خدمات آنالیز مواد معدنی

اندازه گیری اندازه ذرات خاک و یا سنگ (مش بندی)

برای شروع برخی فرایند‌های استخراج، تغلیظ (مانند فلوتاسیون)، لیچینگ و یا خرید و فروش مواد معدنی لازم است اندازه ذرات خاک و یا سنگ مشخص باشد. در این موارد لازم است تا اندازه ذرات و توضیع اندازه ذرات مشخص باشند. به طور معمول برای اندازه ‌گیری ذرات خاک و یا سنگ با ابعاد بزرگ‌تر از ۱۰۰ میکرومتر از الک‌های متوالی در سیستم شیکر استفاده می‌شود ولی برای ابعاد کوچکتر از ۱۰۰ میکرومتر دقت روش الک کاری کم است و در این موارد با استفاده از روش‌های DLS یا SLS میتوان اندازه ذرات را مشخص کرد و توضیع اندازه ذرات را بدست آورد.  این تجهیزات می‌توانند ذراتی با اندازه‌های میکرونی و نانو متری را تا ۱ نانو متر اندازه گیری کنند. از این تکنیک‌ها می‌توان برای اندازه گیری ذرات در دوغاب‌ها، ذرات معلق در آب و یا پساب و لجن‌های تولید شده در فرایندهای معدن کاری یا تغلیظ استفاده کرد.

اندازه گیری عناصر موجود در نمونه‌های معدنی به کمک XRF

برای ارزیابی خاک یا سنگ‌های معدنی اولین قدم شناسایی عناصر موجود در نمونه است. با مشخص شدن عناصر موجود در نمونه می‌توان نوع کانی را حدس زد و مهم‌تر از آن مشخص می‌شود که این خاک یا سنگ چه مقدار از عناصر مطلوب برای استخراج را دارد و در آن چه عناصر دیگری هستند که می‌توانند به عنوان عامل مزاحم عمل کنند و یا می‌توان آن‌ها را به عنوان محصولات جانبی فرایند استخراج جدا سازی کرد. به طور کلی آنالیز عنصری اولین قدم برای ارزیابی خاک یا سنگ معدنی است. یکی از روش‌های سریع و دقیق برای ارزیابی خاک‌ها و یا سنگ‌ها روش XRF است. با استفاده از این روش می‌توان تمام عناصر درون خاک را با دقت بالا اندازه گیری کرد و درصد وزنی آن را درون نمونه مشخص کرد.

هر چند این روش، روش مناسبی برای تعیین عناصر موجود در خاک است ولی نمی‌تواند عناصر با مقدار بسیار کم را مشخص کند و یا نمی‌تواند درجه اکسایش عنصر را مشخص کند. به طور مثال اگر در نمونه خاکی مقدار طلا موجود در خاک کمتر از ۱۰ گرم بر تن باشد این روش نمی‌تواند مقدار طلا را مشخص کند و یا اگر در نمونه‌ای آهن موجود باشد این روش نمی‌تواند مشخص کند که چه مقدار از نمونه شامل آهن دو ظرفیتی است و چه مقدار شامل آهن سه ظرفیتی است. و از طرف دیگر با استفاده از این روش نمی‌توان مشخص کرد که هر ترکیب شیمیایی‌ای با چه ساختار کریستالی در خاک وجود دارد. برای مشخص کردن این مشخصات می‌توان از سایر روش‌ها استفاده کرد.

