Role přenosné rentgenové fluorescenční spektrometrie (pXRF) ve zkoumání fosfátů
V posledním desetiletí se ukázalo, že přenosná rentgenová fluorescenční spektrometrie (pXRF) je realizovatelná metoda pro terénní geochemickou analýzu v rámci zkoumání fosfátů, které se provádí při těžbě a průzkumu. Spektrometr Vanta™ s technologií pXRF společnosti Olympus hraje v tomto použití zásadní roli, a to tím, že poskytuje kvantifikaci a analýzu fosfátů v reálném čase. Tato poznámka k použití ukazuje, jak může analyzátor Vanta pXRF přesně měřit důležité fosfátové minerály a další prvky použité při průzkumu fosfátů.
Elementární analýza fosfátové horniny
Fosfát se obecně nachází v těchto pěti typech přírodních nalezišť: mořské usazeniny, vulkanická, metamorfní a erodovaná půda a biogenní rudy.1Fosforit, známý jako fosfátová hornina, obsahuje mezi 2 % a 10 % fosforu podle hmotnosti, nebo mezi 4 % a 20 % P2O5. Jak se fosfátové doly s vysokou životností neustále vyčerpávají, objevuje se v poslední době stabilní trend klesající dostupnosti zdrojů fosfátu s vysokou kvalitou.2> Tento pokles zvýšil potřebu přesných údajů o fosfátové hornině napříč všemi koncentračními úrovněmi a mnoha prvky.
Analyzátory Vanta™ s technologií pXRF mohou ve většině případů detekovat většinu prvků od hořčíku (Mg) přes uran (U) až po nízké jednočíselné části na milion (ppm). Zatímco Vanta pXRF dokáže s jistotou detekovat fosfor (P), pro těžbu fosfátu jsou zásadní další detekovatelné prvky. Prvky, jako je vanad (V), nikl (Ni), molybden (Mo), stříbro (Ag), olovo (Pb), thorium (Th) a uran (U), jsou známé jako indikační prvky, což jsou prvky, které lze použít pro nalezení vysoce spolehlivých oblastí dolů.
Určení koncentrace nejen fosforu, ale také dalších lehčích prvků, jako je hořčík (Mg), hliník (Al), křemík (Si), vápník (Ca) a titan (Ti), je pro vysoce účinný nástroj zásadní. Během pár vteřin může analyzátor Vanta poskytnout přesné terénní koncentrace těchto a dalších prvků s minimální přípravou vzorků. Tato schopnost je velice užitečná pro rozhodování v reálném čase na pracovišti, jelikož eliminuje drahé prostoje při odesílání vzorků do externí laboratoře.
Obrázek 1. Charakteristika prvků pomocí Vanta™ pXRF ve vzorcích fosfátové horniny ve srovnání s testovými hodnotami pomocí různých vzorků od zákazníků
Výše uvedená data znázorňují okamžitý výkon analyzátoru Vanta s technologií pXRF na řadě referenčních materiálů vytvořených ze skutečných vzorků od zákazníků. Vysoká souvztažnost mezi referenčními daty a výsledky získanými pomocí analyzátoru Vanta pXRF ukazuje, že analyzátor Vanta poskytuje excelentní kvalitu dat na připravených vzorcích z různých vzorků fosfátové horniny. Doba testování pro tyto vzorky byla v průměru méně než jedna minuta – s minimální přípravou vzorků. Příprava vzorků zahrnovala rychlé rozbití nebo rozdrcení vzorku rukou na velikost částeček méně než 0,2 mm a sesbírání částeček do standardních kelímků na vzorky.
Fosfátová mineralizace
Velká část těženého fosfátu dnes pochází ze sedimentárního apatitu. Obecný chemický vzorec pro apatit je Ca10(PO4)6(OH,F,Cl)2, což se označuje jako kolofan ve fosfátové hornině. Naleziště fosforu s vysokou ekonomickou hodnotou, která obsahují apatit, mohou obsahovat až 20 % P2O5 a přes 35 % CaCO3, spolu se stopovým množstvím dalších oxidů, jako je oxid hořečnatý a hlinitý.
Při počítání elementární koncentrace může Olympus Vanta s technologií pXRF vypočítat koncentrace těchto minerálů a sloučenin také v reálném čase. Prostřednictvím snadno použitelného uživatelského rozhraní analyzátoru může uživatel nastavit spektrometr na ohlášení vypočítaných koncentrací jako sloučenin, jak ukazuje obrázek 2. Software analyzátoru Vanta™ provádí tento výpočet za uživatele a přepnout mezi hlášením prvků a sloučenin zabere jen pár vteřin.
Obrázek 2. Sken certifikovaného referenčního materiálu (CRM) obsahujícího fosfátovou horninu – bez zapnuté funkce Sloučenina analyzátoru Vanta (vlevo) a se zapnutou funkcí Sloučenina analyzátoru Vanta (vpravo)
Odhaduje se, že ve třech největších zemích produkujících fosfát na světe – Čína, USA a Maroko – se v současnosti nachází přes 75 miliónů tun těžitelné fosfátové horniny a ročně se na světe vytěží celkem více než 200 miliónů tun.3, 4 Potenciální ekonomická hodnota těchto fosfátových nalezišť je obrovská, a tedy velmi důležitá pro ty, kteří se zabývají těžbou minerálů a jejich průzkumem. Zatímco těžený fosfát se používá v mnoha odvětvích, včetně čisticích prostředků, krmiv pro zvířata a průmyslových chemikálií, přes 90 % fosfátů se používá v hnojivech obsahujících dusík, fosfor a draslík (NPK).4 Odhadovaná hodnota tohoto zatím nevytěženého fosfátu bude po vytěžení přes 2,2 miliard amerických dolarů.
Vedlejší produkty fosfátové horniny
Mnoho z těchto minerálů fosfátové horniny obsahuje využitelné množství vysoce ceněných materiálů, jako jsou prvky vzácných zemin (REE) a uran (U). Jak se poptávka po těchto materiálech celosvětově zvyšuje, schopnost analyzovat stopové koncentrace těchto prvků se stává ekonomicky významnou. Výnosy těchto materiálů jsou vyšší v moderních nalezištích fosfátové horniny než v existujících dolech a nalezištích.5 Kromě toho, že má analyzátor Vanta™ vysoký výkon v případě lehčích prvků a oxidů, může také přesně a precizně vypočítat tyto těžší a cennější prvky.6
Grafy níže zobrazují okamžitý výkon přístroje Vanta s technologií pXRF u certifikovaných referenčních materiálů (CRM), které obsahují fosfátovou horninu, dodaných firmou Ore Research and Exploration Assay Standards (OREAS) s použitelnými úrovněmi REE. Vysoká přesnost a preciznost mezi daty CRM a vypočítanými koncentracemi z analyzátoru pXRF demonstrují schopnost analyzátoru Vanta poskytnout rychlá a vysoce kvalitní data o ekonomicky hodnotném materiálu ve fosfátové hornině.
Obrázek 3. Charakteristika prvků vzácných zemin (REE) pomocí přístroje Vanta s technologií pXRF ve srovnání se standardy za použití vzorků od firmy OREAS
Analytické výhody analyzátoru Vanta™ s technologií pXRF společnosti Olympus
Vanta pXRF společnosti Olympus nabízí četné analytické výhody oproti jiným XRF, testovacím technikám a testovacím metodám. Hlavní výhody jsou:
- Minimální a finančně nenáročná příprava vzorků
- Není zapotřebí žádný další hardware ani testovací požadavky, jako jsou vzorkové komory, externí zdroj energie nebo stlačený plyn
- Rychlé a vysoce výkonné testování, které během pár vteřin vyprodukuje přesné výsledky s vysokou precizností
- Skeny na místě bez potřeby drahých laboratorních testů nebo prostoje na pracovišti
Zjistěte více informací o přenosném analyzátoru Vanta s technologií XRF na našich webových stránkách nebo kontaktuje místního obchodního zástupce, aby vám produkt předvedl.
Zdroje
- Hasikova, J., Sokolov, A., Titov, V. a Dirba, A., 2014. On-line analýza XRF fosfátových materiálů v různých fázích zpracování (On-line XRF analysis of phosphate materials at various stages of processing). Procedia Engineering, 83, str.455–461.
- Lemiere, B., 2018. Shrnutí využití pXRF (přenosné rentgenové fluorescence) pro aplikovanou geochemii (A review of pXRF (field portable X-ray fluorescence) applications for applied geochemistry). Journal of Geochemical Exploration, 188, str. 350–363.
- Britt, Allison. "Fosfát (Phosphate)." AIMR Report 2013 (Report), str. 90.
- Stephen M. Jasinski, „Fosfátová hornina (Phosphate Rock)“. US Geological Survey, Minerals Yearbook, 2013
- Emsbo, P., McLaughlin, P.I., Breit, G.N., du Bray, E.A. a Koenig, A.E., 2015. Prvky vzácných zemin v sedimentárních nalezištích fosfátu: řešení pro globální krizi REE? (Rare earth elements in sedimentary phosphate deposits: solution to the global REE crisis?). Gondwana Research, 27(2), str. 776–785.
- Litofsky, J. Přenosná XRF pro identifikaci a průzkum prvků vzácných zemin (Portable XRF for Rare-Earth Element Identification and Exploration) [White paper]. 2020. Olympus Corporation of the Americas.
