файл: Ядернофизические методы анализа и контроля технологических процессов [сборник статей]..pdf

таж (КС) для литологического расчленения пород, у-у-каротаж в

•селективной и плотностной модификациях для выделения рудных зон и возможной количественной оценки свинца, метод электрод­ ных потенциалов (МЭП) для выделения сульфидной минерализа­ ции, кавернометрию и инклинометрию для контроля технического

оценку — селективным у-у-методом, основанным на фотоэлектри­ ческом поглощении у-квантов источника, в силу ряда факторов зачастую разрешить не удается. К таким факторам относятся сложный многокомпонентный состав руд; наличие в разрезе сква­ жин сплошных колчеданных руд, сложенных на 80—90% из пири­ та; приуроченность у-аномалий к рудным интервалам; значитель­ ная кавернозность скважин.

В связи с этим в 1971 г. мы начали экспериментальные и опыт­ но-методические исследования возможности применения рентгенорадиометрического метода (PPM) определения свинца в условиях естественного залегания на ряде месторождений. Работы проводи­ лись в несколько последовательных этапов: на модельных образ­ цах, пробах месторождения, целиковом керне и в скважинах.

На моделях отрабатывались задачи выбора изотопного источ­ ника и его активности, энергетических интервалов регистрации, повышения чувствительности спектрометра. При анализе порошко­ вых проб выяснялись оптимальные габариты кювет, влияние плот­ ности насыпки, степени измельчения проб, изменения веществен­ ного состава матрицы, возможность одновременного раздельного ■определения свинца и цинка. На керновом материале изучалось влияние неравномерности распределения оруденения и факторы плотности пород и руд, при каротаже скважин — влияние скважин­ ных условий (кавернозность), влияние ближней зоны (микрокавернозность, глинистая корка), выбирались оптимальные условия регистрации диаграмм.

Все исследования проводились на универсальном у-каротаж- ном спектрометре ГКС-1н со скважинным снарядом СП-2.

Повышение чувствительности спектрометра. Д ля интерпретации материалов в PPM мы использовали параметр т]/г]о> где ri — отно­ шение спектральных интенсивностей в выбранных энергетических интервалах при данном содержании (с) определяемого элемента,

оптимальной геометрии измерений пользуются параметром [1]

выражающим приращение измеряемой величины rj относительно фона г|0 на пустой породе при увеличении концентрации определяе­

мо

мого элемента на 6с (относительная чувствительность). Д ля улуч­ шения геометрических условий измерений кристалл йодистого нат­ рия был максимально приближен к приемному коллиматору и установлен в геометрии отражения СП-2 так, чтобы ось приемного коллиматора совпадала с центром кристалла (в заводской кон­ струкции ось коллиматора была направлена в центр корпуса, вмещающего кристалл, без учета эксцентричности расположения последнего относительно оси корпуса, вызванной укладкой свето­ провода) .

В результате эксперимента, проведенного на искусственных про­ бах с содержанием 0 % и 10% РЬ при двух вариантах расположе­ ния кристалла в геометрии отражения и различных высоких на­ пряжениях на делителе ФЭУ, оказалось возможным повышение относительной чувствительности примерно на 30%.

PPM анализа порошковых проб на свинец*. Для оценки воз­ можных ошибок метода, связанных с изменением вещественного состава вмещающих пород и руд, анализу подвергалось свыше 300 проб. Измерения проводились в геометрии коллимированных пучков скважинного снаряда СП-2. Источником первичного излу­ чения служил изотоп селен-75 активностью 30—40 мг-экв Ra. Детектор состоял из кристалла NJ(T1) 10X10 и ФЭУ-31. Пробы насыпались в кюветы из органического стекла толщиной 1,5 мм, габаритами 80X 40x50 мм с дном из отмытой беззмульсионной фотопленки. Толщина слоя насыпки составляла 3,5—4 см. Регист­ рировалась величина отношения спектральных интенсивностей в интервалах энергий 70—80 и ПО—120 кэв, соответствующих харак­ теристическому рентгеновскому и однократно рассеянному излу­ чениям. Запись осуществлялась регистраторами ПАСК-8 и Н-360. По результатам измерений большого количества проб различного вещественного состава с известным по данным химического анали­ за содержанием свинца, перекрывающим весь диапазон концентра­ ций, было отобрано 10 проб, используемых в дальнейшем в каче­ стве эталонных. До и после анализа серии проб измерялись эта­ лонные пробы, по которым строилась палетка зависимости отно­ шения от содержания свинца. Исходя из того, что фоновое зна­ чение по разрезу скважин достаточно выдержано, количественная интерпретация производилась для группы проб с одной скважины. При этом палетка для считывания содержания свинца по анали­ зируемым пробам накладывалась на запись отношения по совме­ щению фонового значения (0 % свинца), варьирующего в некото­ рых пределах.

