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鈾 (U) 是一種稀有元素,在地殼中的平均濃度為2.7 ppm。在自然界中,鈾主要以U-238 (>99%) 的形式存在,而U-235(可裂變)僅占約0.7%。U-234含有不到0.1%的天然鈾。鈾原子的尺寸較大,難以進(jìn)入巖漿中的早期結(jié)晶礦物。因此,它通常集中在富硅巖石(例如花崗巖)中巖漿結(jié)晶的最終產(chǎn)物中(特別是在花崗巖中發(fā)現(xiàn)的礦物中,例如鋯石、榍石和磷灰石)。在此類巖石中,鈾含量可能達(dá)到幾十甚至幾百ppm,并形成一種稱為晶質(zhì)鈾礦或?yàn)r青鈾礦 (UO2) 的礦物。
鈾礦開采方式包括:露天開采、地下開采、原地浸出和鉆孔開采(使用高壓水射流)。低品位鈾礦石通常含有0.01%至0.25%的氧化鈾(通常報(bào)告為U3O8);但是,一些礦床具有很高的鈾濃度(高達(dá)百分之幾)。在自然界中,鈾存在于幾種礦床中,包括不整合面型礦床、奧林匹克壩型礦床、砂巖礦床、石英-卵石礫巖礦床、地表礦床(鈣質(zhì)結(jié)礫巖礦床)、脈狀礦床、與火山和破火山口相關(guān)礦床、侵入礦床和交代巖礦床。
釷 (Th) 是另一種可裂變的天然放射性化學(xué)元素。釷在地殼中的含量比鈾多三到四倍 (9.6 ppm) ,主要是從獨(dú)居石砂(提取稀土金屬的副產(chǎn)品)中提煉出來。
在上一期中,我們介紹了尼通手持XRF光譜儀分析精礦和控制品位應(yīng)用。本期,我們將進(jìn)一步探討這項(xiàng)便攜技術(shù)如何以精準(zhǔn)、高效的方式進(jìn)行鈾和釷礦勘探。
手持XRF光譜儀在采礦中的應(yīng)用
在采礦活動(dòng)的各個(gè)階段(從基層勘探到開采、礦石品位控制,乃至環(huán)境調(diào)查),手持XRF (HHXRF) 光譜儀都可以提供快速、準(zhǔn)確的結(jié)果,并且無需或僅需極少樣品制備。使用尼通手持XRF光譜儀可以覆蓋的元素分析范圍鎂 (Mg) 到鈾 (U)。尼通 XRF 光譜儀配備具有動(dòng)態(tài)電流調(diào)節(jié)的高功率X射線管和硅漂移探測器,用戶能夠?qū)崿F(xiàn)低檢測限、高精度和快速的數(shù)據(jù)采集。
當(dāng)與試驗(yàn)臺(tái)結(jié)合使用時(shí),也可以在實(shí)驗(yàn)室中使用分析儀對制備的樣品進(jìn)行分析。如圖1所示,可以使用經(jīng)認(rèn)證的參比材料對分析儀結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
圖1.粉礦和土壤成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的U和Th測量準(zhǔn)確度驗(yàn)證(點(diǎn)擊查看大圖)
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方法
墨西哥地質(zhì)服務(wù)公司 (SGM) 的地質(zhì)學(xué)家在墨西哥東北部的諾帕爾地區(qū)進(jìn)行了這項(xiàng)調(diào)查。他們系統(tǒng)性分析了31個(gè)站點(diǎn)中的1334個(gè)樣品,使用了40個(gè)線性斷面和100 m間距。通過對制備樣品執(zhí)行輻射測量、實(shí)驗(yàn)室分析和手持式XRF分析,測量了每個(gè)樣品的鈾含量。輻射測量使用了閃爍儀。這些儀器通常用于U-Th勘探,一些型號(hào)可以提供半定量數(shù)據(jù)。基于這三種方法的鈾地球化學(xué)圖如圖2所示。
2
結(jié)果
圖2顯示,實(shí)驗(yàn)室分析和HHXRF分析確定的鈾地球化學(xué)異常之間存在明顯重疊。HHXRF分析顯示Th與U的異常相同;實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)無法進(jìn)行比較。雖然閃爍計(jì)是快速識(shí)別放射性樣本的非常有效的工具,但其數(shù)據(jù)可能不如實(shí)驗(yàn)室或HHXRF分析可靠,因?yàn)槠滹@示的U和Th異常與實(shí)驗(yàn)室或HHXRF分析的異常不重疊。如果在現(xiàn)場將閃爍儀與HHXRF結(jié)合使用,可以更有效。
圖2.通過放射性測量、實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場手持XRF測量的U和Th的地球化學(xué)圖(點(diǎn)擊查看大圖)
Star1
尼通 XL2 Plus 手持 XRF 光譜儀
私信公眾號(hào)索取報(bào)價(jià)
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產(chǎn)品特點(diǎn)
2W X射線管
適用于輕元素檢測(Mg、Al、Si、P、S)的石墨烯窗口硅漂移探測器(SDD)
3
檢測器ProGuard防護(hù)
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微型攝像頭
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熱插拔電池
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觸摸屏和方向鍵
7
密碼安全保護(hù)
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IP54認(rèn)證(防濺/防塵)
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鼻錐定位引導(dǎo)
Star2
尼通 XL3t 手持 XRF 光譜儀
標(biāo)準(zhǔn)分析范圍:從鎂到鈾的多達(dá)30余種元素(根據(jù)應(yīng)用不同而異)
更加強(qiáng)大的X射線管
一鍵式測定——輕松使用,非專業(yè)技術(shù)人員也能很快掌握
面向?qū)嶋H工業(yè)環(huán)境的耐用型設(shè)計(jì)
提供原位無損的即時(shí)分析
完整密封,防水防塵
符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)
顯示屏在強(qiáng)日光下仍清晰可讀
提供多種語言選擇
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彩色觸摸屏顯示器
Star3
尼通 XL5 Plus 手持 XRF 光譜儀
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(shè)計(jì)(1.3 kg)
小型化鼻端設(shè)計(jì)
支持WiFi
配有微觀和宏觀攝像頭
可調(diào)角度翻轉(zhuǎn)的彩色觸摸屏
方向鍵
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