用于冶金行業(yè)的便攜式X射線衍射技術?

在采礦行業(yè)中，對礦物進行萃取時，會將各種冶金工藝結(jié)合在一起使用。在萃取過程中，通常*行浮選，以獲得精礦，然后再通過熔煉或浸析方法，回收到終想要的產(chǎn)品。在萃取過程的每個階段了解相關礦物的定量性礦物學信息，在從有價值的礦床中盡可能有效地回收礦物的過程中，起著至關重要的作用。定量性礦物學信息，不僅可使采礦人員制定出可提高采礦效率的策略（如：在配礦方面），還可以優(yōu)化當前正在進行的采礦方式。冶金學家和地質(zhì)學家一般會使用化學試驗數(shù)據(jù)，估算定量性礦物學信息，但是由于礦物本身所固有的復雜性，這些估算出來的信息會具有誤導性。奧林巴斯的便攜式X射線衍射（pXRD）分析儀幾乎可以實時在現(xiàn)場為冶金學家提供可靠的定量性礦物學信息，而以其它方式獲得這些信息會需要幾天或幾個星期的時間。

浮選

浮選是濃縮各種差金屬和貴金屬礦石的一種常用工藝。在浮選過程中，需使用某些試劑 (化學藥劑）對礦石進行處理, 以促使有價值的硫化物礦物漂浮上來，同時使沒有多少價值的礦物沉到下面。令人遺憾的是，不是所有具有經(jīng)濟價值的元素都會出現(xiàn)在硫化物礦物中（例如：它們可能會存在于氧化物中），而且一些沒有多少價值的脈石礦物也會漂浮上來（如：滑石和粘土），從而會污染精礦，并降低精礦的質(zhì)量。

冶金學家、地質(zhì)學家和采礦工程師使用奧林巴斯的便攜式X射線衍射系統(tǒng)，可以進行以下操作：

• 對會污染精礦并使精礦降級的有問題和有害的礦物（如：滑石和粘土）進行定量分析（圖1）
• 對漂浮上來的具有經(jīng)濟價值的礦物（如：硫化物）的比例進行量化分析
• 對尾礦進行流變學特性分析（脫水，環(huán)境）

圖1. 通過奧林巴斯的便攜式X射線衍射分析儀獲得的定量性礦物學分析結(jié)果。注意兩種樣本中的黃銅礦比例相似，但是樣本1中明顯含有更多的綠泥石。綠泥石會影響浮選結(jié)果，因為它會污染終獲得的精礦，并在浮選工藝流程中造成各種問題。
 

浸析

不是所有礦石礦物都能浸析出金屬，而且各種可浸析出金屬的礦石礦物具有不同的浸析性能和浸析速度。此外，脈石礦物還會在浸析過程中消耗酸。奧林巴斯的便攜式X射線衍射分析儀可以有效地完成以下操作：

• 估算可回收的金屬
• 選擇較適當?shù)慕龇绞剑允刮龀龅慕饘倬哂懈叩膬r值（圖2）
• 了解酸的消耗量（酸的消耗是一項主要成本）

圖2. 不同的含銅礦石使用不同的浸析方法所獲得的浸析結(jié)果。通過了解礦石礦物的組合成分，冶金學家可以采取更適當?shù)慕龇椒ǎ疫€可以對可回收到的金屬量做出更符合實際的估算（根據(jù)Jansen & Taylor 2003文獻資料）。
 

火法冶金學（熔煉和焙燒）

精礦的礦物學成分會極大地影響接下來要完成的火法冶金工藝。火法冶金工藝是對精礦產(chǎn)品進行熔煉和/或焙燒的過程。通過奧林巴斯的便攜式X射線衍射分析儀獲得的定量性礦物學信息可使冶金學家完成以下操作：

• 優(yōu)化冶金工藝條件
• 在熔煉之前對礦石完成進一步的處理或配礦操作
• 對表面暗淡的產(chǎn)品和礦渣產(chǎn)品（廢料）進行分類

快速完成定量性礦物學分析：便攜式X射線衍射分析儀不愧為一個有價值的冶金工具

對會影響冶金工藝的礦物進行定量性分析，遠比識別出有問題的礦物更為重要。這些會產(chǎn)生問題的脈石礦物如果處于或低于某種閾限值（或臨界點，圖3），則通常只會造成極小的，或者說可以控制的不良影響。因此，冶金學家隨時獲取準確的定量性礦物學數(shù)據(jù)至關重要（圖4和圖5），這樣他們就可以根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)優(yōu)化他們的冶金工藝，或者開發(fā)出更適當?shù)呐涞V策略。

圖3. 通過對會產(chǎn)生問題的脈石礦物進行的定量性分析，冶金學家可以確定管理冶金工藝的很好方式，或者開發(fā)出更為適當?shù)呐涞V策略。
 

圖4. 基于實驗室的4 kW XRD儀器與TERRA便攜式XRD分析儀所獲得的定量性礦物學分析結(jié)果高度吻合。所分析的樣本是來自銅礦的礦石。
 

圖5. 將使用奧林巴斯的便攜式X射線衍射分析儀在不同的采集時間內(nèi)獲得的礦物百分比數(shù)據(jù)與基于實驗室的4 kW常規(guī)X射線衍射儀器所獲得的數(shù)據(jù)進行比較。注意奧林巴斯的便攜式X射線衍射分析儀與基于實驗室的儀器，所得到的數(shù)據(jù)高度*，即使在很短的分析時間內(nèi)，比較結(jié)果也是如此。

用于冶金行業(yè)的便攜式X射線衍射技術

奧林巴斯的創(chuàng)新型便攜式X射線衍射分析儀的優(yōu)勢如下：

• 少量樣本：僅需15毫克的材料
• 簡便的樣本準備工作：儀器的操作和數(shù)據(jù)的采集不需要技能熟練的專業(yè)技術人員
• 快速完成采集操作：在幾分鐘之內(nèi)即可獲得分析結(jié)果
• 便于攜帶：機身設計堅固耐用，沒有移動部件
• 無需持續(xù)的維護服務：X射線衍射分析儀可以在邊遠地區(qū)持續(xù)正常地工作，很少出現(xiàn)停工現(xiàn)象