Qu’est-ce que l’analyse des éléments légers dans l’exploitation minière ? Comment l’analyse des éléments légers peut aider à optimiser vos processus

La spectroscopie de fluorescence X à dispersion d’énergie (EDXRF) est une technologie de référence dans l’industrie minière. Les plateformes EDXRF rapides comme notre instrument Revontium offrent une analyse fiable assez compacte pour être placée près de votre chaîne de processus, permettant une prise de décision plus rapide et des ajustements de processus réactifs.

Cependant, de nombreux instruments EDXRF ont traditionnellement eu du mal à résoudre les éléments légers avec une clarté suffisante. Cela a présenté des obstacles pour la planification des mines, le traitement des minerais, et plus encore – mais il existe une solution.

Dans ce blog, nous décrirons pourquoi les éléments légers sont importants dans l’exploitation minière et comment vous pouvez rapprocher une analyse précise des éléments légers de votre chaîne de processus avec la nouvelle configuration Light Elements Boost pour notre instrument Revontium.

Points clés à retenir

• Les éléments légers ne sont souvent pas des produits primaires pour l’exploitation minière, mais il est important de les surveiller tout au long du processus minier pour assurer une planification, un traitement et une gestion des déchets économiques.
• L’analyse des éléments légers avec l’EDXRF a traditionnellement été un défi car les éléments légers émettent des rayons X à faible énergie sensibles à l’absorption ou à l’atténuation le long du chemin optique.
• Revontium Light Elements Boost résout ces problèmes en offrant une sensibilité accrue aux éléments légers dans un encombrement compact pouvant être placé près de votre chaîne de processus.

Quels sont les éléments légers dans l’exploitation minière ?

Les éléments légers dans l’exploitation minière se réfèrent généralement à des éléments de faible numéro atomique, généralement ceux dont le numéro atomique est inférieur à 18. Les éléments légers les plus critiques pour les processus sont :

• Sodium (Na)
• Magnésium (Mg)
• Aluminium (Al)
• Silicium (Si)
• Phosphore (P)
• Soufre (S)

A quoi sert l’analyse des éléments légers dans l’exploitation minière ?

L’analyse des éléments légers est utilisée pour soutenir divers processus miniers, de l’identification des matériaux de gangue entourant un métal cible à la surveillance des déchets. Dans l’exploitation minière du cuivre, par exemple, elle est essentielle à plusieurs étapes :

Exploration et planification des mines

Dans l’exploitation minière du cuivre, des éléments légers comme l’aluminium et le magnésium ne sont pas des produits primaires, mais ils sont néanmoins importants à inclure dans l’analyse minière lors de l’exploration.

Cela est principalement dû à leur effet sur la teneur en minerai. Des proportions plus élevées de silicium et d’aluminium indiquent une teneur en gangue plus élevée, ce qui dilue la teneur en minerai et augmente le volume de matériau à traiter. Cela, à son tour, augmente les coûts énergétiques et de mouture par tonne de cuivre récupéré, affectant la viabilité économique du gisement.

De plus, la teneur en éléments légers affecte les besoins de traitement d’un gisement et les risques de maintenance. Aucun gisement n’est uniforme, donc être capable de cartographier différents niveaux de certains éléments légers sur votre site peut aider à planifier une séquence de processus efficace. Par exemple :

Traitement et enrichissement

Une fois votre mine construite, il est important de réaffirmer ces premières découvertes de manière répétée pour vous assurer de choisir la bonne voie de traitement pour vos matériaux. L’analyse des éléments légers près de la ligne est particulièrement puissante lorsqu’elle est associée à la technologie de diffraction des rayons X (XRD), telle que notre plateforme Aeris.

Là où l’EDXRF indique quels éléments sont présents dans vos matériaux, l’analyse minéralogique avec XRD peut fournir un aperçu précis de leur structure minérale, vous aidant à prendre des décisions clés sur le flux de processus, comme envoyer :

• Les minerais dominants en sulfures à la flottation et à une pyro-métallurgie ultérieure
• Les minerais dominants en oxydes à la lixiviation hydrométallurgique
• Les minerais riches en argiles aluminosilicates pour un prétraitement tel que la dispersion d’argile pour éviter la contamination pendant la flottation

Analyse des scories

La zone finale dans laquelle l’analyse des éléments légers est cruciale pour l’exploitation minière de cuivre est dans le traitement et la revente des scories. C’est lorsqu’un concentré est fondu à environ 1 200–1 300°C, provoquant des réactions qui éliminent le soufre et font combiner le fer avec la silice pour les séparer sous forme de scories.

En tant que matériaux de gangue, les silicates sont donnés dans les scories, mais pour respecter les spécifications et les réglementations du cuivre de scorie commercialisé dans la production de ciment, la construction, et d’autres applications, les producteurs de cuivre doivent s’assurer de ne pas dépasser certains seuils de composition.

Par exemple, la scorie de cuivre commercialisée est souvent utilisée comme média de sablage abrasif dans l’industrie de la construction en remplacement du sable de silice, qui contient généralement jusqu’à 99 % de silice cristalline libre pouvant causer une silicose et un cancer du poumon.

En vérifiant que les sorties en scories de cuivre contiennent <1 % de silice libre, les producteurs de cuivre peuvent s’assurer de la conformité avec les réglementations concernant la silice cristalline respirable, telles que l’OSHA 29 CFR 1926.1153.

Dans le même temps, les producteurs de cuivre doivent suivre la teneur résiduelle en cuivre de leurs matériaux de scories pour s’assurer qu’ils ne perdent pas de valeur. Les méthodes d’analyse minière qui peuvent quantifier rapidement et de manière fiable le silicium et d’autres éléments légers en parallèle avec des métaux cibles comme le cuivre sont donc essentielles.

