СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ МЕДИ И СЕРЕБРА ИЗ ЗОН ОКИСЛЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Российский патент 2012 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к области геологии, разработки и использования месторождений полезных ископаемых и может быть использовано на всех этапах геолого-разведочных работ для определения состава и диагностики минералов меди и серебра класса йодидов из зон окисленных руд.

Внешнее сходство йодидов меди и серебра с распространенными минералами окисленных руд, а также сложности с диагностикой дают основание предполагать, что при изучении окисленных руд традиционными методами они могут пропускаться. А это приведет при отработке окисленных руд к частичной потере меди и серебра. Таким образом, речь идет об определении минералов меди и серебра класса йодидов: маршита (CuI), майерсита (Cu, Ag)I и йодаргирита (AgI). 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 дифрактограммы, 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). Недостатком этого способа является необходимость истирания первичного материала при подготовке пробы для рентгенофазового анализа, что может повлечь за собой быстрое разрушение йодидов, трудоемкость расшифровки результатов рентгенофазового анализа, особенно, трудность расшифровки сосуществующих фаз. 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. Известен 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). Недостатком этого способа является тот факт, что при подобном возбуждении можно обнаружить только маршит, а не люминесцирующие под действием ультрафиолета серебросодержащие йодиды (майерсит и иодаргирит) остаются не выявленными. Известен способ определения содержания серебра с помощью электронно-зондового микроанализа, выполняемого на электронном микроскопе, который позволяет определять химический состав материала в отдельных точках. Недостатком известного метода является сложность пробоподготовки (изготовление специальных шашек из исследуемого материала, длительность такого изготовления), анализ только отдельных точек в исследуемом материале. Известен рентгенофлюоресцентный анализ образцов (РФА), который позволяет проводить точный анализ химического состава материала образца (прототип). В рентгенофлюоресцентном анализе пробу подвергают действию первичного рентгеновского излучения трубки. Вещество бомбардируется пучком заряженных частиц - фотонов высокой энергии. При этом регистрируется вторичное рентгеновское излучение и по нему определяется состав образца. Недостатком данного метода является трудоемкая и длительная пробоподготовка (изготовление таблеток), большое количество исследуемого материала (порядка 100 мг).

Задачей настоящего изобретения является разработка способа определения минералов меди и серебра класса йодидов с помощью рентгенолюминесцентного анализа с целью повышения экспрессности и надежности при определении состава йодидов.

Поставленная задача решается тем, что используется способ определения состава минералов, включающий отбор монофракций, воздействие на них первичного рентгеновского излучения с последующим суждением о составе по спектрам излучения, но в отличие от прототипа, в отобранных монофракциях рентгеновскими лучами возбуждают не вторичное рентгеновское излучение, а возбуждают люминесценцию в оптическом диапазоне длин волн, снимают спектр люминесценции в диапазоне длин волн 400-800 нм и по зависимости длины волны максимального излучения в указанном диапазоне длин волн от состава исследуемого иодида определяют конкретный минерал из класса йодидов: маршит по излучению при λ=680-730 нм; майерсит по излучению при λ,=630-670 нм; йодаргирит по наличию двух полос излучения - при λ=420-460 нм и 580-640 нм.

Выбор спектрального диапазона обусловлен тем, что именно в этом диапазоне в йодидах возбуждается различная по интенсивности и спектральному составу люминесценция. Данный факт установлен авторами экспериментально. За люминесценцию в данных интервалах длин волн могут быть ответственны донорно-акцепторные пары, образованные вакансиями и примесями атомов металла и йода (Б.С.Горобец, А.А.Рогожин. Спектры люминесценции минералов. Москва. 2001. С.95). Авторами предлагаемого изобретения экспериментально установлена закономерность, согласно которой спектры рентгенолюминесценции маршита, майерсита и йодаргирита имеют свои индивидуальные особенности. На рисунке 1 дан спектр излучения маршита из окисленных руд Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая, полученный при рентгеновском возбуждении (спектр рентгенолюминесценции). Для маршита всегда характерно излучение с максимумом в интервале длин волн 680-730 нм, что установлено экспериментально и отображено на рисунке 1. На рисунке 2 приведен спектр рентгенолюминесценции майерсита в спектральном диапазоне длин волн 400-800 нм из окисленных руд Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая. Экспериментально установлено, что для майерсита всегда характерно максимальное излучение в спектральном диапазоне длин волн 630-670 нм при рентгеновском возбуждении, что отражено на рисунке 2. На рисунке 3 приведен спектр излучения йодаргирита из окисленных руд Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая, полученный при рентгеновском возбуждении. Авторами экспериментально установлено, что в спектрах рентгенолюминесценции йодаргирита всегда появляются полосы излучения в спектральных интервалах длин волн 420-460 нм и 580-640 нм. Отношение интенсивности полосы 420-460 нм к интенсивности полосы 580-640 нм всегда больше двух, либо в пределах двух, что также установлено авторами экспериментально. В этом проявляется индивидуальность спектров рентгенолюминесценции йодаргирита. Спектры рентгенолюминесценции снимались с помощью аппарата УРС-55, рентгеновской трубки БСВ-2 и монохроматора МДР-12. Достоверность определений была подтверждена рентгенофазовым анализом, дополненным данными рентгенофлюоресцентного и электронно-зондового микроанализа с привлечением микроскопических наблюдений. Ниже приведены примеры конкретного осуществления изобретения.

Приготовлено 4 монофракции йодидов из зоны окисления Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая весом 5 мг каждая (можно меньше). Для всех монофракций с помощью рентгеновского аппарата УРС-55 и рентгеновской трубки БСВ-2 возбуждалась люминесценция в спектральном диапазоне длин волн 400-800 нм и проводился сравнительный анализ полученных спектров рентгенолюминесцеции с последующим определением минерала с учетом графиков, представленных на рисунках 1, 2, 3 (Примеры 1-4).

