Применение радиоактивных изотопов

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Применение радиоактивных изотопов

08.10.2020

Необычайно быстрое расширение области применения радиоактивных изотопов в научных исследованиях в послевоенные годы сказалось и на работах по теории флотации. В настоящее время радиоактивные изотопы с успехом применяются во флотационных исследованиях как в Советском Союзе (Институт горного дела АН СССР, Механобр, Гинцветмет и др.), так и за рубежом (работы Годэна с сотрудниками и др.).

Изотопы, применяемые для флотационных исследований, приведены в табл. 89.
Применение радиоактивных изотопов

Пока далеко не все реагенты «метятся» радиоактивными изотопами. Однако техника приготовления «меченых» реагентов быстро прогрессирует и несомненно в ближайшие годы ассортимент этих реагентов значительно расширится.

Известны две различные группы методов использования радиоактивных изотопов во флотационных исследованиях — методы радиометрии и методы радиографии.

Радиометрические методы позволяют определить наиболее точно количества реагентов, закрепившихся в тех или иных условиях на минералах. Определение интенсивности радиоактивного излучения (пропорционального концентрации реагента) осуществляется при помощи счетчика Гейгера—Мюллера, помещенного в свинцовым домик (рис. 281). Обычно число заряженных частиц, которые должны быть подсчитаны, очень велико и достигает сотен тысяч в секунду, что превышает возможность любых механических счетчиков. Поэтому применяется специальное электронное устройство (так называемый пересчетный блок), позволяющее сократить число импульсов в определенное число раз (рис. 282).

Существуют методы определения поглощения минералом реагентов по разности концентраций реагента в растворе (до и после его контакта с минеральным порошком) и измерением активности непосредственно поверхности порошка. Последний метол представляется гораздо более точным и позволяет определять количество реагентов, закрепленных на продуктах флотации. Одна из прецизионных методик такого рода, связанная с применением эталонов, разработана в Институте горного дела АН СССР Тюрниковой.

Суть методики заключается в следующем. Навеска минерального порошка (1,5 г) контактируется с водным раствором радиоактивного реагента разной концентрации и отделяется от него фильтрацией в определенных постоянных условиях. В случае, если экспериментирование производится с продуктами флотации, используется ряд приемов, обеспечивающих постоянство веса пробы и степени ее отделения от пульпы. Порошок сушат при температуре не выше 40°; в стандартных количествах его помещают в стандартные кассеты, подвергаемые в дальнейшем радиометрированию. При этом применяется метод сравнения: в каждой серии опытов приготовляют эталон того же веса и химического состава, который содержит все заданное количество радиоактивного изотопа. Относительные измерения активности порошков производят при соблюдении следующих условий: 1) одинаковых геометрических размеров исследуемого образца и эталона; 2) одинакового их расположения по отношению к счетчику; 3) во избежание различного отражения в-излучения от подкладки измеряемые образцы помещают в одинаковые алюминиевые кассеты; 4) скорости счета сравниваемых образцов и эталона измеряют с одинаковой статистической точностью; 5) при измерении больших активностей вводят поправку на разрешающую способность счетчика. Применяемый интервал толщин слоя порошка должен превышать пробег р-частиц максимальной энергии данного излучения в веществе; в этом случае при увеличении толщины слоя порошка активность единицы площади его поверхности не изменяется.

Экспериментальные данные свидетельствуют о достаточно большой точности этого метода, разработанного применительно к ксантогенатам и аэрофлотам. Для применения к другим реагентам, возможно, будет необходимо внести некоторые уточнения.

Радиографические методы имеют целью установить распределение реагентов на поверхности минеральных частиц. Первые работы в этой области связаны с изучен пределения реагентов на аншлифах крупных кристаллов минералов. Эти работы явились необходимым этаном при развитии более совершенных авторадиографических методов.

Наиболее точным и многообещающим является так называемый метод «мокрой микрорадиографии», разработанный Плаксиным, Тюрниковой и Старчиком. В этом методе успешно используется метод Гомберга, с помощью которого на поверхности минеральных частиц образуется очень тонкий слой (толщиной около 1 u) высокочувствительной эмульсии. Это имеет принципиальное значение: увеличение толщины слоя неизбежно влечет за собой снижение разрешающей способности метода. Радиоактивные частицы веером разлетаются в слое эмульсии и размеры получаемого изображения значительно превосходят размеры участка, покрытого реагентом. Другим фактором, определяющим разрешающую способность метода, является минимальное расстояние между соседними частицами серебра в эмульсии и минимальные размеры этих частиц.

