СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ЙОДИДОВ Российский патент 2011 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к области геологии, разработки и использования месторождений полезных ископаемых и может быть использовано на ранних этапах геологоразведочных работ для обнаружения йодидов в зонах окисленных руд.

Йодиды являются редкими минералами зон окисления сульфидных полиметаллических месторождений. Однако, как показало детальное изучение минералогии окисленных руд одного из месторождений Рудного Алтая, йодиды могут быть второстепенными рудными минералами меди и серебра. Редкость йодидов в качестве рудных минералов, их внешнее сходство с распространенными минералами окисленных руд, а также сложности с диагностикой дают основание предполагать, что при изучении окисленных руд традиционными методами они могут пропускаться. Кроме того, трудно диагностируемая йодидная минерализация по сравнению с традиционной рудной имеет более широкое пространственное развитие. Она выходит за пределы промышленных контуров рудных тел, присутствует в визуально безрудных интервалах зоны окисления, таких как «железная шляпа», и может быть легко пропущена. А это приведет при отработке окисленных руд к частичной потере меди и, что более важно, серебра. Определение соотношения меди и серебра в минералах кубического изоморфного ряда маршит-майерсит, а также диагностика гексагонального йодаргирита необходима при установлении форм нахождения меди и серебра в окисленных рудах. Присутствие йодидов в зоне окисления в качестве рудных минералов делает их экспрессную диагностику актуальной. Известен способ диагностики йодидов с использованием рентгенофазового анализа, заключающийся в том, что отбирают монофракции йодидов, снимают для них рефрактограммы, после расшифровки которых с использованием диагностических таблиц определяют минерал (Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов / М. Гос. научно-техническое изд-во литературы по геологии и охране недр. - 1957 - С.455-457). Для большей достоверности определения требуется подтверждение наличия в составе минерала йода, что можно сделать, выполнив для той же монофракции рентгенофлюоресцентный анализ (РФА) или электронно-зондовый микроанализ. Недостатком этого способа является необходимость сильного истирания первичного материала при подготовке пробы для рентгенофазового анализа, что влечет за собой быстрое разрушение йодидов, трудоемкость расшифровки результатов рентгенофазового анализа, а также использование для диагностики результатов двух анализов. Кроме того, выполнение электронно-зондового микроанализа требует сложной пробоподготовки.

Известен люминесцентный анализ минералов, заключающийся в том, что в минералах возбуждают люминесценцию, получают спектры излучения в оптическом диапазоне длин волн и по спектральным характеристикам люминесценции производят диагностику минерала (Б.С.Горобец, А.А.Рогожин. Спектры люминесценции минералов. Москва. 2001. С.67, 95). Положительным в известном способе является то, что авторами дан наиболее полный справочник по люминесценции минералов, в том числе по ряду минералов из зон окисленных руд. Недостаток заключается в полном отсутствии сведений о люминесцентной диагностике йодидов.

Наиболее близким по технической сущности является способ обнаружения йодидов под действием ультрафиолетового источника возбуждения люминесценции. При этом наблюдается темно-красная люминесценция только у медьсодержащих йодидов (маршит). (Источник: Минералы. Справочник под редакцией Ф.В.Чухрова и Э.М.Бонштедт-Куплетской, т.II, вып.1. Галогениды. С.144, прототип). Недостатком этого способа является тот факт, что при подобном возбуждении можно обнаружить только маршит, а не люминесцирующие под действием ультрафиолета серебросодержащие йодиды (майерсит и йодаргирит) остаются не выявленными.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа обнаружения йодидов с целью повышения экспрессности и надежности предварительной оценки состава йодидов.