По описанной выше наиболее экспрессной методике определено содержание РЬ (% ) в шифрованных пробах из нескольких сква­ жин:

* Работа выполнена совместно с А. П. Бояркиным.

Результаты определения свинца в пробах по отношению скоро­ стей счета обрабатывались палеточным методом (см. таблицу). Данные анализа проб, полученные по палетке, контролировались

графическими методами интерпретации по отношению спектраль­ ных интенсивностей в выбранных энергетических интервалах, а также по отношению, нормированному на фоновое значение (см. таблицу). Графики рассчитывались методом наименьших квад­ ратов.

По данным 700 двукратных измерений 300 порошковых керно­ вых проб полиметаллического оруденения из зон скарнирования карбонатных пород и сиенито-диоритов первого месторождения, а также измененных известняков второго, точность PPM анализа не хуже 15% в классе содержаний 0,2—4% РЬ при предельной

82

чувствительности (удвоенное среднеквадратическое отклонение) 0,1—0,12%. Производительность анализа — около 200 проб за сме­ ну. Воспроизводимость результатов удовлетворяет нормам.

Точность анализа можно повысить, усовершенствовав способы учета мешающих факторов.

Анализ порошковых проб на свинец и цинк. Для одновремен­ ного определения содержания свинца и цинка в присутствии желе­ за использовался одноканальный спектрометр «Минерал-4» и ис­ точник у-квантов кадмий-109 активностью 5 мккюри, возбуждаю­ щий К 9 -линию цинка и L-линию свинца. Детектором служил про­

порциональный счетчик СИ-бР с ксеноновым наполнением. Пред­ варительно были сняты спектры искусственных проб с различным содержанием свинца, цинка и железа, установлены энергетические интервалы регистрации. По данным измерения 50 керновых проб и сопоставления с результатом химического анализа представляет­ ся возможным учитывать влияние железа и раздельно определять содержание свинца и цинка по номограмме, построенной на осно­ вании измерения искусственных многоэлементных смесей (Pb Zn, Fe, S102) [3].

Рентгенорадиометрический каротаж (РРК ) на свинец. В период 1971— 1973 г. мы исследовали 23 скважины алмазного бурения диа­ метром 76 мм, преимущественно вертикальные. Общий объем РРК составил 7920 пог. м, из которых 740 — рудные. Работы проводи­ лись на станциях АЭКС-900 и СК-1Б. Запись информации осущест­ влялась четырехканальным потенциометром ПАСК-8М [4] и. час­ тично фоторегистратором Н-013,

Для эталонирования аппаратуры использовался набор геологи­ ческих проб среднего минерального состава руд месторождений с концентрациями от 0 до 10% свинца. Спектрометр градуировал­ ся с помощью блочков, искусственно приготовленных замешиванием на эпоксидной смоле проб рудовмещающей среды и руды со сред­ ним содержанием свинца и соответствующими плотностями. Регист­ рировались спектральные интенсивности в областях энергий 70— 80, ПО— 120 кэв и их отношение, линейно зависящее от содержа­ ния свинца практически во всем диапазоне встречающихся кон­ центраций.

Каротаж показал, что фоновое значение отношения по разрезу скважины практически неизменно и лишь от скважины к скважине незначительно меняется (до 10— 15%). Свинцово-цинковое оруде­ нение четко отбивается положительными аномалиями, а колчедан­ ные руды — отрицательными. Каверны не оказывают заметного влияния на результаты РРК.

При выборе оптимальной скорости каротажа выяснено, что в масштабе 1:200 вполне приемлема скорость 300—350 м/ч и в детализационном масштабе 1:50— 120— 180 м/ч, т. е. как и рекомен­ дуемая при работе с фоторегистратором [2].

83