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用于矿物处理的X射线衍射


引言

了解矿石的矿物组成成份,在预先规划、优化处理操作,以及在控制能源和化学品使用的成本方面,至关重要。辨别含有矿石的来料岩石的矿物组成成份,有很多益处,根据所需物品和发现地点的不同,这些益处表现在不同的方面,其中包括:

  • 跟踪矿石中矿物发生的变化,以将氧化物引入淋溶层,将硫化物引入浮选工艺流程
  • 监控矿石中的石英含量,以基于其硬度优化压碎机的功率消耗
  • 量化滑石和CaCO3,以预测耗酸量,监控化学品的使用,并提高处理操作的经济效益
  • 监控粘土和方解石的含量,以评估其渗透性,并预测其通过淋溶层的渗流性
使用XRD技术对矿物进行处理

奥林巴斯X射线衍射

奥林巴斯开发了两款创新型XRD分析仪:野外便携式TERRA分析仪和台式BTX II分析仪,从而满足了用户在地球冶金应用中对矿物进行快速辨别和定量的需求。这些仪器可使操作人员在矿物处理过程中、火法冶金工艺中,快速测量岩石中的重要晶相。这些仪器提供的矿物学信息有助于用户优化工艺流程策略,从而可以为公司节省时间和金钱。

奥林巴斯的XRD分析仪使用为NASA的火星漫游者计划开发的已经获得专利权的技术。这些分析仪已经被用于优化金、镍、铁矿石、铜、煤炭、铝、铀等矿物处理和矿砂操作中,具有以下优势特性:

  • 可由非实验室人员轻松地进行样本准备,并对样本进行快速分析
  • 现场进行XRD分析,其结果与实验室用的各类分析仪得出的结果不相上下
  • XRF的定性能力
  • 经济实惠的仪器,拥有成本不高
使用XRD技术对矿物进行处理

研究实例:金

操作人员所掌握的金矿石的矿物学知识,对于优化金矿石的选矿处理过程非常重要。石英、滑石、方解石、碳酸钙、细密和膨胀的粘土、磁黄铁矿、黄铁矿、石墨以及其它矿物质的含量都会影响金元素的回收效果。奥林巴斯的XRD分析仪可以快速测出这些矿物质是否存在,并测量它们的含量,而且可以使工厂的管理人员快速对系统进行微调。美国内华达州的一家金矿,使用TERRA XRD分析仪对淋溶层材料的渗透性和吸收性进行评估。如果沥滤液的渗透性较低而吸收性较高(以膨胀粘土的高含量和石英的低含量为特性),则会影响其渗流性,并造成缓慢和不完全的金元素淋溶过程。TERRA用于测量干燥、粉状的淋溶层样本(<120 μm的15 mg),并对它们进行分类,以确定它们潜在的淋溶性能。用户可以主要根据样本中相对的粘土和石英含量,快速方便地将它们分类为优质、良好和不好。

样本
矿物 不好1 不好5 良好19 良好21 优质4 优质5
石英 25.4 61.2 56.5 83.3 91.1 83.7
粘土 46.3 9.9 5.2 1.6 不适用 不适用
方解石 3.0 16.9 不适用 不适用 8.9 2.6
白云母 3.2 6.0 5.6 8.3 不适用 8.2
其它 22.1 6.3 32.7 7.0 不适用 4.9

以瀑布形式叠放的样本:不好、良好和优质
以瀑布形式叠放的样本:不好、良好和优质

研究实例:铜

XRD一般用于区分处在同一矿体中的含铜氧化物的矿石和含铜硫化物的矿石。这样可使用户对氧化物在酸淋溶流程以及硫化物在浮选工艺流程中的移动状态,进行细致和深入的观察。在淋溶流程中酸吸收矿物的含量,如:CaCO3,将会影响耗酸量,而且会直接影响处理的成本。在浮选工艺流程中,某些矿物质在精选含铜硫化物的矿石时,还会产生浮动。由于这种情况会污染最终产品,因此会使产品的等级急剧降低。对这些脉石矿物的了解,可使冶金方面的负责人采取添加试剂的方法,将它们从铜矿物中分离出来。奥林巴斯的XRD分析仪还为用户提供有关矿石精确组成成份的高级信息,这样操作人员在减少试剂的使用、简化处理条件以及降低成本方面,可以积极采取行动,而不是被动做出反应。

使用XRD技术对矿物进行处理

研究实例:铁

带状铁矿床一般由磁铁矿和不完全氧化的铁矿构成,这些铁矿如:针铁矿、褐铁矿和赤铁矿。所有这些矿物的处理方式不同,且具有不同的价值,因此辨别这些不同的矿物并将它们分开处理非常重要。高级别的赤铁矿石仅需要进行简单碾碎和筛检处理,就可以售卖给钢厂,而磁铁矿石在售卖之前则需进行二次处理。针铁矿和褐铁矿通常不值得售卖,因为很难对它们进行处理,且这些矿石的残渣还会污染机器。

虽然通过测量样本的磁性可以判断磁铁矿的存在,但是这种方法不具有定量性,而且不能辨别赤铁矿和针铁矿。某些操作试图以肉眼判断赤铁矿或磁铁矿的存在,但是这些方法不精确,而且容易产生错误。奥林巴斯的XRD分析仪可以在5分钟之内,非常容易地辨别和定性高级别和低级别矿物的晶相,以及脉石矿物的晶相。

使用XRD技术对矿物进行处理

结语

由于目前高级别矿石的藏量已经变得越来越少,而工厂不得不对低级别和成份复杂的矿石进行处理,因此对于处理厂商来说,了解矿石的矿物学信息也变得越来越重要。经济方面的压力也使商家越来越重视矿石的优化处理过程,以获得最大的回收量并有效控制成本。X射线衍射分析可以为用户提供优化处理操作所需的矿石的矿物学信息。奥林巴斯递送到操作人员手中的轻便小巧且使用方便的仪器,可以帮助他们进行快速精确的XRD分析,并实时做出关键性的处理决定。

XRD、X射线衍射、矿物处理、地球冶金学应用、矿石矿物分析、金矿石矿物学、铜氧化矿石、赤铁矿、磁铁矿

Olympus IMS
应用所使用的产品

TERRA可移动XRD系统是一款高性能、全封闭、电池操作、封闭声束型手持式XRD,可提供对材料主要成分、次要成分或微量成分进行辨别的全面概括总结,可以通过一次快速XRF扫查对钙和铀元素在被测产品中所占比例进行检测。这种极为简单的独特的采样准备技术以及样件箱体使得快速的现场分析成为可能。
BTX工作台式XRD系统是一款快速、低成本、小脚印、可放于工作台上的XRD,可提供对材料主要成分、次要成分或微量成分进行辨别的全面概括总结,可以通过一次快速XRF扫查对钙和铀元素在被测产品中所占比例进行检测。与耗资极高的大型实验室设备相比,这种极为简单的独特的采样准备技术及样件箱体使得在工作台上的快速的分析成为可能。
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