Возможности инструментального нейтронно-активационного анализа с радионуклидным источником Cf-252 для определения стратегических металлов в минеральном сырье

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В обзоре рассмотрены перспективы вовлечения в переработку упорных золотосодержащих руд и сложных по составу руд редкоземельных металлов, относящихся к основным видам стратегического минерального сырья.Представленысведения о минерально-сырьевой базе золота. Описаны минеральные образования и ассоциации золота в вовлекаемых в переработку рудах.Такжеприведены сведения о состоянии минерально-сырьевой базы редкоземельных металлов и скандия.Эти данныеоснованы на материалах, опубликованных в журналах «Добывающая промышленность» и «Золото и технологии».Из-засложного составаруд инизкогосодержания ценных компонентоввозникают трудности с получением точныханалитических данных об их содержании в породах. Представлены сведения о современных аналитических методах,которые позволяютс высокой точностью определятьконцентрациюстратегических металлов в рудных объектах. Подробно рассмотренметод инструментального нейтронно-активационного анализа (ИНАА), который относится к группе недеструктивных методов, обеспечивает анализ представительных проб и отличается высокой точностью (правильностью) определений. В статье представленыядерно-физические характеристики элементов, часто определяемыхэтим методом.Приведены примеры определения Au, Sc и редкоземельных элементов (РЗЭ) в образцах руд и техногенных отходах методом ИНАА с калифорниевым источником нейтронов.

