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手持式光譜分析儀用于稀土元素的識別和勘探

來源: | 作者:environment-380 | 發(fā)布時間: 2023-11-29 | 671 次瀏覽 | 分享到:

奧林巴斯Vanta手持式光譜分析儀可實時提供含有稀土元素（REE）的地質(zhì)樣品的數(shù)據(jù)

Vanta手持式光譜分析儀

奧林巴斯Vanta手持式光譜分析儀可實時提供含有稀土元素（REE）的地質(zhì)樣品的數(shù)據(jù)。這17種稀土元素對綠色能源革命和幾乎所有行業(yè)的生產(chǎn)都至關(guān)重要，促進了在國內(nèi)生產(chǎn)更多這些金屬的需求。1因此，實時識別這些材料具有很大的市場價值。Vanta手持式光譜分析儀具有出色的檢出限，可檢測許多可量化的稀土元素，可在現(xiàn)場有效地勘探和識別稀土元素。

采礦和勘探行業(yè)期望尋找到高價值的稀土礦床，因為在許多產(chǎn)品的制造中都需要稀土材料，包括綠色技術(shù)、消費電子產(chǎn)品、醫(yī)學成像機器和國防武器裝備。近來經(jīng)濟形勢發(fā)生了變化，促使許多地區(qū)都在積極尋找和使用國內(nèi)的稀土礦床，并在國內(nèi)加工這些礦石。²

稀土元素包含17種元素，一般會與釷（Th）和鈾（U）歸為一類。奧林巴斯手持式XRF軟件可以檢測一些稀土元素：鑭（La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）、釹（Nd）、鈧（Sc）、釔（Y），以及一些靠近稀土元素的元素：釷（Th）、鈾（U）、銫（Cs）和鋇（Ba）。

XRF元素分析儀檢測稀土元素及相關(guān)元素的性能

下面圖表說明了Vanta手持式XRF光譜儀在檢測由礦石研究和勘探測試標準樣品（OREAS）公司提供的各種試劑盒中的一系列認證參考材料（CRM）時所表現(xiàn)的開箱即用性能。Vanta XRF元素分析儀計算的含量與認證參考材料（CRM）的標稱數(shù)據(jù)高度吻合，具有很高的準確性和精確性，可以為含稀土的礦石和礦床提供非常出色的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。

Vanta XRF元素分析儀的性能

圖1.Vanta手持式XRF光譜儀在檢測由OREAS提供的各種試劑盒中的含稀土元素及相關(guān)元素的標準樣品時表現(xiàn)了出色的性能。

Vanta手持式XRF光譜儀在檢測各種礦石樣品（包括氟碳酸鹽和次生磷酸鹽）時，表現(xiàn)出非常高的性能。氟碳酸鹽通常是氟碳鈰礦石，可提供釔、鈰和鑭；而磷酸鹽通常是獨居石，不僅含有鑭、鈰、鐠和釹，還含有較重的稀土元素釤和釓，以及放射性較弱的釷。正如每個圖表所示，元素的斜率和R2都接近于1，說明Vanta在檢測氟碳鈰礦石和獨居石時均表現(xiàn)出很高的準確性。

這兩種含稀土元素的礦物在世界范圍內(nèi)都以類似的形式存在。各種礦山和礦床，包括世界著名的白云鄂博礦山、Mountain Pass礦、Lemhi Pass和Elk Creek，都包含與所測標準樣品類似的地質(zhì)和礦化特性。³例如，美國加利福尼亞州的Mountain Pass礦包含片麻巖，這是一種特定類型的變質(zhì)巖，其年齡與多個OREAS樣品相似。

許多公開發(fā)表的數(shù)據(jù)也表明Vanta X射線熒光光譜儀在檢測部分制備和未制備的樣品時可以獲得準確、優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)。請閱讀以下應用注釋，查看其中一些數(shù)據(jù)：

用于土壤調(diào)查的X射線熒光光譜儀：巖石露頭、土壤和沉積物的地球化學特征
用于勘查鉆探的X射線熒光光譜儀：逆循環(huán)/回轉(zhuǎn)式空氣爆破和鉆石取芯
用于在礦產(chǎn)勘探和礦體定向應用中探測金元素和金探途元素的手持式XRF光譜儀

