Исследование химического состава горных пород, руд, минералов и продуктов обогащения

Для установления элементного состава проб минерального сырья, минералов и продуктов обогащения применяются химический, гравиметрический (ГМ), титриметрический (TM), фотометрический (ФМ), электрохимические (ЭХ), кинетический (К), эмиссионные (Э), атомно-абсорбционные (АА), флуоресцентный (Ф), рентгено-радиометрический (PPM), активационные (А), фотонейтронные (ФН), нейтронно-абсорбционные (НА), радиометрический (PM), масс-спектрометрический (МС), изотопно-спектральный (ИС) и другие методы анализа (табл. 2.6). Наиболее широко используются химический и физико-химический методы анализа, точность и воспроизводимость которых в меньшей степени зависит от состава пробы. Поэтому их применяют для контроля качества анализов, выполняемых физическими методами.

В дополнение к рядовым химическим методам появились прецизионные с лучшей воспроизводимостью (в 2—3 раза). Прецизионные методы применяются при установлении состава стандартных образцов минерального сырья, контроле качества аналитических работ, определении химического состава неизвестных минералов и горных пород.

Химический и физико-химический анализы — это область аналитической химии, изучающая состав вещества с использованием химических реакций взаимодействия ионов, атомов и молекул. Возникающее в результате химической реакции свойство (аналитический сигнал) является функцией количественного содержания компонента, вступающего в реакцию. Для методов химического и физико-химического анализа минерального сырья характерны неизбежность предварительного разрушения структуры анализируемого вещества и переведение его компонентов в растворимые или другие соединения.

Методы химического и физико-химического анализа включают четыре последовательные взаимосвязанные операции: 1) вскрытие минерального вещества и разложение его на простые соединения; 2) маскирование или отделение мешающих элементов; 3) измерение аналитического сигнала; 4) вычисление содержания определяемого элемента.

Наиболее эффективными способами вскрытия минеральных веществ являются обработка кислотами, сплавление, спекание и термический. Выбор метода вскрытия определяется составом и кристаллохимическими особенностями минеральных компонентов. Например, для разложения полиметаллических сульфидных руд и железистых силикатов применяют смесь соляной и азотной кислот. Соляная кислота активно разлагает карбонаты, сульфиды, фосфаты, кислоторастворимые силикаты и железные руды. Сплавление с перекисью натрия рекомендуют при анализе полиметаллических и хромовых руд. Сплавление с карбонатами щелочных металлов применяют чаще всего для разложения силикатов в полном химическом анализе. Смесь Na2CO3 и MgO (1:2), называемая смесью Эшке, используется для спекания при определении серы в сульфидах, полисульфидах и сульфосолях.

Для определения воды, серы, углерода и фтора аналитическую пробу подвергают термическому вскрытию.

В анализе минерального сырья из применяемых методов разделения элементов необходимо отметить осаждение, соосаждение, экстракцию, хроматографию и дистилляцию.

Осаждение используют для разделения макроэлементов и их отделения от микроэлементов с помощью избирательных и групповых реагентов. К наиболее распространенным неорганическим осадителям относят NaOH, H2S, (NH4)2CO3, Na3PO4 и др.; к органическим — уротропин, тиокарбамид, купферон, 8-оксихинолин и др.

Экстракцию применяют для разделения и концентрирования Ag, Au, Pt, Pd, W, Mo, V, Bi, Sn, As, Sb, Hg, Ga, Tl, Ge и In. Экстракция основана на различной растворимости соединений элементов в не смешивающихся друг с другом жидких средах. В условиях анализа минерального сырья обычно одна из сред — водный раствор элемента, другая — органический растворитель: хлороформ, четыреххлористый углерод, амилацетат, метил-изобутилкетон и др.

Избирательность разделения улучшается при использовании маскирующих реагентов (винная кислота и др.), которые подавляют экстракцию ряда элементов в органическую фазу вследствие образования с ними прочных растворимых в водном растворе комплексных соединений.