Об авторах

С. И. Иванников

Институт химии ДВО РАН

Email: fyajkfqn@mail.ru
Владивосток, Россия

Н. С. Маркин

Институт химии ДВО РАН

Email: markkin.ns@gmail.com
Владивосток, Россия

Л. А. Земскова

Институт химии ДВО РАН

Email: zemskova@ich.dvo.ru
Владивосток, Россия

Список литературы

  1. Laznicka P. Giant Metallic Deposits:Future Sources of Industrial Metals. New York: Springer, 2010. 949 p. doi: 10.1007/978-3-642-12405-1.
  2. Vind J., Tamm K. Review of the extraction of key metallic values from black shales in relation to their geological and mineralogical properties // Miner. Eng. 2021. Vol. 174. P. 107271. doi: 10.1016/j.mineng.2021.107271.
  3. Hu Y., You M., Liu G., Dong Z., Jiao F., Meng Y. The potential utilizing of critical element from coal and combustion residues // Energies. 2021. Vol. 14, No. 15. P. 4710. doi: 10.3390/en14154710.
  4. Проблемы россыпной золотодобычи // Добывающая промышленность. 2024. № 6 (48). С. 40–42. URL: https://dprom.online/wp-content/uploads/2024/12/DP_6_2024.pdf (дата обращения: 15.04.2025).
  5. МСБ золота в России: запасы есть, но ГРР необходимы // Добывающая промышленность. 2024. № 4 (46). С. 138–143. URL: https://dprom.online/wp-content/uploads/2024/08/DP_42024.pdf (дата обращения: 15.04.2025).
  6. Захаров Б.А., Меретуков М.А. Золото: упорные руды. М.: Издательский дом «Руда и Металлы», 2013. 452 с.
  7. Быховский Л.З., Потанин С.Д., Котельников Е.И. О перспективе и очередности освоения минерально-сырьевого потенциала редкоземельного и скандиевого сырья России // Разведка и охрана недр. 2016. №8. С. 3–8.
  8. Смагунов Н.В. Исследование форм и пределов вхождения золота в минералы и неорганические кристаллы / автореф. дис. … канд. хим. наук. Иркутск, 2007. 20 с.
  9. Fayyaz A., Baig M.A., Waqas M., Liaqat U. Analytical Techniques for Detecting Rare Earth Elements in Geological Ores: Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), MFA-LIBS, Thermal LIBS, Laser Ablation Time-of-Flight Mass Spectrometry, Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy, Energy-Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer, and Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy // Miner. 2024. Vol. 14, No. 10. P. 1004. doi: 10.3390/min14101004.
  10. Balaram V. Advances in analytical techniques and applications in exploration, mining, extraction, and metallurgical studies of rare earth elements // Miner. 2023. Vol. 13, No. 8. P. 1031.
  11. Pinto F.G., Junior R.E., Saint’Pierre T.D. Sample preparation for determination of rare earth elements in geological samples by ICP-MS: a critical review // Anal. Lett. 2012. Vol. 45, No. 12. P. 1537–1556. doi: 10.1080/00032719.2012.677778.
  12. Silachyov I., Glagolev V.A., Kokkuzova M.N. Gold content determination in small core-samples by instrumental neutron activation analysis // Int. Jour. of Bio. and Chem. 2024. Vol. 17, No. 1. P. 78–88. doi: 10.26577/IJBCh2024v17i1-a9.
  13. Balaram V., Subramanyam K.S.V. Sample preparation for geochemical analysis: Strategies and significance // Adv. in Sample Prep. 2022. Vol. 1. P. 100010. doi: 10.1016/j.sampre.2022.100010.
  14. Balaram V. Analytical methods for gold and other precious metals in exploration studies // J. Appl. Geochem. 2008. Vol. 10. P. 545–562.
  15. Das D.D., Sharma N., Chawla P.A. Neutron activation analysis: An excellent nondestructive analytical technique for trace metal analysis // Crit. Rev. Anal. Chem. 2024. Vol. 54, No. 7. P. 2450–2466. doi: 10.1080/10408347.2023.2178841.
  16. Cui T., Yu M., Yang Y. The epithermal neutron activation analysis of mineral ores driven by an electron linear accelerator-based photoneutron source // Nucl. Instr. and Methods in Phys. Res. Section A. 2023. Vol. 1048. P. 167878. doi: 10.1016/j.nima.2022.167878.
  17. Музафаров А.М., Мустафоев М.А., Кулматов Р.А., Шарафутдинов У.З. Анализ золота и сопутствующих элементов в ионообменных смолах с помощью инструментального нейтронно-активационного метода // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2021. №. 3-1. С. 110–118. doi: 10.25018/0236_1493_2021_31_0_110.
  18. Chambhare N.M., Ghaywat S.D., Lohiya J. Recent basic advances of neutron activation analysis // J. of Global Trends in Pharm. Sci. 2021. Vol. 12, No. 4. P. 9873–9887.
  19. Сарин С.А., Иваненко В.В. Ядерно-физический анализ золотосодержащего минерального сырья // Вестн.ДВО РАН. 2009. № 2. С. 129–133.
  20. Dalvi A.A., Swain K.K., Verma R. Comparison and statistical evaluation of neutron activation methodologies for the determination of gold in copper concentrate // Analyt. Methods. 2015. Vol. 7, No. 9. P. 3833–3840. doi: 10.1039/C4AY03054K.
  21. Greenberg R. Pushing the limits of N Accuracy, uncertainty and detection limits // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2008. Vol. 278, No. 2. P. 231–240. doi: 10.1007/s10967-008-9101-7.
  22. Волков А.В. Богатство арктических недр // Золото и технологии. 2019. № 1 (43). С. 46–55.
  23. Антонов А.Е. Сверхкрупные месторождения золота России и Узбекистана: перспективы новых открытий // Золото и технологии. 2020. № 4 (50). С. 30–38.
  24. Волков А.В. Перспективы освоения месторождений стратегических металлов в Арктической зоне Республики Саха (Якутия) // Золото и технологии. 2020. № 1 (47). С. 50–58.
  25. Large R.R., Maslennikov V.V. Invisible gold paragenesis and geochemistry in pyrite from orogenic and sediment-hosted gold deposits // Minerals. 2020. Vol. 10, No. 4. P. 339. doi: 10.3390/min10040339.
  26. Gas’kov I.V. Major impurity elements in native gold and their association with gold mineralization settings in deposits of Asian folded areas // Rus. Geol. and Geophys. 2017. Vol. 58, No. 9. P. 1080–1092. doi: 10.1016/j.rgg.2017.08.004.
  27. Санакулов К., Эргашев У.А., Хамроев И.О., Фузайлов О.У. Новый подход к вопросу классификации упорныхзолотосодержащих руд на примере месторождений Кызылкумов // Цветные металлы. 2023. № 9. doi: 10.17580/tsm.2023.09.02.
  28. Кузнецова И.В., Дементиенко А.И. О микро- и наноразмерном золоте в корах выветривания золотоносных территорий (на примере участка минерализации в бассейне р. Адамиха, Приамурье) // Георесурсы. 2023. Т. 25, № 3. С. 191–197.doi: 10.18599/grs.2023.3.22.
  29. Высоцкий И.В., Ковалев С.Г. Проблема достоверности определений благородных металлов // Геологический сборник. 2009. № 8. С. 145–153.
  30. Хван А.Б. К вопросу о крупности золота в золотосодержащих рудах // Горный вестник Узбекистана. 2017. Т. 69, № 2. С. 33–38.
  31. Vikentyev I.V. Invisible and microscopic gold in pyrite: Methods and new data for massive sulfide ores of the Urals // Geology of Ore Deposits. 2015. Vol. 57. P. 237–265.
  32. Shilo N.A., Ippolitov E.G., Ivanenko V.V., Kustov B.N., Zheleznov V.V., Aristov G.N., Kondrat’ev N.B. Instrumental neutron activation determination of gold in mineral raw materials using a californium neutron source // J. of Radioanal. Chem. 1983. Vol. 79. P. 309–316. doi: 10.1007/BF02518941.
  33. Liu Y., Wan B., Xue D. Sample digestion and combined preconcentration methods for the determination of ultra-low gold levels in rocks // Molecules. 2019. Vol. 24, No. 9. P. 1778. doi: 10.3390/molecules24091778.
  34. Ivannikov S.I., Ivanov V.V., Markin N.S., Ruslan A.V., Zemskova L.A. Determination of Strategic Metals in Graphitic Formations by the Methods of Neutron Activation Analysis with a Californium Source // Inorganic Materials. 2024. Vol. 60, No. 3. P. 317–327. doi: 10.1134/S0020168524700390.
  35. Ivannikov S., Markin N., Golub A., Zheleznov V. Determination of uranium-238 in solid materials of various compositions by instrumental neutron activation analysis with a radionuclide neutron source based on Cf-252 // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2023. Vol. 332, No. 9. P. 3753–3761. doi: 10.1007/s10967-023-09076-z.
  36. Kurbanov B., Jurakulov A., Khushvaktov N., Khaydarov A. Improvement of instrumental neutron activation technique of elemental composition analysis // AIP Conference Proceedings. AIPPublishing, 2025. Vol. 3268, No. 1. P. 020034. doi: 10.1063/5.0260556.
  37. Агеев О.А., Медков М.А., Иванников С.И., Юдаков А.А. Перспективы золотодобычи из техногенных объектов месторождения Нагима // Цветные металлы. 2015. №. 3. С. 78–84. doi: 10.17580/tsm.2015.03.16.
  38. Иванников С.И. Извлечение, концентрирование и нейтронно-активационное определение золота применительно к техногенным объектам Дальневосточного региона / дис. …канд. хим. наук. Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук. Владивосток, 2013.
  39. Ivannikov S. Markin N., Polyakova N., Shashina J., Shlyk D., Zemskova L. Determination of scandium in ash and slag wastes and products of their processing by instrumental neutron activation analysis // Radiochimica Acta. 2023. Vol. 111, No. 4. P. 283–289. doi: 10.1515/ract-2022-0078.
  40. Редкие металлы и редкоземельные металлы: время переходить от слов к действиям // Добывающая промышленность 2024. № 5 (47). С. 64–72. URL: https://dprom.online/wp-content/uploads/2024/10/DP_5_2024.pdf (дата обращения: 15.04.2025).
  41. Волков А.В. Актуальные проблемы развития минерально-сырьевой базы Арктической зоны России // Золото и технологии. 2024. № 1 (63). С. 20–29.
  42. Редкоземелье: звенья в цепочке // Добывающая промышленность. 2024. № 3 (45). С. 52–56. URL: https://dprom.online/wp-content/uploads/2024/06/dp32024.pdf (дата обращения: 15.04.2025).
  43. Африканда: здесь будет жарко // Добывающая промышленность. 2024. № 1 (43). С. 58–62. URL: https://dprom.online/wp-content/uploads/2024/02/dp12024.pdf (дата обращения: 15.04.2025).
  44. Спорыхина Л.В., Быховский Л.З., Чернова А.Д. Сырьевая база рассеянных элементов России: состояние и использование // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2020. № 2. С. 23–34.
  45. Архипов Г.И. Минеральные ресурсы горнорудной промышленности Дальнего Востока. Стратегическая оценка возможностей освоения. Хабаровск: Институт горного дела ДВО РАН, 2017. 820 с.
  46. Быховский Л.З., Архангельская В.В., Тигунов Л.П., Ануфриева С.И. Перспективы освоения минерально-сырьевой базы и развития производства скандия в России и других странах СРГ // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2007. № 5. С. 27–32.
  47. Янин Е.П. Скандий в окружающей среде (распространенность, техногенные источники, вторичные ресурсы) // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. 2007. № 8. С. 70–90.
  48. El-Taher A. Nuclear analytical techniques for detection of rare earth elements // J. of Rad. and Nucl. App. 2018. Т. 3, № 1. С. 53–64. doi: 10.18576/jrna/030107.
  49. Иванников С.И., Иванов В.В., Маркин Н.С., Земскова Л.А. Оценка содержания ценных микроэлементов в черных сланцах методом ИНАА с калифорниевым источником нейтронов // Сборник докладов XI Международной научно-практической конференции «Развитие урановой и редкоземельной промышленности». 16–18 мая 2024 г. Алматы: Казатомпром: КБТУ, 2024. С. 91–93.
  50. Ivannikov S.I., Markin N.S., Zvereva V.P., Frolov K.R., Zemskova L.A. Scandium in Mining Enrichment Waste (Russian Far East) // Russian Journal of General Chemistry. 2023. Vol. 93, No. 13. P. 3304–3310. doi: 10.1134/S1070363223130054.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».