稀土礦的開采和加工

雖然許多國家?guī)资陙矶紱]有在國內(nèi)開采過稀土礦，但是最近卻掀起了一股對這些寶貴資源進行開采和加工的風潮。多個礦山和加工廠，如加州東部的Mountain Pass礦、西德克薩斯州的Round Top礦、內(nèi)布拉斯加州的Elk Creek礦、猶他州的White Mesa Mill和懷俄明州的Bear Lodge礦，都蘊藏著高質(zhì)量的稀土礦藏。3 雖然有160種含有稀土元素的已知礦物，但主要開采的礦物只有四種：氟碳鈰礦石、紅粘土、獨居石和鈰鈮鈣鈦礦石。有時也會開采其他礦物，例如磷灰石、硅鈹釔礦石和磷釔礦石。

雖然稀土元素在技術(shù)上并不“稀有”，但它們通常不會像金（Au）或其他礦物那樣以高含量的礦脈形式存在。因此對稀土礦石的識別和開采非常困難。此外，稀土礦石的加工是一項較為獨特、主要是化學工程的任務，遠比加工金和賤金屬礦石復雜。Vanta手持式XRF光譜儀可以檢測低至兩位數(shù)ppm水平的稀土金屬，是在現(xiàn)場快速識別這些寶貴元素的理想工具。此外，Vanta光譜儀可以在野外計算稀土氧化物的含量，如下圖所示。圖2.

Vanta手持式XRF光譜儀計算的數(shù)據(jù) 圖2. Vanta手持式XRF光譜儀可計算含稀土元素的常見礦物的化合物含量。

識別多金屬礦石中的稀土元素可能非常困難，但加工這些材料會面臨更大的挑戰(zhàn)。將稀土從其原生礦石（小于10%的組合稀土礦石）中去除并提純?yōu)榭墒褂玫牟牧希ù笥?0%的稀土礦石），通?？梢酝ㄟ^磁力、靜電或重力工藝來完成。各種非稀土礦石可被酸溶解，或以加熱方式去掉，留下可以通過其他化學工藝提取的以金屬狀態(tài)存在的稀土礦石組合。手持式XRF光譜儀可用于這種純化工藝的每個階段，對在工藝過程中提取的稀土礦石或富含稀土的化合物進行量化分析，例如方解石、二氧化硅或磁鐵礦石。這些工藝中有許多是二戰(zhàn)后美國原子能委員會開發(fā)的，可以生產(chǎn)純度超過99.9%的稀土元素。^4、5

釔是稀土氧化物的探途元素

由于完全分析所有17種稀土元素要么不可能（使用手持式XRF光譜儀時），要么過于緩慢和昂貴（在使用ICP時），因此如果能找到可以在現(xiàn)場實時確定總稀土含量的方法，將會非常有用。類似于砷、銅、鉛和鋅等多種精選元素可用作尋找黃金的探途元素,釔（Y）可用作尋找稀土氧化物（REO）的探途元素，前提是目標稀土礦物的成分中含有可探測水平的釔。

在檢測認證參考材料（CRM）時，釔的含量相當于總稀土氧化物（TREO）的含量。當以橫軸顯示釔的含量，縱軸顯示稀土氧化物（TREO）的含量制作圖表時，我們可以發(fā)現(xiàn)釔的含量可以非常準確地預測TREO的含量。

在檢測當前正在進行的稀土項目中類似的樣品時，我們也發(fā)現(xiàn)了釔與稀土氧化物之間類似的關(guān)系，例如在納米比亞北部的Lofdal重稀土項目中，主要的稀土礦物是磷釔礦石（YPO4），其中富含許多重稀土元素。

使用奧林巴斯Vanta手持式XRF光譜儀上的偽元素功能，可以在現(xiàn)場實時計算TREO的含量。在檢測過程中，儀器可以完成所有計算，如圖4所示。

使用手持式XRF光譜儀回收稀土元素

由于稀土元素價格昂貴，因此從消費品和其他技術(shù)設備（例如催化轉(zhuǎn)換器）中回收金屬變得越來越重要。 6 然而，由于當前電子產(chǎn)品的高度復雜性，很難以合算的成本進行回收。例如，現(xiàn)代手機包含多達65種元素，使用傳統(tǒng)的回收技術(shù)，很難對這些元素進行回收。幸運的是，我們的Vanta光譜儀可以探測到包括稀土元素在內(nèi)、從鎂（Mg）到鈾（U）的整組元素，從而可更容易地識別和回收電子產(chǎn)品、汽車以及其他消費品和工業(yè)品中的稀土元素?；厥障⊥猎乜墒顾鼈冎匦掠糜诟鞣N用途，例如用于綠色技術(shù)和消費產(chǎn)品的磁鐵。⁷

XRF光譜儀的性能