Хроматография охватывает ряд методов разделения микро- и макроэлементов, основанных на распределении элементов между двумя фазами: подвижной (газ или жидкость) и неподвижной (высокодисперсное твердое вещество). В анализе минерального сырья наиболее широко применяется ионообменная (твердожидкостная) хроматография. Неподвижной фазой являются иониты, то есть вещества, способные к обмену ионов из жидкой фазы без изменения физических свойств. Ионообменники делят на неорганические (фосфат, вольфрамат циркония, оксиды алюминия, титана, олова и др.) и органические, то есть ионообменные смолы (КУ-2, АН-18, АВ-17, КБ-2, КБ-4, СГ-1, КФУ, КРФУ, ЭДЭ-10П, АН-2Ф и др.).

Пробирная плавка и купелирование применяются в пробирном анализе руд, горных пород и других сложных природных объектов для избирательного выделения и концентрирования Au, Ag и группы платиновых металлов из больших навесок (50—100 г). Извлечение этих металлов и отделение их от породообразующих, сопутствующих минералов основано на свойстве расплавленного металлического свинца растворять самородное Au, Ag и другие благородные металлы с получением легкоплавких сплавов (веркблея). Отделению благородных металлов от свинца способствует другое его свойство — быстрая окисляемость кислородом воздуха при высоких температурах. Этот процесс называется купелированием. В результате купелирования получается королек благородных металлов.

Для измерения аналитического сигнала определяемых элементов наиболее часто используют гравиметрический, титриметрические, фотометрические и электрохимические методы.

Гравиметрический метод основан на точном измерении массы труднорастворимого соединения, содержащего определяемый элемент. Метод осуществим, если это соединение количественно отделяется от загрязнений и маточного раствора, имеет постоянный состав или легко превращается при прокаливании (высушивании) в вещество постоянного состава. Гравиметрический метод обычно используют для определения содержания элементов от n*10в-1 % и выше и относится к числу наиболее точных методов анализа. Относительная ошибка, как правило, не превышает 0,1 %, а в некоторых случаях может быть снижена до 0,01 %. Основными недостатками этого метода являются трудоемкость и длительность выполнения.

Титриметрические методы анализа основаны на измерении объема (массы) титранта, израсходованного на реакцию взаимодействия определяемого компонента с титрантом. Объем титранта пропорционален массе определяемого компонента в навеске аналитической пробы. Метод служит для определения содержания элемента от n*10в-2 % и выше и обеспечивает высокую воспроизводимость результатов. Погрешность его не превышает десятые доли процента.

Фотометрические методы основаны на измерении интенсивности электромагнитного излучения ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной области, прошедшего через анализируемый раствор (вещество) или излучаемого этим раствором (веществом).

По характеру взаимодействия исследуемого вещества с электромагнитным излучением различают абсорбциометрический метод, в котором используется явление избирательного поглощения света анализируемым раствором (веществом), флуориметрический метод, использующий явление вторичного излучения, возникающего в результате взаимодействия световой энергии с анализируемым раствором (веществом); турбидиметрический и нефелометрический методы, которые основаны на измерении поглощения или рассеяния световой энергии взвешенными частицами определяемого вещества.

Из группы фотометрических методов при анализе минерального сырья наиболее широко применяется абсорбциометрический, что обусловлено простотой и надежностью, простым и доступным аппаратурным оформлением, возможностями применения для определения почти всех элементов периодической системы, причем около 50 элементов в широком диапазоне содержаний. Основным прибором этого метода является фотоэлектроколориметр. Отечественной промышленностью выпускается серийная аппаратура: фотоэлектроколориметры ФЭК-56, ФЭК-60, спектрофотометр СФ-16, регистрирующий спектрофотометр СФ-18 и другие.

Измерение интенсивности флуоресценции производится на приборах флуориметрах: ФО-1, АНАЛИЗ-1, ФАС-1, ФЛЮМ и др.

