Các khu vực Địa chất và Khai khoáng có tầm quan trọng đáng kể về kinh tế và công nghệ trong việc cung cấp các nguyên liệu thô thiết yếu (quặng, khoáng chất) cho quá trình chế biến công nghiệp và cho các ứng dụng trong sử dụng hàng ngày. Việc thăm dò, làm giàu và xử lý chúng phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng hóa học và khoáng vật học. Cho dù đó là trong một phòng thí nghiệm trung tâm liên quan đến phân tích địa hóa và khoáng vật học hay tại một khu mỏ đánh giá chất lượng của các thân quặng, các kỹ thuật phân tích khác nhau là không thể thiếu để mô tả các nguyên tố chính, phụ và vi lượng cùng với thành phần pha/khoáng chất của chúng.
Nhiễu xạ tia X (XRD) là một kỹ thuật phân tích linh hoạt và không phá hủy, có thể nhanh chóng thu được thông tin chi tiết về cấu trúc và pha của vật liệu. Phân tích XRD cung cấp thông tin về pha hoặc khoáng chất định tính và định lượng trong nhiều loại vật liệu địa chất được khám phá trong phòng thí nghiệm nghiên cứu hoặc được xử lý cho ứng dụng công nghiệp.
Mặt khác, huỳnh quang tia X (XRF) cung cấp phân tích nguyên tố (phân tích địa hóa) của cùng một vật liệu để bổ sung cho khoáng vật thu được bằng XRD. XRF phù hợp lý tưởng cho phân tích định lượng các nguyên tố chính, phụ và nguyên tố vi lượng từ B đến U và từ mức vài phần triệu đến %.
Cả XRF và XRD đều là các kỹ thuật phân tích được thiết lập tốt trong công nghiệp (xi măng, kim loại, khai thác mỏ, hóa dầu, v.v.), các phòng thí nghiệm ứng dụng và nghiên cứu cùng với các kỹ thuật khác như ICP/MS hoặc ICP/OES để phân tích nguyên tố vết hoặc FT-IR, Raman, Kính hiển vi điện tử để phân tích cấu trúc.
Dưới đây là một số bài viết đề cập đến cách sử dụng Nhiễu xạ tia X và huỳnh quang tia X trong phân tích khoáng chất để giúp cải thiện các sản phẩm chúng ta sử dụng hàng ngày.
Tầm quan trọng của xỉ luyện kim
Luyện kim, quá trình chiết xuất kim loại cơ bản từ trạng thái tự nhiên của chúng (quặng), đã được sử dụng từ thời đại đồ đồng để tạo ra kim loại quý và hữu ích. Quặng bị phân hủy trong quá trình nung chảy bằng nhiệt và chất khử hóa học như canxi, loại bỏ các nguyên tố khác dưới dạng khí hoặc xỉ và để lại kim loại. Do tính chất của xỉ, điều quan trọng là phải có các công cụ phân tích để xác định và định lượng thành phần hóa học trong xỉ. Các phép đo phổ huỳnh quang tia X (XRF) cung cấp giải pháp nhanh chóng, đáng tin cậy và có thể tái lập lại để đo xỉ.
Quan sát Rubidium, Pyrotechnics and Metallic Salts với XRD
Muối kim loại, được gọi là chất tạo màu pháo hoa, mang lại màu sắc cụ thể cho sự phóng điện pháo hoa. Rubidi nitrat là một loại bột kết tinh màu trắng, hòa tan cao trong nước và rất ít hòa tan trong axeton. Trong thử nghiệm lửa, RbNO3 cho màu hoa cà/tím nhạt. Bài viết này thảo luận về nghiên cứu động học được thực hiện đối với hợp chất rubidi nitrat (RbNO3) sử dụng nhiễu xạ tia X và buồng mẫu chuyên dụng được thiết kế cho nhiệt độ cao. Nghiên cứu xem xét những thay đổi đối với hợp chất này khi nó được đun nóng từ nhiệt độ phòng đến 310°C, điểm nóng chảy.