بررسی ساختار کریستالی و شناسایی ترکیب شیمیایی مواد به کمک روش XRD

با مشخص شدن عناصر موجود در نمونه خاک و یا سنگ و مشخص شدن درصد وزنی هر عنصر در نمونه، باید نوع کانی و کریستالی که عناصر درون خاک در آن موجود هستند مشخص شود. آزمون XRD متداول‌ترین روش برای مشخص کردن نوع کانی‌ها و بلورها است.  تعیین نوع کانی از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا روش‌های جدایش و تغلیظ مانند فلوتاسیون، لیچینگ و احیا بر مبنای ترکیب شیمیایی، کانی و ساختار کریستالی ترکیبات موجود در خاک طراحی و انتخاب می‌شوند. یکی دیگر از کاربردهای شناسایی کانی‌ها مشخص کردن ترکیب شیمیایی است.به طور مثال در معادن مس مهم است تا بدانیم مس با چه عنصری ترکیب شده است. مثلا اگر مس یا آهن به صورت اکسید در خاک باشد فرایند تغلیظ و استحصال آن با حالتی که مس و یا آهن به صورت سولفید در محیط باشند متفاوت آست و به همین دلیل ارزش خاک معدنی متفاوتی دارند. در مورد سنگ‌ آهن دانستن عدد اکسایش آهن نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. به طور مثال ارزش هماتیت و مگنتیت با هم تفاوت دارد و در فرایند استخراج مهم است که بدانیم چه مقدار از اکسید آهن به صورت هماتیت است با مگنتیت و یا سایر کانی‌های آهن. از این رو شناسایی کانی‌ها و مشخص کردن ساختار کریستالی ترکیبات خاک معدن بسیار پر اهمیت می‌تواند باشد و به غیر از  این که فرایند استحصال و یا تغلیظ را می‌تواند دستخوش تغییر کند، می‌تواند دربر آورد ارزش معدن نیز بسیار پر اهمیت باشد.

تعیین اندازه کانیها و شکل و توزیع کانی‌ها (mineralography) و اندازه‌گیری سختی کانی‌ها

در فرایند خردایش سنگ‌ها مهم است بدانیم که تا چه اندازه مشی باید سنگ‌ها و یا خاک را خورد کرد تا کانی‌های مختلف از یکدیگر جدا شوند. این جدایش از اهمیت زیادی در فرایند تغلیظ دارد. اگر در مرحله خردایش کانی‌ها خوب از هم جدا نشوند، در مرحله تغلیظ (فلوتاسیون) ممکن است کانی ناخالصی به کانی مورد نظر بچسبد و از محیط خارج شود. این امر باعث کاهش عیار خاک بعد از تغلیظ می‌شود و از طرف دیگر اگر کانی ماده معدنی مورد نظر به کانی ناخالصی بچسبد ممکن است و همراه با کانی ماده معدنی مورد نظر به همراه نا خالصی ها بماند و این امر باعث کاهش راندمان فرایند تغلیظ می‌شود. از طرف دیگر کاهش اندازه بیرویه اندازه ذرات نیز باعث افزایش شدید هزینه خردایش می‌شود. به طور کلی هرچه بخواهیم اندازه ذرات را کاهش یابند باید هزینه بیشتری صرف شود و با کاهش اندازه ذرات هزینه خردایش به صورت تصاعدی افزایش می‌یابد. از این رو برای بدست آوردن یک حد خردایش بهینه و اقتصادی لازم است تا اندازه کانی‌ها مشخص شود و فرایند خردایش تا جایی انجام شود که کانی‌ها از هم جدا شوند. برای ارائه روش خردایش مناسب (اتخاب نوع آسیاب، اندازه گلوله‌ها، نسبت گلوله‌ها، جنس گلوله‌ها و …) و محاسبه هزینه خردایش ب=دانستن سختی کانی‌ها مهم است. از طرف دیگر اندازه‌گیری سختی کانی می‌تواند به شناسایی کانی کمک زیادی کند.

تعیین عیار عناصر کمیاب در محدوده ppm و ppb در نمونه های خاک و سنگ

برخی عناصر به مقدار کمی در پوسته زمین یافت می‌شوند و حتی در خاک‌هایی که مقدار این مواد در آن‌ها بیشتر از جاهای دیگر است نیز مقدار این مواد کمتر از ۰.۰۱ درصد است. این مواد امروز به دلیل پیشرفت تکنولوژی و افزایش نیاز برای این مواد، ارزش آن‌ها افزایش یافته است و خاک‌های غنی از این عناصر ارزش زیادی یافته‌اند. برخی از این عناصر که در ایران نیز خاک‌های غنی از آن‌ها وجود دارد عبارتند از اورانیوم، نیوبیوم، تیتانیوم، زیرکونیوم، تانتالوم، تنگستن و … . دسته دیگری از عناصر کمیاب، فلزات گران‌بها مانند طلا، نقره، پلاتین، پلادیوم و رودیوم هستند. این فلزات به دلیل استفاده در زیورآلات، قطعات الکترونیکی و صنعتی و استفاده گسترده در صنایع شیمیایی ارزش زیادی دارند.

