Способ поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений с использованием интегрально-сцинтилляционного метода исследования
METHOD OF SEARCHING FOR MINERALS AND ENVIRONMENTAL CONTAMINANTS USING AN INTEGRAL SCINTILLATION ANALYSIS METHOD

Данное предложение относится к области поиска полезных ископаемых и может быть использовано при геологических и технологических исследованиях.
Известны способы поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений с использованием интегрально-сцинтилляционного метода исследования, включающие определение содержаний химических элементов в исследуемом веществе и поисковых индикаторных признаков и характеристик вещества с использованием аналитического метода исследования, при котором осуществляют расчет содержаний элементов с учет фона под аналитической спектральной линией элемента, и построение градуировочных графиков элементов, производят оценку правильности полученных содержаний элементов, после чего выдаются откорректированные результаты исследований для проведения поиска полезных ископаемых (патент РФ №2431874, 6G01N 1/28, 2010 г. «Способ поиска и оценки качества минерального сырья», Аполицкий В.Н.; патент РФ №2215279, 6G01N 1/38, «Способ поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений», Аполицкий В.Н., Юшко Н.А., 2002 г.).
Наиболее близким по технической сущности к данному предложению является способ поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений с использованием интегрально-сцинтилляционного метода исследования включающий определение содержаний химических элементов в исследуемом веществе и поисковых индикаторных признаков и характеристик вещества с использованием интегрально-сцинтилляционного метода исследования, при котором осуществляется виртуальное деление исследуемого вещества на большое число малых частей за счет периодической прерывистой синхронной кратковременной покадровой регистрации спектров плазмы при непрерывной подачи в нее исследуемого вещества и расчет содержаний химических элементов с учет фона под аналитической спектральной линией элемента, и с построением градуировочных графиков химических элементов в простых координатах, проводят оценку пра-вильности полученных содержаний элементов, после чего выдают откорректированные результаты исследований для проведения поиска полезных ископаемых (патент РФ №2272269, 6G01N 1/28, 2004 г. «Способ поиска и оценки качества минерального сырья», Аполицкий В.Н., Кременецкий А.А.).
Недостатком известных технических решений (аналоги и прототипа) является недостаточно высокое качество такого поиска из-за сложности оценки правильности выдаваемых результатов исследования, особенно при низких содержаниях химических элементов в поисковых пробах, когда нарушается нормальный закон распределения результатов исследования и параметрическая статистика не применима, а применима непараметрическая статистика, в которой основным параметром является среднее количество частиц в исследуемой пробе, содержащих индикаторный поисковый элементы.
Целью предложения является повышение эффективности поиска полезных ископаемых за счет более детального покадрового исследования большого числа частей (виртуальных микронавесок) поисковых проб в случае использования интегрально-сцинтилляционного спектрального метода исследования вещества за счет детального рассмотрения покадровых спектров поисковой пробы после проведения расчета содержаний химитческих элементов в пробе и выявления спорных результатов анализа, близких к нижней границе количественных определений содержаний используемого метода анализа.
Поставленная цель достигается за счет того, что согласно способа поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений с использованием интегрально-сцинтилляционного метода исследования, включающего определение содержаний химических элементов в исследуемом веществе и поисковых индикаторных признаков и характеристик вещества с использованием интегрально-сцинтилляционного метода исследования, при котором осуществляется виртуальное деление исследуемого вещества на большое число малых частей за счет периодической прерывистой синхронной кратковременной покадровой регистрации спектров плазмы при непрерывной подачи в нее исследуемого вещества и расчет содержаний химических элементов с учет фона под аналитической спектральной линией элемента, и с построением градуировочных графиков химических элементов в простых координатах, проводят оценку правильности полученных содержаний элементов, после чего выдают откорректированные результаты исследований для проведения поиска полезных отличающийся тем, что при интегрально-сцинтилляционном методе исследовании осуществляют расчет содержаний элементов с учет фона под аналитической спектральной линией элемента по величине максимального сигнала, измеренного на выбранном участке спектра рядом с аналитической линией, а градуировочные графики строят в простых координатах с учетом шумов электронной схемы спектрометра, а после расчета содержаний химических элементов в веществе проводят оценку их правильности, выявляя присутствие в пробе содержаний индикаторных поисковых элементов близких к нижней границе количественных определений этого элемента (спорные результаты) путем визуального наблюдения на экране дисплея покадровых спектров пробы, переданных из спектрометра в персональный компьютер для расчетов, с оценкой покадрового отсутствия и присутствия аналитической спектральной линии индикаторного элемента в кадрах и вида (структуры спектра) этой линии и фона, расположенного рядом с ней в различных покадровых спектрах исследуемой пробы, осуществляют подсчет в исследуемой пробе числа частиц индикаторных элементов по присутствию этих сигналов в покадровых спектрах пробы, которые указываются в окончательных откорректированных результатах анализа поисковых проб и учитываются при определении направления поиске полезных ископаемых и экологических загрязнений. Сущность предлагаемого способа.
