Depositi di rame di porfido: Indicazioni per l'attività mineraria attraverso le analisi di minerali argillosi realizzate con analizzatori a raggi X portatili

I depositi di rame di porfido rappresentano una risorsa importante per il rame e altri metalli o minerali di rilevanza commerciale. In genere questi depositi vengono estratti mediante dei metodi di superficie meccanizzati su ampia scala, in quanto si tratta di giacimenti di grandi dimensioni, a basso tenore minerale e a profondità di estrazione superficiale.

Un metodo analitico efficiente per l'individuazione dei depositi di rame di porfido si avvale degli analizzatori a raggi X. In questo post, sarà trattato il modo con cui gli analizzatori a raggi X portatili possono fornire agli ingegneri le indicazioni per estrarre queste importanti risorse e separare i minerali di rame inclusi.

Cos'è un deposito di rame di porfido?

I depositi di rame di porfido sono un tipo di deposito idrotermale. Le caratteristiche dei depositi di rame di porfido includono:

• Mineralizzazione temporalmente e spazialmente correlata ai corpi di porfido da neutri a acidi
• Formazione in parte intrinsecamente correlata alle attività vulcaniche intrusive
• Sono caratterizzate da una certa alterazione e zonazione della mineralizzazione
• I minerali sono presenti in vene diffuse

Come prodotti simultanei e successivi alla formazione dei minerali di rame di porfido, i minerali argillosi rappresentano un'importante indicazione per l'individuazione, la ricerca e l'estrazione dei depositi minerali di rame.

Metodi di analisi di minerali argillosi con analizzatori a raggi X portatili

Gli ingegneri che operano sul campo utilizzano diversi analizzatori a raggi X portatili per acquisire informazioni geologiche in tempo reale dai minerali argillosi. Per esempio, gli analizzatori a fluorescenza a raggi X (XRF) portatili possono identificare gli elementi chimici, mentre gli analizzatori a diffrazione a raggi X (XRD) possono mostrare le relative informazioni mineralogiche. Questi dati acquisiti nell'area di interesse aiutano i geologi a prendere delle decisioni in modo più veloce e deciso direttamente sul posto. Prendere in considerazione il seguente esempio.

Esempio: Analisi di minerali argillosi in una miniera di rame di porfido

Olympus ha recentemente collaborato con i tecnici di una compagnia mineraria per completare un'analisi di minerali argillosi estratti in una miniera di rame di porfido in Myanmar. Gli ingegneri hanno raccolto dalla miniera tre campioni di minerali, denominandoli "Low Clay" (basso tenore di argilla), "Moderate Clay" (medio tenore di argilla) e "High Clay" (alto tenore di argilla) [Figura 1].

Figura 1: Tre campioni di minerali argillosi provenienti da una miniera di rame di porfido

Per preparare i minerali argillosi per l'analisi, i tecnici hanno polverizzato i campioni al di sotto di 2 mm prelevandone circa 100 g per ognuno (Figura 2).

Figura 2: I campioni di minerali argillosi dopo essere stati polverizzati

In seguito i tecnici hanno analizzato i campioni di minerali argillosi polverizzati mediante un analizzatore XRF portatile e un analizzatore XRD portatile Olympus per, rispettivamente, identificare gli elementi chimici e acquisire le informazioni mineralogiche.

Analisi dei minerali argillosi mediante l'analizzatore XRF portatile

L'analisi XRF è stata realizzata mediante L'analizzatore Vanta™ Serie C (modello VCA) dotato di un tubo a raggi X a argento (Ag). Progettato per operare in condizioni ambientali difficili, il robusto analizzatore ha un grado di protezione IP55 ed è costruito per passare i test di caduta previsti dalle norme del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti (MIL-STD-810G). L'integrato rilevatore SDD (silicon drift detector) combinato con la Axon Technology™ proprietaria Olympus consentono un'altissima velocità di rilevamento e dei minori limiti di rivelabilità (LOD - limits of detection).

Figura 3: Due tecnici utilizzano un analizzatore XRF Vanta portatile direttamente nel sito di estrazione.

Un altro vantaggio nell'uso dell'analizzatore Vanta è dato dall'immediata capacità di analisi del campione senza che siano necessarie particolari elaborazioni. Infatti le informazioni qualitative e quantitative sulla composizione elementare del campione può essere ottenuta in massimo 20 secondi.

Invece per i laboratori in loco sono necessarie ore o giorni per fornire dei risultati di analisi simili. Attraverso l'analizzatore Vanta, gli utenti possono ottenere velocemente dei precisi dati di analisi di qualità da laboratorio.

Tabella 1: Dati di analisi elementari prodotti dall'analizzatore XRF portatile Vanta. La tabella mostra gli elementi presenti e la quantità di ogni elemento nel campione. Gli elementi includono alluminio (AI), silicio (Si), fosforo (P), zolfo (S), cloro (Cl), calcio (Ca), ferro (Fe), rame (Cu) e piombo (Pb).

Analisi dei minerali argillosi mediante gli analizzatori XRD portatili

L'analisi XRD è stata eseguita mediante l'analizzatore XRD portatile TERRA™ II dotato di un tubo a raggi X a cobalto (Co). Le funzionalità di analisi XRD dell'analizzatore combinano le tecnologie proprietarie di Olympus e della NASA (National Aeronautics and Space Administration).

L'analizzatore TERRA II integra uno speciale sistema di caricamento dei campioni. Sono necessari solamente 15 mg di campione polverizzato con maglia del setaccio di 100 (<150 μm) per l'acquisizione di informazioni strutturali (mineralogiche e cristallografiche) e elementari di massima (chimiche) in meno di 10 minuti.

Attraverso il software XPowder installato, l'analizzatore TERRA II può acquisire e elaborare i dati in modo facile e veloce. Gli analizzatori Vanta e TERRA II non richiedono quantitativi elevati dei campioni e non necessitano delle particolari procedure di preparazione dei campioni. Possono realizzare analisi anche su campioni da fori da mina.

Tabella 2: Dati di analisi XRD prodotti dall'analizzatore TERRA II. La tabella mostra gli elementi presenti e la quantità di ogni minerale nei campioni di minerali argillosi.

Figura 5: Confronto degli schemi di diffrazione elaborati dall'analizzatore XRD TERRA II portatile

Analizzando i tre campioni (basso tenore di argilla, medio tenore di argilla e alto tenore di argilla) provenienti dalla miniera di rame di porfido attraverso gli analizzatori XRF e XRD portatili Olympus, è stato rilevato che:

• La quantità di minerali argillosi (principalmente illite e montmorillonite) nei tre campioni aumenta dal minerale a basso tenore di argilla al minerale a alto tenore di argilla.
• La quantità di quarzo, alunite e pirite diminuisce dal minerale a basso tenore di argilla al minerale a alto tenore di argilla.

Questi dati corrispondono alle caratteristiche mineralogiche in genere osservate sul campo.

La scoperta di pirofillite formata da una alterazione particolare è inoltre importante per l'attività esplorativa e l'attività estrattiva dei minerali di rame di porfido. I dati elementari (es: Ca, Fe, ecc.) acquisiti dall'analizzatore XRF e i dati di composizione elementare acquisiti dall'analizzatore XRD possono convalidasi vicendevolmente, contribuendo a confermare dei risultati di analisi precisi in questa serie di campioni.

Questo rappresenta solamente un esempio di come gli analizzatori XRF e XRD portatili possono essere usati nel campo geologico. Per avere informazioni su altre applicazioni in ambito geochimico, mineralogico e minerario, consultare la nostra brochure Risorse online di geologia per gli analizzatori XRF e XRD portatili.

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