用于冶金行業(yè)的便攜式X射線衍射技術(shù)?

在采礦行業(yè)中，對礦物進(jìn)行萃取時(shí)，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(gè)階段了解相關(guān)礦物的定量性礦物學(xué)信息，在從有價(jià)值的礦床中盡可能有效地回收礦物的過程中，起著至關(guān)重要的作用。定量性礦物學(xué)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(dāng)前正在進(jìn)行的采礦方式。冶金學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家一般會使用化學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，估算定量性礦物學(xué)信息，但是由于礦物本身所固有的復(fù)雜性，這些估算出來的信息會具有誤導(dǎo)性。奧林巴斯的便攜式X射線衍射（pXRD）分析儀幾乎可以實(shí)時(shí)在現(xiàn)場為冶金學(xué)家提供可靠的定量性礦物學(xué)信息，而以其它方式獲得這些信息會需要幾天或幾個(gè)星期的時(shí)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(xué)藥劑）對礦石進(jìn)行處理, 以促使有價(jià)值的硫化物礦物漂浮上來，同時(shí)使沒有多少價(jià)值的礦物沉到下面。令人遺憾的是，不是所有具有經(jīng)濟(jì)價(jià)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(jià)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(xué)家、地質(zhì)學(xué)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(jìn)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(jìn)行定量分析（圖1）
• 對漂浮上來的具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦物（如：硫化物）的比例進(jìn)行量化分析
• 對尾礦進(jìn)行流變學(xué)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(xué)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?yàn)樗鼤廴窘K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(dāng)?shù)慕龇绞剑允刮龀龅慕饘倬哂懈叩膬r(jià)值（圖2）
• 了解酸的消耗量（酸的消耗是一項(xiàng)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(xué)家可以采取更適當(dāng)?shù)慕龇椒ǎ疫€可以對可回收到的金屬量做出更符合實(shí)際的估算（根據(jù)Jansen & Taylor 2003文獻(xiàn)資料）。
 

火法冶金學(xué)（熔煉和焙燒）

精礦的礦物學(xué)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(jìn)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(xué)信息可使冶金學(xué)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(jìn)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(jìn)行分類

快速完成定量性礦物學(xué)分析：便攜式X射線衍射分析儀不愧為一個(gè)有價(jià)值的冶金工具

對會影響冶金工藝的礦物進(jìn)行定量性分析，遠(yuǎn)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(diǎn)，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(xué)家隨時(shí)獲取準(zhǔn)確的定量性礦物學(xué)數(shù)據(jù)至關(guān)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(dāng)?shù)呐涞V策略。

圖3. 通過對會產(chǎn)生問題的脈石礦物進(jìn)行的定量性分析，冶金學(xué)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(dāng)?shù)呐涞V策略。
 

圖4. 基于實(shí)驗(yàn)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(xué)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(shí)間內(nèi)獲得的礦物百分比數(shù)據(jù)與基于實(shí)驗(yàn)室的4 kW常規(guī)X射線衍射儀器所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)驗(yàn)室的儀器，所得到的數(shù)據(jù)高度*，即使在很短的分析時(shí)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(shù)

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(zhǔn)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(shù)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(jī)身設(shè)計(jì)堅(jiān)固耐用，沒有移動部件
• 無需持續(xù)的維護(hù)服務(wù)：X射線衍射分析儀可以在邊遠(yuǎn)地區(qū)持續(xù)正常地工作，很少出現(xiàn)停工現(xiàn)象