Сочетание фотометрического метода определения с экстракцией привело к созданию экстракционно-фотометрических методов (экстракционно-абсорбциометрических и экстракционно-флуориметрических), которые используются для определения около пятнадцати микрокомпонентов минерального сырья (Au, Ag, In, Tl, Ga, Ge, Sb, Ta и др.). Эти методы позволяют определить содержания элементов до n*10в-5—10в-6 %.

Для правильного выбора метода химического анализа необходимо знать по предварительным исследованиям минеральный состав пробы руды. Всегда полезен предварительный качественный или полуколичественный спектральный анализ.

Корректные количественные данные обеспечивает химический анализ минерального сырья по инструкциям HCAM (Научный Совет по аналитическим методам, ВИМС).

В табл. 2.7 на примере руд нескольких месторождений показана форма представления результатов химического анализа проб минерального сырья.

Оптический атомный спектральный анализ — физический метод определения элементного состава вещества по линейчатым электронным спектрам, испускаемым или поглощаемым внешними электронными оболочками свободных нейтральных атомов или ионов химических элементов.

Спектром называется упорядоченное расположение излучений по длинам волн. При нагревании вещества до высоких температур получается три вида спектров: атомные, молекулярные и сплошные. Атомные (линейчатые) спектры состоят из ряда линий, характеризующихся разными длинами волн. Несмотря на то, что линейчатые спектры атомов различных элементов состоят из сотен и даже тысяч линий, именно по ним производится определение химических элементов при качественном и количественном спектральном анализе. Линейчатый спектр представляет собой фундаментальную характеристику химического элемента, такую же, как атомный номер и атомная масса. Линейчатые спектры поэтому иначе называют характеристическими спектрами элементов, и они имеются в специальных атласах.

Область распространения характеристических линий различных элементов называется оптической областью спектра электромагнитных колебаний. Оптическая область спектра, соответствующая колебательным процессам во внешних электронных оболочках атомов, простирается в пределах пяти порядков частот колебаний — от 10в17 до 10в12 с-1 (Гц). Оптическую область условно подразделяют на диапазоны вакуумного ультрафиолета (-30—200 нм), ультрафиолета (200—400 нм), видимого света и ближнего инфракрасного излучения (400—1000 нм) и далекого инфракрасного излучения (1*10в3—1*10в6 нм), имеющего значение для молекулярного спектра.

Для спектрального анализа минеральных веществ имеет значение участок спектра от 180 до 1000 нм, причем большинство чувствительных и удобных для наблюдения аналитических линий элементов сосредоточено на участке 220—350 нм. Диапазон вакуумного ультрафиолета содержит чувствительные линии инертных газов, водорода, фтора, хлора и брома, серы, селена и теллура, мышьяка и др. В этом диапазоне необходимо применять вакуумную технику, чтобы предотвратить сильное поглощение спектральных линий кислородом воздуха (для длин волн менее 180—190 нм), эмульсией фотопластинок (обычных — менее 220—230 нм, «шумановских» — менее 125 нм), а также оптикой спектральной аппаратуры.

Характерными операциями оптического спектрального анализа являются атомизация пробы, генерация аналитического сигнала, выделение и регистрация сигнала, его измерение и градуирование.

Совокупность процессов и операций с веществом пробы, позволяющих выделенить элементы в свободном состоянии, называют атамизацией пробы. 70 элементов, и это в основном металлы (Li, Be, В, С, Na(Z = 11)—P(Z = 15); К(Z = 19)—Se(Z = 34), Rb(Z=37)0—Te(Z= 52) и Cs(Z= 55)—Bi(Z = 83)), определяются с использованием электродуги в прямом эмиссионном анализе (ЭСА) минерального вещества. Менее мощные технические средства — пламя и искровой разряд — применяются при комбинировании спектральных методов с химическим вскрытием и разложением аналитической пробы.

Пламя ацетилено-воздушное, ацетилено-кислородное и светильного газа с воздушным и кислородным дутьем (температура пламени ацетилен-кислородной смеси < 3300 °С) является наиболее стабильным источником возбуждения, его целесообразно использовать для определения элементов с низкими потенциалами возбуждения для отдельных линий. К таким элементам относятся все щелочные и щелочноземельные элементы, а также некоторые другие металлы.