Mối quan hệ giữa khai thác và thiêu kết
Nguồn sắt sơ cấp duy nhất là quặng sắt, nhưng trước khi tất cả quặng sắt đó có thể được biến thành thép, nó phải trải qua quá trình thiêu kết. Thiêu kết được tạo ra bằng cách trộn tinh quặng sắt với một số chất phụ gia như đá vôi và silica để kiểm soát hóa học và sau đó đốt cháy nó ở 1200°C trong lò đốt liên tục. Chất lượng thiêu kết bắt đầu bằng việc lựa chọn và trộn các nguyên liệu thô một cách thích hợp. Hỗn hợp thô không đồng nhất có thể ảnh hưởng đến tính thấm và làm tăng mức tiêu thụ nhiên liệu. Sự biến động của quá trình thiêu kết, hỗn hợp không đồng nhất và các thông số khác ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng vật lý và luyện kim, cũng như mức tiêu thụ và chi phí nguyên liệu thô. Ứng dụng phân tích nguyên tố trực tuyến có thể kiểm soát tính cơ bản của nguồn cấp dữ liệu thiêu kết.
Nguồn khoáng sản mới thu giữ CO2 trong chất thải mỏ
Để xác định chính xác khoáng chất trong chất thải, các nhà địa chất có thể sử dụng các công nghệ phân tích bao gồm cả thiết bị huỳnh quang tia X (XRF) cầm tay và trong phòng thí nghiệm . Máy phân tích XRF di động cung cấp phân tích nhanh, chính xác về chất thải để đánh giá nhanh chóng và dễ dàng hiệu quả của quá trình khai thác và làm giàu. Dữ liệu xét nghiệm thời gian thực được cung cấp bởi máy phân tích XRF cầm tay cho phép điều chỉnh quy trình kịp thời và cải thiện năng suất.
Phân tích nguyên tố quý trong xử lý chì và kẽm bằng phép đo phổ huỳnh quang tia X
Trong quá trình thiêu kết, một luồng không khí nóng hoặc oxy được sử dụng để oxy hóa lưu huỳnh có trong nguyên liệu thành sulfur dioxide (SO2). Lò cao được sử dụng trong các quy trình thông thường để khử và tinh chế các hợp chất chì để sản xuất chì thỏi. Quá trình tinh chế này loại bỏ mọi vật liệu không chứa chì còn lại (ví dụ: vàng, bạc, bismuth, kẽm và các oxit kim loại như oxit antimon, asen, thiếc và đồng). Trong khi vàng và bạc được coi là chất gây ô nhiễm trong quá trình tinh chế, những nguyên tố này có thể mang lại nhiều lợi nhuận hơn so với các nguyên tố quặng sơ cấp. Chính vì lý do này mà việc phân tích để phát hiện chính xác đối với bạc và vàng trong vật liệu quặng là rất cần thiết. Phương pháp nhanh nhất và tốt nhất cho phân tích này là huỳnh quang tia X tán sắc theo bước sóng.
Công nghệ XRD và XRF trên mẫu đá bazan từ các miệng núi lửa
Các chất tương tự trên mặt đất với các điều kiện địa chất của sao Hỏa đang được sử dụng kết hợp với dữ liệu được thu thập qua nhiều cuộc thám hiểm vệ tinh và rover trên sao Hỏa đang diễn ra từ những năm 1960 để mô tả các đặc tính sinh lý và hóa học của sao Hỏa. Sử dụng cả công nghệ XRD và XRF, trên một mẫu đá bazan được thu thập từ các Hố mặt trăng của Đài tưởng niệm Quốc gia, Idaho, Hoa Kỳ. Bài báo trình bày cách thức khi hai công nghệ này được kết hợp với nhau, có thể thu được một phép phân tích tổng hợp hoàn chỉnh về mẫu bazan kiềm.
Nguồn: https://www.thermofisher.com/blog/mining/how-scientists-use-xrd-to-analyze-minerals/
Minh Khang là nhà phân phối và nhập khẩu trực tiếp các sản phẩm hãng Thermo Fisher.
EN