Skały wapienne stanowią główny materiał służący do przygotowywania wapna i cementu. Znajdują także zastosowanie jako topnik podczas produkcji żelaza i stali. Zasoby tego surowca są obfite i występują w wielu różnych zakątkach świata.
Przenośne analizatory wykorzystujące techniki fluorescencji rentgenowskiej (pXRF) i dyfrakcji rentgenowskiej (pXRD) dostarczają geologom, metalurgom i naukowcom informacje o składzie pierwiastkowym i mineralogicznym próbek skał wapiennych podczas pracy w terenie. Na bieżąco otrzymywane dane ilościowe pozwalają podejmować szybkie i trafne decyzje. Przykładowo, dzięki danym analitycznym specjaliści z zakresu metalurgii mogą doskonalić wydajność procesów oczyszczania i rafinacji, tak aby usprawniać wydobycie.
Z dalszej części artykułu dowiesz się, na czym polegają przenośne metody analityczne. Poznasz też ich najważniejsze zalety w analizie składu skał wapiennych.
Analiza składu skał wapiennych za pomocą przenośnych urządzeń XRD
Przenośne i kompaktowe urządzenia XRD, takie jak analizatory TERRA™ II lub BTX™ III identyfikują i analizują ilościowo skład i zawartość związków w próbkach skał wapiennych. Analiza ilościowa minerałów pozwala geologom obliczać stężenie tlenku wapnia przy użyciu wzorów chemicznych, co pomaga:
- Zdecydować o przerwaniu odwiertów lub ich pogłębianiu
- Ustalić lokalizację odwiertu
- Zdecydować o kontynuowaniu badań i wierceń poszukiwawczych w danym obszarze
Poniższa tabela przedstawia wyniki analizy ilościowej próbek skał wapiennych pochodzących z chińskich prowincji Sinciang i Kuangsi. Operatorzy używają analizatora BTX III XRD do uzyskiwania wzorców dyfrakcji próbek, a następnie przeprowadzania analizy jakościowej i ilościowej tych wzorców w oprogramowaniu XPowder.
| Nr próbki | Kalcyt | Kwarc | Inne |
|---|---|---|---|
| 1 | 84,2 | 8,4 | 7,4 |
| 2 | 92,1 | 2,5 | 5,4 |
| 3 | 91,2 | 3,5 | 5,3 |
Spektrum wygenerowane przez analizator XRD BTX III podczas badania próbki skał wapiennych
Dane pokazują wyraźne różnice w skupieniu kalcytu w różnych obszarach próbki skał wapiennych.
Na potrzeby dalszych badań i prac geolodzy zwykle wybierają tereny, w których próbki skał wapiennych wykazują wysokie skupienie kalcytu, a niską zawartość krzemionki lub dolomitu. Skały wapienne, których główny składnik stanowi kalcyt, to skały węglanowe.
Korzyści z przenośnych urządzeń XRD w analizie składu skał wapiennych
Analizatory pXRD firmy Olympus dostarczają dane ilościowe w czasie rzeczywistym i wyróżniają się kompaktową konstrukcją, a ponadto mają wiele innych zalet:
- Niewielki rozmiar próbki wymaganej do pobrania (zaledwie 15 mg)
- Łatwość przygotowania próbki
- Specjalna konstrukcja komory wibracyjnej zapewniająca precyzyjne i dokładne pomiary metodą dyfrakcji rentgenowskiej
- Możliwość wykonywania testów XRD i XRF jednocześnie, pozwalająca szybciej podejmować decyzje w terenie
Analiza składu skał wapiennych przy użyciu przenośnego urządzenia XRF
Przenośny analizator XRF dostarcza operatorom kompleksowych danych materiałowych dotyczących skał wapiennych w terenie. Przykładowo, urządzenia pXRF takie jak analizator Vanta™ mogą wyświetlać wyniki informujące o zawartości pierwiastków lub związków, a z kolei użytkownicy mogą przeglądać te, których potrzebują. Pomiarów można dokonywać bezpośrednio na ścianie skalnej, co pozwala operatorom określić optymalne miejsce do wykonania prac strzałowych, tak aby dostać się do materiałów mieszanych przed przeróbką.
A tak wygląda zastosowanie przenośnego urządzenia XRF w praktyce. Na poniższym zdjęciu znajduje się technik, który przy użyciu analizatora XRF Vanta bada próbkę pozyskaną z kopalni wapienia w chińskiej prowincji Kuangsi.
Technik bada próbkę skał wapienia przy użyciu analizatora XRF Vanta
Świeżo pozyskane próbki złoża znacząco różnią się pod względem ziarnistości. Analiza niewypreparowanych próbek rudy może więc dostarczać niejednoznacznych informacji o zawartości kalcytu. Dlatego jeszcze w terenie próbki rudy warto zmielić na pył, umieścić w specjalnym pojemniku i zbadać.
Testowanie wypreparowanych próbek złoża wapienia przy użyciu analizatora XRF Vanta
Po przeprowadzeniu analizy wypreparowanych próbek technik uzyskał następujące rezultaty:
| Tlenek wapnia (wartości laboratoryjne) | Model Vanta VCR (180 s), brak kalibracji | Błąd bezwzględny | Błąd względny |
|---|---|---|---|
| 52,67 | 52,32 | -0.35 | -0.66 |
| 51,65 | 50,75 | -0.90 | -1.74 |
| 50,98 | 49,3 | -1.68 | -3.30 |
| 52,5 | 51,17 | -1.33 | -2.53 |
Z danych wynika, że wyniki laboratoryjne i wyniki uzyskane za pomocą analizatora Vanta są zbieżne.
Korzyści z przenośnych analizatorów XRF w analizie składu skał wapiennych
Analizator XRF Vanta umożliwia szybkie określenie głównego składu chemicznego nieznanej próbki oraz ustalenie stężenia procentowego składających się na nią pierwiastków. Przeprowadzenie analizy zajmuje zaledwie około 20 minut — licząc od pobrania próbki po uzyskanie wyników:
- 5 min — pobranie próbki
- 5 min — preparacja próbki
- 8 min — wykonanie testu
- 3 min — analiza danych
Natomiast laboratoryjna analiza XRF wymaga niemal miesiąca, by zbadać taką samą próbkę — dostarczenie próbki zajmuje tydzień, czas oczekiwania na test to 1–2 tygodnie, a uzyskanie raportu z analizy — kolejny tydzień.
Błyskawiczne testy w terenie przeprowadzane za pomocą analizatorów pXRD i pXRF pozwalają szybko podejmować decyzje tam, gdzie prowadzone są prace. W porównaniu z tradycyjnymi metodami XRD i laboratoryjnymi testami XRF przynoszą znaczną oszczędność czasu i pieniędzy.
Powiązane treści
Broszura: Analizatory Vanta w górnictwie i geochemii
Wideo: Szybsze badania mineralogiczne w terenie i w laboratorium