В спектральном анализе используют два типа аналитического сигнала. В эмиссионном методе (рис. 2.1) в результате нагревания в атомизаторе облака 3 свободных атомов атомизированной пробы до эффективной температуры возбуждения имеет место эмиссия (испускание) света небольшой долей возбужденных атомов. При этом свет распространяется во все стороны, в качестве аналитического сигнала используется часть светового потока 0/4п, заключенная внутри телесного угла в, под которым приемник излучения 2 «видит» облако (или иную аналитическую зону источника возбуждения спектра). В атомно-абсорбционном методе (AAC) на облако 3 свободных атомов направляют монохроматический поток Iо от внешнего излучателя 1 с частотой vmn. В результате просвечивания облака 3 кванты света с энергией hvmn резонансно поглощаются свободными атомами облака и возбуждают нейтральные атомы пробы до большей энергии Em. При этом часть Ia (заштрихована на рис. 2.1) падающего потока поглощается пропорционально содержанию элемента в пробе, а избыточный поток Iv=Io-Iз поступает в приемник регистрации излучения 2. Такое поглощение является вынужденным, обусловленным совпадением частот колебаний атомов и внешнего света. Возбужденные светом атомы с энергией Em спонтанно возвращаются в исходное (основное) состояние с энергией Ev, испуская кванты света hvmn. Этот процесс спонтанного испускания света атомами, возбужденными вынуждающим внешним излучением, зависящим от величины

поглощенного потока Ia, составляет основу атомнофлуоресцентного метода. При этом аналитический сигнал Iф отбирают под углом к потоку Iо, чтобы последний не попадал в приемник излучения 4.

В оптическом спектральном анализе для отделения аналитического сигнала от фона и помех применяются автоколлимационные спектрографы с диспергирующим элементом в виде дифракционной решетки, например, отечественный ДФС-8 и PGS-2 (Германия), спектрограф широкого спектрального диапазона со скрещенной оптикой СТЭ-1 и спектрографы средней дисперсии с кварцевой призмой ИСП-28, ИСП-30, Q-24. На рис. 2.2 приведена оптическая схема спектрографа ИСП-28. В пламенной фотометрии пользуются спектрофотометрами малой дисперсии: ГП-21, ФПФ-58 (отечественные) и «Модель Ш К. Цейсс» (Германия). Для выполнения AAC применяются абсорбционные спектрофотометры отечественных («Спектр-2» и СФПА) и зарубежных фирм (Perkin-Elmer — модели 303, 403 и др., Techtron — АА-4, АА-5 и др., Hitachi — модели UV-ViS-139 и др.).

Для фиксирования излучения в спектрографическом способе используют фотографическую (на пластинке или пленке) и в спектрофотометрии — фотоэлектрическую (с помощью фотоэлемента) регистрацию. Плотность почернения на фотографии измеряется при помощи микрофотометров типа МФ-2 и МФ-4.

Спектральный анализ делится на количественный и качественный. Качественные методы основаны на измерении длин волн спектральных линий, а количественные — на установлении их интенсивности (почернения). При анализе руд, минералов и горных пород широко применяется многоэлементный полуколичественный спектральный анализ (классический по-луколичественный и приближенно-количественный, которые отличаются методикой исполнения операции атомизации пробы).

Основными преимуществами спектрального анализа являются быстрота определения, иногда в течение нескольких минут; малое количество вещества, необходимое для проведения анализа (20—30 мг); возможность проведения качественного и полуколичественного анализов одновременно на ряд элементов (до 70 элементов); большая чувствительность анализа, достигающая 10в-4 % (табл. 2.8). Точность спектрального анализа определяется абсолютным содержанием химических элементов. При малых концентрациях (10в-4—10в-2 %) она больше, чем при обычных химико-аналитических методах. Результаты оптического спектрального анализа выдаются на специальном бланке.

