鉱業における軽元素分析とは？軽元素の分析がプロセス最適化に役立つ理由

エネルギー分散型蛍光X線（EDXRF）分光法は、鉱業界における主力技術です。Revoontiumインストゥルメントのような迅速なEDXRFプラットフォームは、プロセスラインの近くに配置することができ、迅速な意思決定と反応的なプロセス調整を可能にします。

しかし、多くのEDXRF機器は、従来から軽元素の分解能を十分に確保するのに苦労してきました。これは鉱山計画や鉱石処理などに障害をもたらしてきましたが、解決策があります。

このブログでは、鉱業における軽元素がなぜ重要か、そして新しいRevontiumインストゥルメント用のLight Elements Boost構成によって、どのように正確な軽元素分析をプロセスラインに近づけることができるかを説明します。

重要なポイント

• 軽元素は鉱業の主要出力とはされないことが多いですが、経済的な計画、処理、廃棄物管理を保証するためには、採鉱プロセス全体で監視することが重要です。
• EDXRFでの軽元素分析は、軽元素が光路に沿って吸収されやすい低エネルギーX線を発するため、従来は困難でした。
• Revontium Light Elements Boostは、プロセスラインに近づけて配置できるコンパクトなフットプリントで、軽元素感度を向上し、これらの問題を解決します。

鉱業における軽元素とは？

鉱業における軽元素は一般に、原子番号が18未満の低原子番号元素を指します。これらの軽元素の中で、プロセスに最も重要なのは以下の通りです：

• ナトリウム（Na）
• マグネシウム（Mg）
• アルミニウム（Al）
• シリコン（Si）
• リン（P）
• 硫黄（S）

鉱業における軽元素分析の用途

軽元素分析は、ターゲットメタルを囲むギャング材料の特定から廃棄物の監視まで、さまざまな鉱業プロセスをサポートします。たとえば、銅採鉱において、軽元素分析は特に重要です：

探査と鉱山計画

銅採鉱では、アルミニウムとマグネシウムのような軽元素は主な出力とはなりませんが、探査中の鉱業分析において重要です。

これは主に鉱石品位への影響によるものです。シリコンとアルミニウムの割合が高いと、ギャング含有量が高く、鉱石品位が希釈され処理する材料の体積が増えます。これにより、回収される銅1トンあたりのエネルギーと製粉コストが上昇し、鉱床の経済性に影響します。

さらに、軽元素含量は鉱床の処理ニーズとメンテナンスリスクに影響します。どの鉱床も均一ではないため、特定の軽元素の異なるレベルをサイト全体でマッピングすることで、効果的なプロセス・シーケンシングを計画することができます。たとえば：

処理と選鉱

鉱山が建設されると、材料に適切な処理ルートを選択するためにこれらの初期発見を繰り返し確認することが重要です。近接オンラインでの軽元素分析は、AerisプラットフォームなどのX線回折（XRD）技術と組み合わせると特に強力です。

EDXRFが材料中の元素を特定する一方で、鉱物分析XRDが彼らの鉱物構造の正確な見通しを提供し、送信先の決定を助けます：

• 硫化物主体の鉱石を浮遊選鉱およびその後の火法精錬へ
• 酸化物主体の鉱石を湿式抽出へ
• 粘土分散などの前処理が必要なアルミノシリケート粘土豊富鉱石を

スラグ分析

銅採鉱で軽元素分析が重要となる最終分野は、スラグの処理および再販売です。これは、濃縮物が約1,200–1,300°Cで溶解され、硫黄が除去され、鉄がシリカと結合してスラグとして分離されるときに発生します。

ギャング材料として、ケイ酸塩がスラグ中に含まれるのは通常ですが、セメント生産、建設、その他の用途における取引銅スラグの仕様や規制に準拠するためには、銅生産者は特定の組成限界を超えないようにする必要があります。

たとえば、取引銅スラグは通常、建設業界でシリカ砂の代替として研磨噴射媒体として使用され、これには最大99%の遊離結晶シリカが含まれ、珪肺や肺がんを引き起こす可能性があります。

銅生産者が銅スラグの出力に<1%の遊離シリカが含まれることを確認することにより、吸入結晶シリカに関する規制、例えばOSHA 29 CFR 1926.1153に準拠することができます。

同時に、銅スラグ材料の残留銅含量を追跡し、価値を失わないようにする必要があります。シリコンや鉱業で目標とされるメタルである銅と共に軽元素を迅速かつ信頼性で数量化することができる分析方法が重要です。

