2.3 Влияние структуры руд, содержащих тяжелые элементы

Спектр и интегральная интенсивность γ-излучения, рассеянного в рудах, содержащих тяжелые (Z>70) элементы, зависят от распределения тяжелого элемента в рудной массе. При равномерном распределении наблюдается максимальное поглощение рассеянного γ-излучения: в области К-скачка фотоэлектрического поглощения фиксируется четкий провал. Как показал М. М. Соколов, при переходе к ячеистой структуре, когда рудный элемент размещается в виде включений диаметром 3–6 мм, характерный провал в спектре рассеянного γ-излучения исчезает и чувствительность измерений к содержанию тяжелого элемента уменьшается в 2,0–2,5 раза. На рисунке 2.4 приведены спектры рассеянного γ-излучения ¹³⁷Cs в руде, содержащего 8% свинца. Они иллюстрируют отмеченные выше закономерности и показывают, что ячеистая структура более существенно влияет на измерения при большой длине зонда. Изменение скорости счета N₀/N в различных энергетических интервалах спектра в зависимости от структуры показано в таблице 2.2. Влияние структурного фактора в этом случае эквивалентно уменьшению содержания свинца от 8 до 0,3–0,5%. Уменьшение чувствительности проводимых измерений к содержанию тяжелого элемента в зависимости от структуры исследуемой руды показано в таблице 2.3.

Аналогичное влияние структуры наблюдается для слоистой среды, когда слой (скопление) тяжелого элемента расположен между источником и детектором. В этом случае спектр существенно зависит от положения слоя с высоким Z: чем ближе слой к детектору, тем меньше спектр отличается от спектра в однородной среде и наоборот. Исключить влияние положения измерительной установки относительно рудного скопления можно, очевидно, статистическим усреднением результатов нескольких измерений, выполненных при различных положениях используемого зонда.

Рисунок 2.4 – Спектры рассеянного γ-излучения ¹³⁷Cs в ячеистой среде (кварцевый песок и свинцовая дробь) при различном диаметре свинцовых включений:

а – длина зонда 20 г/см²; б – длина зонда 40 г/см²; 1 – песок без свинца; 2, 3, 4, 5 – песок с включениями свинца диаметром соответственно 7, 4, 2 и 0,1 мм

Существенное влияние структуры руд тяжелых элементов на результаты их опробования ГГМ-С приводит к следующим методическим выводам. Количественные зависимости между интенсивностью γ-излучения и содержанием тяжелого элемента необходимо устанавливать в условиях естественного залегания руд. Одним из этапов работ на конкретном месторождении должна быть типизация руд по структурному признаку.

По данным Ю. Б. Бурдина, на одном из полиметаллических месторождений результаты определения содержания свинца (методом ГГК-С), искаженные влиянием структурного фактора, исправляли, вводя статистический поправочный множитель, равный 2,77±0,27 (аппаратуру предварительно эталонировали на средах с равномерным распределением свинца). Как следует из сравнения с данными таблицы 2.3, в рассматриваемом случае свинцовая руда по своим свойствам оказалась близкой к среде с ячеистой структурой при размере включений около 3 мм.

Таблица 2.2

Изменение скорости счета в зависимости от структуры свинцовой руды (8% Pb) в различных энергетических интервалах, кэВ

Диаметр включений Pb, мм	50-200	200-400	400-600	50-600
0,1	3,26	1,58	1,10	2,44
2,0	2,02	1,42	1,07	1,78
4,0	1,48	1,26	1,04	1,39
7,0	1,28	1,19	1,01	1,23

Таблица 2.3

Изменение скорости счета при изменении содержания Pb на 1% (%) (источник ¹³⁷Cs) в различных энергетических интервалах, кэВ

Диаметр включения Pb, мм	50-200	200-100
0,1	12,4	6,0
2,0	7,2	4,5
4,0	2,5	1,8
7,0	1,5	1,0