Основным недостатком количественных методов спектрального анализа является высокая погрешность, превосходящая 30 %.

Информацию об элементном составе зерна минерала в включениях и непосредственно в образце, штуфе, керне, аншлифе, комбинированном и обычном шлифе с локальностью 20 мкм и выше позволяет получать локальный спектральный лазерный анализ (ЛCЛA).

Установки, применяемые для ЛCЛA минералов, содержат импульсные твердотельные оптические квантовые генераторы — лазеры, рабочим (или активным) элементом которых являются рубин, активированный ионами хрома, или стекло с добавкой неодима.

Излучение ОКГ характеризуется рядом уникальных свойств: большой интенсивностью (мощностью) потока электромагнитной энергии, высокой монохроматичностью, значительной степенью временной и пространственной когерентности. Вследствие этого лазерное излучение отличается от других источников электромагнитной энергии очень узкой направленностью своего распространения. Обычно лазеры считают источниками монохроматического излучения, так как их излучение имеет достаточно узкий спектральный интервал, который характеризуется одной частотой или длиной волны.

Пространственная когерентность обуславливает высокую направленность излучения ОКГ и возможность фокусирования его на площадке малых размеров. Минимальный размер пятна, которое может быть получено на поверхности образца, равен радиусу центрального пятна дифракционной картины и для рубинового ОКГ составляет 3 мкм. Если мощность излучения ОКГ 10в6 Вт, то плотность потока в центре пятна составит 10в13 Вт/см2.

Малое время воздействия и огромная плотность энергии в пятне фокусировки позволяют использовать импульсные лазеры для мгновенного испарения вещества только из зоны фокусировки излучения, то есть из жестко локализованного микрообъема. Это и определило специфику метода — локальный спектральный лазерный анализ. Основу работы лазерных установок для локального анализа составляют испарение вещества с помощью ОКГ, довозбуждение образовавшихся паров импульсным высоковольтным разрядом и регистрация излучаемого возбужденными атомами и ионами спектра спектрографом или квантометром.

На рис. 2.3 приведена принципиальная блок-схема лазерных установок для локального анализа. Установки работают следующим образом.

Образец 1 устанавливается на предметный столик микроскопа 2, исследуемая зона минерала выводится в перекрестие окуляра микроскопа. С блока питания 3 подается напряжение на лампу накачки ОКГ 4. Генерируемое лазером излучение фокусируется микроскопом 2 на поверхности образца 1 в точке проведения анализа. В результате воздействия сфокусированного излучения лазера происходит мгновенное испарение вещества, пары которого в виде факела S выбрасываются из образовавшегося в минерале кратера. На пути распространения паров вещества, на высоте около 2 мм над поверхностью образца, предварительно устанавливаются электроды 6, на которые подается дежурное напряжение в несколько тысяч вольт с рабочего конденсатора блока питания 7. В момент поступления паров вещества в аналитический промежуток, образованный электродами 6, происходит импульсный искровой разряд, который возбуждает атомы и ионы. Излучаемый ими спектр регистрируется спектрографом 8.

Для проведения ЛCЛA применяются промышленные установки МСЛ-2 (ЛОМО), «КОРАЛЛ-1», LMA-1, LMA-10 (Карл Цейсс), а также экспериментальные отечественные установки СМЛУ-1 и «Аргунь», выпущенные в небольших сериях.

Для проведения полного полуколичественного и полного приближенно-количественного эмиссионного спектрального анализа твердых и порошкообразных (спрессованных) природных и синтезированных простых и сложных по химическому составу веществ предназначены установки «Аргунь» и МСЛ-4.

Воспроизводимость ЛСЛА, измеренная по достаточно гомогенным объектам, характеризуется коэффициентами вариации -3-15 %; нижние пределы определения для большинства элементов 10в-2—10в-3 %.