При поиске полезных ископаемых важным является выбор поисковых индикаторных признаков и характеристик, по которым определяется направление геологического поиска. Поиск становится более надежным, если число эффективных поисковых индикаторных признаков и характеристик возрастает.
В предлагаемом способе поиска полезных ископаемых и экологических загрязнений с использованием интегрально-сцинтилляционного метода исследования осуществляется с расчетом элементного состава поисковых проб, поисковых индикаторных характеристик, характеризующих элементно-фазовый состав пробы. Для осуществления расчетов результатов исследования в поисковых пробах предлагается использовать метод атомного интегрально-сцинтилляционного спектральный исследования вещества (патент РФ №2657333, «Интегрально-сцинтилляционный способ исследования вещества с введением его в плазму», G01N 21/31, G01N 21/67 Аполицкий В.Н. Рыбалов А.А., 2017 г), при котором учет фона под анали-тической спектральной линией элемента осуществляется по величине максимального сигнала, измеренного на выбранном участке спектра рядом с аналитической линией, который позволяет определять как элементный, так и фазовый состав поисковых проб. Последнее оказалось возможным за счет виртуального разделения исследуемой навески пробы на малые части (микронавески) путем использования периодической прерывистой кратковременной синхронной регистрации спектральных сигналов в процессе пространственно-временного исследования навески пробы и последующего расчета содержания химических элементов в исследуемой навеске пробы, в малых частях (микронавесках) поисковой пробы и отдельных фазовых частицах.
Особенностью предлагаемого способа поиска полезных ископаемых является то, что после определения содержаний химических элементов в поисковой пробе с помощью интегрально-сцинтилляционного метода исследования, выявляют спорные результаты анализа, а затем осуществляют визуальное покадровое детальное рассмотрение отдельных спектров виртуальных микронавесок исследуемой пробы, при котором по присутствию или отсутствию аналитической спектральной линии индикаторного поискового элемента и ее виду (форме) в спектральном кадре и структуре фона в близи нее и под ней судят о количестве фазовых частиц, содержащих индикаторный элемент, в исследуемой навеске вещества, которое учитывается при определении направления поиска полезных ископаемых. При Пуассоновского распределении разбросов результатов обнаружение более 2 частиц, содержащих индикаторный элемент, исследуемой навеске пробы дает основание считать, что в пробе присутствуют отдельные фазовые частицы, содержащие индикаторный элемент. Примеры конкретной реализации предлагаемого способа. Пример 1. Для проведения более успешного поиска месторождения золота необходимо определять в поисковой пробе число частиц, содержащих золото, при содержаниях его в пробе близком к нижней границы его количественного определения используемым аналитическим методом. Для осуществления предлагаемого способа поиска полезных ископаемых используют обычные условия отбора поисковых проб. Крупность частиц пробы должна быть меньше 100 мкм. В качестве аналитического метода исследования применяют прямой интегрально-сцинтилляционный атомный эмиссионный элементно-фазовый спектральный метод анализ, подобно тому, как это изложено в описании патента (патент РФ №2657333, «Интегрально-сцинтилляционный способ исследования вещества с введением его в плазиу», G01N 21/31, G01N 21/67 Аполицкий В.Н., Рыбалов А.А., 2017 г). Использовался спектрометр «Спектроплаза-3» созданный на базе спектрографа СТЭ-1 с электронной приставкой, в которой рас положено 9 ПЗС-линеек,. При расчете содержаний элементов осуществлялся учет фона под аналитической спектральной линией элемента по величине максимального сигнала, измеренного на выбранном участке спектра рядом с аналитической линией, а построением градуировочных графиков производилость в простых координатах с учетом шумов электронной схемы спектрометра. Для проведения анализа поисковой пробы берут анали-тическую навеску 50-100 мг, при необходимости просушивается при температуре более 105°С и в виде дорожки располагают на ленте транспортера установки для «просыпки-вдувания» порошковых проб в плазму Зх-полюсной дуги. Длительности кадра 60 мс. Каждый кадр содержит ин-формацию об интенсивности излучении аналитических линий атомов химических элементов и фона на выбранном участке длин волн. Эти кадры передаются из спектрометра в ПК для осуществления расчета содержаний определяемых элементов в поисковой пробе и ее характеристик. На фиг. 1 показаны спектры 4х кадров поисковой пробы, где расположена спектральная аналитическая спектральная линия золота (267. 