鉱業における軽元素分析の課題は何か？

採鉱プロセスフローの多くの段階での重要性にもかかわらず、近接ラインでの軽元素分析は、いくつかの重大な課題によって従来は阻まれてきました。

1. 軽元素は非常に低エネルギーのX線信号を発します

XRFは高エネルギーX線をサンプルに発射し、その原子を励起して特有のX線放出を引き起こします。これらの放出は各元素に特有であり、XRF装置がどの元素が存在するかを正確に特定できるようにします。

軽元素は重元素よりも低エネルギーのX線を生成し、検出が困難です。これらのX線は、サンプルマトリックスや周囲の空気、または検出器を保護する機器内のウィンドウによって吸収されやすくなります。

2. 機器設計が軽元素結果を曖昧にする可能性があります

このX線吸収の感受性のため、軽元素分析には真空またはヘリウムの経路が必要であり、信号損失を最小化するためにウルトラシン検出器ウィンドウが必要であることが多く、これはコンパクトな近接ラインの装置に組み込むのが難しかった。

3. フィールドではサンプルの不規則性が発生する可能性があります

XRFはサンプルの短い距離しか貫通しないため、表面の汚染や酸化はXRFの精度に影響するリスクファクターとなります、特にフィールドラボのような厳しい環境では。ペレットを研削して押すことも、不規則性や汚染、軽元素信号を曇らせたり吸収するコーティングを導入する可能性があります。

4. 高精度の装置はしばしばライン近くに配置することができません

波長分散型XRF（WDXRF）システムなどの床置型システムは高解像度の軽元素分析を提供しますが、多くはクリーンラボ環境とインフラが必要です。これにより、コンテナラボのような近接ライン環境には適さないことが多く、スラグや廃棄物材料のような「汚い」サンプルの処理には不適です。

その結果、軽元素分析はしばしば中央ラボ環境に限定され、フィードバックループが長くなり意思決定が遅延します。しかし、別の方法があります。

Revontium Light Elements Boostが鉱業での近接ライン軽元素分析を可能にする方法

Revontium Light Elements Boostは、Revontiumインストゥルメントの新しい構成であり、軽元素の感度を向上させ、アクション可能な軽元素分析をプロセスラインにより近づけることを支援します。これは以下の方法で実現します。

1. 軽元素光子吸収の最大の原因を排除

Revontium Light Elements Boostはヘリウムに対応し、NaからClの元素に対する感度を向上し、内部真空レベルを1mbar未満にして軽元素光子吸収の可能性を低減します。これにより、従来のベンチトップXRFに比べ、軽元素ワークフローで感度を最大6倍向上させ、スループットを3倍に高速化します。

2. 精度を向上させる超薄型ウィンドウ

真空とヘリウムの経路は検出器への道での軽元素X線の吸収を最小化し、薄いグラフェンウィンドウが検出点での吸収を最小化します。 

3. フュージョンサンプル準備装置との互換性

粉砕や研磨サンプルを使用することによる干渉を最小限に抑えるために、Revontium Light Elements Boostは、Claisse FORJ溶融ビーズサンプル準備システムと組み合わせて使用することができます。FORJは、汚染のない加熱と均一な溶融を通じて簡素化されたサンプル準備を提供し、軽元素検出の一貫性と精度を最大化する均一なサンプル表面を保証します。

4. プロセスラインの近くに配置可能

Revontiumは、同じコンパクトなフットプリントで、すでに多くの採鉱コンテナラボで定番となっており、1 kW WDXRFに匹敵する性能を提供しますが、システムはわずか0.4 m²の占有スペースです。

内蔵コンピュータと400 W総電力消費で、専用のインフラストラクチャを必要とせず、通常の電気接続さえあれば動作します。システムはまた、温度範囲に耐え、液体のこぼれや粉塵を最小限に抑える気密装置と集塵装置を提供する堅牢な構造です。

さらに、Revontium Light Elements Boostは、重元素の分析の強みを維持しているため、原鉱からスラグまで、さまざまなサンプルを迅速に分析し、信頼できる意思決定能力を提供します。

効率的な軽元素分析を採鉱プロセスラインに近づける

効果的な軽元素分析は、鉱業運営に幅広い影響を与え得ます。鉱床に基づいた効率的なレイアウトを計画することから、スラグ山での貴重な材料を無駄にしないようにすることまで。

Revontium Light Elements Boostはこれをこれまでになく容易にし、1kWの床置型装置に匹敵する性能を提供しながら、運用コストを25%削減し、プロセスラインにより近づけます。

Revontium Light Elements Boostの詳細を確認すると、あなたの業務にどのように役立つかを検討してください。