Quels sont les défis de l’analyse des éléments légers dans l’exploitation minière ?

Malgré son importance à de nombreuses étapes du flux de processus minier, intégrer l’analyse des éléments légers près de la ligne a traditionnellement été freiné par plusieurs défis importants.

1. Les éléments légers émettent des signaux X de très basse énergie

L’XRF fonctionne en envoyant des rayons X à haute énergie sur un échantillon, excitant ses atomes pour qu’ils émettent des rayons X caractéristiques. Ces émissions sont uniques à chaque élément, permettant à un instrument XRF de caractériser précisément ceux présents.

Les éléments légers émettent des rayons X de plus basse énergie que les éléments lourds, les rendant plus difficiles à détecter. Ces rayons X sont donc hautement sujets à l’absorption par la matrice de l’échantillon, l’air ambiant, ou même la fenêtre à l’intérieur de l’instrument qui protège le détecteur.

2. La conception de l’instrument peut obscurcir les résultats des éléments légers

Cette susceptibilité à l’absorption des rayons X signifie qu’un chemin de vide ou d’hélium est nécessaire pour l’analyse des éléments légers, ainsi que des fenêtres de détecteurs ultra-minces conçues pour minimiser la perte de signal, qui ont historiquement été difficiles à intégrer dans les instruments compacts près de la ligne.

3. Des irrégularités d’échantillons peuvent survenir sur le terrain

L’XRF ne pénètre qu’une courte distance dans l’échantillon, rendant la contamination et l’oxydation de la surface des facteurs de risque affectant la précision de l’XRF, surtout dans des environnements hostiles comme les laboratoires sur le terrain. Broyer et presser des pastilles peut également introduire des irrégularités, une contamination ou des revêtements qui obscurcissent ou absorbent les signaux des éléments légers.

4. Les instruments de haute précision ne peuvent souvent pas s’adapter près de la ligne

Les systèmes XRF à dispersion de longueurs d’onde sur pied offrent une analyse de haute résolution des éléments légers, mais la plupart nécessitent un environnement de laboratoire propre et une infrastructure. Cela les rend souvent inadaptés aux environnements près de la ligne comme les laboratoires dans des conteneurs, et pour traiter des échantillons « sales » comme les scories et les matériaux de déchets.

Le résultat est que l’analyse des éléments légers est fréquemment confinée à un environnement de laboratoire central, allongeant votre boucle de rétroaction et retardant la prise de décision. Mais il existe un autre moyen.

Comment Revontium Light Elements Boost permet une analyse des éléments légers près de la ligne dans l’exploitation minière

Revontium Light Elements Boost est la nouvelle configuration pour notre instrument Revontium qui permet une sensibilité accrue aux éléments légers, vous aidant à rapprocher une analyse pertinente des éléments légers de votre chaîne de processus. Voici comment il le fait.

1. Élimine la plus grande source d’absorption des photons des éléments légers

Revontium Light Elements Boost est compatible avec l’hélium, améliorant la sensibilité aux éléments entre Na et Cl, et réalise un niveau de vide interne inférieur à 1 mbar, réduisant la probabilité d’absorption des photons des éléments légers. Cela augmente la sensibilité jusqu’à 6× par rapport à un XRF de paillasse conventionnel, avec un débit 3× plus rapide pour les flux de travail des éléments légers.

2. Fenêtres ultra-minces pour une précision améliorée

Alors que le chemin de vide et d’hélium minimise l’absorption des rayons X d’éléments légers en route vers le détecteur, la fenêtre en graphène mince assure une absorption minimale au point de détection. 

3. Compatible avec les instruments de préparation d’échantillons par fusion

Pour minimiser l’interférence pouvant être introduite par l’utilisation d’échantillons broyés ou concassés, vous pouvez utiliser Revontium Light Elements Boost avec notre système de préparation d’échantillons à perles fusionnées Claisse FORJ. Le FORJ offre une préparation d’échantillon simplifiée avec un chauffage sans contamination et une fusion homogène, assurant une surface d’échantillon homogène qui maximise la cohérence et la précision de la détection des éléments légers.

4. Peut être placé près de votre chaîne de processus

Revontium offre tout cela dans le même encombrement compact qui en a fait un incontournable dans de nombreux laboratoires de conteneurs miniers. Il offre des performances comparables à un WDXRF de 1 kW dans un système occupant seulement 0,4 m².

Avec un ordinateur intégré et seulement 400 W de consommation totale d’énergie, il ne nécessite pas d’infrastructure dédiée au-delà d’une simple connexion électrique. Le système est également robuste, capable de résister à une plage de températures et offrant un sas et un dispositif de collecte de poussière pour minimiser les déversements de liquide et la poussière.

De plus, Revontium Light Elements Boost maintient la force d’analyse de Revontium pour les éléments lourds, vous permettant de réaliser des analyses sur une gamme d’échantillons allant du minerai brut aux scories, avec un temps de retour minimal et une fiabilité maximale dans la prise de décision.

Rapprochez l’analyse efficace des éléments légers de votre chaîne de processus minier

Une analyse efficace des éléments légers peut avoir des effets de grande portée sur vos opérations minières – de la planification d’un plan efficace basé sur votre gisement à la garantie que vous ne laissez pas des matériaux précieux passer au rebut dans la pile de scories.

Revontium Light Elements Boost rend cela plus accessible que jamais, offrant une performance comparable aux instruments sur pied de 1kW à un coût d’exploitation réduit de 25 %, et plus près de votre ligne de processus.

En savoir plus sur Revontium Light Elements Boost et comment il pourrait fonctionner dans vos opérations.