Поставленная задача решается тем, способ обнаружения йодидов, включающий отбор монофракций, возбуждение в них люминесценции с последующим определением минерала, но в отличие от прототипа люминесценцию в отобранных монофракциях возбуждают рентгеновскими лучами, снимают спектр рентгенолюминесценции в спектральном диапазоне длин волн 600-800 нм и по интенсивности высвечивания определяют минерал. Выбор источника возбуждения обусловлен тем, что ультрафиолетовое излучение возбуждает красную люминесценцию только в маршите, а люминесценция под действием рентгеновского источника наблюдается практически во всех йодидах. Выбор спектрального диапазона обусловлен тем, что именно в этом диапазоне в йодидах возбуждается различная по интенсивности рентгенолюминесценция. Данный факт установлен авторами экспериментально для большинства исследуемых образцов. За люминесценцию в данном интервале длин волн могут быть ответственны донорно-акцепторные пары, образованные вакансиями атомов металла и йода (Б.С.Горобец, А.А.Рогожин. Спектры люминесценции минералов. Москва. 2001. С.95). Авторами предлагаемого изобретения экспериментально установлено, что интенсивность люминесценции в выбранном диапазоне длин волн сильно различается для йодидов в ряду маршит-майерсит-йодаргирит. Наиболее интенсивное излучение у маршита (чистого и слабосеребристого), значительно слабее оно у майерсита и совсем слабое (почти исчезает) у йодаргирита.

На фиг.1 приведены примеры спектров излучения маршита из окисленных руд Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая, полученных при рентгеновском возбуждении. На фиг.2 приведены примеры спектров излучения майерсита из окисленных руд Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая, полученных при рентгеновском возбуждении. На фиг.3 приведены примеры спектров излучения йодаргирита из окисленных руд Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая, полученных при рентгеновском возбуждении. Спектры рентгенолюминесценции снимались с помощью аппарата УРС-55, рентгеновской трубки БСВ-2 и монохроматора МДР-12. Интенсивность излучения дана в относительных единицах. Причем 1 относительная единица в данном случае примерно равна 20 нт (нит) или 20 кд/м² (канделы) Ниже приведены примеры конкретного осуществления изобретения.

Пример 1

Приготовлено 15 монофракций йодидов из висячего бока рудного тела собственно окисленных руд Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая. Для всех монофракций получены спектры рентгенолюминесценции в спектральном диапазоне длин волн 600-800 нм. Из таблицы (пример 1) видно, что по интенсивному излучению в полосе 600-800 нм, равному 0,45-1 отн.ед (примерно 10-20 нт) выделено 8 образцов маршита; по излучению, на порядок менее интенсивному (в пределах 0,05-0,12 отн.ед.), выделено 5 образцов майерсита; по излучению на три-четыре порядка менее интенсивному, чем в первом случае, выделены два образца йодаргирита (таблица, пример 1). Достоверность такого выделения была подтверждена данными рентгенофазового анализа, дополненными данными рентгенофлюоресцентного и электронно-зондового микроанализа с привлечением микроскопических наблюдений. Ниже приведены результаты этих анализов (в Å):

Для маршита основные линии рентгенограммы исследованных образцов: 3,49 (10); 3,02 (2); 2,139 (8); 1,82 (4); 1,746 (2), что точно соответствует эталонным значениям (Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов / М. Гос. научно-техническое изд-во литературы по геологии и охране недр. - 1957. - С.455-457). По результатам РФА основными компонентами минерала являются Cu и I. По результатам электронно-зондового микроанализа содержание Cu колеблется в интервале 14,72-33,14%; Ag 0-25,22%; J 59,79-66,0%. Плотность, определенная гидростатическим методом, равна 5,57 г/см³.

Для майерсита основные линии рентгенограммы исследованных образцов: 3,953 (5); 3,749 (10); 3,540 (3); 2,291 (6); 1,955 (4). По результатам электронно-зондового микроанализа содержание Ag колеблется в интервале 27,77-42,25%; Cu 12,86-2,54%; J 54,26-58,52%.

Для йодаргирита основные линии рентгенограммы исследованных образцов: 3,715 (10); 3,223 (1); 3,273 (5); 1,937 (3); 1,606 (1). По результатам электронно-зондового микроанализа содержание Ag 45,84%; J 53,06% при отсутствии меди. Микроскопически наблюдались характерные для йодаргирита гексагональные пластинчатые кристаллы и их двойники.

Пример 2

Приготовлено 15 монофракций йодидов из вмещающих глин висячего бока рудных тел Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая. Для всех монофракций получены спектры рентгенолюминесценции в спектральном диапазоне длин волн 600-800 нм. Из таблицы (пример 2) видно, что по интенсивному излучению в полосе 600-800 нм, равному 0,8-1,1 отн.ед (в пределах 20 нт), выделено 6 образцов маршита; по излучению, на порядок менее интенсивному (в пределах 0,07-0,1 отн.ед.), выделено 7 образцов майерсита; по излучению на четыре порядка менее интенсивному, чем в первом случае, выделены два образца йодаргирита (таблица, пример 2). Достоверность такого выделения была подтверждена аналитическими данными, аналогичными примеру 1.