مجموعه مهامکس با در اختیار داشتن کارشناسان مجرب و آزمایشگاه‌های مجهز توانایی شناسایی و اندازه گیری عناصر کمیاب را حتی در مقادیر بسیار کم مانند یک گرم در تن (ppm) یا یک هزارم گرم در تن (ppb) را در نمونه‌های خاک و سنگ‌های معدنی را شناسایی و اندازه گیری کند.

تعیین مقدار و نوع آلودگی‌های موجود در خاک، پساب و هوا

یکی از مشکلات معدن کاری آلودگی‌های محیطی است. منشا این آلودگی‌ها ممکن است از خاکی باشد. وجود ترکیباتی مانند آرسنیک، جیوه، کادمیوم، سرب و … حتی در مقادیر کم هم می‌تواند باعث بروز مشکل برای کارگران و محیط زیست شوند و یا باعث بروز مشکل در فرایند تغلیظ و فراوری شود. برخی دیگر از ترکیبات وارد آب می‌شوند این ترکیبات ممکن است در خود آب زیر زمینی منطقه حفاری وجود داشته باشد (مانند آرسنیک) و یا مانند سیانید بر اثر فرایند لیچینگ وارد آب‌های زیر زمینی شده باشد. برخی دیگر از آلودگی‌ها مانند گاز هیدروژن سولفید (H_۲S) در فضای بین سنگ‌ها و یا درون آب به دام افتاده درون سنگ‌ها قرار گرفته باشد که با حفاری این گاز آزاد شود. این گاز بسیار کشنده است و می‌تواند حتی در مقادیر بسیار جزئی کشنده باشد. از این رو نیاز است تا شرایط محیطی و به طور منظم کنترل شود زیرا بروز هر گونه مشکل در زمینه آزاد شده این مواد سمی می‌تواند لطمات جبران ناپذیری انسانی و محیط زیستی برای منطقه بزرگی شود. برای جلوگیری از بروز هرگونه مشکل می‌توان با نمونه برداری از خاک، آب و هوای (در معادن زیر زمینی) وجود این مواد را اندازه گیری کرد. با مشخص شدن نوع آلودگی می‌توان متناسب با نوع آلودگی و مقدار آلودگی روشی برای جلوگیری از آزاد شدن و یا حذف آلودگی را بکار برد.

شناسایی و عرض یابی سنگ‌ها و خاک‌های معدنی مجهول

مجموعه مهامکس با در اختیار داشت کارشناسان مجرب و آزمایشگاه‌های پیشرفته قادر به شناسایی و عرض یابی سنگ‌ها و خاک‌ها مجهول بپردازد. برای بررسی خاک‌ها و سنگ‌های مجهول ابتدا نمونه‌ها برای بررسی عنصری مجهول، با استفاده از دستگاه XRF بررسی می‌شوند تا عناصر درون خاک اندازه گیری شود. اگر نمونه به صورت سنگ باشد قبل از آنالیز سنگ‌ها با استفاده از تجهیزات خردایش ریز می‌شوند تا به اندازه (مش) مناسب برسند. بعد از مشخص شدن میزان عناصر نمونه برای بررسی ساختار بلوری و مشخص شدن ترکیب شیمیایی، نمونه بر اساس عناصر موجود در نمونه و نیاز متقاضی به توسط دستگاه XRD، SEM، FESEM، TEM، CHNS و شیمی‌تر مورد عرض یابی قرار می‌گیرد. در صورت نیاز مقداری برای بررسی وجود عناصر کمیاب و یا بررسی وجود فلزات گران‌یها مانند طلا، نقره، پلاتین، پالادیوم، رودیوم و … نمونه توسط دستگاه ICP و یا روش Fireassay مورد بررسی قرار می‌گیرد تا میزان این عناصر در نمونه مشخص شود. تجهیزات این مجموعه قادر است مقادیر ناچیزی از عناصر تا ۱ گرم بر تن (ppm) را در نمونه خاک یا سنگ اندازه گیری کند.