595 нм). в Таблице 1 приведены рассчитанные содержания с помощью интегрально-сцинтилляционного метода исследования различных элементов в пробе, взятой за пределами месторождения золота, - содержание золота в ней меньшей нижней границы его определения исследуемым методом. В Таблица 2 в поисковой пробе взятой с края месторождения содержание золота находится в близи уровня предела его определения. Имеется ситуация, при которой сложно выдать результат анализа заказчику. В этом случае нормальное распределение результатов переходит в пуассоновское распределение и нельзя использовать параметрическую статистику. В случке пуассоновского распределения при использовании непараметрической статистики основным параметром является не содержание элемента в пробе, а количество частиц в исследуемой навеске, в которых содержится определяемый элемент. Поэтому предлагается после проведения расчета содержаний химических элементов в веществе осуществить оценку их правильности, выявляя присутствие в пробе сигналов индикаторных поисковых элементов путем визуального наблюдения на экране дисплея покадровых спектров пробы, переданных из спектрометра в персональный компьютер для расчетов (см, фиг. 1), следя за покадровым отсутствия и присутствия аналитической спектральной линии индикаторного элемента в покадровых спектрах, а также вида (структуры спектра) этой линии и фона, расположенного рядом с ней в различных покадровых спектрах исследуемой пробы, осуществляют подсчет в исследуемой пробе числа частиц индикаторных элементов по присутствию сигналов исследуемых элементов в покадровых спектрах пробы, которые указываются в окончательных откорректированных результатах анализа поисковых проб и учитываются при определении направления поиске полезных ископаемых и экологических загрязнений. В кадровых спектрах поисковой пробе №1 не были обнаружены частиц золота, поэтому в откорректированной таблице №3, выдаваемой заказчиком, количество золотых частиц отсутствие. В навеске пробе №2 было обнаружено 11 частиц золота, о чем сообщается в Таблиц №4. На основании полученных данных о нахождении количества индикаторных поисковых частиц золота и других поисковых признаков и характеристик поисковых проб определяется направление поиска полезных ископаемых. При этом появляется возможность определить фазовую форму нахождения индикаторного поискового элемента. Так как аналитические сигналы частиц, содержащих золото, появляются не во всех покадровых спектрах, то золото находится в собственной, нерассеянной форме, что также важно для проведения успешного поиска. Таким образом за счет использования высокочувствительного прямого интегрально-сцинтиляционного метода исследования поисковых порошковых проб с учет фона под аналитической спектральной линией элемента по величине максимального сигнала, измеренного на выбранном участке спектра рядом с аналитической линией, (см фиг. 1) и применения учета шумов электронной схемы спектрометра при построения градуировочных графиков и расчете содержаний элементов, проведения после расчетов содержаний элементов в поисковой пробе специального покадрового рассмотрения спектров (см. фиг. 1) с выявлением присутствия в пробе количества частиц, содержащих индикаторные поисковые элементы, путем визуального наблюдения на экране дисплея покадровых спектров пробы с оценкой покадрового отсутствия и присутствия аналитической спектральной линии индикаторного элемента в покадровых спектрах, а также вида (структуры спектра) этой линии и фона, расположенного рядом с ней в различных покадровых спектрах исследуемой пробы, осуществления подсчета в исследуемой пробе числа частиц, содержащих индикаторные поисковые элементов, по присутствию сигналов исследуемых элементов в покадровых спектрах пробы, позволяет получить дополнительную информацию, которая может использоваться для повышения правильности оценки направления поиска полезных ископаемых. Особенно это важно на начальном этапе поиска, когда необходимо обнаружить низкие содержания индикаторных поисковых элементов в пробе, ниже нижней границы определяемых содержаний используемого аналитического метода анализа, когда нельзя применять параметрическую статистику.