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精準(zhǔn)高效勘探鈾和釷礦 | 手持光譜儀應(yīng)用

更新時(shí)間：2025-03-17 點(diǎn)擊次數(shù)：23

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）

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。

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）

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尼通 XL2 Plus 手持 XRF 光譜儀

私信公眾號索取報(bào)價(jià)

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）

檢測器ProGuard防護(hù)

微型攝像頭

熱插拔電池

觸摸屏和方向鍵

密碼安全保護(hù)

IP54認(rèn)證（防濺/防塵）

鼻錐定位引導(dǎo)

Star2

尼通XL3t 手持 XRF 光譜儀

私信公眾號索取報(bào)價(jià)

產(chǎn)品特點(diǎn)

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

彩色觸摸屏顯示器

Star3

尼通 XL5 Plus 手持 XRF 光譜儀

私信公眾號索取報(bào)價(jià)

產(chǎn)品特點(diǎn)

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

熱插拔電池

可調(diào)角度翻轉(zhuǎn)的彩色觸摸屏

方向鍵

密碼安全保護(hù)

IP54認(rèn)證（防濺/防塵）

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