Устройство для селективного извлечения и накопления рудных элементов из природных вод

 

Устройство позволяет с высокой достоверностью выделить расположение рудных тел под слоем воды за счет извлечения и накопления подвижных воднорастворимых форм рудных элементов-индикаторов на волокнистых хемосорбентах, установленных в придонную часть водоемов. Отличие устройства от ранее использовавшихся для этих целей заключается в изготовлении дополнительной внешней оболочки сорбента из защитной селективной мембраны, обеспечивающей пропускание только воднорастворимых форм рудных элементов.

Изобретение относится к геохимическим методам поисков рудных месторождений, основанных на исследовании распределения рудных элементов в водных пробах естественных водоемов и шельфа.

Известно устройство, используемое для извлечения и накопления рудных элементов из природных вод, состоящее из полоски волокнистого хемосорбента весом около 5 г, устанавливаемое в придонную часть естественного водоема на. трое суток, после чего оно извлекается, промывается от грязи водой, проводится смыв накопленных элементов на сорбенте раствором кислоты и анализ раствора на рудные элементы-индикаторы. (См. патент РФ 2003138, кл. G01V 9/00, приоритет от 15.11.93).

Устройство позволяет накапливать растворенные формы рудных элементов-индикаторов непосредственно у границы их выхода из дна в природные воды и накапливать в достаточных для уверенного анализа количествах.

Однако существенным недостатком этого способа (прототип) является необходимость тщательного промыва волокнистых сорбентов после извлечения. При этом даже при минимальной экспозиции в трое суток сорбенты существенно загрязняются мелкодисперсной придонной фракцией илов и органики, практически всегда присутствующей на дне водоемов и шельфа.

Смыв загрязнений природной или дистиллированной водой после извлечения во многих случаях не обеспечивает их полное удаление из волокнистых сорбентов из-за их высокой удельной поверхности и наличия в составе хемосорбентов карбоксильных и гидразидиновых групп, обладающих чрезвычайно высокой сорбционной способностью.

Поэтому при воздействии в лаборатории на хемосорбенты раствором кислоты в анализируемый смыв переходят не только растворенные формы рудных элементов-индикаторов, но и частично растворимые в кислотах соединения элементов из мелкодисперсной фазы загрязнений.

Очевидно, что, чем слабее сигнал от рудных элементов-индикаторов в придонной части, тем более длительная необходима экспозиция устанавливаемого сорбента и тем в бльшей степени он загрязняется, и все бльшая часть полученной концентрации искомых элементов может принадлежать не поисковым растворимым формам рудных элементов, а валу, перешедшему в кислоту из загрязнений при смыве.

При этом тщательная промывка сорбентов длительное время может привести к потере уже накопленных растворимых форм элементов-индикаторов.

Ставится задача повысить эффективность устройства для извлечения, накопления и анализа рудных элементов за счет исключения воздействия загрязнений точки установки сорбента на результаты анализа рудных элементов индикаторов.

Задача решается за счет того, что на устройство, состоящее из полоски волокнистого хемосорбента, дополнительно накладывают внешнюю оболочку, изготовленную из материалов со свойствами полупроницаемых мембран, пропускающих только растворимые формы рудных элементов.

В качестве такого материала можно использовать трековые мембраны, гидрат-целлюлозу, пергамент и т.д.

На фиг.1 представлен один из возможных вариантов устройства, помещенного на дно водоема.

На фиг.2 приведены результаты проверки эффективности предлагаемого устройства в сравнении с устройством-прототипом.

Устройство содержит собственно волокнистый хемосорбент 1 для селективного извлечения и накопления растворимых форм рудных элементов в природных водах и внешнюю оболочку хемосорбента 2, выполненную из полупроницаемого материала, обеспечивающего пропускание только воднорастворимых форм рудных элементов.

На фиг.2 приведены примеры применения прототипа (верхний график) и предлагаемого устройства (нижний график) на одном из урановых месторождений Карелии, где известное рудное тело распространяется под озеро. Глубина исследованных точек по разбитому и привязанному профилю в прибрежной части озера не превышала 7-8 м, удаление профиля от берега - от 30 до 40 метров.

Устройства-прототипы из волокнистых хемосорбентов весом по 5 г каждый были привязаны к грузам и помещены в придонную часть исследуемого профиля с шагом 20 м. Экспозиция устройства составила трое суток.

После извлечения проведена промывка сорбентов на месте извлечения дистиллированной водой, отжим хемосорбентов, помещение в чистый полиэтиленовый мешок, доставка в лабораторию, смыв накопленных форм рудных элементов (в нашем случае U) 2% раствором НСl и анализ на уран.

Одновременно проводились работы с предлагаемыми устройствами. В качестве мембранного материала использовался пергамент. Волокнистые хемосорбенты весом по 5 г каждый (идентичные использованным выше устройствам-прототипам) предварительно смачивались в дистиллированной воде вместе с листами пергамента и плотно заворачивались в него, образуя предлагаемое устройство. Указанные устройства привязывались к грузам, опускались в придонную часть водоема, выдерживались трое суток, извлекались и освобождались от внешней пергаментной оболочки. В лаборатории определялись накопленные рудные элементы (U) в смывах 2% раствора НСl.

Как свидетельствуют результаты анализа содержаний урана, приведенные на чертеже, при использовании устройства-прототипа (верхний график) концентрации урана во всех исследованных точках выше, чем при применении предлагаемого устройства, что свидетельствует о загрязнении сорбентов придонным веществом.

На нижнем графике концентрации урана по предлагаемому устройству однозначно выделяют расположение рудного тела. При этом отсутствуют ложные аномалии, характерные для способа-прототипа (верхний график), не связанные с расположением рудного тела.

Таким образом, предлагаемое устройство лишено основного недостатка прототипа и весьма просто в своем применении при одновременном обеспечении высокой достоверности и информативности.

Устройство для гидрохимических поисков рудных месторождений, содержащее волокнистый хемосорбент, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит внешнюю полупроницаемую мембранную оболочку из материала, обеспечивающего пропускание только водно-растворимых форм рудных элементов.



 

Похожие патенты:
Наверх