Метод мокрой микрорадиографии заключается в следующем. Минеральные частицы, обладающие различно выраженной спайностью, приклеивают на предметное стекло клеем, не растворяющимся ни в воде, ни в спирте (рис. 283, а). Удобнее всего приклеивать частицу к пластинкам из органического стекла раствором органического стекла. Большая часть поверхности частиц остается открытой. Пластинки с частицами помещают на определенное время в раствор радиоактивного реагента, промывают, сушат на воздухе. Затем поверхность частиц покрывают тончайшей защитной пленкой для предотвращения взаимодействия между поверхностью частицы и слоем фотоэмульсии. В качестве защитного слоя применяются: раствор органического стекла дихлорэтане, кварцевая пленка (нанесенная методом катодного распыления) и др. Чувствительный слой образуется три погружении предметного стекла в спиртовым раствор коллодия, содержащего бромистые кадмий и аммоний. После подсушивания в течение 30 сек. на воздухе и удаления избытка раствора с ребер предметного стекла фильтровальной бумагой стекло погружают в раствор азотнокислого серебра. Для устранения вуали и предупреждения химических взаимодействий температура растворов коллодия и азотнокислого серебра не должна превышать +1°; в раствор добавляют серную кислоту до pH = 2,5. Проявляют в растворе сернокислого закисного железа с добавлением спирта и уксусной кислоты. Изменением концентрации уксусной кислоты регулируют размер зерен серебра от 0,2 до 10,0 u. При большой активности препарата применяют самые мелкие частицы серебра; при малой — более крупные. Закрепляют в 20%-ном растворе гипосульфита. Характерные снимки, полученные этим методом, см. на рис. 94 и 96.

Для установления распределения реагентов между разными частицами и между отдельными гранями одной и той же частицы Плаксин, Зайцева и Шафеев разрабатывают метод так называемой «следовой» радиографии.

В этом случае минеральные частицы, обработанные раствором радиоактивного реагента, полностью погружаются в эмульсию (типа MK НИКФИ), предназначенную для регистрации электронного излучения. Размер частиц —20—50 u. Перед введением частиц в эмульсию ее расплавляют в горячей воде. При работе по этому методу необходимо учитывать величину пробега в-частиц с таким расчетом, чтобы расстояние между частицами минералов было не меньше двойного пробега в-частиц данной энергии в эмульсии.

Основной задачей дальнейшего усовершенствования методов радиографического изучения распределения реагентов на минералах является разработка способов количественной оценки степени закрепления и неравномерности их распределения на минеральной поверхности.

В этом направлении уже сделаны первые шаги. Тюрникова и Плаксин разработали метод мокрой микрорадиографии для количественной оценки результатов. Этот метод основан па подсчете количества частиц проявленного серебра на образцах и эталонах. На предметное стекло наносится капля водного раствора радиоактивного ксантогената. Концентрация раствора, вес капли и площадь, которую она занимает на стекле, позволяют рассчитать количество ксантогената, приходящееся на единицу площади поверхности. После испарения воды при температуре, не вызывающей разложения и улетучивания ксантогената. площадь, занимаемая ранее каплей, покрывается тонким защитным слоем, поверх которого наносится фотоэмульсия. Oбразец микрорадиографии эталона приведен на рис. 284. Параллельно ставится в аналогичных условиях и опыт мокрой микроавторадиографии. Подсчетом под микроскопом проявленной эмульсии эталона определяется количество реагента, необходимого для восстановления одного зерна серебра в эмульсии; по числу зерен, проявленных в эмульсии на грани минерала определяется количество реагента.

Конечно, получаемые при этом результаты могут не совпадать с данными радиометрии, фиксирующей средние величины для огромного количества частиц.

Развитие указанного метода связано с количественной оценкой степени неравномерности распределения реагента. Микрорадиограмма поверхности частиц покрывается сеткой такой частоты. чтобы число проявленных зерен серебра в отдельных квадратах образовывало ряд, близкий к кривой нормального распределения. Затем рассчитывается вариационный коэффициент неравномерности. Дальнейшие работы в указанных направлениях представляются весьма перспективными.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: