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Eisenerz-Mineralisierung: Analyse von schweren und leichten Elementen


Der DELTA Handanalysator von Olympus für die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) enthält einen Silizium-Driftkammer-Detektor (SDD) mit einer leistungsstarken 4-W-Röntgenröhre für eine sehr hohe Auflösung, der eine unübertroffene schnelle und präzise Analyse gewährleistet. Silizium-Driftkammer-Detektor bieten drei wesentliche Verbesserungen gegenüber herkömmlichen Si-PiN-Dioden-Detektoren: 1) Erkennung und Verarbeitung von 10 Mal mehr Röntgenstrahlung entsprechend einer festgelegten Zeit, 2) bessere Energieauflösung und 3) verbessertes Peak-Hintergrund-Verhältnis. Das Ergebnis ist eine weitaus bessere Präzision und niedrigere Nachweisgrenzen für Anwendungen in Bergbau und Exploration.

Einzigartige Leistungsfähigkeit für Eisenerze und entsprechende Begleitelemente:

Die optimale Einsatzqualität für Eisenerzkonzentrate liegt normalerweise über 60 % Fe nach Gewicht, mit weniger als 0,20 % P, 3 % bis 7 % Siliciumdioxid, weniger als 5 % Al und niedrigem S- und Ti-Gehalt.

DELTA RFA-Handanalysator in einer Hand

Die Berücksichtigung geringer Mengen einiger Spurenelemente kann gute und schlechte Auswirkungen auf Effekte von Eisen in einem Hochofen haben. Der DELTA Analysator mit SDD-Technologie ermöglicht nun die Bestimmung aller wichtigen Phasen von Eisenerzen. Der Fe-Gehalt kann genau und präzise innerhalb eines großen analytischen Bereichs (30 % bis 80 % Fe) bestimmt werden. Mn, Ti, Al, Si, P und S können neben anderen 25 Elementen genau analysiert werden.

Ergebnisgrafiken von Fe, Mg, Titanium
Leistung für Eisen, Mangan, Titan, Aluminium, Silizium und Phosphor bei typischen hämatitreiches, gebändertes Eisenerz. (90 Sekunden Analysezeit in der Luft mit einem DELTA SDD-Analysator)

Analyse leichter Elemente und Probenaufbereitung

Für die RFA im Außeneinsatz werden Elemente mit einer Ordnungszahl unter 18 (Argon) als leichte Elemente (LE) betrachtet. Hierzu gehören gewöhnlich Mg, Al, Si, P, S und Cl. Die Untersuchung von Bauxit-Lagerstätten konzentriert sich hauptsächlich auf diese leichten Elemente, insbesondere Al, Si, Ca und K. Ihre mineralogische Form ist stark durch eine grobkörnige Kristallinmatrix geprägt. Daher werden Untersuchungen erheblich durch eine hohe Heterogenität der Probe beeinflusst. Um eine aussagekräftige (auf Entscheidungsebene) Analysequalität zu erreichen, kann eine bestimmte Art der Probenaufbereitung erforderlich sein. Dies kann ein grobes Zerkleinern und, falls nötig, ein Pulverisieren der Probe auf 200 µm umfassen, die dann unter Verwendung von Polypropylen-Filmträgern in einen RFA-Probenbehälter gegeben wird (anstatt auf Mylar-Filmträger, die nicht für LE geeignet sind).

Warum eignet sich die RFA für den Außeneinsatz?

Die jüngste Generation RFA-Analysatoren hat den Aspekt Mobilität vollkommen neu definiert. Damit ist es grundsätzlich möglich, vor Ort mit einer Laborversion in Miniaturgröße zu arbeiten, allerdings mit bestimmten Einschränkungen. Olympus vermittelt diese Einschränkungen offen und transparent: (1) höhere Nachweisgrenzen als bei Laboruntersuchungen, (2) geringere Präzision als bei Laborverfahren (höhere +/- Werte, aber kein Kompromiss bezüglich der Genauigkeit oberhalb der Nachweisgrenzen, (3) Ergebnisse mit geringerer Wiederholbarkeit.

Die RFA für den Außeneinsatz sollte nicht als Ersatz für Labortests betrachtet werden, sondern vielmehr in Verbindung mit Standard-Protokollen für Labor und Industrie, gemäß ASX (JORC CODE ) und TSX (43-101), verwendet werden. Der Hauptvorteil der RFA für den Außeneinsatz liegt in der Fähigkeit, schnell dynamische, räumlich erfasste geochemische Datensätze in Echtzeit zu erstellen.