Пример 3

Приготовлено 10 монофракций йодидов, в том числе 7 штук из верхнего горизонта преимущественно кварц-гетитового состава («железная шляпа») и 3 с более глубоких горизонтов зоны окисления Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая. Для всех монофракций получены спектры рентгенолюминесценции в спектральном диапазоне длин волн 600-800 нм. Из таблицы (пример 3) видно, что по интенсивному излучению в полосе 600-800 нм, равному 0,45-0,7 отн.ед (примерно 10-15 нт) выделено 2 образца маршита; по излучению, почти на порядок менее интенсивному (в пределах 0,09 отн.ед.), выделен 1 образец майерсита; по излучению на три-четыре порядка менее интенсивному, чем в первом случае, выделено 7 образцов йодаргирита (таблица, пример 3). Достоверность такого выделения была подтверждена аналитическими данными, аналогичными примеру 1.

Рентгенофазовые анализы выполнены на установке «Дрон-3» на отфильтрованном (Ni-фильтр) медном излучении, напряжение на трубке 30 кВ, ток 18 мА, скорость съемки - 1 °/мин, шаг сканера 0,1° с внешним эталоном (кварц) (аналитики Небера Т.С., Ламанова Л.М., ЦКП ГГФ ТГУ, г.Томск). Рентгенофлюоресцентный анализ образцов (РФА) проводился на приборе OXFORD ED2000 - энергодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре фирмы «OXFORD Instruments Analytical», который позволяет проводить точный анализ химического состава материала образца (аналитик Агапова Е.Д., ЦКП ГГФ ТГУ, г.Томск). Электронно-зондовый микроанализ выполнен на электронных микроскопах: Camebax SX 50 с тремя волново-дисперсионными спектрометрами; CamScan MV2300, оснащенный энергодисперсионным спектрометром с полупроводниковым Si-Li детектором Link INCA Energy; JXA-50 с модифицированным энергодисперсионным спектрометром Link 600 (Лаборатория геологического факультета МГУ, г.Москва).

Таким образом, предложенный способ позволяет быстро и надежно обнаруживать и определять йодиды из зон окисленных руд.

Рентгенолюминесцентные характеристики йодидов из окисленных руд Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая (примеры осуществления изобретения) Пример № К-во образцов Интенсивность РЛ (отн.ед.) в полосе макс.излучения в спектральном диапазоне длин волн 600-800 нм (1 отн.ед. = 20 нт = 20 кд/м²) Минерал 1 8 0,45-1 маршит 5 0,05-0,12 майерсит 2 0,0001 йодаргирит 2 6 0,8-1,1 маршит 7 0,07-0,1 майерсит 2 0,0001-0,0004 йодаргирит 3 2 0,45-0,7 маршит 1 0,09 майерсит 7 0,0001-0,009 йодаргирит

Использование: для определения монофракций йодидов (маршита, майерсита, йодаргирита). Сущность: заключается в том, что осуществляют приготовление монофракций йодидов, возбуждение в них люминесценции с последующим определением минерала, при этом люминесценцию возбуждают рентгеновскими лучами, снимают спектр рентгенолюминесценции в спектральном диапазоне длин волн 600-800 нм и по интенсивности высвечивания определяют минерал с учетом того, что излучение маршита на порядок более интенсивное, чем излучение у майерсита, и на три-четыре порядка более интенсивное, чем у йодаргирита. Технический результат: повышение экспрессности и надежности предварительной оценки состава йодидов. 1 табл., 3 ил.

Способ выделения монофракций йодидов (маршита, майерсита, йодаргирита), включающий приготовление монофракций йодидов, возбуждение в них люминесценции с последующим определением минерала, отличающийся тем, что люминесценцию возбуждают рентгеновскими лучами, снимают спектр рентгенолюминесценции в спектральном диапазоне длин волн 600-800 нм и по интенсивности высвечивания определяют минерал с учетом того, что излучение маршита на порядок более интенсивное, чем излучение у майерсита и на три-четыре порядка более интенсивное, чем у йодаргирита.