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第六期 | 鋅礦勘探和品位控制
使用Thermo Scientific™ Niton™ XL5 Plus手持式XRF分析儀
繼鐵 (Fe)、鋁 (Al) 和銅 (Cu) 之后，鋅 (Zn) 是當今世界上第四大常用的金屬。每年有大約一半的鋅用于鋼（鍍鋅鋼）、鋅合金和黃銅的防腐。鋅用于建筑材料、汽車制造（每輛汽車使用約18 kg (40 lbs) 的鋅）和基礎設施項目。1對鋅的高需求轉化為持續性的勘探和采礦活動需求，以便供應這種金屬。閃鋅礦 (ZnS) 是鋅礦石的主要來源，占世界供應量的95%。與閃鋅礦相關的其他元素，例如以方鉛礦形式存在的鉛 (Pb)、以黃銅礦形式存在的銅 (Cu) 或銀 (Ag)，提供了利用副產品的額外機會。
在上一期中，我們介紹了賽默飛手持XRF進行鈾和釷礦勘探。本期，我們將進一步探討這項便攜技術如何以精準、高效的方式進行鋅礦勘探和品位控制。
手持式XRF分析儀在采礦中的應用
在勘探過程中，準確測量Zn、Pb、Cu和Ag的濃度對確定礦床的可行性來說非常重要；在采礦過程中，這種測量也同樣重要，以便對提取的礦石進行品位控制并在廢料中圈定礦石。在這兩種環境中，實驗室分析的長交付周期可能是限制進度和生產力的主要因素。因此，地質學家和采礦公司必須能夠快速地進行分析，以優化勘探策略，有效定位鉆探目標，并確保回收礦石的品位和質量。實際上，這意味著需要現場進行地球化學分析，且分析質量應與實驗室分析相當，同時具有與暢銷商品相當的低檢測限和高準確度。手持式X射線熒光 (XRF) 光譜測定法是一種有效的現場分析方法，用戶能夠實時生成這些元素的結果，并對做出的決定充滿信心。
01｜手持式XRF分析
Niton XL5 Plus手持式XRF分析儀（圖1a）是目前市場上較為小型輕便的一款手持式XRF分析儀。Niton XL5 Plus分析儀采用5W /50kV微型X射線管和帶有石墨烯窗口的大面積硅漂移探測器(SDD)，可以在采礦和勘探的所有階段中提供準確和高效率的元素分析。
XL5 Plus分析儀上的“采礦模式”使用多達4種不同的濾波器和電壓以增強整個能量范圍內熒光譜線的信噪比，可以測量從鎂(Mg)到鈾(U)中的41種元素。“采礦模式”使用基于專有基本參數(FP)的算法，該算法通過校正基質產生的吸收和二次激發效應來解釋樣品成分的高度可變性，從而提供準確的結果。結果實時顯示在分析儀的屏幕上（圖1b）。
用戶可以優化“采礦模式”的設置，并將這些設置存儲在“配置文件”下。配置文件促使用戶能夠在同一儀器上使用多種分析方法；可以很容易為給定任務選擇最合適的配置文件，以快速執行所需的測量。Niton XL5 Plus分析儀還配有集成GPS，以便使用GIS程序對數據進行空間可視化，該程序可用于繪圖和現場建模。
圖1.a) Niton XL5 Plus分析儀；b) Zn-Pb-Cu-Ag礦石元素分析結果的顯示；c) 使用Thermo Scientific™ XL5微型試驗臺的樣品分析（點擊查看大圖）
02｜方法
可以采用兩種方法執行Zn-Pb-Cu-Ag礦石的分析：一種方法是直接在巖面上“原位測試”，另一種方法是制樣后“試驗臺測試”。在“原位測試”模式下操作手持式XRF分析儀適用于篩選，它提供定性或半定量結果，能夠快速定位高品位礦石。為了獲得準確的定量結果，需要進行樣品制備。這種制備需要收集樣品，然后使用研磨機進行均質處理。如果濕度較高，可能還需要干燥。然后將獲得的粉末倒入樣品杯中，并使用XL5微型試驗臺進行分析（圖1c）。這種方法可以進行更長時間的測量，通常能產生與實驗室方法更具可比性的結果。
在本研究中，對Zn-Pb-Cu-Ag礦石樣品進行精細研磨，然后裝入配有4 μm聚丙烯薄膜的標準XRF樣品杯中，并使用Niton XL5 Plus分析儀的“采礦模式”在3種光束條件（30秒/主范圍、30秒/高范圍和30秒/低范圍）下測量90秒。為了優化準確度，進行了簡單的校準后調整，運行了一些與未知樣品具有相似濃度和礦物學性質的參比材料。
03｜結果
對照在樣品完全溶解后使用原子吸收光譜測定法 (AAS) 獲得的實驗室結果，繪制了使用Niton XL5 Plus分析儀對13個樣品進行分析后獲得的結果。相關系數R2是數據集彼此相關緊密程度的指標，其中完全相關的R2為1。此外，當接近1時，曲線斜率指示較低的系統性誤差。從圖2中可以看出，現場結果和實驗室結果之間具有較高的相關性和較低的系統性誤差，這表明手持式XRF分析方法對Zn-Pb-Cu-Ag礦石勘探和開采具有較高的準確性。此外，它還能準確測量以較低濃度（低至10 ppm）存在的Ag。鐵和輕元素的額外結果提供了有關巖石礦物學的信息。
圖2. 實驗室分析與使用Niton XL5 Plus分析儀進行現場測量的相關圖，分析對象a) Zn；b) Pb；c) Cu；和d) Ag（點擊查看大圖）
Niton™ XL5 Plus手持式XRF分析儀
產品特點
5W X射線管
專有大面積漂移檢測器，用于輕元素檢測（Mg, Al, Si, P, S）
輕量化設計（2.8 lb/1.3 kg）
小型化鼻端設計
支持WiFi
配有微觀和宏觀攝像頭
熱插拔電池
可調角度翻轉的彩色觸摸屏
方向鍵
密碼安全保護
IP54認證（防濺/防塵）
本文結論
Niton XL5 Plus分析儀具有出色的靈敏度和便攜性，是功能強大的先進手持式XRF分析儀，可以為地質學家和采礦作業負責人提供多項助力：
● 實時訪問分析數據。
● 顯著減少送往實驗室測試的樣品數量。
● 在現場快速、自信地做出決定。
● 提高生產力，節省時間和金錢。