Для анализа минерального сырья и продуктов обогащения все более широко применяют рентгеноспектральные методы, основанные на облучении исследуемого вещества фотонами, электронами и другими элементарными частицами, имеющими достаточно высокую энергию. Одним из результатов такого взаимодействия является испускание облучаемым веществом рентгеновского излучения, по спектру которого судят о химическом составе объекта облучения. Эти спектры обусловлены переходом электронов в основном между внутренними энергетическими уровнями атомов.

При облучении пробы частицами, имеющими электрический заряд (электронами катодного пучка или бета-излучением), возникает сплошной спектр. Линейчатый спектр наблюдается при облучении и электронами, и частицами, не имеющими электрического заряда, — фотонами (рентгеновским или гамма-излучением). Линейчатый рентгеновский спектр отличается особыми свойствами. Например, длины волн спектральных линий не зависят от условий эксперимента — возбуждается ли спектр электронами или фотонами. Они почти не изменяются от того, находится ли элемент в чистом виде или он входит в химические соединения, а также от агрегатного состояния элемента. Длины волн рентгеновских линейчатых спектров являются атомными константами элементов.

Рентгеноспектральный анализ осуществляется в основном тремя методами: по первичным рентгеновским спектрам испускания; по спектрам поглощения; по вторичным рентгеновским спектрам испускания. Метод анализа по первичным рентгеновским спектрам для обычного определения элементов в минеральном сырье применяется редко, главным образом для определения ультралегких элементов с атомными номерами < 11. Важное значение этот метод имеет в рентгеноспектральном микроанализе. Также редко определяют химический состав пород, руд и минералов по спектрам поглощения. Наиболее широкое распространение в аналитической практике получил метод анализа по вторичным рентгеновским спектрам испускания — флуоресцентный метод рентгеноспектрального анализа. Сущность метода состоит в том, что исследуемое вещество подвергается облучению рентгеновскими лучами, а не катодным пучком (электронами), как это имеет место при методе анализа по первичным спектрам. В результате проба излучает вторичное рентгеновское излучение. Если это излучение разложить в спектр, то получится линейчатый спектр, контрастность которого (отношение интенсивности характеристической линии к фону) возрастает в десятки раз по сравнению с первичным спектром. Это позволяет существенно снизить предел обнаружения элементов по сравнению с методом анализа по первичным спектрам. Основным недостатком рентгеноспектрального флуоресцентного анализа является большое влияние химического состава анализируемых проб на результаты анализа.

Для выполнения рентгеноспектральных анализов по спектрам флуоресценции выпускается достаточно рентгеноспектральной аппаратуры. По технической сложности выделяют три группы приборов: обычные одноканальные спектрометры; автоматические рентгеновские спектрометры с программным управлением в совокупности с компьютером, которые позволяют последовательно определять заданное программой число элементов (< 20); результаты выдаются в виде процентного содержания элементов в заложенной в прибор партии проб; многоканальные рентгеновские спектрометры-квантометры, предназначенные для одновременного определения нескольких (20) элементов в соответствии с числом каналов. Результаты определения элементов также выдаются в виде процентного содержания элементов в партии анализируемых проб.

Рентгеновский флуоресцентный квантометр КРФ-18 предназначен для одновременного определения любых 12 элементов с порядковыми номерами от 12 (Mg) до 92 (U). Интервал определяемых содержаний составляет от 0,00л до 100 %. Аппаратурная погрешность измерений интенсивности аналитических линий находится в пределах 0,3—0,5 %.

Рентгеновский флуоресцентный анализатор (АРФ-4М и АРФ-6) предназначен для определения редких и рассеянных элементов, а также группы цветных металлов. Предел обнаружения оценивается величиной 0,000n—0,00n %. Аппаратурная погрешность < 1 %.

Бездисперсионный аналитический рентгеновский квантометр КРАБ-2 предназначен для одновременного определения любых шести элементов из диапазона с порядковыми номерами от 22 (Ti) до 82 (Pb). Предел обнаружения 0,0л %, верхний предел содержаний не ограничен. Аппаратурная погрешность — не более 0,5 %.