Пример 1

Готовили монофракцию образца йодида №1 из зоны окисления Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая весом 5 мг. С помощью рентгеновского аппарата УРС-55 и рентгеновской трубки БСВ-2 возбуждали люминесценцию в оптическом диапазоне длин волн. Записывали спектр рентгенолюминесценции в диапазоне длин волн 400-800 нм. По наличию максимальной полосы излучения в спектральном диапазоне длин волн 680-730 нм, что видно из рисунка 4 и таблицы 1 - пример 1, определили образец №1 как маршит. По результатам рентгенофлюоресцентного анализа основными компонентами минерала являются Cu и I, что также соответствует составу маршита.

Пример 2

Готовили монофракцию образца йодида №2 из зоны окисления Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая весом 5 мг. С помощью рентгеновского аппарата УРС-55 и рентгеновской трубки БСВ-2 возбуждали люминесценцию в оптическом диапазоне длин волн. Записывали спектр рентгенолюминесценции в диапазоне длин волн 400-800 нм. По максимальному излучению в спектральном диапазоне длин волн 630-670 нм, что видно из рисунка 5 и таблицы 1 - пример 2, определили образец №2 как майерсит. По результатам рентгенофлюоресцентного анализа основными компонентами минерала являются Cu, Ag и I, что соответствует составу майерсита.

Пример 3

Готовили монофракцию образца йодида №3 из зоны окисления Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая весом 5 мг. С помощью рентгеновского аппарата УРС-55 и рентгеновской трубки БСВ-2 возбуждали люминесценцию в оптическом диапазоне длин волн. Записывали спектр рентгенолюминесценции в диапазоне длин волн 400-800 нм. Обнаружили, что спектральный состав излучения образца йодида №3 аналогичен спектральному составу излучения йодаргирита на рисунке 3. По наличию двух полос излучения с максимумами в спектральных диапазонах длин волн 420-460 нм и 580-640 нм, что видно из рисунка 6 и таблицы 1 - пример 3, определили образец №3 как йодаргирит. По результатам рентгенофлюоресцентного анализа основными компонентами минерала являются Ag и I, что соответствует составу йодаргирита.

Пример 4

Готовили монофракцию образца йодида №4 из зоны окисления Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая весом 5 мг. С помощью рентгеновского аппарата УРС-55 и рентгеновской трубки БСВ-2 возбуждали люминесценцию в оптическом диапазоне длин волн. Записывали спектр рентгенолюминесценции в диапазоне длин волн 400-800 нм. По наличию максимальной полосы излучения в спектральном диапазоне длин волн 680-730 нм, что видно из рисунка 4 и таблицы 1 - пример 1, определили образец №4 как маршит. По наличию более слабой полосы излучения с максимумом в диапазоне 420-440 нм определили присутствие микрофазы йодаргирита, что оказалось невозможным определить другими методами. По результатам рентгенофлюоресцентного анализа основными компонентами минерала являются Cu и I, что соответствует составу маршита.

Таким образом, предложенный способ определения минералов меди и серебра класса йодидов с помощью рентгенолюминесцентного анализа позволяет не только быстро и надежно определять минералы класса йодидов из зон окисленных руд, но и фиксировать наличие нескольких фаз йодидов, присутствующих в одном образце.

Таблица 1 Характеристика йодидов из окисленных руд Рубцовского полиметаллического месторождения Рудного Алтая по данным рентгенолюминесцентного и рентгенофлюоресцентного анализов (Примеры осуществления изобретения) Пример № № образца Спектральные диапазоны длин волн полос максимального излучения в спектрах рентгенолюминесценции йодидов Название минерала (по данным рентгенолюминесцентного анализа) Данные рентгенофлюоресцентного анализа (весовые прценты); название минерала на основании полученных весовых процентов 1 1 680-730 Маршит Cu - 33,36, I - 66,63 Маршит 2 2 630-670 Майерсит Cu - 5,79; Ag - 37,59; I - 56,60. Майерсит 3 3 420-460, 580-640 Йодаргирит Ag - 45,95; I - 54,05 Йодаргирит 4 4 420-440, 680-730 Маршит с микрофазой йодаргирита Cu - 33,35, I - 66,63 Маршит

Использование: для разделения минералов меди и серебра из зон окисления сульфидных полиметаллических месторождений. Сущность: заключается в том, что отбирают монофракции, возбуждают в них люминесценцию с помощью рентгеновской трубки, снимают спектр рентгенолюминесценции в спектральном диапазоне длин волн 400-800 нм и по спектральному составу излучения определяют минерал маршит по излучению при λ=680-730 нм, минерал майерсит по излучению при λ=630-670 нм, минерал йодаргирит по наличию двух полос излучения - при λ=420-460 нм и 580-640 нм. Технический результат: повышение экспрессности и надежности при определении состава минералов. 2 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

1. Способ разделения минералов меди и серебра из зон окисления сульфидных полиметаллических месторождений, включающий отбор монофракций, возбуждение в них люминесценции с помощью рентгеновской трубки с последующим определением минерала, отличающийся тем, что люминесценцию возбуждают в оптическом диапазоне длин волн, снимают спектр рентгенолюминесценции в спектральном диапазоне длин волн 400-800 нм и по спектральному составу излучения определяют минерал маршит по излучению при λ=680-730 нм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют минерал майерсит по излучению при λ=630-670 нм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют минерал йодаргирит по наличию двух полос излучения - при λ=420-460 нм и 580-640 нм.