Geowissenschaftler können von nun an bereits während des Außeneinsatzes die elementaren Eigenschaften bei der Analyse von Regolith oder Gestein dynamisch sofort feststellen und fundierte Entscheidungen treffen, und zwar am genauen Fundort der Probe. Sofortige und interaktive Ansätze für das Explorationsprojektmanagement, die Zielabgrenzung und die zugehörige Vektorisierung zur Mineralisierung sind jetzt möglich. Dies führt zu erheblich verkürzten Zeitrahmen mit weniger zeitintensiven Wiederholungen, z. B. beim Ausheben von Proben und ihrem Verschicken, mit den damit verbundenen "normalen" längeren Bearbeitungszeiten und Verzögerungen. Die RFA für den Außeneinsatz kann als Hilfsmittel zur Voranalyse betrachtet werden, mit dem die beste und am meisten geeignete Probe ausgewählt wird, die dann an ein Labor zur umfassenden und detaillierteren Analyse übergeben wird.

Durch die zusätzliche Möglichkeit, das Probenanalyseprogramm in Echtzeit genauer einzustellen, kann die Dichte und Auflösung der Probe sofort verbessert werden.

Diese höhere Effizienz vor Ort verkürzt die Projektdauer und hilft Unternehmen dabei, ihre Zeit vor Ort besser zu nutzen und ihr Explorationsbudget zu maximieren.

Nachweisgrenzen: Die Eine-Millionen-Dollar-Frage

Die Bestimmung der analytischen Nachweisgrenze hängt von vielen Aspekten ab und steht nicht in direktem Zusammenhang mit dem ausgewählten Gerät. Zu diesen Einflüssen gehören (der beinflussende Faktor ist in Klammern angegeben):

  • Die Anregungsenergie oder die Röntgenstrahlungsquelle (Gerät). Hinweis: Es geht nicht darum, die Höchstspannung (oder keV) zu erzielen. Je nach Verfahren ist die Spannung und Stromstärke der Röntgenstrahlung genau einzustellen, um die empfangene Zählrate und damit die analytische Präzision (Gerät) zu maximieren.
  • Die Ordnungszahl und das entsprechende Ansprechen analysierter Elemente (Probe).
  • Konzentration vorhandener Elemente (Probe).
  • Relative Dichte und Matrixzusammensetzung (Probe).
  • Probengröße, Korngröße und Oberflächengeometrie (Probe und Prüfer).
  • Länge der Messzeit (Prüfer).
  • Die Qualität der Gerätekalibrierung und Proben zur Qualitätssicherung, die zur Verbesserung des Geräts verwendet werden (Prüfer und Gerät).

Delta RFA-Handanalysator zur Prüfung von Stahl

Somit ist die Probe der einflussreichste Faktor für die Bestimmung der Nachweisgrenzen mittels RFA.

Olympus IMS

Verwendete Produkte
Mit einem Silizium-Driftkammer-Detektor (SDD) und einer 4-W-Röntgenröhre sind die DELTA Professional RFA-Handanalysatoren in Bezug auf Geschwindigkeit, Nachweisgrenzen und Elementbereich sehr leistungsfähig. Sie analysieren die chemischen Elemente von Mg bis U in Legierungen und Erzen. Die DELTA Professional RFA-Handanalysatoren sind eine hervorragende wirtschaftliche Lösung.
Der TERRA II XRD-Analysator liefert quantitative mineralogische Analysen vor Ort. Mit einer Akkulaufzeit von bis zu sechs Stunden und in einem robusten, wasserdichten Gehäuse ist der Analysator für schnelle Analysen im Feld ausgelegt.
Der BTX III XRD-Analysator liefert zuverlässige quantitative mineralogische Phasenanalysen zu Haupt- und Begleitelementen in Form eines kompakten Tischgeräts. Leistungsstarke Software wird mit einem verbesserten Röntgenstrahldetektor für beschleunigte Analysegeschwindigkeit und erhöhte Empfindlichkeit kombiniert.
Die DELTA RFA-Handanalysatoren für Bergbau und liefern sofortige Ergebnisse, die helfen, den gesamten Verlauf, von der Erkundung über die Erz-/Verfahrenskontrolle bis zur Umweltnachhaltigkeit, zu bestimmen. Metalle, Mineralien und Verunreinigungen lassen sich so bereits vor Ort identifizieren. GPS-GIS-RFA erleichtert die Kartierung der Metallvorkommen, was Zeit und Kosten spart.
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