Рентгеновский бескристалльный анализатор БАРС-1 предназначен для индивидуального определения содержаний элементов двух групп: с порядковыми номерами от 11 (Mg) до 56 (Ba) и от 72 (Hf) до 92 (U). Предел обнаружения оценивается величиной 0,0n—0,00n %, верхний предел не ограничен. Аппаратурная погрешность — 2—3 %. Прибор, в основном, используется для массовых определений элементов в однотипных материалах.

Время, необходимое для количественного определения одного элемента рентгеноспектральным методом, лежит в пределах от 1—5 до 20—30 мин. Последнее относится к наиболее неблагоприятным случаям анализа, когда из-за сложности анализируемого материала требуется более сложная подготовка проб.

Масса пробы, необходимая для выполнения анализа, зависит от концентрации определяемых элементов. Для малых концентраций требуется 1—3 г, при больших концентрациях можно ограничиться навеской пробы 20—50 мг.

Для анализа элементного состава пород, руд, минералов и продуктов обогащения успешно применяют ядерно-физические методы, основанные на регистрации различных излучений, возникающих при ядерных реакциях, радиоактивном распаде элементов или при взаимодействии ядерных излучений с исследуемым веществом.

Ядерно-физические методы условно можно разделить на две группы. Первая включает методы, реализация которых связана со стационарным оборудованием и специально оснащенными помещениями. К этой группе относятся нейтронный активационный анализ с применением атомного реактора, гамма-активационный анализ с использованием бетатронов и микротронов и другие. Данная группа методов характеризуется высокой чувствительностью и возможностью определения нескольких элементов в одной навеске. Вторая группа включает методы с компактным аппаратурным оформлением. К этой группе относятся радиометрический метод анализа, методы, основанные на использовании радио-изотопных источников излучений, фотонейтронный метод определения бериллия, активационный метод с применением источников нейтронов и альфа-частиц, методы, основанные на рассеянии или поглощении исследуемой пробой различных видов излучений, рентгенорадиометрический метод анализа. Методы второй группы характеризуются простотой проведения анализа, высокой производительностью и экспрессноcтью определений.

Наиболее широко применяются рентгенорадиометрические методы анализа элементного состава горных пород, руд и продуктов обогащения. Разработаны два варианта рентгенорадиометрического анализа — флуоресцентный (ФРРА) и абсорбционный (АРРА).

ФРРА основан на возбуждении с помощью радиоизотопного источника характеристического излучения элементов, входящих в состав пробы, и последующем анализе этого излучения. Этим методом можно определять элементы с порядковыми номерами Z больше 12, однако наиболее широко его применяют для определения более тяжелых элементов с Z больше 20. Нижний предел определяемых элементов составляет 1*10в-1—5*10в-3 % (при использовании аппаратуры со сцинтилляционными и пропорциональными счетчиками) и 1*10в-2—1*10в-4 % (при использовании полупроводниковых спектрометров). Верхний предел определяемых концентраций элементов не ограничен. Продолжительность элементоопределения — 0,5—10 мин при навеске пробы 0,02—10 г.

При APPA исследуемую пробу, приготовленную в виде плоскопараллельного слоя, облучают радиоизотопным источником с энергиями фотонов E1 и E11 (Е' больше Е") близкими, но расположенными по разные стороны края поглощения определяемого элемента.

Регистрацию излучений определяемого элемента осуществляют спектрометром со сцинтилляционным, пропорциональным или полупроводниковым детектором. Этим методом определяют элементы с Z больше 25 при содержаниях их в пробах от 0,01—0,2 % и больше. Время измерения одной пробы составляет 10—20 мин при навеске пробы 0,5—50 г. APPA в основном применяется для анализа технологических продуктов. Для проведения APPA используют рентгенорадиометрические анализаторы: «Минерал-3», АЖР-1, ФРАД-1, «Квант-С», «Минерал-4», БРА-6 и др. Краткая характеристика этой аппаратуры приведена в табл. 2.9.