Ứng dụng của SEM trong Chế biến quặng

Chế biến quặng hoặc luyện kim khai thác là một phần không thể thiếu của ngành khai thác mỏ. Nó tập trung vào việc chiết xuất kim loại từ quặng tự nhiên của chúng. Xác định đặc tính của quặng bằng cách sử dụng khoáng vật học có tầm quan trọng thiết yếu trong tất cả các ngành của chế biến khoáng sản.

Các kết cấu quặng khác nhau, cũng như tính chất khoáng khác nhau của quặng, có thể gây ra những thay đổi đáng kể trong sản xuất của nhà máy. Kỹ thuật khai khoáng tự động (AM - Automated Mineralogy) là một công cụ chẩn đoán rất quan trọng trong luyện kim khai thác.

Kỹ thuật khai khoáng tự động (AM) được sử dụng trong phát triển dự án, nghiên cứu quặng trong tương lai và chuẩn đoán sự vận hành của nhà máy. Đây là những vấn đề quy mô công nghiệp và trọng tâm là năng suất cao, thu hồi và hiển thị kết quả nhanh hơn là nghiên cứu khoáng vật học trên kính hiển vi cổ điển.

Vì cần phải có số lượng mẫu lớn và sự thông kê mẫu thử do vậy phép đo thủ công không đủ nhanh để đáp ứng. Những công việc liên quan đến công nghiệp này yêu cầu phải tự động hóa – Tự động phân tích khoáng vật. TESCAN mang lại những giải pháp của riêng mình.
TIMA (TESCAN Integrated Mineralogical Analyzer) là một hệ thống xây dựng có mục đích để sử dụng trong công nghiệp tự động. Ngoài ra, tính năng của TIMA là Auto Loader với tự động ở cấp độ cao hơn bằng việc sử dụng hệ thống robot để đưa mẫu vào bên trong buồng SEM.
TIMA tự động đánh giá mối quan hệ của các khoáng chất riêng biệt bằng cách sử dụng hình ảnh của điện tử tán xạ ngược (BSE) kết hợp với ánh xạ tia X từ tương tác của chùm điện tử và mẫu vật. Mật độ điện tự tán xạ ngược tỷ lệ với số nguyên tử trung bình của pha quan sát được. Ranh giới hạt giữa các pha cũng có thể dễ dàng được quan sát.
Các mẫu có dạng hạt với kích thước từ vài um đến vài mm được lấy trực tiếp từ nhà xưởng và các phòng thí nghiệm. Bột được đúc trong khối epoxy đã được cắt khúc, mài và được đánh bóng để có bề mặt phẳng mịn. Sau đó sẽ phủ một lớp dẫn điện carbon.
Lớp bề mặt cho phép hiệu chuẩn so sánh cường độ BSE và lựa chọn tín hiệu tia X.
Các hạt khoáng vật (mineral particles) được phân biệt với epoxy gắn kết dựa trên độ tương phản BSE. Epoxy là nền có độ sáng thấp và bị loại khỏi phân tích.
Để giảm thiểu thời gian cho phép đo, phổ đặc trưng tia X để xác định các pha được chọn từ các vùng nằm trên ngưỡng quy định của cường độ BSE. Ngưỡng BSE cũng có thể được sử dụng để loại bỏ những khoáng chất hình thành đá hoặc đá mạch và chỉ tập trung vào phân tích những phần có pha cường độ BSE cao, điển hình là các hạt vàng hoặc các khoáng chất của nhóm platium.
Việc xác định khoáng vật dựa trên BSE và thành phần hóa học của pha. Khoáng vật sẽ được xác định tự động dựa trên những nguyên tắc đã được cài đặt trước trong một sơ đồ phân loại khoáng vật.
TIMA tạo ra một phương thức thành phần khoáng chất của mẫu. Mỗi hạt (đoạn) khoáng vật được xử lý như một phần tử riêng biệt mà các đặc tính (như kích thước, các hạt lân cận, mức độ của bề mặt tự do) có thể được thu hồi và được sử dụng để tổng hợp đầu ra khác nhau cho toàn bộ liên kết mẫu, mức độ giải phóng, kích thước hạt,…
Thành phần thể tích phương thức của mẫu đã đo được có thể được chuyển đổi thành trọng lượng của từng khoáng vật bằng cách sử dụng các giá trị mật độ từ cơ sở dữ liệu khoáng vật học.
Dựa trên cơ sở dữ liệu khoáng vật học, hệ thống sẽ tính toán mật độ trung bình và thành phần hóa học của toàn bộ mẫu rồi so sánh nó với kết quả thu được từ phép phân tích hóa học độc lập.
Hệ thống khoáng vật tự động được sử dụng nhiều nhất để tìm ra nguyên nhân sự phục hồi thấp của kim loại trong máy cô đặc và sự pha loãng của cô đặc. TIMA có thể cung cấp nhiều câu trả lời có liên quan về các hạt khoáng chất giải phóng kém, sự hiện diện của các khoáng chất đá mạch ảnh hướng đến xử lý, các phản ứng của kim loại trong khoáng vật. Đó là một vài ví dụ từ nhiều kết quả chuẩn đoán khác, có thể thu được kết quả ở dạng hình ảnh, bảng hoặc biểu đồ.